物理学重要新发现研究论文

发布时间：2023-12-10 02:41:26

物理学重要新发现研究论文

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，是当今最精密的一门自然科学学科。下文是我为大家整理的关于物理学方面的论文的范文，欢迎大家阅读参考!

试谈物理学专业电动力学课程教学

动力学电磁现象的经典的动力学理论。通常也称为经典电动力学，电动力学是它的简称。它研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。

一、课程教学根本理念

第一，在教学中要尊重先生学习的主体性、教员教学的主导性，片面发扬先生的盲目性、自动性、发明性。第二，“电动力学”课程属于专业根底课程，教学内容布置上除了让先生学习本门课程的根本知识、根本实际、根本思绪，与其他物理学分支也具有个性和特性的关系。针对这一特点，教师在教学中要留意引导先生类似性抽象思想。第三，教学应突出探求式教学办法，改动传统的教学形式，把信息技术与电动力学课程最大限制地整合，运用多种古代教育手腕优化教学进程，推行启示式、探求式、讨论式、小制造等授课方式，培育先生的创新思想和创新理念。

二、在本课程教学中该当做到以下几点

1.讲授内容应实际联络实践

“电动力学”作为一门专业学科课程，是师范院校物理专业的根底实际课。教学中要求先生掌握课程的根本知识、根本实际和根本原理，使先生加深对所授知识的了解，更可深入看法电动力学的实践使用价值，到达学致使用的目的，同时提升先生剖析成绩、处理成绩的才能。

2.注重先生学习的主体性和集体性培育

从课程的设计到评价各个环节，在留意发扬教员在教学中主导作用的同134教改课改2016年3月时，应特别留意表现先生的学习主体位置，以充沛发扬先生的积极性和发掘学习潜能。要求先生能初步剖析消费、生活中的电动力学成绩，以提升先生的剖析成绩和处理成绩的才能。在电动力学实际的学习中运用数学工具处置成绩，使先生看法数学和物理的亲密关系，培育先生运用数学工具处理物理成绩的才能。培育先生自学才能，重要的不是教内容，而是教给先生学习办法。要充沛留意先生的兴味、专长和根底等方面的集体差别，因材施教，依据这种差别性来确定学习目的和评价办法，并提出相应的教学建议。课程规范在课程设计、教学方案、方案制定、内容选取和教学评价等环节上，为教学、学习提供了选择余地和开展的空间。

3.运用多种古代教育手腕优化教学环节

充沛应用古代化教学手腕，发扬信息化教学的劣势，加强先生的学习兴味，进一步强化需求掌握的知识点，拓宽知识面，加强先生的理论操作技艺，培育迷信的思想方式，这样先生能更好地掌握“电动力学”课程知识所触及的相关迷信办法，无效提升其发现成绩、剖析成绩、处理成绩的才能。

4.具有良好的实验条件，充沛保证明验和理论训练质量

鼓舞先生展开科研理论训练，参与各类科技竞赛。实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想，充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台，促进电动力学课程的教学。

三、课程学习战略探求

第一，针对“电动力学”是实际根底课的特点，先生必需坚持课前预习，预习进程中无意识地提出成绩。课堂教学次要采用探求式课堂教学法，即每节课突出一个主题，讲清论透相关原理知识，每个主题经过师生多种方式的互动，教员及时理解、处理先生的疑问成绩，以加强先生的学习兴味。第二，将传统板书、电子课件、网络和视频多种教学手腕相结合。如课内讲授与课外讨论和制造相结合、根底实际教学与学科前沿讲座结合、根本实际与科研理论训练相结合。第三，鼓舞先生参与科研理论训练和各类科技竞赛。培育多样化使用型人才，以培育使用型、复合型、技艺型人才，加强毕业生失业才能，完本钱课的预期目的。第四，电动力学也是一门理论性很强的课程，其研讨对象是区别于实物的物质形状，具有笼统的特征。为防止课程教学的数学化，我们将充沛使用当代信息技术的劣势，比方说以视频教学材料加强先生的理性看法和入手才能。再次，实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质，充沛发扬先生的物理思想和物理探求才能。

四、课程教学办法探求

本课程教学中应留意电动力学实际与理论的结合，尊重先生学习的主体性，适当布置指点性自习，培育先生的自学才能。增强对先生课前、课后的答疑辅导，注重先生才能的培育，使先生经过对电动力学中根本实际的了解，看法和掌握电动力学原理的研讨规律，开辟思绪，初步培育先生的科研思想。

1.“双边反应式”教学法

这种教学法由“自学”和“反应”两局部构成，其着眼点是先生在教员指点下的自学和教员由反应来的信息而停止的有重点的解说，使先生的才能在重复训练中失掉锤炼。“自学”和“反应”表现了先生和教员的互相联络、互相配合、互相作用的训练进程。

2.以成绩为中心，展开课堂讨论

式教学法建议课堂教学中遵照迷信性、主体性、开展性准绳，采用以先生为主体的小组讨论式的办法，从提出成绩动手，激起先生学习的兴味，让先生有针对性地去探究并运用实际知识处理实践成绩;也可以针对教研室科研任务中遇到的成绩设计讨论或考虑题，以启示先生剖析、讨论有关电动力学成绩，学习并稳固电动力学知识，开辟思绪，培育科研思想。

3.倡导学导式的教学方式

在教员指点下，先生停止自学、自练，教员把先生在教学进程中的认知活动视为教学活动的主体，让先生自动地去获取知识，开展各自才能，从而到达在充沛发扬先生自动性的根底上，渗入教员的正确引导，使教学单方各尽其能，各得其所。

4.多展开课外理论活动

课外理论训练中，要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质。鼓舞和指点有才能的先生进入科研理论训练，参与各类科技竞赛。将先生撰写的课程小论文融入教学全进程,从中选出有质量的项目进入科研理论训练。充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台，促进电动力学课程的教学，培育使用型、复合型、技艺型人才，加强毕业生失业才能。“电动力学”作为一门探求性课程，在课堂教学中，要突出先生的参与性，使他们自动获取而不是主动承受迷信结论，互动思想使先生觉得电动力学发人沉思，不难入门。“电动力学”与其他物理学分支具有“个性”和“特性”的关系。为了激起先生学习兴味，可以常常采用课堂讨论方式，由先生发问，在教员引导下大家讨论，总结得出正确结论。由于剖析“电动力学”需求运用笼统思想，所以课堂教学应充沛运用多媒体，尽量运用图像和颜色搭配，使先生树立正确的物理图像。留意“信息技术”与“电动力学”课程的无效整合，这关于全体优化教学进程，进步先生的专业知识学习效果、进步先生的信息技术才能、培育先生的协作认识和创新肉体均具有严重的理想意义。同时，可将教学实际使用到创新理论才能训练中，使用到物理、电子等各类竞赛中。

参考文献：

[1]冯云光.物理专业电动力学教学变革的探究[J].才智，2014，(19).

[2]郑伟，吕嫣.电动力学网络教学平台建立的研讨[J].沈阳师范大学学报(自然迷信版)，2013，31(4)：531-534.

[3]刘佳.《电磁学》与《电动力学》课程体系创新研讨[J].科技信息，2013，(11)：44.

[4]熊万杰，陆建隆.对“电动力学”课程变革的探究[J].初等文科教育，2003，(6)：72-75.

