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物理學(xué)的研究對象是物質(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)研究的對象。除了研究各個層次的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還要弄清物質(zhì)的運動規(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論。這些理論，在人類不斷加深對自然界認(rèn)識的基礎(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)委員會制定的基本要求編寫，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，可以供理工類本科和�？聘黝悓W(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理使用。本書的編寫有以下幾個特點。(1)注重書的歷史厚重感。在講解物理的重要知識時，簡要地講述它的背景和來龍去脈，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是斷裂的、片段的知識。(2)穿插介紹近20多年來與人類生活密切相關(guān)的諾貝爾物理學(xué)獎，讓學(xué)生及時接觸、了解物理學(xué)的前沿領(lǐng)域的發(fā)展。(3)考慮到一些對力學(xué)要求比較高的專業(yè)的需要,增加了分析力學(xué)基礎(chǔ)一章。在后的3章，專門介紹了物理學(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翻譯。主要是考慮到目前大多數(shù)學(xué)生還沒有機會學(xué)習(xí)物理的雙語課程，通過此種形式，讓學(xué)生盡早地接觸英語中重要的物理名詞。本書還按照內(nèi)容，分為幾大篇，便于不同專業(yè)按照模塊安排教學(xué)。

1.物理學(xué)的研究對象物理學(xué)的研究對象是物質(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)研究的對象。除了研究各個層次的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還要弄清物質(zhì)的運動規(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論。這些理論，在人類不斷加深對自然界認(rèn)識的基礎(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)志是蒸汽機的發(fā)明和使用。由于有了蒸汽機代替人力和畜力，生產(chǎn)效率得到極大提高�；疖嚧媪诵●R車，蒸汽機驅(qū)動的紡織機械代替了手工紡織，社會的產(chǎn)品極大豐富，出現(xiàn)了主要用于交換的商品，人類進入一個大發(fā)展時期。而蒸汽機的原理就是物理學(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。電作為動力，在火車、汽車、電梯等方面得到廣泛使用，成為廣泛使用的動力；電作為信息傳輸載體，在有線和無線通信，如電話、電報、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、知識經(jīng)濟時代（1950年至今），是指以電子技術(shù)、集成電路、計算機為核心的信息技術(shù)時代。這個時代，改變了資本和有形的物質(zhì)作為工業(yè)主體的格局，信息和知識作為工業(yè)的主體，計算機在許多方面代替了人的腦力勞動，知識的地位大大提升。這個時代的核心是計算機，而計算機的核心部件是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)獎巨磁阻效應(yīng)，2009年的諾貝爾物理學(xué)獎光纖、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)祟惖纳�。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，與各個專業(yè)的后續(xù)課程都有關(guān)系。比如，機械類和土木類專業(yè)的同學(xué)，在后續(xù)要學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理，都需要物理的力學(xué)作為基礎(chǔ)；而檢測類的專業(yè)，有不少課程與光學(xué)有關(guān)；電氣信息類的同學(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。人們在生活和工作中，不僅用到專業(yè)知識，更多的時候要與非專業(yè)的問題打交道，需要有物理的知識背景。比如，普遍使用的復(fù)印機，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、核磁共振儀與原子物理有關(guān)。對我們在日常生活中遇到的儀器設(shè)備，即使我們只要對它們稍作了解，就需要有大學(xué)物理知識。更不用說理工科的學(xué)生，在以后的工作中，要結(jié)合自己的專業(yè)，把物理的新知識應(yīng)用到專業(yè)中去。如前面提到的巨磁阻效應(yīng)、石墨烯等等，可以預(yù)見在不久的將來會在技術(shù)上突破，只有及時地把這些物理上的進展，與自己的專業(yè)結(jié)合，才可能取得突出的成績。后，也是就業(yè)的需要。學(xué)生進校后，學(xué)習(xí)的專業(yè)是確定的，而就業(yè)則帶有偶然性。由于社會需求的變化，可能很多同學(xué)要跨專業(yè)就業(yè)，在另外一個專業(yè)領(lǐng)域，學(xué)生以前學(xué)習(xí)的非常專業(yè)化的知識這時候起不到多少作用。我們都知道，很多問題，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)們提供了一個普遍的可以長期起作用的基礎(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)對于集中注意力聽課，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，供課后復(fù)習(xí)參考。第三，獨立完成作業(yè)。作業(yè)不在多，在精練，要獨立完成，真正培養(yǎng)自己獨立解決問題的能力。第四，適當(dāng)閱讀其他參考書。中外有很多優(yōu)秀的大學(xué)物理教材和參考書，同學(xué)們要善于利用，在教師指導(dǎo)下，有選擇性地閱讀，擴大自己的知識面。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)委員會制定的基本要求編寫，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，可以供理工類本科和�？聘黝悓W(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理使用。本書的編寫有以下幾個特點。(1)注重書的歷史厚重感。在講解物理的重要知識時，簡要地講述它的背景和來龍去脈，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是斷裂的、片段的知識。(2)穿插介紹近20多年來與人類生活密切相關(guān)的諾貝爾物理學(xué)獎，讓學(xué)生及時接觸、了解物理學(xué)的前沿領(lǐng)域的發(fā)展。(3)考慮到一些對力學(xué)要求比較高的專業(yè)的需要,增加了分析力學(xué)基礎(chǔ)一章。在后的3章，專門介紹了物理學(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翻譯。主要是考慮到目前大多數(shù)學(xué)生還沒有機會學(xué)習(xí)物理的雙語課程，通過此種形式，讓學(xué)生盡早地接觸英語中重要的物理名詞。本書還按照內(nèi)容，分為幾大篇，便于不同專業(yè)按照模塊安排教學(xué)。這些改進或者說特色，是我們對物理教學(xué)的一點嘗試，效果如何，還要看實踐的檢驗。也希望使用本書的教師和學(xué)生及時反饋修改意見。

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