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大学物理上伟大时代与家国情怀1.中华民族五千年的悠久历史和文化传承，壮丽的大好河山、富饶美丽的国土2.中国人民勤劳勇敢、聪明睿智，勇于创新创造，向往美好生活3.社会主义进入了新时代，中国人民站起来、富起来、强起来4.中华民族伟大复兴的中国梦，两个一百年目标进入了关键期5.决胜全面建成小康社会，开启全面建设社会主义现代化国家新征程6.改革开放四十年7.新中国成立70周年2018年10月18日，党的十九大问题、困难和解决方法问题和困难：1.中国经过四十年快速发展，GDP世界第二，经历跟跑、并跑、领跑的转变；2.中美碰撞、矛盾激化，世界不太平3.出口受限，人口红利趋薄，经济下行压力增大；4.集成电路、芯片、核心软件、高端制造业、生物医药等关键材料和器件等多个卡脖子的技术；解决方法：改革开放，一带一路，扩大内需，技术攻关，解决卡脖子难题高等教育改革：提升数学、物理、化学、生物、历史、哲学等理科和文科基础学科的地位先进制造业超大规模集成电路、微电子芯片：手机和电脑的心脏通讯产业世界级的企业：华为、中兴、腾讯、阿里巴巴、百度、联想等远距离光纤通讯，微电子芯片信息处理、交换和计算，移动互联网航空航天长征运载火箭，神州号太空飞船，天宫一号、二号太空站，嫦娥4号探月工程，墨子号量子科学卫星，悟空号暗物质探测卫星，北斗导航卫星组网成功等等，中国航天事业井喷式发展，体现了中华儿女英雄壮志。生物医学和制药屠呦呦（中国首位诺贝尔医学奖获得者，2015年）SARS病毒微观结构非洲猪瘟等病毒结构新冠肺炎病毒微观结构COVID-19，SARS-COV-2现代化大工业背后的科学技术人类社会的发展历史是不断扩展利用自然力的历史石头与火的史前时代青铜器和农业的奴隶时代铁器和农业的封建时代蒸汽机和工业时代电力和电器时代汽车、半导体和计算机时代互联网时代绿色、环保、健康、智能时代自然力：物质和能量物质：宏观、微观、介观和宇观能量：热能、光能、机械能、化学能、电磁能、原子核裂变和聚变能物理学为理解和应用自然现象和自然力提供理论和方法；化学为大规模创造新物质提供理论、方法和技术；生物学和医学为理解和改善生命和人类自身提供理论、方法和技术；数学为自然科学和工程技术提供方法；新的时代对理工科人才培养有更高的要求：掌握和发展新一代信息技术、新材料、新能源、人工智能、健康医疗、现代农业、资源环境、航空航天、国防军事的关键材料、器件和系统新的时代对人文社会科学有更高的要求：引导、温养和教化科技大爆炸互联网时代的人类精神和文化，助力和谐美好社会的构建新时代人才培养的新观念：以社会需求为纲目华南理工大学21个理工科学院理科学院：数学学院，物理与光电学院，化学与化工学院，生物科学与工程学院工科学院：机械与汽车工程学院，建筑学院，土木与交通学院，电子与信息学院，材料科学与工程学院，轻工科学与工程学院，食品科学与工程学院，自动化科学与工程学院，计算机科学与工程学院，电力学院，环境与能源学院，软件学院，医学院，生物医学科学与工程学院，吴贤铭智能工程学院，分子科学与工程学院，微电子学院新工科=理科+传统工科新物理+新材料+新技术综合先进制造技术与工程应用新一代信息技术、新材料、新能源、人工智能、健康医疗、现代农业、资源环境、航空航天、国防军事的关键核心材料、器件和系统现代大学教育=传统理工科+人文社会科学+新工科/新文科/新医科10万亿元新一代信息技术先进制造新能源新材料人工智能战略性新兴产业物理是工科的基础，更是新工科的基石粤港澳大湾区建设物理学和日常生活密切相关Preface:WhyStudyPhysics绪论：为什么学物理Chapter00-1UniverseCompositionandMotion世界组成及运动0-2MacroscopicWorld:Universe宏观世界：宇宙0-3MicroscopicWorld:Atoms微观世界：原子0-4OrdinaryWorld:HumansLife人类生活0-5BiologicalWorld:Cells生物世界：细胞0-6500YearsEvolutionofPhysics物理学五百年历史0-7Whatthiscoursewillteach课程内容UniverseCompositionandMotion世界组成及运动世界各层次的组成、运动和演化---物理学各个分支Physicsstudiesthecompositionofourworld(includingmatterandenergy物质和能量)andthelawsgoverningtheirmotionandevolution(运动规律和演化规律).MilkyWayGalaxy（银河系）AndromedaGalaxy(仙女座星系)UniverseandGalaxy宇宙和星系CollisionofGalaxies星系碰撞fromBigBangtoUniverse宇宙大爆炸诞生及演化(137亿年)Galaxies（星系）100,000lightyearGravitationInteraction(万有引力)BlackHoles黑洞SunandEarth太阳系和地球SolarSystem(太阳系)Sun(太阳)Planets(太阳系八大行星)EarthandMoon(地球和月球)PhysicistsInventTelescopesGalileiandNewtoninventedtelescopesModernverylargeandveryexpensiveopticalandradiotelescopes天文望远镜MicroscopicWorld微观世界Atom:BuildingUnitofUniverse原子：构造世界的基本单元Atom：electronsandnucleus原子组成：电子和原子核Light-matterinteraction,emission,absorptionandscatteringofphotonandlightbyatomandelectrons;Electromagneticinteraction(电磁相互作用):Atomicphysics,quantummechanics,andoptics原子原子核电子光子波长1010m1510m1810m610mElectron,proton,nucleon,quarks,andtheiranti-particles(电子，质子，中子，夸克及其反粒子);Strongandweakinteractions(强相互作用和弱相互作用):ParticlephysicsandnuclearphysicsFundamentalparticles基本粒子PhysicistsInventParticleAccelerators粒子加速器Largeelectron-positron,hadron-hadroncollider欧洲核子中心CERN，大型正负电子对撞机(LEP)和强子对撞机(LHC)E.RutherfordLargeParticleAcceleratorsandDetectors大科学工程：巨型粒子加速器和探测器欧洲核子中心CERN，大型正负电子对撞机(LEP)和强子对撞机(LHC)OrdinaryWorld:HumansLife物理学和人类日常生活密切相关万物皆道，格物致知PhysicsandMaterials,EnergyandInformationTechnology集成电路，中国芯，硬件和软件，先进制造，5G通信,光纤通讯能源：水电，火电，光伏，核电新能源：产生及存储技术人类社会运转三要素：物质、能源和信息PhysicsandBiologicalWorld:Cells物理学与生物世界：细胞新冠肺炎病毒微观结构COVID-19，SARS-COV-2人体--器官--组织--细胞-细胞器--生物分子红细胞和白细胞神经元细胞细胞的结构和功能物理学对生物医学的贡献光学显微镜1665年发明，打开了微观世界的窗口相衬光学显微镜1932年发明X射线的发现打开了医学成像的窗口，CT仪器的发明打开了快速精准成像的窗口现代医学成像和诊断仪器X光胸透CT成像超声腹部成像核磁共振成像世上最清晰的癌细胞转移3D影像拍摄2018年4月纳米级大脑成像，看清晰大脑每个神经元2019年1月，果蝇的完整大脑成像膨胀显微技术+荧光显微成像技术500YearsEvolutionofPhysics物理学五百年历史1.物理学启蒙时期，15-16世纪文艺复兴，哥白尼（1473-1543），第古（1546-1601），伽利略（1564-1642），开普勒（1571-1630），利用天文观测和物理实验，解除了宗教旧思想的桎梏，建立了科学思想和实验方法。2.经典物理学体系的建立，17-18世纪，牛顿（1643-1727）---牛顿力学、微积分、光学，经典力学的实际应用---瓦特蒸汽机及各种机械的发明，推动了第一次工业革命（蒸汽技术）。3.电磁学及光学的发展，19世纪，卡文迪许（1731-1810），库伦（1736-1806），托马斯·杨（1773-1829），安培（1775-1836），法拉第（1791-1867），麦克斯韦（1831-1879），赫兹（1857-1894），电力的兴起和应用，推动了第二次工业革命（电力技术）。4.现代物理学兴起，20世纪，相对论和量子力学的诞生、成熟和应用。普朗克（1858-1947），爱因斯坦（1879-1955），玻尔（1885-1962），海森堡（1901-1976），薛定谔（1887-1961），狄拉克（1902-1984）。揭开了微观世界物质运动的规律，为无线电、半导体、化学化工、计算机、集成电路、原子能、航天技术、人工合成材料、分子生物学和遗传工程的发明和应用奠定了理论基础，推动了第三次工业革命（计算机和信息技术）。5.21世纪的物理学，呼唤物理学的新篇章，帮助人类理解、揭示并应用宇观世界、微观世界、人类世界、生物世界的物质、能量和信息的运动和演化更加深刻而完整的规律，进而造福人类，为推动第四次工业革命（信息化、智能化、绿色环保的世界）做出重大的贡献。物理学五百年历史：十大杰出物理学家狄拉克爱因斯坦麦克斯韦玻尔伽利略费曼牛顿普朗克法拉第卡文迪许根据对物理学、科学和社会的贡献而评选出来Whatthiscoursewillteach课程内容经典力学：牛顿三定律，力、速度、加速度；时间、空间；质点，刚体；平动、转动、运动；质量、惯量；能量、动量；机械能、内能、功分析和求解物体的运动；（Chapter1-11）经典力学拓展：弹性力学、流体力学、机械振动和波、热学和热力学学习利用经典力学解决实际的科学和技术问题（Chapter12-20）电磁学和电动力学：电荷、电流、电场、磁场、电磁波；库仑定律、高斯定理、安培定理、必奥-萨伐尔定理、法拉第电磁感应定律麦克斯韦方程组学习解决电学、磁学、电路、电磁场和电磁波的科学和技术问题（Chapter21-33）现代物理学：光学、相对论、原子物理、量子物理、固体物理、核物理和粒子物理等学习和掌握与现代生活密切相关的现代物理知识（Chapter34-44）Howtoteachandhowtolearn教学和学习方法1.追随物理学发展历史的脚步，聆听英雄人物智慧的回音；站在巨人的肩膀上，站得高，看得远；锻炼自己的抽象思维能力，锻炼自己沟通大自然奥秘及世间万物道理的本领，增长见识，提高个人的科学修养，服务于自己今后的专业学习。2.温故而知新，立足中学物理基础知识，系统地学习和掌握几百年来的物理学知识、实验方法和思维方式之精髓。3.掌握知识和方法为主，做习题为辅助，摒弃高中阶段刷题方法和题海战术，以增长见识、增强能力，而不是以继续锻炼考试能力、提高考试成绩为终极目标。4.学习成绩包含平时考勤情况、家庭作业成绩和期末考试成绩，具体权重为10%-30%-60%。5.建议：理论和实验课程学习，教师和助教答疑解惑，教材阅读和课外读物，网上资料查找、阅读和整理，