[5]付长宝，徐国慧，王希英.基于电动力学教学变革的学习办法讨论[J].通化师范学院学报，2009，30

试谈电力信息物理融合系统

【摘要】嵌入式系统、计算机技术、网络通信技术的快速发展使构建未来智能电网成为了可能，基于信息物理系统(CPS)技术构建电力信息物理融合系统(CPPS)为实现未来智能电网提供了新的思路。本文对CPPS平台进行了初步研究分析，介绍了应用于CPPS中的同步PMU技术、开放式通信网络、分布式控制。

【关键词】CPPS;同步PMU;开放式通信;分布式控制

引言

受能源危机、环保压力的推动，以及用户对电能质量(QoS)要求的不断提高，当代电力系统不再符合社会的发展需求，智能电网(Smart Grid)成为未来电力系统的发展方向。智能电网的发展原因主要有以下几个方面：

1)分布式电源(Distributed Generation，DG)大量接入电网导致的系统稳定性问题。由于DG的大量接入使电网变成一个故障电流和运行功率双向流动的有源网络，增加了系统的复杂度和脆弱度，因此亟需发展智能电网以解决DG大量接入电网导致的系统稳定性问题。

2)电力用户对电能质量(QoS)要求的不断提高。现代社会短时间的停电也会给高科技产业带来巨额的经济损失，近年来发生的大停电事故更是给社会带来了难以估量的经济损失。因此，亟需建立坚强自愈的智能电网以提供优质的电力服务。

论文主体结构如下：第1部分介绍了近年来信息物理系统(Cyber Physical System ，CPS)技术的发展以及CPS与智能电网的相互关系;第2部分介绍了电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System，CPPS)的硬件平台模型;第3部分介绍了同步相量测量装置(Phasor Measurement Units，PMU)技术;第4部分对CPPS中的开放式通信网络进行了初步分析;第5部分对CPPS的分布式控制技术进行了简单介绍;最后第6部分做出全文总结。

1 CPS与智能电网的相互关系

CPS技术的发展得益于近年来嵌入式系统技术、计算机技术以及网络通信技术等的高速发展，其最终目标是实现对物理世界随时随地的控制。CPS通过嵌入数量巨大、种类繁多的无线传感器而实现对物理世界的环境感知，通过高性能、开放式的通信网络实现系统内部安全、及时、可靠地通信，通过高精度、可靠的数据处理系统实现自主协调、远程精确控制的目标[1]。

CPS技术已经在仓储物流、自主导航汽车、无人飞机、智能交通管理、智能楼宇以及智能电网等领域得以初步研究应用[2]。

将CPS技术引入到智能电网中，可以得到电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System，CPPS)的概念。为了分析CPPS与智能电网的相互关系，首先简单回顾一下智能电网的概念。目前关于智能电网的概念较多，并且未达成一致结论。IBM中国公司高级电力专家Martin Hauske认为智能电网有3个层面的含义：首先利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节的关键设备的运行状况进行实时监控;然后把获得的数据通过网络系统进行传输、收集、整合;最后通过对实时数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行进行优化管理的目的[3-4]。

从上文关于CPS和智能电网的介绍中可以看出，CPS与智能电网在概念上有相通之处，它们均强调利用前沿通信技术和高端控制技术增强对系统的环境感知和控制能力。因此，在CPS基础上建立的CPPS为促进电力一次系统与电力信息系统的深度融合，最终实现构建完整的智能电网提供了新的思路和实现途径。

2 CPPS的硬件平台架构

基于分布式能源广泛接入电网所引起的系统稳定性问题以及建立坚强自愈智能电网的总体目标，建立安全、稳定、可靠的智能电网成为未来电力系统研究的重要方向，同时也是CPPS研究的主要内容。

传统的电力系统监测手段主要有基于电力系统稳态监测的SCADA/EMS系统和侧重于电磁暂态过程监测的各种故障录波仪，保护控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保护控制装置安装处的就地控制方式[5]。就地控制方式易于实现，并且响应速度快，但是由于利用的信息有限，控制性能不够完善，不能预测和解决系统未知故障，对于电力系统多重反应故障更不能准确动作。集中控制方式利用系统全局信息，能够优化系统控制性能，但是计算数据庞大、通信环节多，系统响应速度慢，并且现有SCADA系统主要对电力系统进行稳态分析，不能对电力系统的动态运行进行有效地控制。

针对目前电力系统监测、控制手段的不足，要建立坚强自愈的未来智能电网，必须建立相应的广域保护的实时动态监控系统，CPPS的硬件平台就是在此基础上建立起来的。

CPPS的硬件平台6层体系架构如图1所示，主要包括：物理层(电力一次设备)、传感驱动层(同步PMU)、分布式控制层(智能终端单元STU、智能电子装置IED等)、过程控制层(控制子站PLC)、高级优化控制层(SCADA主站控制中心)和信息层(开放式通信网络)。

其中，底层的物理层是指电力系统的一次设备，如发电厂、输配电网等。传感驱动层主要用于对电力系统的动态运行参数进行实时监控，测量参数包括电流、电压、相角等，在CPPS中广泛使用的测量装置是同步PMU。分布式控制层主要包括各STU/IED，为广域保护的分布式就地控制提供反馈控制回路。过程控制层主要指枢纽发电厂和变电站的控制子站，是CPPS的重要组成部分，通过收集多个测量节点的数据信息，建立系统层面的控制回路，并做出相应的控制决策。高级优化控制层是指调度中心控制主站，主要为电力系统的动态运行提供人工辅助优化控制。顶层的信息层即智能电网的开放式通信网络，注意信息层并不是单独的一层，而是重叠搭接CPPS的各个分层，为CPPS内部各组件提供安全、及时、可靠的通信。

上文给出了CPPS的硬件平台模型，但要在电力系统中具体实现CPPS，涉及诸多方面的技术难题，下面对CPPS中的同步PMU、开放式通信网络以及分布式控制等分别加以简单介绍。

3 同步PMU测量技术

同步PMU是构建CPPS的基础，它为CPPS中广域保护的动态监测提供了丰富的测量数据。同步PMU装置主要对电力系统内部的同步相量进行测量和输出，装设点包括大型发电厂、联络线落点、重要负荷连接点以及HVDC、SVC等控制系统，测量数据包括线路的三相电压、三相电流、开关量以及发电机端的三相电压、三相电流、开关量、励磁电流、励磁电压、励磁信号、气门开度信号、AGC、AVC、PSS等控制信号[6]。利用测得的数据可以进行系统的稳定裕度分析，为电力系统的动态控制提供依据。

同步PMU的硬件结构框图如图2所示。

其中，GPS接收模块将精度在±1微秒之内的秒脉冲对时脉冲与标准时间信号送入A/D转换器和CPU单元，作为数据采集和向量计算的标准时间源。由电压、电流互感器测得的三相电流、电压经过滤波整形和A/D转换后，送到CPU单元进行离散傅里叶计算，求出同步相量后再进行输出。注意，发电机PMU除了测量机端电压、电流和励磁电压、电流以外，还需接入键相脉冲信号用以测量发电机功角[7]。

4 CPPS的开放式通信网络

建立CPPS的开放式通信网络，应该在保证安全、及时、可靠的通信的基础上，使系统具有高度的开放性，支持自动化设备与应用软件的即插即用，支持分布式控制与集中控制的结合。对于建立的开放式通信网络，需要进行通信实时性分析、网络安全性和可靠性分析。

