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大学物理学 版权信息
- ISBN：9787030709868
- 条形码：9787030709868 ; 978-7-03-070986-8
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
大学物理学 内容简介
《大学物理学（上下册）》分上下两册，共5篇，分为17章。力学篇包括物质的运动描述、质点动力学、质点系动力学与刚体运动、相对论简介、流体力学基础；振动与光学基础篇包括机械振动与机械波、波动光学、应用光学基础；热学篇包括气体动理论、热力学基础、物质状态和相变；电磁学篇包括静电场、恒定磁场、电磁感应；近现代物理篇包括量子物理基础、激光技术简介、X射线和磁共振简介。
大学物理学 目录
目录
前言
绪论 1
思考题 13
力学篇
第1章 物质的运动描述 17
1.1 质点 参考系 坐标系 17
1.1.1 质点 17
1.1.2 参考系 18
1.1.3 坐标系 18
1.2 物体空间位置的确定——位置矢量及运动方程 19
1.2.1 位置矢量 20
1.2.2 运动方程 20
1.3 物体空间位置的变化——位移矢量和路程 21
1.3.1 位移矢量 21
1.3.2 路程 22
1.4 物体位置变化的快慢——速率和速度 22
1.4.1 速率 23
1.4.2 速度 24
1.5 描述速度变化快慢的物理量——加速度 26
1.6 几种特殊的运动形式 28
1.6.1 物体的直线运动 28
1.6.2 抛物运动 31
1.6.3 圆周运动 33
思考题 39
习题1 40
第2章 质点动力学——牛顿运动定律及应用 44
2.1 牛顿之前对于运动原因的认识 44
2.1.1 亚里士多德的“自然运动”属性 44
2.1.2 “自然运动”属性的掘墓人 44
2.1.3 笛卡儿的“悬浮石头” 45
2.2 牛顿运动定律 45
2.2.1 牛顿**定律 45
2.2.2 牛顿第二定律 47
2.2.3 作用力与反作用力——牛顿第三定律 49
2.2.4 力的独立作用原理 50
2.3 动量定理和动量守恒定律 52
2.3.1 动量的定义式 53
2.3.2 冲量 动量定理 55
2.3.3 动量守恒定律 59
2.4 机械运动的能量 61
2.4.1 机械运动的能量转化——功和动能定理 61
2.4.2 几种特殊力的功 65
2.4.3 功能原理和机械能守恒定律 69
2.5 碰撞 73
思考题 75
习题２ 75
第3章 质点系动力学与刚体运动 82
3.1 质点系的质心 82
3.1.1 分立质点系 83
3.1.2 质量连续分布的实体 83
3.2 刚体的平行移动 86
3.3 刚体的定轴转动 88
3.3.1 角位置、角位移、角速度和角加速度 88
3.3.2 角加速度恒定的刚体运动 89
3.3.3 刚体定轴转动变化的原因——力矩 89
3.3.4 刚体定轴转动定律 91
3.3.5 平行轴定理 92
3.3.6 垂直轴定理 94
3.3.7 延展定则 常见质量均匀分布刚体的转动惯量 96
3.4 定轴转动动能定理 97
3.4.1 转动动能 97
3.4.2 转动动能定理 98
3.5 角动量定理 99
3.5.1 角动量定义 99
3.5.2 刚体定轴转动的角动量 100
3.5.3 刚体定轴转动的角动量定理及角动量守恒定律 100
3.5.4 刚体定轴转动与质点运动的对应关系 104
3.6 刚体的复杂运动 105
思考题 107
习题3 107
第4章 相对论简介 113
4.1 低速运动参考系变换 113
4.1.1 伽利略变换 113
4.1.2 力学相对性原理 115
4.1.3 非惯性参考系中的惯性力 116
4.2 狭义相对论的时空变换 118
4.2.1 狭义相对论的时空观 119
