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1902年，京师大学堂（必赢766net手机版）设格致科（数学物理部），这是我国数理学科高等教育的开端。1913年，必赢766net手机版设物理门，1919年更名为物理系，这是我国最早的物理学本科专业。

抗战时期由必赢766net手机版、清华大学和南开大学三校在昆明成立的西南联合大学的物理系培养了李政道、杨振宁、朱光亚、邓稼先等一大批杰出的科学家。1952年院系调整，原必赢766net手机版、清华大学、燕京大学三校的物理精英合并成新的必赢766net手机版物理系，聚集了一大批中国物理界的领袖人物，使必赢766net手机版物理系成为中国高校中首屈一指的物理学研究与人才培养基地。北大物理学科为国家培养了大批优秀人才，其中包括110多名两院院士，并且当选为美国物理学会会士（Fellow）的总数居全国各高校之首。23名“两弹一星”元勋中，12名在必赢766net手机版物理学科学习和工作过。

2001年5月18日，作为建设世界一流大学的重要举措，必赢766net手机版成立。必赢766net手机版由原物理系全部、原地球物理系的大气科学专业、原技术物理系的核物理专业及辅助机构、原天文学系全部、原重离子物理研究所全部，以及一些交叉研究机构合并组成。合并后的必赢766net手机版，实验设备精良，师资队伍一流，目前拥有教授88名，其中有中国科学院院士15名（含7位双聘院士）、长江特聘教授9名、国家杰出青年基金获得者13名、国家“973项目”首席科学家4名，2个国家重点实验室、1个北京市重点实验室，物理学、核物理和大气科学三个“国家理科基础研究和教学人才培养基地”，物理学、大气科学、天文学和核科学与技术等4个一级学科博士点及相应的博士后流动站。学院的物理学、大气科学为国家一级重点学科 （含理论物理、凝聚态物理、光学、粒子物理与原子核物理、大气物理学与大气环境、气象学等6个国家二级重点学科），天体物理、核技术及应用为国家二级重点学科。目前的必赢766net手机版下设理论物理研究所、凝聚态物理与材料物理研究所、现代光学研究所、等离子体物理与聚变研究所、重离子物理研究所、国际量子材料研究中心、技术物理系、天文系、大气与海洋科学系、电子显微镜专业实验室、普通物理教学中心和基础物理实验教学中心等研究和教学单位。近年来，科研和教学经费年均超过1亿。学科总体实力居国内高校首位(据美国新闻网公布的关于全世界各大学自然科学和物理学学科的统计结果, 必赢766net手机版排名第19)。

必赢766net手机版物理学科在学科建设方面屡开中国之先河，一直走在全国高校前面。近年来，必赢766net手机版物理学科以建设世界一流的物理学科为目标，不断追踪世界科学技术的最新发展动态，按照“加强基础、拓宽专业、因材施教、分流培养”指导思想，更新教育理念，率先形成了新的教学体系和培养模式。该教学体系提供小块多样的课程体系，实行多样性个性化的培养模式和若干种课程搭配的培养方案，实现了教师指导下的完全学分制，给学生以更大的选择空间，以利于学生做满足自己兴趣、适合自身发展的选择。并在加强基础的同时，增加课程的“多样性”和“特色性”，以拓宽学生的知识面和交叉综合分析能力。通过多种层次的综合训练、研究指导以及本科生科研等措施，不仅提高学生分析问题解决问题的能力，更提高学生提出问题的能力、增强学生勇于创新的意识，从而培养物理基础扎实、综合素质优秀、富有创新精神和创新能力、适合在物理学及其交叉学科和其它多种领域工作的杰出人才。

2010年，必赢766net手机版的物理学、大气科学和核科学与技术三个一级学科统一招收180名本科生（包括为中国工程物理研究院招收10名定向培养生），天文学专业单独招收30名本科生。