4.1 IEC 61850标准的应用

IEC 61850标准作为新一代的网络通信标准而运用于智能变电站中，支持设备的即插即用和互操作，使智能变电站具有高度的开放性。IEC 61850标准是智能变电站的网络通信标准，同时正在进一步发展成为智能电网的通信标准[8]，因此，使用IEC 61850作为CPPS通信网路的通信标准是最佳选择。

IEC 61850的核心技术[9]包括面向对象建模技术、XML(可扩展标记语言)技术、软件复用技术、嵌入式操作系统技术以及高速以太网技术等。

4.2 通信网络配置与分析

对于CPPS开放式通信网络的网络配置，可参考智能变电站的三层二网式网络结构配置，构建CPPS的3层式通信网络，如图3所示。

其中，底层为位于发电厂、变电站和重要负荷处的大量PMU、STU/IED，分别负责采集实时信息和执行保护控制功能。中间层为控制子站(过程控制单元PLC)，每个控制子站与多个PMU、STU/IED相连，以完成该分区系统层面的保护控制，并根据需要将数据上传到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上传数据，处理以后将控制信息下发到各控制子站，以实现CPPS的广域保护控制功能。注意，各层设备均嵌入GPS实现精确对时，保证全系统的同步数据采样。

5 CPPS的分布式控制机理

要建立坚强自愈的智能电网，必须利用新型控制机理建立可靠的电力控制系统。根据电力故障扩大的路径和范围以及故障的时间演变过程，文献[10-11]中提出建立时空协调的大停电防御框架，建立了电力系统的3道防线，为实现智能电网的广域动态保护控制奠定了良好的基础。

电力系统的分布式控制(Distributed Control，DC)是相对于传统的SCADA主站集中控制方式而言的，指的是多机系统，即用多台计算机(指嵌入式系统，包括PLC控制子站和STU/IED等)分别控制不同的设备和对象(如发电机、负荷、保护装置等)，各自构成独立的子系统，各子系统之间通过通信网络互联，通过对任务的相互协调和分配而完成系统的整体控制目标[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制，集中管理”。在电力系统的3道防线的基础上，结合分布式控制技术，建立CPPS的3层控制架构，如图4所示。

其中，分布式控制层主要是在故障发生的起始阶段(缓慢开断阶段)采取的控制措施，其控制目标应该是保证系统在不严重故障下的稳定性，防止故障的蔓延。过程控制层是在系统已经发生严重故障时(级联崩溃开始阶段)所采取的广域紧急控制措施，需要付出较大的代价。通常针对可能会使系统失稳的特定故障，往往需要投切非故障设备以保证系统的稳定性。广域的紧急控制措施应该在故障被识别出的第一时间立即实施，控制措施实施越晚，控制效果越差。优化控制层是在前两层控制均拒动或欠控制而没有取得控制效果，同时在检测到各种不稳定现象后所采取的控制措施，通常需要进行多轮次的切负荷和振荡解列。在电力恢复阶段，要有自适应的黑启动和自痊愈的控制方案。

6 结语

将CPS 方法引入到电力系统中，建立CPPS的模型平台，为建立坚强自愈的智能电网提供新的思路。文中对CPPS中的同步PMU测量技术、开放式通信网络技术、分布式控制技术分别进行了简单介绍。

物理学是研究物质运动最一般的规律、物质基本结构及其相互作用的科学，我整理了初中物理科学论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

物理教学:坚持科学本质

摘要：阐述在物理教学中必须坚持科学本质教育，而不能把物理教学当做是知识的简单灌输和应试技巧的专门传授;以及在教学实践中如何对学生进行潜移默化的科学教育，提高学生科学素养，使学生形成科学的价值观和态度，使之受益终身。

关键词：物理;坚持;科学本质;学生;受益终身

物理学是研究物质运动最一般的规律、物质基本结构及其相互作用的科学，[1]是自然科学的重要组成部分。发展至今，物理学科既有悠久的科学史，又有飞速跃进的现代高科技;既与日常生活紧密联系，又饱含辨证唯物的科学思想;既有严格求实的科学实验，又有严密准确的逻辑推理。简而言之，物理的本质是科学，物理教学理所当然是科学的教育和探索，包括科学理论和技术﹑科学方法和思维﹑科学文化和人文精神等多方面的价值教学,而绝不是知识的简单灌输和应试技巧的专门传授。这是物理教学的基本原则。

国际应用物理联合会曾对20世纪物理教育进行了深刻的反思：“如果所有的学生都要学物理，那么物理教育的主要目标应该放在大多数的未来公民的兴趣和需要上，而不是放在将进一步学习物理而成为科学家或工程师的少数精英分子身上。如果物理教育是为更多学生的全面发展服务的，那就应当重视物理学家的工作成果在社会上、技术上的应用;重视物理学的哲学和物理学的历史;重视蕴含于我们文化之中的物理学方法;重视物理学家这个专业群体的特点，如支持、贡献社会的方式等。”[2]笔者在物理教学实践中也深深体会到：在课堂教学中立足于物理的科学本质教育，进行潜移默化的科学渗透，对于培养学生正确的科学思维、研究方法以及人生观、世界观的确立有着极其重要的作用;而学生正确的方法、信念、准则的形成和强化，又可以转化为学生学习物理的强大内驱力和坚实基础，进一步激发学生学习物理的兴趣和积极性，树立投身科学探究的伟大抱负。

一、以宝贵的科学精神感染人

著名物理学家钱三强先生在《物理学史》的序言中写到：“物理学发

展史是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地，这块宝地很值得我们去开垦，这些精神财富很值得我们去发掘。”[3]在科学探索的进程中，并不总有认可、赞美，而是要能够承受来自舆论、宗教、传统观念各方面的压力。因此，伟大的科学家是有献身精神的。今天我们在赞叹伽里略的伟大，学习他的诸多理论时，更应该让学生感知伽里略用生命自由捍卫真理的勇气，理解到科学成功背后的艰辛，培养他们坚持真理的可贵信念和执着精神。

今天我们在广泛的应用电力，那么在学习“电磁感应”时，教师应该不失时机的讲述法拉第是怎样花费了十年的心血，经历了无数次的实验、失败、再实验、再失败的坎坷历程，终于首先发现了“电磁感应” 现象，开辟了人类应用电力的新纪元。从而让学生深刻体会到物理前辈不断求新探索，勇于自我反思，不屈不挠的惊人毅力，培养他们尊重失败、升华失败的科学态度和“从荆棘中收获科学成果”的坚强意志。

在物理学的发展过程中，科学是铁面无私的，科学研究是认真严谨的，但科学的发展和传续是温馨感人的，处处闪耀着“前人栽树，后人乘凉”的人性光环和崇高精神。正如牛顿所言：“如果说我比别人看的远些，那是因为我站在巨人的肩膀上”。在教学“开普勒三大定律”时，开普勒的伟大成就固然令人赞叹，但我们也应该让学生了解这一伟大成就背后的重要奠基人——第谷。第谷几十年如一日的持续观测，孜孜不倦的提高观测的精确性，实事求是的真实记录，最后在生命弥留之际，毫无保留的将全部珍贵的一手资料赠与开普勒。从第谷身上令学生深受感动的不仅是他求真务实的科学态度，更是他甘为人梯，默默奉献的伟大精神。

