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物理學(xué)的研究對(duì)象是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和規(guī)律。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從微觀到宏觀，再到天體和宇宙，尺度之大，范圍之廣，涵蓋了所有的物質(zhì)形態(tài)。微觀范疇，如原子的結(jié)構(gòu)、原子核的結(jié)構(gòu)、粒子如何構(gòu)成原子核；宏觀范疇，如凝聚態(tài)的結(jié)構(gòu)、材料的性質(zhì)；天體范疇，如銀河系的構(gòu)成、河外星系的結(jié)構(gòu)等，都屬于物理學(xué)研究的對(duì)象。除了研究各個(gè)層次的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還要弄清物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。就目前的科學(xué)水平，在微觀，主要的物理理論是量子力學(xué)；在宏觀，起支配作用的是經(jīng)典物理學(xué)，也就是力學(xué)和電磁學(xué)；在宇宙的尺度，主要的理論是廣義相對(duì)論。這些理論，在人類(lèi)不斷加深對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展。本教材按照教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的基本要求編寫(xiě)，包括了所有規(guī)定的A部分的內(nèi)容，也有選擇性地包含了B部分的內(nèi)容，可以供理工類(lèi)本科和專(zhuān)科各類(lèi)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理使用。本書(shū)的編寫(xiě)有以下幾個(gè)特點(diǎn)。(1)注重書(shū)的歷史厚重感。在講解物理的重要知識(shí)時(shí)，簡(jiǎn)要地講述它的背景和來(lái)龍去脈，讓學(xué)生更好地把握科學(xué)的發(fā)展歷程，而不至于感到物理知識(shí)是斷裂的、片段的知識(shí)。(2)穿插介紹近20多年來(lái)與人類(lèi)生活密切相關(guān)的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，讓學(xué)生及時(shí)接觸、了解物理學(xué)的前沿領(lǐng)域的發(fā)展。(3)考慮到一些對(duì)力學(xué)要求比較高的專(zhuān)業(yè)的需要,增加了分析力學(xué)基礎(chǔ)一章。在后的3章，專(zhuān)門(mén)介紹了物理學(xué)與新技術(shù)：激光及其應(yīng)用，納米技術(shù)，非線(xiàn)性科學(xué)：混沌、分形、孤立子。這些內(nèi)容雖然不在傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)范圍內(nèi)，但是，可以作為選講內(nèi)容或?qū)W生課外閱讀材料。(4)每一章和節(jié)的標(biāo)題，以及每章中的重要定理都附有英語(yǔ)翻譯。主要是考慮到目前大多數(shù)學(xué)生還沒(méi)有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)物理的雙語(yǔ)課程，通過(guò)此種形式，讓學(xué)生盡早地接觸英語(yǔ)中重要的物理名詞。本書(shū)還按照內(nèi)容，分為幾大篇，便于不同專(zhuān)業(yè)按照模塊安排教學(xué)。

1.物理學(xué)的研究對(duì)象物理學(xué)的研究對(duì)象是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和規(guī)律。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從微觀到宏觀，再到天體和宇宙，尺度之大，范圍之廣，涵蓋了所有的物質(zhì)形態(tài)。微觀范疇，如原子的結(jié)構(gòu)、原子核的結(jié)構(gòu)、粒子如何構(gòu)成原子核；宏觀范疇，如凝聚態(tài)的結(jié)構(gòu)、材料的性質(zhì)；天體范疇，如銀河系的構(gòu)成、河外星系的結(jié)構(gòu)等，都屬于物理學(xué)研究的對(duì)象。除了研究各個(gè)層次的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還要弄清物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。