4.2.2 洛伦兹变换 119
4.2.3 同时的相对性及事件时序关系 122
4.2.4 时间膨胀 122
4.2.5 长度收缩 123
4.2.6 洛伦兹速度变换 125
4.3 狭义相对论质点动力学 126
4.3.1 相对论质量问题 126
4.3.2 相对论基本动力学方程 质能关系 127
4.4 广义相对论简介 129
4.4.1 引力场 光线弯曲 129
4.4.2 黑洞 130
思考题 131
习题4 131
第5章 流体力学基础 134
5.1 理想流体与实际流体 135
5.1.1 理想流体 135
5.1.2 实际流体 136
5.2 流体静力学 138
5.2.1 流体密度 138
5.2.2 压强 139
5.3 液体的表面现象、表面张力、表面能和附加压强 143
5.3.1 表面张力和表面能 145
5.3.2 弯曲液面的附加压强 147
5.4 固液接触时的毛细现象 151
5.4.1 润湿与不润湿 152
5.4.2 毛细现象 153
5.5 理想流体的运动 155
5.5.1 稳流 流线 流管 156
5.5.2 连续性原理 157
5.5.3 理想流体定常流动的伯努利方程 158
5.5.4 伯努利方程的应用 161
5.6 黏性流体的运动 164
5.6.1 层流的牛顿黏滞定律 圆管内的层流 165
5.6.2 泊肃叶定律 169
5.6.3 黏滞流体的斯托克斯公式 170
思考题 171
习题5 171
振动与光学基础篇
第6章 机械振动与机械波 177
6.1 简谐振动 177
6.1.1 弹簧振子 177
6.1.2 单摆 179
6.2 简谐振动描述 179
6.2.1 简谐振动的参数 179
6.2.2 解析法确定振幅和初相 182
6.2.3 解析法和旋转矢量法确定初相 183
6.3 简谐振动的能量 185
6.4 简谐振动的合成 186
6.4.1 两个同方向同频率的简谐振动的合成 186
6.4.2 两个同方向不同频率的简谐振动的合成 188
6.4.3 两个振动方向垂直同频率的简谐振动的合成 189
6.4.4 两个振动方向垂直不同频率的简谐振动的合成 190
6.5 阻尼振动、受迫振动和共振 191
6.6 机械波 192
6.6.1 机械波产生的条件 192
6.6.2 机械波的分类 192
6.6.3 描述机械波的物理量 192
6.6.4 简谐波的波动方程 193
6.6.5 波动方程的物理意义 195
6.6.6 波的能量 197
6.6.7 波的干涉 198
6.6.8 惠更斯原理和波的衍射 202
6.7 声音现象简介 203
6.7.1 声波的一些基本概念 203
6.7.2 多普勒效应 206
思考题 208
习题6 208
第7章 波动光学 214
7.1 光的干涉 214
7.1.1 光的本质和相干性 214
7.1.2 杨氏双缝干涉实验 215
7.1.3 劳埃德镜干涉实验和半波损失 218
7.1.4 菲涅耳双棱镜干涉实验 218
7.1.5 薄膜干涉 219
7.1.6 劈尖干涉 222
7.1.7 牛顿环 224
7.1.8 迈克耳孙干涉 226
7.2 光的衍射 228
7.2.1 惠更斯-菲涅耳原理 228
7.2.2 衍射的分类 229
7.2.3 单缝夫琅禾费衍射 229
7.2.4 圆孔衍射光学仪器的分辨本领 233
7.2.5 衍射光栅 235
7.3 光的偏振 237
7.3.1 自然光和偏振光 237
7.3.2 马吕斯定律 239
7.3.3 布儒斯特定律 240
7.3.4 旋光效应 241
思考题 241
习题7 242
第8章 应用光学基础 246
8.1 理想光学系统 246
8.1.1 成像的基本特性 246
8.1.2 基点和基面 247
8.1.3 物像关系式 249
8.2 理想光学系统的组合 251
8.2.1 两个理想光学系统的组合 251