二、以辩证的科学思想启迪人

物理学科蕴含丰富的辨证唯物主义思想，在物理教学中渗透辩证的科学思想，可以潜移默化的启迪学生并使之：逐步认识到物理学理论的发展历程是动态发展的变化过程;切实体验到科学理论的不断进化、完善;深刻领悟到没有任何一个物理学理论可以被看作是最终完满的，人们在一定条件下的物理学认识只能是近似的、相对的。从而促使他们养成独立思考的习惯，提高认识科学问题的敏锐性和辩证性，使他们的思想沉浸在好奇之中，永不闭塞怀疑的目光。

三、以创新的科学思维塑造人

“授人以鱼，不如授人与渔”，正如著名数学家波利亚所说：“教师在课堂上讲什么当然重要，但学生想的是什么更为重要。思想应当是在学生的头脑中产生出来，教师要做一名真正的优秀的思想助产婆。”因此，塑造具有良好的思维习惯和创新科学思想的当代高中生是中学物理教育的核心价值。在教学中，教师应做到：“确立一个理念——以学生发展为本;落实两个重点——培养学生的创新思维和实践能力;实现三个转变：(1)教师角色的转变——由单纯的知识传授转变为教学活动的指导者和组织者，(2)学生学习地位的转变——由学习的客体转变为学习的主人，(3)教学方式的转变——由教师的主导变为学生的自主合作探究。[4]

教师要为学生创设丰富多彩接近实际的情景，激发学生提出有一定数量和质量的问题，启发学生根据不同的条件、从不同的角度、用不同的方法，引发不同的思路，甚至采用相互对立的思路去解决同一个问题，鼓励学生根据一定的需要，灵活多变的组合相关因素，提出可能可行的设想，可以通过生生交流，师生讨论共同探讨设想是否可行，能否解决问题，在这基础上得出设想的答案，答案可以不是单一的，而是多样的，甚至是开放式的。这样的方法有助于培养学生的创新能力，特别是当学生学会设定虚拟条件，根据解决问题的需要提出有价值的新方法时，他们的创造性思维就会在科学的殿堂自由翱翔，创造性能力同时获得质的飞跃。

四、以严谨的科学实验锻炼人

物理学的形成与发展是以实验为基础的，作为一门实验科学，它源于实验，发展于实验，在实验中得到检验，验证，并上升为高层次的科学理论。在课堂教学中，充分发挥实验的作用，不仅可以激发学生的学习兴趣，培养学生的观察能力;而且在实验中，通过学生的手脑并用，获得观察能力、实验操作能力、数据处理能力等多方面的锻炼，使科学知识与生活实践紧密结合，让学生学以致用，养成学生严谨踏实的科学作风。

物理实验主要分为演示实验、分组实验和课外实验，在教学中要充分发挥各类实验的优势，找准实验的着力点，有的放矢进行设计操作。物理实践活动要着力发挥教师的主导作用，突出学生的主体地位，应充分相信学生，使学生主动参与，让学生独立设计实验，利用物理实验，使学生在不断的实践锻炼中获得综合能力的有效提升。

五、以非凡的科学成就鼓舞人

物理学在悠久的发展过程中，人才辈出，灿如星空，杰出的人才创造伟大的成就。我国古代许多的物理学家，对物理发展有过很大的贡献，不少研究成果长期居世界领先地位。如指南针的发明与应用，不仅在我国古代军事、生产、日常生活中起过重要作用，且对促进东西方文化的交流和世界的发展都卓有功绩。这充分体现了中华民族自古以来的非凡才华和智慧，值得我们每一位炎黄子孙为之感到骄傲和自豪。

随着科技的发展，社会的进步，物理在人类生活的各个领域发挥着越来越重要的作用。在物理教学中，有意识的展示我国当代科技发展成就：例如我国近代著名的力学家、火箭专家钱学森，对我国火箭导弹和航天事业的迅速发展作出了不朽的贡献，被称为“中国的导弹之父”。如今 “神舟”系列火箭飞船的成功发射圆了中国人的飞天梦,我国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术和能够独立开展空间科学试验的国家。又如最近我国大亚湾中微子实验国际合作组在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。这一重要成果是对物质世界基本规律的一项新的认识，对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用，并将有助于破解宇宙中的“反物质消失之谜”。[5] ……这一系列的科学成就介绍怎不让我们的学生心潮澎湃，深受鼓舞?民族自信，爱国之情，热爱科技之心怎不油然而生?

总之，物理作为一门重要的基础科学，科学内涵悠久深远，科学素材层出不穷。物理课堂教学中必须坚持科学本质教育，深度挖掘适合教学的“科学题材”，有效调动学生的学习积极性，让物理课堂焕发科学活力，让我们的每一节物理课都闪耀科学之光，去感染，去鼓舞学生，让学生得到锻炼，获得启迪，促进自我塑造，从而不断提高学生的科学素养，使学生逐步形成科学的价值观和态度，并使之受益终身!

参考文献：

[1] 阎金铎﹑田世昆.中学物理教学概论[M]. 北京：高等教育出版社，1997：35.

[2] 汪明.课堂教学中物理文化教育价值刍议[J]. 物理教学，2011(12)：39

[3] 郭奕玲，沈慧君.物理学史[M]. 北京：清华大学出版社，2005：1-2

[4] 徐全学.提高物理教师技能的几点建议[J]. 物理教学，2011(11)：21.

