•The double-helical structure of DNA
-J.Watson & F.Crick (Cavendish Lab) -L.Pauling
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-High-energy Physics
中国科学院化学研究所研制的
Scanning Tunneling Microscope
(2).自然坐标系
在已知运动轨迹上任取一点O为坐标原点，用质点距离原点的轨 道长度s来确定质点任意时刻的位置，以轨迹切向和法向的单位
矢量(、n)作为其独立的坐标方向，这样的坐标系，称为自然坐
标系。s称为自然坐标。
s O
P1 轨道
n P2
△
曲率园
P1的曲率
k lim d
s0 s ds
P1的曲率半径
硅表面77重构图象
癌细胞的表面图象
平均每个字的面积仅百万分之一平方厘米
一氧化碳“分子人”
大学物理课程简介
现代化: 如室温超导、量子Hall效应，同步辐射，自由
电子激光及极端物理（超低温、超真空、强磁等）
实际化: 如量子力学的隧道效应在现代工程材料中的广泛
应用，超导量子干涉仪（SQUID）在现代磁性测量中的普遍 应用等。
1 ds k d
过轨道上一点P1的与轨道相切圆，如果圆的曲率与P1的曲率半径
相等，称这个圆为P1的曲率圆
自然坐标系中，任 意矢量A可表示为 A Ann A τ
s O
P1 轨道
n P2
△
曲率园
切向单位矢量变化率
dτ dt
lim
t 0
τ t
lim
0
t
n
dθ dt
n
(t)
(t+t)
§1.3 描述一般曲线运动的线参量与角参量 一 描述一般曲线运动的线参量 线参量：位置矢量、位移矢量、速度矢量和加速度矢量 1.位置矢量与运动方程 (1).位置矢量定义：时刻t，由坐标原点指向质点的有向线段。
(2).数学表述
引入沿 x，y，z方向的单位矢量 i，j，k，位置矢量可表示为：
r xi yj zk r x2 y2 z2
第一篇 力 学
质点力学 刚体力学 机械振动
机械波
狭
义
相
运动学
动力学
对 论
• 特殊运动的理想模型 • 描述运动的物理参量 • 运动参量间的数学规律 • 运动规律的对称性
• 影响物体运动状态的因素 • 动力学规律 • 守恒量与守恒律
第1章 运动学
亚里仕多德 伽利略
牛顿
洛仑兹 爱因斯坦
运动学
• 运动是可以描述的吗？ • 如何描述物体的运动？ • 运动学理论的实际应用 • 运动规律的对称性
民族化: 如华人的科学家（如周培源、朱经武、钱学森
等），我国的相关资料（电子对撞机、同步辐射光源、高温 超导、及古代文明），及我国的自然条件（如稀土资源、钱 江怒潮、大瀑布等）。
参考书
赵凯华：新概念物理 Goodstein et al:
“The mechanical universe” “Beyond the mechanical universe”
y(t)， z y(t) j
z(t) z(t )k
x
y
z y
x
说明：运动方程一般应写成矢量形式 (5).轨道方程 ：质点在空间运动时的轨迹方程，称为轨道方程
说明：轨道方程可由运动方程消去时间参量t 得到。
数学表示为：
f(x,y,z)=0
例1：质点从如图所示位置开始做匀速圆周运动
求：运动方程与轨道方程
r
r
r
cos2 cos2 cos2 1
(1).直角坐标系
直角坐标系中，任意矢量A可表示为
A Ax i Ay j Azk
z
矢量的大小或模表示为
A Ax2 Ay2 Az2
方向余弦满足关系
cos2 cos2 cos2 1
P
A
O
y
x
直角坐标系中，坐标轴的单位矢量是常矢量，满足
di 0 dt
dj 0 t
dk 0 dt
University Physics
2011年2月
美国《科学》杂志评选出的2010年十大科学进展
1、量子机械 ； 2、合成生物学 ； 3、尼安德特人基因组 ； 4、艾滋病病毒预防 ； 5、外显子组测序/罕见疾病基因 ； 6、分子动力学模拟 ； 7、量子模拟器 ； 8、下一代基因组学 ； 9、核糖核酸(RNA)重编程 ； 10、大鼠的回归 。
§1.1 参考系和坐标系
一 参考系和坐标系
1.参考系与坐标系的基本概念 参照物：被选取、且能用来描述物体运动状况的物体 参照系：固定与参照物之上，用来确定待描述物体空间位置
和方向而引入的数学坐标系。 参照物与参照系的关系：参照系是参照物的数学抽象，必须
能够建立坐标系的物体才能充当参照物。
2.两种典型的坐标系
cos x， cos y， cos z . cos2 cos2 cos2 1
r
r
r
(3).位置矢量的特征
相对性——参照系
瞬时性——时刻t
z
r(x,y,z)
矢量性——大小、方向、运算法则
(4).运动方程：位置矢量的时间函数
数学表述
o
BA.. rx(t )x(tx)，(t )yi
解：运动方程：
x Rcos(t) y Rsin(t)
R
r (t )
R
cos(t
)i
R sin(t )
j
t
轨道方程 2. 位移与路程
x2 y2 R2
(1).位移：在时间t内，由初始位矢指向末位矢的有向线段。
直角坐标表示
r r (t t) r (t)
r x2 y2 z2
cos x cos y cos z
§1.2 几种典型机械运动及其理想模型 一 几种典型的机械运动形式
一般运动
质点运动学 刚体运动学 机械振动
机械波
二 机械运动的几种典型理想模型
(1)质点模型：当物体的线度(大小和几何形状)对所研究物体运 动状态的影响可以忽略不计时， 用一个集中了物体所有 质量的数学点来代表物体的运动状态，该点称为质点。
(2).刚体模型：当物体的形变对其运动状态的影响可以忽略不 计时，将物体看作为一个不发生形变的几何体
(3)谐振子模型：当物体收受合外力可以近似为F=-kx时，称该物 体的运动为简谐振动
(4)简谐波模型：介质传播机械波可以近似地看作为简谐振动在 媒质中的传播，且弹性介质无阻尼或能量吸收(波在传递过程中 保持振幅不变)，这种机械波称为简谐波，该模型称简谐波模型