8.2.2 透镜 253
8.3 人眼的光学特性 256
8.3.1 人眼的结构 257
8.3.2 人眼的*小分辨角 257
8.3.3 人眼的调节 258
8.3.4 人眼的缺陷及其校正 258
8.4 目视光学仪器 260
8.4.1 放大镜 260
8.4.2 显微镜 261
8.4.3 望远镜 263
8.4.4 目视光学仪器的视度调节 264
思考题 265
习题8 265
前言
绪论 1
思考题 13
力学篇
第1章 物质的运动描述 17
1.1 质点 参考系 坐标系 17
1.1.1 质点 17
1.1.2 参考系 18
1.1.3 坐标系 18
1.2 物体空间位置的确定——位置矢量及运动方程 19
1.2.1 位置矢量 20
1.2.2 运动方程 20
1.3 物体空间位置的变化——位移矢量和路程 21
1.3.1 位移矢量 21
1.3.2 路程 22
1.4 物体位置变化的快慢——速率和速度 22
1.4.1 速率 23
1.4.2 速度 24
1.5 描述速度变化快慢的物理量——加速度 26
1.6 几种特殊的运动形式 28
1.6.1 物体的直线运动 28
1.6.2 抛物运动 31
1.6.3 圆周运动 33
思考题 39
习题1 40
第2章 质点动力学——牛顿运动定律及应用 44
2.1 牛顿之前对于运动原因的认识 44
2.1.1 亚里士多德的“自然运动”属性 44
2.1.2 “自然运动”属性的掘墓人 44
2.1.3 笛卡儿的“悬浮石头” 45
2.2 牛顿运动定律 45
2.2.1 牛顿**定律 45
2.2.2 牛顿第二定律 47
2.2.3 作用力与反作用力——牛顿第三定律 49
2.2.4 力的独立作用原理 50
2.3 动量定理和动量守恒定律 52
2.3.1 动量的定义式 53
2.3.2 冲量 动量定理 55
2.3.3 动量守恒定律 59
2.4 机械运动的能量 61
2.4.1 机械运动的能量转化——功和动能定理 61
2.4.2 几种特殊力的功 65
2.4.3 功能原理和机械能守恒定律 69
2.5 碰撞 73
思考题 75
习题２ 75
第3章 质点系动力学与刚体运动 82
3.1 质点系的质心 82
3.1.1 分立质点系 83
3.1.2 质量连续分布的实体 83
3.2 刚体的平行移动 86
3.3 刚体的定轴转动 88
3.3.1 角位置、角位移、角速度和角加速度 88
3.3.2 角加速度恒定的刚体运动 89
3.3.3 刚体定轴转动变化的原因——力矩 89
3.3.4 刚体定轴转动定律 91
3.3.5 平行轴定理 92
3.3.6 垂直轴定理 94
3.3.7 延展定则 常见质量均匀分布刚体的转动惯量 96
3.4 定轴转动动能定理 97
3.4.1 转动动能 97
3.4.2 转动动能定理 98
3.5 角动量定理 99
3.5.1 角动量定义 99
3.5.2 刚体定轴转动的角动量 100
3.5.3 刚体定轴转动的角动量定理及角动量守恒定律 100
3.5.4 刚体定轴转动与质点运动的对应关系 104
3.6 刚体的复杂运动 105
思考题 107
习题3 107
第4章 相对论简介 113
4.1 低速运动参考系变换 113
4.1.1 伽利略变换 113
4.1.2 力学相对性原理 115
4.1.3 非惯性参考系中的惯性力 116
4.2 狭义相对论的时空变换 118
4.2.1 狭义相对论的时空观 119
4.2.2 洛伦兹变换 119
4.2.3 同时的相对性及事件时序关系 122
4.2.4 时间膨胀 122
4.2.5 长度收缩 123
4.2.6 洛伦兹速度变换 125
4.3 狭义相对论质点动力学 126
4.3.1 相对论质量问题 126
4.3.2 相对论基本动力学方程 质能关系 127
4.4 广义相对论简介 129
4.4.1 引力场 光线弯曲 129
4.4.2 黑洞 130