[5] 金良快.我国发现新的中微子振荡有助破解反物质消失之谜. 新华社，2012年03月09日

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对于一个科学理论而言，即使有1万次实验结果都符合该理论的描述，也不能证实它是绝对正确的，而仅仅只需1次实验结果不符合该理论的描述，就可以证明它是有错误的，该理论就需要改写，甚至还可能被直接否定，这就是科学理论的可证伪性。 2021年4月7日，一项发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）的研究论文显示，来自费米实验室的科学家发现，一种被称为“μ子”的基本粒子在磁场中的表现与现有的物理学理论所描述的结果出现了不可忽视的差异。科学家认为，这项新的研究强烈暗示了存在超出人类认知的未知粒子，如果该研究结果得到进一步的验证，那就可以算是物理学重大发现，而这也就意味着我们现有的物理学将被改写。如上图所示，μ子是粒子物理标准模型中的一员，它和电子一样都是属于带负电的轻子，不同的是，μ子的平均寿命极短，仅为2.2 x 16^-6秒，并且μ子比电子要“胖”得多，其质量大约为电子的200倍。根据量子力学，自旋是基本粒子的一种内禀性质，μ子当然也不例外，我们可以简单地将其理解为一个旋转的小球，而由于μ子带负电，因此它的自旋就会产生一种被称为磁矩的物理量。基本粒子的磁矩可以通过实验来进行测定，也可以通过公式“μ = gs(e/2m）”来进行描述，其中s为粒子自旋，e为粒子电荷，m为粒子质量，g则是一个待定的常数，科学家将其称为“g因子”，而问题就出现在这个“g因子”上。根据经典物理学的计算，“g因子”应该严格地等于2，但通过实测数据得出的“g因子”却总是与2这个值存在着偏差，为什么呢？量子场论对其进行了解释，根据该理论的描述，真空中会不断地激发出虚粒子，这些虚粒子在极为短暂的时间内又会湮灭，正是这些虚粒子与基本粒子发生了相互作用，从而造成了通过实测数据得出的“g因子”出现了偏差。在此次研究工作中，科学家利用质子撞击制造了数以亿计的μ子，并将其注入一个直径达15米的超导磁环，随后让它们以接近光速的速度在磁环中运行。在这个过程中，通过精密的测量仪器，科学家采集到了海量的数据。在超级计算机的帮助下，科学家得出第一轮数据的分析结果，即：μ子的“g因子”为2.00233184122，而根据量子场论计算出的理论值却是2.00233183620。可以看到，这两者之间存在着不可忽视的差异。这是因为测量或者计算不够准确吗？答案是否定的，其实此次研究的精度非常高，而在相关的计算中，科学家也充分考虑了人类认知范围内的所有物理过程。实际上，科学家在实验中也用同样的方式对电子进行了测量，通过实测数据得出的“g因子”为2.002319304361，而理论值则为2.002319304362。可以看到，这两者是高度吻合的。那这是什么原因造成的呢？科学家认为，这有两种可能，一是现有的物理学理论出了问题，二是有某种超出人类认知的未知粒子对μ子产生了影响，考虑到现有理论计算出的理论值与电子的实测数据高度吻合，因此我们应该更倾向于后者，毕竟μ子比电子“胖”得多，更容易受到未知粒子的影响。由于此次实验结果的精度为4.2σ（意思就是因为不确定因素而出错的概率大约为4万分1），而在物理学中，一项实验结果的精度必须达到5σ以上，才可以达到“物理学重大发现”的标准，因此现在只能说这项新的研究强烈暗示了存在超出人类认知的未知粒子，暂时还不能给出确定的结论，至于物理学会不会改写，还要看后续的研究。根据费米实验室的介绍，目前这项研究的第二、三轮数据正在分析之中，而第四轮和第五轮的实验也正在按照计划实施，预计实验结果的精度将在后续的研究中得到提升，从而达到5σ以上。也就是说，在不久之后，这个问题的答案就可以揭晓，让我们拭目以待吧。

特斯拉,在他看来,相对论会被推翻的,而且现在脉冲波已经超过了光速

中学物理教学现状的研究论文

当前中学物理教学改革论文

无论在学习或是工作中，大家都经常接触到论文吧，论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。如何写一篇有思想、有文采的论文呢？下面是我收集整理的当前中学物理教学改革论文，希望能够帮助到大家。

随着物理新课程的推进，使得传统的物理教育理念、物理教学方法已不能指导当前中学物理教育的实践，我们必须在传统的物理教育理念、物理教学方法的基础上进行相应的改革与创新（即笔者所说的物理教改），才能使得新一轮的物理课程改革取得理想的教育教学效果。显然，现行的物理教材无疑是向构建新的教材体系和新的教材观迈出了可贵的一步，但是可以明确地说，有了新教材，不等于有了新课程，更不等于说有了新课程教学。从一定意义上说，教学不改，难免会使新课改走上“教新教材”的误区。因此如何使用新教材进行教学便成为推进目前课程改革发展的关键一环。

一、物理教改的核心是物理教育理念的更新，即以考为本向以生为本转变，做到眼中有生

物理学科有其自身的特殊性，物理课改的目的是为了更好地培养学生的创新能力和创新精神，这就要求我们物理教育工作者根据社会发展的长远需要和物理课改的新要求，重新审视已往的物理教育理念，以全面提高学生在基本素质为宗旨，着眼于培养学生的思维能力、创新能力，更重要的是内化学生的创新意识与创新精神。因此更新物理教育理念，我们应做到以下几点：

首先，物理教育应该以培养和发展学生的实践能力、创新精神为基础，并把物理思维能力视为物理学科能力的核心，因此物理课改之后，我们应该把传授知识型的教育模式转变为发展思维型的教育模式。

其次，物理教育教学活动主要是围绕学生对物理现象的认识和物理原理的探索。物理课改之后更侧重于训练学生掌握探究物理的具体方法，尤其是通过对各种物理实验，培养学生的实践能力。

第三，物理课改之后，物理教育更应该注重学生学习物理时的思维活动，尤其是注重激发学习物理的自觉性、独立性，注重发展学生创造性的思维能力，培养学生学习物理的立体性思维。

物理教育理念的更新是物理教改的核心，我们在新一轮物理课程改革的背景下，不更新原有的物理教育理念而大谈物理教改，等于隔靴搔痒，治标不治本。因此，更新原有的物理教育理念，进行物理创新教育是物理教改的第一步，是物理教改的核心环节。

二、物理教改关键是物理教学方法的创新，即以传授知识向探讨问题转变，注重学生物理思维的培养

物理教育理念的更新，反映到具体的物理教学实践中也就是物理教学方法的创新，是物理课程改革之后物理教学实践活动所要解决主要任务，因此，物理课改之后物理教学方法的创新也是及时必要的。第一、要以探讨物理问题为中心。物理教学的真正意义在于使学生发现问题、探讨问题、研究问题、解决问题，因此，所有的物理教学方法都应该是为了探讨问题而设计的，都要给学生机会去了解物理现象的前因后果，使学生深入探讨。

第二、要以训练学生的物理思维为目标。物理学习应该是激发学生思维的过程。无论从哪一个角度讲，物理本身和物理学科都不是限定在某一种僵化的模式中，人们对物理的正确认识需要发散式、立体式的思维，需要广阔、全面、客观辩证的视野，尤其是对物理上因果关系的思考，是对人的思维水平的检验。因此，任何教学方法都要以激活、调动、启发学生的思维为主，促进学生物理思维的活跃。

第三，要以学生的积极参与为形式。物理教学活动只有让学生投身其中，才能使学生思想活跃，才能使学生通过教学活动切身体会到挫折感与成功感，才能切实提高学生的创造力，才能使学生多与教师、同学交流，建立亲密的合作关系。因此，教学方法的设计与运用重在调动学生积极参与教学活动，彻底改变学生被动学习的情况。

第四，要以教师引导为手段。在物理课程教学中不能颠倒教师的主导地位和学生的主体地位，教师要像导演一样，要对教学进行引导、组织、控制，并随时诊断教学，对教学活动进行调整。物理课改之后，教师更要摆正自己的位置，在教学活动中发挥应有的主导作用。

物理课改之后，在物理教学方法创新问题上，要特别强调研究学生学习物理的方法，注重学生学习与发展，力图使学生通过物理教学，提升学生的创新能力和创新精神。

物理教育改革是一个系统工程，物理课改和物理教改只是其中的两个环节。物理课程改革的初见成效，只能是物理教育改革的第一步，只能说明我们的广大师生有一套科学、具有鲜明时代性的物理教科书，如果物理教改不相应地跟上，必然会造成物理课改与物理教改的脱节。因此，物理课改背后的物理教改不可忘，更不可丢，在新一轮中学课程改革背景下加大、加强物理教改的力度，进行物理创新教学是很有必要的。