就目前的科學(xué)水平，在微觀，主要的物理理論是量子力學(xué)；在宏觀，起支配作用的是經(jīng)典物理學(xué)，也就是力學(xué)和電磁學(xué)；在宇宙的尺度，主要的理論是廣義相對(duì)論。這些理論，在人類(lèi)不斷加深對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展。2.三次工業(yè)革命與物理學(xué)的關(guān)系第1次工業(yè)革命發(fā)生于17601840年，主要的標(biāo)志是蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用。由于有了蒸汽機(jī)代替人力和畜力，生產(chǎn)效率得到極大提高。火車(chē)代替了小馬車(chē)，蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的紡織機(jī)械代替了手工紡織，社會(huì)的產(chǎn)品極大豐富，出現(xiàn)了主要用于交換的商品，人類(lèi)進(jìn)入一個(gè)大發(fā)展時(shí)期。而蒸汽機(jī)的原理就是物理學(xué)中熱學(xué)的內(nèi)容。第二次工業(yè)革命發(fā)生于18401950年，主要的標(biāo)志是電的發(fā)明和使用。電作為動(dòng)力，在火車(chē)、汽車(chē)、電梯等方面得到廣泛使用，成為廣泛使用的動(dòng)力；電作為信息傳輸載體，在有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信，如電話(huà)、電報(bào)、傳真、互聯(lián)網(wǎng)等方面，得到非常廣泛的使用。物理學(xué)電磁場(chǎng)的理論就是電的理論基礎(chǔ)。第三次工業(yè)革命也叫作信息革命、知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代（1950年至今），是指以電子技術(shù)、集成電路、計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)時(shí)代。這個(gè)時(shí)代，改變了資本和有形的物質(zhì)作為工業(yè)主體的格局，信息和知識(shí)作為工業(yè)的主體，計(jì)算機(jī)在許多方面代替了人的腦力勞動(dòng)，知識(shí)的地位大大提升。這個(gè)時(shí)代的核心是計(jì)算機(jī)，而計(jì)算機(jī)的核心部件是CPU。CPU的基本元件是PN結(jié)和三極管，它們都是在硅（鍺）的基片上形成的。固體物理是CPU的理論基礎(chǔ)。不僅與三次工業(yè)革命有緊密的聯(lián)系，即使在當(dāng)代，物理學(xué)與新技術(shù)也密不可分。比如2007年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)巨磁阻效應(yīng)，2009年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)光纖、CCD電荷耦合技術(shù)，2010年的石墨烯，這些物理學(xué)的成果，已經(jīng)或者即將形成技術(shù)突破，極大地改變?nèi)祟?lèi)的生活。作為理工科的大學(xué)生，學(xué)習(xí)物理，了解物理學(xué)的新進(jìn)展，是十分必要的。3.學(xué)習(xí)大學(xué)物理的作用首先，大學(xué)物理作為公共基礎(chǔ)課，與各個(gè)專(zhuān)業(yè)的后續(xù)課程都有關(guān)系。比如，機(jī)械類(lèi)和土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)的同學(xué)，在后續(xù)要學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理，都需要物理的力學(xué)作為基礎(chǔ)；而檢測(cè)類(lèi)的專(zhuān)業(yè)，有不少課程與光學(xué)有關(guān)；電氣信息類(lèi)的同學(xué)，后續(xù)課程與電磁理論有關(guān)，都需要把大學(xué)物理作為基礎(chǔ)；輕化類(lèi)的同學(xué)，后續(xù)課程與熱力學(xué)、量子力學(xué)有關(guān)。其次，大學(xué)物理作為科學(xué)素養(yǎng)，是理工科同學(xué)必備的。人們?cè)谏詈凸ぷ髦�，不僅用到專(zhuān)業(yè)知識(shí)，更多的時(shí)候要與非專(zhuān)業(yè)的問(wèn)題打交道，需要有物理的知識(shí)背景。比如，普遍使用的復(fù)印機(jī)，與電學(xué)有關(guān)；夏天雨后的彩虹，就是光的折射現(xiàn)象；檢查身體的X光機(jī)、核磁共振儀與原子物理有關(guān)。對(duì)我們?cè)谌粘Ｉ钪杏龅降膬x器設(shè)備，即使我們只要對(duì)它們稍作了解，就需要有大學(xué)物理知識(shí)。