思考题 131
习题4 131
第5章 流体力学基础 134
5.1 理想流体与实际流体 135
5.1.1 理想流体 135
5.1.2 实际流体 136
5.2 流体静力学 138
5.2.1 流体密度 138
5.2.2 压强 139
5.3 液体的表面现象、表面张力、表面能和附加压强 143
5.3.1 表面张力和表面能 145
5.3.2 弯曲液面的附加压强 147
5.4 固液接触时的毛细现象 151
5.4.1 润湿与不润湿 152
5.4.2 毛细现象 153
5.5 理想流体的运动 155
5.5.1 稳流 流线 流管 156
5.5.2 连续性原理 157
5.5.3 理想流体定常流动的伯努利方程 158
5.5.4 伯努利方程的应用 161
5.6 黏性流体的运动 164
5.6.1 层流的牛顿黏滞定律 圆管内的层流 165
5.6.2 泊肃叶定律 169
5.6.3 黏滞流体的斯托克斯公式 170
思考题 171
习题5 171
振动与光学基础篇
第6章 机械振动与机械波 177
6.1 简谐振动 177
6.1.1 弹簧振子 177
6.1.2 单摆 179
6.2 简谐振动描述 179
6.2.1 简谐振动的参数 179
6.2.2 解析法确定振幅和初相 182
6.2.3 解析法和旋转矢量法确定初相 183
6.3 简谐振动的能量 185
6.4 简谐振动的合成 186
6.4.1 两个同方向同频率的简谐振动的合成 186
6.4.2 两个同方向不同频率的简谐振动的合成 188
6.4.3 两个振动方向垂直同频率的简谐振动的合成 189
6.4.4 两个振动方向垂直不同频率的简谐振动的合成 190
6.5 阻尼振动、受迫振动和共振 191
6.6 机械波 192
6.6.1 机械波产生的条件 192
6.6.2 机械波的分类 192
6.6.3 描述机械波的物理量 192
6.6.4 简谐波的波动方程 193
6.6.5 波动方程的物理意义 195
6.6.6 波的能量 197
6.6.7 波的干涉 198
6.6.8 惠更斯原理和波的衍射 202
6.7 声音现象简介 203
6.7.1 声波的一些基本概念 203
6.7.2 多普勒效应 206
思考题 208
习题6 208
第7章 波动光学 214
7.1 光的干涉 214
7.1.1 光的本质和相干性 214
7.1.2 杨氏双缝干涉实验 215
7.1.3 劳埃德镜干涉实验和半波损失 218
7.1.4 菲涅耳双棱镜干涉实验 218
7.1.5 薄膜干涉 219
7.1.6 劈尖干涉 222
7.1.7 牛顿环 224
7.1.8 迈克耳孙干涉 226
7.2 光的衍射 228
7.2.1 惠更斯-菲涅耳原理 228
7.2.2 衍射的分类 229
7.2.3 单缝夫琅禾费衍射 229
7.2.4 圆孔衍射光学仪器的分辨本领 233
7.2.5 衍射光栅 235
7.3 光的偏振 237
7.3.1 自然光和偏振光 237
7.3.2 马吕斯定律 239
7.3.3 布儒斯特定律 240
7.3.4 旋光效应 241
思考题 241
习题7 242
第8章 应用光学基础 246
8.1 理想光学系统 246
8.1.1 成像的基本特性 246
8.1.2 基点和基面 247
8.1.3 物像关系式 249
8.2 理想光学系统的组合 251
8.2.1 两个理想光学系统的组合 251
8.2.2 透镜 253
8.3 人眼的光学特性 256
8.3.1 人眼的结构 257
8.3.2 人眼的*小分辨角 257
8.3.3 人眼的调节 258
8.3.4 人眼的缺陷及其校正 258
8.4 目视光学仪器 260
8.4.1 放大镜 260
8.4.2 显微镜 261
8.4.3 望远镜 263
8.4.4 目视光学仪器的视度调节 264
思考题 265
习题8 265