一、实验要注意安全第一

不论是在教室里进行演示实验，还是在实验室进行操作实验;不论是课堂内的实验，还是学生自主在校外进行的实验，师生必须首先树立安全第一的意识。师生在设计实验时，首先要考虑实验各个环节的安全性（包括实验用品安全），保证实验者的人身安全。例如在电学部分，有些学生有特别强的好奇心，在没有干电池（组）的情况下，一个人在家里没有家长的帮助，擅自尝试用220V的家庭用电串联或并联用电器，有些用的电器甚至是大功率的，这样很容易造成触电，造成危险。因此，教师要对学生自主实验进行必要的安全教育。

二、演示实验要充分准备、熟练操作

演示实验是物理教学课堂实验不可缺少的环节，也是一种教学手段。演示实验是教师在课堂上进行演示，让学生观察，同时教师要适时引导学生在观察的同时思考并分析实验现象。要使演示实验达到预期的效果并顺利进行，教师必须在演示前进行充分的准备，准备好实验所用的所有仪器和材料。为了避免出现意外，教师还要多备一些易碎易坏的仪器和材料，以免在演示过程中出现意外而手忙脚乱。教师不要以为以前看过别人演示而认为自己会操作，或是在以前做过而疏忽大意，在45分钟内进行演示实验，不仅仅要让学生观察实验过程，而且要引导学生总结实验结果，达到教学内容、教学目的、教学效果的完美结合。教师在课前要反复操作，直至熟练，同时还要考虑到演示过程中可能会出现的各种情况并对学生进行分析解释。

三、注重实验探究的科学过程

物理教材在每一章节都设置有一个探究活动，教师可指导学生在课堂上分组进行探究，也可以在实验室让学生自主探究。《标准》中明确列出了初中物理两年必做的20个实验项目。不论是用天平测量物体的质量，还是探究光的反射规律，都要严格按照实验的科学步骤进行，不可随心所欲。首先师生或合作，或独自提出实验要解决的问题，并让学生大胆地猜想和假设，鼓励学生多角度思维。接下来设计实验，设想实验过程中可能会出现的情况，在理论上准备好后，开始用所需仪器和材料进行实验。在实验过程中，要仔细观察，做好观察记录，做完后要对实验数据进行分析论证，而后师生共同评估实验的可靠性和数据的准确性以及实验过程的科学性，最后师生、生生间交流实验结果，写出实验报告。另外，教师不可“一刀切”，完全按照实验要求的步骤按部就班地进行，而是要让学生大胆尝试不同的实验方法，激励并培养他们的创新意识和精神。

四、鼓励学生自主实验

《标准》中明确指出，学生要有初步的实验操作技能，会用简单的实验仪器，能测量一些基本的物理量，知道简单的数据记录和处理方法，会用简单的图表等描述实验结果，会写简单的实验报告。这是对学生实验的基本要求。教师不要因身处学校，就以没有实验条件为借口，或错误地认为实验不重要而忽略了初中物理的实验教学。有些教师担心学生自主实验存在安全问题而“禁止”学生做实验，有些则认为实验费时费力，还有的认为只要让学生记住实验仪器的名称、作用、用法和实验观察就可以解决考试题中的实验题。殊不知，眼过千遍不如手过一遍，实验更是如此。不让学生自主实验，学生会对学习失去兴趣，扼杀了他们的创新意识和动手能力，不利于新课标下对学生的能力培养。教师要善于引导，适时鼓励，起初让学生在指导下实验，之后让他们自主实验，不但激发了学生学习物理的兴趣，还在很大程度上培养了他们合作、创新的意识和精神，为他们将来的发展提供了条件并奠定了坚实的基础。

总之，实验教学在义务教育阶段具有极其重要的作用，特别是在学校，教师要高度重视。不论在课堂上，还是实验室，在校内还是在家里，师生要以安全为前提。实验前，教师要充分准备，直至熟练操作;实验的过程中师生要严格按照其科学步骤教学，切忌随心所欲。教师要引导学生多观察，多动手实验，激发并培养他们的兴趣，培养科学精神和科学意识，培养团队合作意识，提高他们的实验操作能力，从而提高学校物理的实验教学质量，并为学生以后的学习和全面发展奠定良好的基础。

摘要： “中学物理教学法”是中学物理老师必须掌握的基础教学方法，主要是帮助老师了解中学物理的教学目标和教学任务，掌握中学物理教学的基础理论知识和基本教学技能，从而使中学老师在教学过程中实现更高效的物理教学。但目前中学物理教学法课程中尚且存在一些问题，导致了学生学习物理的兴趣不足、学习效率低下。本论文从学生状态、教学内容和教学方式三方面入手，分析了中学物理教学法课程中现存的问题，并提出了相应的改革措施。

关键词：中学物理教学法；课程改革；思考；实践

中学物理教学法是一门集理论与实践于一身的教学方法，对中学物理教学过程中的理论教学和实验研究都具有重要的指导意义。新课程标准的推行，对中学物理教师提出了更高的要求，在教学过程中不仅仅要引导学生学习掌握物理知识和实验技能，还要顺应新教育理念的要求，培养学生的综合能力，促进学生的全面发展。对中学物理教学法课程进行改革优化，有助于提高中学物理老师的执教能力，使之适应素质教育的要求，从而为社会发展培养高素质人才。

一、中学物理教学法课程改革的现状分析

1、学生缺乏创新意识和实验经验

虽然我国在大力推行新课程改革，但是这并不是一朝一夕就能完成的，当前状态下的学生或多或少还是受到了传统应试教育模式的影响，思维模式和创新意识都受到了一定程度的限制，在物理学习中缺乏探索钻研的习惯和敢于质疑的精神，将书本上的知识和老师提出的观点当作真理，缺乏自己思考的过程，这就导致了在物理学习上的止步不前。而且目前的中学物理教学大都将理论学习作为重点，在物理实验教学上明显不足，学生在学习物理理论时缺乏实验的检验，这加大了学生对物理原理的理解难度，对知识的掌握也不牢固。

2、教学内容陈旧，难以满足当代教育需求

随着我国大力推行教育改革，教育理念在不断的更新，中学物理教学法的课程内容较为陈旧，难以满足新时代的教育需求。例如，新课改标准强调学生为主体、老师为主导，而教学法的内容主要还是关于老师如何教，缺少如何引导学生自主学习的内容，没有将学生的主体地位落实到位；教学内容大多是学科知识方面的，缺乏教学观念和教育理念的指导，导致了中学物理教学法与当前教育理念的脱节；教学内容中针对教学评价这一块，大多还是以学业测验为主，缺少多元化的评价方法和以评价促发展的观念。

3、教学方式单一，教学效果不佳

在中学物理教学法中，虽然有教学案例的展示，但是总体上来说，还是以老师讲、学生听的教学方式为主。在这种教学方式下，学生缺乏独立的思考空间和交流观点的机会，而且这种单一的教学方式，难以激发学生的学习兴趣，学生容易产生厌学的心理，使得物理教学陷入一种“耗时低效”的局面。

二、中学物理教学法课程改革的具体措施

1、变更课程设置，培养学生的创新意识和实践能力

中学物理教学法的课程内容较多且繁琐，而且大部分内容着眼于理论知识部分，缺少了培养实际操作技能的内容，，这种较为陈旧的教学内容难以使中学物理老师满足新课程标准的要求，也就无法提升中学物理课堂的教学效果。

