吉林大学

物理与人类生活

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课程概述

  由于物理学研究内容和方法的特殊性,使得物理学教育成为培养大学生科学文化素质的最为有效手段。因此,对于非物理类大学生而言,如何通过物理学的普及教育使其获得逻辑思维能力、解决问题的能力和接收新事物能力等的熏陶,提高科学文化素质,是本课程所希望达到目标。依据这样的目标,我们将物理学知识体系高度概括,凝练出适合非物理类学生选修的课程体系。

  本课程高度概括了力学、热学、电磁学、光学、微观结构以及时空结构等物理基本知识领域的知识逻辑体系和发展简史。依据所介绍的物理学原理,通过110余个例子的讲解,达到使听众理解自然界、日常生活中所发生的各种现象,如何利用物理原理指导人类的科学活动,如何依据物理学原理促进人类科学技术不断进步的目的。概括起来,物理学的逻辑性、历史性和实用性是本课程的主线。旨在提高大学生科学文化的素质,促进人类文明文化的普及与传播。

证书要求

课程设置合格证书,总评成绩60分以上为合格。

预备知识

普及型教育,不需要预备知识

授课大纲

 

授课周

内容主题

内容概述

第一周

感受神秘的物理

从宏观的角度,概述了物理知识的逻辑性,简述力学、热学、电磁学、光学、微观结构、时空结构等各个学科领域的发展简史。

第二周

无形的力量之手

概括了机械运动知识体系的逻辑性,列举了力学知识原理在人类生活的应用例子。具体例子包括:卫星轨道;超重与失重;汽车中人的前、后倾;潮涨潮落;表观重力;丢失的重量;地球的自转;东北信风;台风的形成;物体的运行轨迹;筛选法原理;运动员转速的变化;导航仪;不翻转的子弹;自行车转弯;轮船的相碰;上旋球;下旋球;香蕉球;机翼的升力;不敲自响的铜磬;桥梁的坍塌;信号调频;变声与变色等。

第三周

世界冷暖的奥妙

概括了热运动知识体系的逻辑性,列举了热学知识原理在人类生活的应用例子。具体例子包括:各种温度计;自然界最低和最高温度;几种环境下温度的量级;不能实现的第一类永动机;钻木取火;汽车发动机原理;不能实现的第二类永动机;热胀冷缩与热缩冷胀;孔明灯;热气球;拔火罐;飘香四溢;大气层高度;环保PM2.5;自组织现象;温室效应;毛细现象;高山上不易煮熟食物;人工降雨;玻璃上结雾、结霜等。

第四周

改变世界的电磁

概括了电磁运动知识体系的逻辑性,列举了电磁学知识原理在人类生活的应用例子。具体例子包括:日冕;电离层;臭氧层;雨雷电;极光;负氧离子;避雷针;静电除尘;电子显微镜;静电屏蔽;心电图;电动机;发电机;变压器;电磁炉;磁记录;磁悬浮列车;无线电通讯;高压作业;机械能—电能—热能—光能的转换等。

第五周

人类光明的使者

概括了光的知识体系的逻辑性,列举了光学原理在人类生活的应用例子。具体例子包括:金星凌日;日食和月食;物体影子;林间美丽的光柱;坐井观天;小孔成像;潜望镜;万花筒;光纤通信;筷子弯折;潭清疑水浅;虹霓景观;海市蜃楼;透镜成像;柏油马路的颜色;肥皂泡上的彩色条纹;相机镜头上的颜色;金属屑上的颜色;望远镜的分辨本领、立体电影;三维立体图;激光;太阳能电池;旭日和夕阳;蓝天;白云;蓝色的海水等。

第六周

没有斜坡的世界

概括了微观知识体系的逻辑性,列举了微观知识原理在人类生活的应用例子。具体例子包括:元素周期表;能级图;发光颜色;激光;X光透视;X射线断层扫描技术(CT);同位素;核磁共振成像技术;隐形杀手;原子弹;氢弹;核发电等。

第七周

时空结构的本质

概括了时空结构的真实属性,列举了现代的时空结构原理在人类生活的应用例子。具体例子包括:同时的相对性;运动时钟变慢;运动尺子变短;光线偏折;引力时间延缓;弯曲时空;光速减慢;黑洞;GPS时钟校正等。


参考资料

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2.费恩曼 (R.P.Feynman), 莱顿 (R.B.Leighton), 桑兹 (M.Sands) 等著, 郑永令, 华宏鸣,吴子仪等译.费恩曼物理学讲义.第1-3卷. 新千年版. 上海:上海科学技术出版社,2013

3.许良英 范岱年 译. 《爱因斯坦文集》卷一. 第一版. 北京:商务印书馆,1976

许良英 范岱年 译. 《爱因斯坦文集》卷二. 第一版. 北京:商务印书馆,1977

4.温伯格 著,邹振隆、张历宁等 译. 《引力论和宇宙论—广义相对论的原理和应用》.北京:科学出版社,1980

5.赵峥. 《物理学与人类文明十六讲》. 北京:高等教育出版社,2008

6.秦克诚. 《邮票上的物理学史》.北京:清华大学出版社,2005

7.倪光炯,王炎森.《物理与文化》. 第二版.北京:高等教育出版社,2009

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9.施大宁.《文化物理》.北京:高等教育出版社,2011

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11.赵凯华. 陈熙谋《电磁学》高等教育出版社,第二版,2012年
12.赵凯华 钟锡华.《光学上下册》北京大学出版社,第一版
13.褚圣麟.《原子物理学》高等教育出版社,第一版,2012年
14.曾谨言.《量子力学导论》北京大学出版社,第二版