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大学物理学 节选
绪论 物理学是以实验为基础，研究宇宙万物的能量转化及转移过程中，彼此之间相互作用规律的自然科学. 一般认为，物理学起源于古希腊自然哲学，在近3000年人类不断探索宇宙奥秘的历史长河中，积累了丰富的发展经验，总结并创造了巨大的知识财富，为现代社会的进步和发展提供了一个又一个的理论保障，加快了人类社会进步的步伐，为现代文明作出了巨大贡献. 物理学在不断地发现、研究、总结、验证、修正的循环过程中，对自然与生命的认识由表及里、由浅入深，对构成自然界的物质本质的认识由神秘到科学，由宏观到微观，逐步揭开了宇宙世界的面纱，形成了今天相对成熟的理论体系，在自然科学中占有重要的基础地位. 一、物理学发展简史 “物理”*早源于古希腊语“σι”，意为“自然”. 英文的物理为“physics”，20世纪以前的中国，将“physics”译为“格致”或“格物”，物理学也就自然译为“格致学”或“格物学”. 在中国，“格物”*早的意思是推究事物原理，纠正人的行为，例如，《礼记 大学》中“欲诚其意者，先致其知，致知在格物. 物格而后知至 ”. 明代王鏊(图0-1)《震泽长语 经传》中的“盖知物之本末始终，而造能得之地，是格物之义也”. 《戒本疏》卷一下中的“行善所及，各有宪章，名威仪也. 威谓容仪可观，仪谓轨度格物”. “格物”二字，皆有推究原理，纠正行为的意思. 因此，把“physics”译为“格物学”是有一定道理的. 1900年，晚清进士王季烈翻译出版了中国**本以物理学命名、具有大学水平的教科书. 进入20世纪后，人们普遍接受把“physics”译为“物理学”，虽然偶尔也有不同的声音，如2002年4月，在中国近现代科学技术回顾与展望国际学术研讨会上，有人建议把物理学改为格物学. 笔者认为“物理学”这一词汇已深入人心，再改回“格物学”已无必要. 物理学按发展过程通常可划分为经典物理和近现代物理. 1. 经典物理 数学和物理学从诞生之日起就注定是不可分割的. 从17世纪开始一直到19世纪末，物理学的研究推动了数学的发展，笛卡儿的变量概念以及由牛顿、莱布尼茨*终完成的微积分，成为物理研究过程中完美高效的定量工具. 数学上的这种从几何到解析的华丽转身，反过来又促进了物理学的发展，使物理学的研究发生了质的飞跃，同时，实验方法的引入，把物理学的研究带入到科学的快速发展时期. 意大利数学家、物理学家、天文学家、科学革命的先驱——伽利略(Galileo，图0-2)，是经典物理的重要代表人物，他把实验引入到自然科学的研究中，开创了实验物理的先河，用科学实验彻底推翻了亚里士多德“体积相等的物体，较重的下落较快”以及“凡运动的事物必然都有推动者在推着它运动”的错误结论. 伽利略*早阐明了自由落体的运动规律，提出惯性定律并用以解释地面上的物体和天体的运动，为经典物理学奠定了重要基础. 1632年，伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，支持了哥白尼的日心说，使得**次物理革命的天平开始指向正确的一方. 牛顿(Isaac Newton)继承和发展了开普勒、伽利略等前人的研究成果，提出力学运动的三条基本定律以及万有引力定律，形成了以静力学、运动学、动力学为主要内容的经典力学. 开尔文勋爵(原名威廉 汤姆森，Lord Kelvin)、克劳修斯(Clausius)、玻尔兹曼(Boltzmann)等完成了经典统计力学的建设，为热学研究提供了理论基础. 洛伦兹(Lorentz)、法拉第(Faraday)和麦克斯韦(Maxwell)等构建了经典电动力学，为电磁场理论的融合和发展提供了理论和方法. 在经典物理(力学、热力学和统计力学及电动力学)这三大理论框架下，自然界的几乎所有问题都能得到完美解释，如行星的运行轨道问题、热功转换问题、电磁波传播及光的反射、散射等. 