2、更新教学内容，满足素质教育的要求

要提高物理教学效果，就要根据当前教育的重点和需求，更新中学物理教学法的课程内容。首先，最基本的一点就是要增加有关当前的'教学观念和教育思想的内容。老师要紧跟素质教育的推进步伐，不断更新自己的教学观念，才能培养出满足社会发展需要的高素质人才。比如说增加“树立以人为本的思想”，在教学的过程中，要确定学生的主体地位不变，始终牢记以促进学生的发展为首要目的，一切从满足学生的发展需求出发，做一个真正为学生考虑的教师；增加“树立科学教育的观念”，在进行物理教学时，要培养科学教育的观念，而不是学科教育。物理教学的目标不仅仅是传授学生知识，还要使学生学会科学的学习方法、培养学生的科学精神、提高学生的科学素养，比如说在学习“电与磁”一章时，不仅仅是传授学生书本上的相关知识，还要教学生观察生活，从生活中发现电与磁的应用，并引导他们思考这是如何实现的，例如磁悬浮列车的应用。其次，要注重理论与实验的结合。物理的学习不仅仅是对物理原理的学习，还要培养学生的物理实验的操作技能，所以在教学内容中应该加大实验教学的内容占比[2]，例如“汽化与液化”、“串联与并联”相关的实验教学技能。老师首先要熟悉中学物理教材中有关的各种实验操作技能，这样才能更好地指导学生进行物理实验，帮助学生加深对知识的理解和应用。

3、丰富教学方式，提升教学效果

传统的教学方式，抑制了学生的思维发展，不利于培养学生的创新意识和实践能力。而要想提高教学效果，就要对单一的教学方式进行改革，丰富其形式，促进学生的全面发展，因此中学物理教学法课程中就应该设置多样化的教学方式。比如说，增加研讨“科学探究”活动的内容。“科学探究”作为新的物理教学方法，对于提升中学物理教学效果具有重要意义。老师在物理教学中组织学生开展“科学探究”活动，可以给学生提供自由表达观点的机会，鼓励他们主动去思考问题、解决问题。例如在学习“光现象”这一章时，老师可以组织学生讨论生活中的光现象，比如探讨日食、月食是如何形成的。同时，也可以增加多媒体教学的内容。现在信息时代，在教学过程中同样也离不开信息技术的应用，老师在物理教学过程中要善于应用多媒体技术，这样能将复杂的物理原理用通俗易懂的方式展示给学生看，不仅加快了学生对知识的理解，也增加了学生学习物理的兴趣，比如在学习“浮力”一章时，可以通过视频，动态地展现不同状态下物体的浮沉现象和条件。通过改革可以让老师掌握多样化的教学形式，从而能够更好地提升中学教学效果，促进学生各方面能力的发展。

三、总结

新课程的实施对中学物理教师提出了新的挑战，物理老师不仅仅要给学生传授知识，还要深入贯彻新的教育理念，培养学生的创新意识和动手能力，促进学生的全面发展，所以中学物理老师也要不断地学习新的教学观念和教学方法，以满足当前素质教育的要求。本论文针对中学物理教学法课程改革中存在的问题，从课程设置、教学内容、教学方式三方面提出了改革的具体措施，希望对中学物理教学法课程教学效果的提升有所帮助。

作者:杨日军

参考文献:

[1]常文栋.中学物理教学法实验课改革的探讨[J].商情.2013(23):290-290.

[2]冯杰,倪敏.中学物理教学论课程改革的实践研究[J].物理通报.2015(08):12-13.

一、促进实验教学改革的设想

1、顶层设计，出台政策，保证实验教学经费投入

笔者建议上级教育装备部门顶层设计、出台政策，确保实验教学经费投入足额到位；指导地方引进先进的教育装备，明确规定将实验教学作为考核学校的依据，将学生实验考试成绩计入升学成绩，明确规定学校实验教师名称、编制、工作量标准，明确规定实验教师单列评聘职称与定期培训学习和考试；明确规定实验室的使用和实验课的开设，将实验考试纳入升学考核范畴。

2、转变观念，突出管理，加强实验教师队伍建设

一是要加强对定编的专业实验教师定期培训，将实验教师队伍的培训工作提高到“国家创新人才培养工程”的层面上来认识，有计划地让实验教师参观学习，进行长期或短期培训，组织学习实验室建设以及管理方面的好经验。对实验教师之间的内部交流学习加以重视，在教学中发现问题的所在，对实验教学方法进行持续更新，在教学过程中不断发现问题，不断提升自身业务素质。二是要有效建立激励机制。保证工作量评价以及保证相关的职称评聘，对在实验教学中表现突出、有创新精神的人员要及时给予奖励表彰，对于实验室管理教师的工作也要给予合理评价和充分肯定。三是要有效建立督促机制。对实验教学的监督工作要加强，同时加强实验教学以及实验室工作的常规检查评比，全面科学地评价实验教师的工作情况。对于实验教师队伍要优胜劣汰，促进实验教师队伍建设。

3、优化实验教学模式，培养学生的实验操作能力和创新精神

现在多数学校实验教学使用模仿式，也就是简单对知识进行巩固以及学习技能，该学习方式不利于培养学生的独立性和主体性以及创造性。我们必须改革、完善现有的实验教学模式，实现以下方面的转变。一是使学生积极参与到实验中来，发挥学生在教学中的主体作用。让学生参与实验的准备、计划的制定，加深学生对实验过程的了解、实验现象和结果的理解，使学生变“要我做实验”为“我要做实验”，其能力得到充分发展。二是不应只重实验结果，更应看重实验过程。在实验过程中，手、脑的结合可使学生在掌握知识、方法、技能的同时，得到态度、意识、能力的培养，使学生获得综合性、协调性的发展。三是教师应从监管者变为引导者。教师应指导学生实验，解答学生在实验中遇到的困惑，而不是只监督学生是否讲话、是否按规定的步骤操作、是否损坏了东西等。四是用先进技术装备来完善实验教学和拓宽学生视野，培养学生适应信息化时代的要求。

二、结语

总之，随着教学改革的深入发展，只要认真落实物理实验教学改革的措施，通过各级学校领导、教育研究工作者和广大物理教师的共同努力，中学物理实验教学改革一定会大步向前迈进，实验教学的现状将会大为改观，实验教学将会实现新的飞跃。

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，下面就是高中物理论文范文，欢迎大家阅读!

摘要：物理规律教学是使学生掌握物理科学理论的中心环节，是物理教学的核心之一。

本文结合笔者自身多年的物理教学经验，浅谈在物理教学中，如何搞好中学物理规律的教学。

关键词：物理规律教学

物理规律反映了各物理概念之间的相互制约关系，反映在一定条件下一定物理过程的必然性。

它是中学物理基础知识最重要的内容，是物理知识结构体系的枢纽.所以，物理规律教学是使学生掌握物理科学理论的中心环节，是物理教学的核心之一。

怎样才能搞好规律教学呢?现结合本人多年的物理教学经历，浅谈以下几点看法：

一、创设发现问题、探索规律的物理环境

教师带领学生学习物理规律，首先需要引导学生在物理世界中发现问题。

因此，在教学的开始阶段，要应给学生创设一个便于发现问题的物理环境。

在中学阶段，主要是通过观察、实验发现问题，也可以从分析学生生活中熟知的典型事例中发现问题，有时也可以从对学生已有知识的分析展开中发现问题。

另一方面，创设的物理环境要有利于引导学生探索规律。

例如使学生获得探索物理规律必要的感性知识和数据;提供进一步思考问题的线索和依据;为研究问题提供必要的知识准备等等。

创设的物理环境还应有助于激发学生的学习兴趣和求知欲望.