更不用說(shuō)理工科的學(xué)生，在以后的工作中，要結(jié)合自己的專(zhuān)業(yè)，把物理的新知識(shí)應(yīng)用到專(zhuān)業(yè)中去。如前面提到的巨磁阻效應(yīng)、石墨烯等等，可以預(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái)會(huì)在技術(shù)上突破，只有及時(shí)地把這些物理上的進(jìn)展，與自己的專(zhuān)業(yè)結(jié)合，才可能取得突出的成績(jī)。后，也是就業(yè)的需要。學(xué)生進(jìn)校后，學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)是確定的，而就業(yè)則帶有偶然性。由于社會(huì)需求的變化，可能很多同學(xué)要跨專(zhuān)業(yè)就業(yè)，在另外一個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，學(xué)生以前學(xué)習(xí)的非常專(zhuān)業(yè)化的知識(shí)這時(shí)候起不到多少作用。我們都知道，很多問(wèn)題，后都?xì)w為物理模型和數(shù)學(xué)方程，所以，大學(xué)物理為同學(xué)們提供了一個(gè)普遍的可以長(zhǎng)期起作用的基礎(chǔ)。4.學(xué)習(xí)大學(xué)物理的要求第1，做好預(yù)習(xí)。預(yù)習(xí)對(duì)于集中注意力聽(tīng)課，做到當(dāng)堂理解，培養(yǎng)自己的自學(xué)能力都有好處。第二，適當(dāng)?shù)刈龉P記。把教師在課堂上講的與教材不同的地方記下來(lái)，供課后復(fù)習(xí)參考。第三，獨(dú)立完成作業(yè)。作業(yè)不在多，在精練，要獨(dú)立完成，真正培養(yǎng)自己獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。第四，適當(dāng)閱讀其他參考書(shū)。中外有很多優(yōu)秀的大學(xué)物理教材和參考書(shū)，同學(xué)們要善于利用，在教師指導(dǎo)下，有選擇性地閱讀，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。前言本套教材按照教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的基本要求編寫(xiě)，包括了所有規(guī)定的A部分的內(nèi)容，也有選擇性地包含了B部分的內(nèi)容，可以供理工類(lèi)本科和專(zhuān)科各類(lèi)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理使用。本書(shū)的編寫(xiě)有以下幾個(gè)特點(diǎn)。(1)注重書(shū)的歷史厚重感。在講解物理的重要知識(shí)時(shí)，簡(jiǎn)要地講述它的背景和來(lái)龍去脈，讓學(xué)生更好地把握科學(xué)的發(fā)展歷程，而不至于感到物理知識(shí)是斷裂的、片段的知識(shí)。(2)穿插介紹近20多年來(lái)與人類(lèi)生活密切相關(guān)的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，讓學(xué)生及時(shí)接觸、了解物理學(xué)的前沿領(lǐng)域的發(fā)展。(3)考慮到一些對(duì)力學(xué)要求比較高的專(zhuān)業(yè)的需要,增加了分析力學(xué)基礎(chǔ)一章。在后的3章，專(zhuān)門(mén)介紹了物理學(xué)與新技術(shù)：激光及其應(yīng)用，納米技術(shù)，非線(xiàn)性科學(xué)：混沌、分形、孤立子。這些內(nèi)容雖然不在傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)范圍內(nèi)，但是，可以作為選講內(nèi)容或?qū)W生課外閱讀材料。(4)每一章和節(jié)的標(biāo)題，以及每章中的重要定理都附有英語(yǔ)翻譯。主要是考慮到目前大多數(shù)學(xué)生還沒(méi)有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)物理的雙語(yǔ)課程，通過(guò)此種形式，讓學(xué)生盡早地接觸英語(yǔ)中重要的物理名詞。本書(shū)還按照內(nèi)容，分為幾大篇，便于不同專(zhuān)業(yè)按照模塊安排教學(xué)。這些改進(jìn)或者說(shuō)特色，是我們對(duì)物理教學(xué)的一點(diǎn)嘗試，效果如何，還要看實(shí)踐的檢驗(yàn)。也希望使用本書(shū)的教師和學(xué)生及時(shí)反饋修改意見(jiàn)。

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