正因为经典物理如此成功，因此，物理学家开尔文勋爵(被尊为热力学之父)，甚至在1900年的一次讲演中说：“19世纪已将物理学大厦全部建成，今后物理学家的任务就是修饰、完美这座大厦了. ”经典电动力学的建立，标志着**次物理革命的终结. 介绍经典力学发展史时，有必要介绍曾经很火的一个概念——以太. 古希腊哲学家亚里士多德关于世界本源的构想中，除了水、火、气、土这四种可以被人类感知的元素外，还有一种人类感官无法感知的无质量物质，即以太. 以太充斥着宇宙空间，包括西方世界所说的天堂. 亚里士多德的以太观，更多是在哲学领域讨论宇宙的构成，还没有触及物理学领域的以太问题，此阶段的以太观有时也被称为哲学以太观. 笛卡儿为了解决物质之间的相互作用问题，继承发展了亚里士多德的以太观点，**个把以太引入力学研究领域中. 在他的著作《哲学原理》中提出“以太是看不见、摸不着、连续的、可压缩的媒介物质”，认为物质之间的相互作用必须通过以太传递，不存在所谓的超距作用，空间充斥着以太，不存在空无一物的空间. 笛卡儿的以太观，迎合了当时人们对于相互作用的认识，否定了所谓超距效应，获得了广泛承认. 但是，牛顿万有引力的研究成果却大大动摇了“笛卡儿以太”的根基，虽然牛顿并没有否定以太，承认“以太类似于空气，但比空气更加稀薄，更加细致，更有弹性”. 牛顿承认以太是物质相互作用所需的媒介，但万有引力的超距表象使得牛顿的继任者们强烈反对以太说，推崇超距相互作用的存在，慢慢地，笛卡儿以太淡出了人们的视线. 此阶段称为机械以太论时期. 以惠更斯(Huygens)为代表的光的波动说出现以来，特别是从杨氏干涉实验证明光具有波动性开始，对于光波传输介质的探究再次把以太问题推到物理学家面前. 越来越多的实验证明光具有波动性，在没有脱离传统认识的情况下，科学家们开始对机械以太进行变通，提出了光以太，其代表人物是惠更斯. 随着麦克斯韦电磁理论的成功以及洛伦兹、赫兹(Hertz)等的电磁实验结果，物理学家认为光以太也是电磁以太，以此来解释和电磁场相关的物理规律. 但是由麦克斯韦方程组导出的电磁波速的参考系问题，以及基于对机械波传输必须有传输介质的认识，促使科学家们必须尽快找到以太，而有意思的是，正是寻找以太的实验彻底否定了以太的存在. 1887年，迈克耳孙(Michelson)与莫雷(Morley)开始了寻找光介质的工作，设计了著名的迈克耳孙干涉仪. 但实验结果显示，地球周围要么不存在以太，要么地球是静止的. 而后者(地球是静止的)是根本不可能的，因此以太不存在！这一结论让物理学家感到疑惑. 以太成为完美经典物理大厦**块被抽出的基石，动摇了经典物理学大厦. 2. 近现代物理 迈克耳孙和莫雷寻找绝对静止空间——以太的失败，黑体辐射能量的不连续性，以及瑞利-金斯的紫外灾难等实验结果，让这座看似完美的物理学大厦濒于倾覆，开尔文勋爵在为物理学大厦的*终建成而高兴的同时，也无奈地说：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了. ” 在困难面前，科学家们没有止步不前，恰恰相反，正是这两朵乌云，把物理学带入到一个全新的研究领域，促成了物理学的伟大变革，开始了第二次物理革命的历程. **朵乌云——绝对静止空间即经典以太观的失败，直接催生出崭新的物理理论——相对论. 第二朵乌云——黑体辐射能量的不连续性，以及瑞利-金斯的紫外灾难，也就是英国物理学家瑞利和物理学家、天文学家金斯在经典热力学基础上研究黑体辐射问题时，推导出了黑体辐射的瑞利-金斯公式. 该公式表明：黑体辐射的能量将随着频率的增加而趋向无穷大，而这与实验完全不符；同时，黑体辐射能量的不连续性相关实验结果，冲击着传统热力学关于辐射能量连续的结论. 第二朵乌云促使普朗克量子论的产生，使人类对世界的认识进入到量子化阶段，催生出了量子力学. 爱因斯坦(Einstein，图0-3)和以德布罗意(de Broglie)、普朗克(Planck，图0-4)、玻尔(Bohr)等为代表的科学家建立的量子力学，是一个异于传统物理的全新理论体系，我们称之为近现代物理学，而之前的物理学被称为经典物理学. 近现代物理学的研究对象很广，大到宇宙天体，小至基本粒子. 近现代物理学常见的细分学科有物理学史、理论物理学、声学、热学、光学、电磁学、无线电物理、电子物理学、凝聚态物理学、等离子体物理学、原子分子物理学、原子核物理学、高能物理学、计算物理学、应用物理学等. 有了经典物理和近现代物理，物理学就完美了吗？不，物理学虽美，但也和其他自然科学一样，总在不断进步和完善. 21世纪*大的“乌云”是暗物质和暗能量，可以预见，揭开暗物质之谜将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次重大飞跃，将带来物理学的第三次革命. 二、物理学的研究对象——物质 前面提到：物理学是以实验为基础，研究宇宙万物的能量转化及转移过程中，彼此相互作用规律的自然科学. 显然宇宙万物都是物理学的研究对象，可以说宇宙万物都是物质！ 1. 物质的概念 关于物质的定义，更多的是哲学范畴的问题. 物质是什么，历史上有过许多描述. 18世纪法国启蒙思想家霍尔巴赫(原名亨利希 迪特里希，Heinrich Dietrich)曾给物质下了一个哲学定义. 他说：“物质是以任何一种方式刺激我们感官的东西. ”霍尔巴赫的物质观承认物质不依赖我们的感觉而存在，对辩证唯物主义物质观产生了积极影响；但在物质的本质认识上，没有跳出感官刺激的局限. 俄国马克思主义思想家普列汉诺夫(Plekhanov)对物质概念给出了解释说明，他认为：①物质具有客观实在性；②物质是感觉的源泉. 普列汉诺夫的物质定义肯定了物质的客观实在性和感觉的客观基础及物质可知性. 马克思主义哲学理论中通行的物质定义，是列宁在《唯物主义和经验批判主义》中的一段论述，即“物质是标志客观实在的哲学范畴，这种客观实在是人通过感觉感知的，它不依赖于我们的感觉而存在，为我们的感觉所复写、摄影、反映”. 无数的事实证明，马克思的物质观是科学的、正确的，是经得起历史检验的. 运动是物质的根本属性，时间和空间是运动着的物质存在的表现形式. 世界是以时间、空间为存在形式，永恒运动着的物质总体. 物理学研究的物质，与哲学上的物质没有本质区别，除了承认物质的客观性、运动性，还把物质和能量结合到一起，揭示了物质的运动本质. 通过对不同物质基本结构的研究，发现了各种物质之间的共同结构特点：相同的基本粒子通过不同的组合方式，构成了宇宙形形色色的物质——实物与场. 2. 物质的基本结构及认识过程 现在，我们都知道世界是物质的，而构成物质的是什么呢？有形的石头、铁？还是不定的空气、水？如果是这些构成了物质，那么石头、铁、空气以及水等又是由什么构成的呢？这些疑问随着探索物质结构的空间尺度从宏观发展到微观，从实物粒子到场的过程，对物质的本质认识逐步完善，对物质的精细结构的认识逐渐清晰. 有些物质是能亲身感受的，例如，人类赖以生存的空气、水、食物，地上的树木、高山、大河，地下的石油、煤炭等，都是物质，人本身也是物质. 由于这些物质占有一定的空间体积，因此常被称为物体. 除这些实物之外，电磁场等也是物质，它们是以场的形式存在的物质，绝大多数情况下电磁波是无法被人类视觉系统所感知的，但它们确实是客观存在的，具有能量. 例如，移动电话能接收到远方的问候、红外线照射后会感觉有热量、长时间工作在屏幕前会导致皮肤干燥，等等，都是电磁波的能量传递和转化的结果. 因此，“物质构成了宇宙一切物体实物和场”. 物质实体的种类虽多，但它们有其共性，那就是客观存在，并能够被感知、被发现，它们都具有质量和能量. 人类探索物质奥秘的热情从来没有停滞. 从古至今，人们对物质结构的认识，特别是对构
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