二、带领学生探索物理规律

在学生有一定的需要和积极的准备状态下，教师要利用各种适宜的方法，如实验探索、理论推导等，向学生阐明概念和规律的形成过程，建立新旧知识的链接。

如在牛顿第二定律的教学中，让学生通过实验探索加速度与力的关系以及加速度与质量的关系，得出在质量一定的条件下加速度与外力成正比、在外力一定的条件下加速度与质量成反比的结论。

在此基础上，教师指导学生总结加速度、外力和质量的关系，归纳出牛顿第二定律。

这样学生对该规律的建立就有了一个清晰的过程，才能较深刻地理解物理规律、领悟其物理含义。

另一方面，向学生呈现物理规律内容时不但要准确，而且对一些关键字词应加以突出，给予适当的说明，以引导学生足够的注意和正确理解，并与其他类似的或易混淆的概念和规律进行比较，建立类比联系，加深对物理规律的理解。

三、要使学生深刻理解规律的物理意义

在规律的教学中，要引导学生深刻理解其物理意义，防止死记硬背。

物理规律的表达形式主要有两种：一种是文字语言，另一种是数学语言，即公式。

对物理规律的文字表述，必须在学生对有关问题进行分析、研究、并对它的本质有相当认识的基础上进行，切不可在学生毫无认识或认识不足的情况下“搬出来”，“灌”给学生，然后再逐字逐句解释和说明。

只有这样，学生才能真正理解它的含义。

例如，牛顿第一定律“一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。”在理解时，要注意弄清定律的条件是“物体没有受到外力作用”，还要理解“或”这个字的含义。

“或”不是指物体有时保持匀速直线运动状态，有时保持静止状态，而是指如果物体原来是运动的，它就保持匀速直线运动状态;如果原来是静止的，它就保持静止状态。

对于用数学语言即公式表达的物理规律，应使学生从物理意义上去理解公式中所表示的物理量之间的数量关系，而不能从纯数学的角度加以理解。

如，对电场中同一点而言，不能说场强E与电场力F成正比，与电量q成反比，因为场强E由电场和电场中该点的位置决定。

四、要使学生明确物理规律的适用条件和范围

物理规律往往都是在一定的条件下建立或推导出来的，只能在一定的范围内使用.超越这个范围，物理规律则不成立，有时甚至会得出错误结论.这一点往往易被学生忽视，他们一遇到具体问题，就乱套乱用物理规律，得出错误结论.因此，在物理规律教学中，要使学生明确物理规律的适用条件和范围，正确地运用规律来研究和解决问题。

例如动量守恒定律，它的成立条件是，所研究的系统不受外力或者所受外力的合力为零，这属基准条件。

如果系统受到外力F外或合力F合不为零，其动量是不守恒的，但可能有两种情形：其一，系统中物体相互作用的内力F内远大于F外(或F合)，该系统的动量可看作是守恒的，其条件属近似条件;其二，选定直角坐标系后，将不在坐标轴上的外力各自沿x轴和y轴进行正交分解，若沿某一坐标轴(如x轴)的各个外力(含分力)的合力为零，则系统在该轴方向上的动量守恒，其条件属分动量守恒条件。

动量守恒定律是自然界普遍适用的基本定律之一，它适用于两个物体或多个物体组成的系统;它不但能解决低速运动问题，而且能解决高速运动问题;不但适用于宏观物体，而且适用于电子、质子、中子等微观粒子。

此外，无论是什么性质的相互作用，动量守恒定律都是适用的。

五、加强应用物理规律解决实际问题的训练和指导

物理规律来源于物理现象，反过来应用于实际问题，学习物理规律的目的就在于能够运用物理规律解决实际问题，同时，通过运用，还能检验学生对物理规律的掌握情况，加深对物理规律的理解。

在规律教学中，一方面要选择恰当的物理问题，有计划、有目标、由简到繁、循序渐进、反复多次地进行训练，使学生结合对实际问题的讨论，深化、活化对物理规律的理解，逐渐领会分析、处理和解决问题的思路和方法;另一方面，要引导和训练学生善于联系日常生活中的实际问题学习物理规律，经常用学过的规律科学地说明和解释有关的现象，通过训练，使学生逐步学会逻辑地说理和表达.对于运用物理规律分析和解决实际问题，要逐步训练学生运用分析、解决问题的思路和方法，使学生学会正确地运用数学解决物理问题。最后指出，由于物理规律的复杂性，必须注意规律教学的阶段性，使学生对规律的认识要有一个由浅入深，逐步深化、提高的过程。

只有这样，才能有效地指导学生掌握物理规律，培养学生的思维能力。

参考文献

1.人民教育出版社物理室。

全日制普通高级中学《物理教学大纲》2003

2.田世昆,胡卫平.物理思维论[M].南宁：广西教育出版社，1996.167.

3.南冲.中学物理教学研究[M].北京：海潮出版社，1993.09.

【摘要】高考是关系到千家万户的大事，也是国家目前选拔人才的途径。认真学习和研究《教学大纲》和《考试说明》，按照教学规律科学的进行复习，及时的收集和处理信息，充分的调动学生的学习积极性，一定会取得好的成绩。

【关键词】高考组织复习能力

为使高考复习能落到实处，使复习的过程更科学、复习的效率更高、有利于最大限度的提高学生的成绩，特提出以下几点建议：

1.强化基础知识的复习，加强学生对概念和规律的深入理解

在高中，对基本概念、基本规律的要求一贯是高考物理考查的主要内容和重点内容，主要考查考生在理解的基础上掌握基本概念、基本规律和基本方法，并要求深入理解概念和规律之间的内在联系。不少学生存在着这样的表现：概念，定义都知道，但一用就错，试卷上表现主要是选择题得分率低。这些都是基础较差，对物理概念和规律的理解不够有密切的关系。而近几年的各地高考试卷中的物理试题也都明确反映出重视基本概念、规律考查的特点。

对此，在复习中应该按照物理《教学大纲》和《考试说明》对学生五个方面的能力的加以严格要求，同时要让学生明白：理解能力是基础。只有理解能力提高了，其他能力才能较好的发展，而理解能力的前提是牢固的基础知识、扎实的基本技能和规范的基本方法，只有抓好基本知识、基本技能和基本方法的复习，对概念和规律的理解才能正确、深入、透彻。

2.加强学生的计算推理能力、论证表述能力、分析综合能力

高考物理试题度于推理能力的考查贯穿于各种题型中，从不同的角度、不同的层次，通过不同的题型、不同的情景设置来考查考生推理的逻辑性、严密性；对论证表述则重在考查能否准确地、简明地把推理过程表达出来，以此鉴别考生表述能力的高低。要克服学生思维推理过程不能严格合乎逻辑，对受力分析、运动过程分析不予重视，给解题带来盲目性；不会用物理语言表述物理过程或物理规律，使解题过程残缺不全；牛顿运动定律、动量、功能关系三条常用解题线索相互脱节，不能有机整合，使解题思路僵化、方法呆板、正确率低。

3.提高学生应用数学知识解决物理问题的能力

物理和数学是紧密联系的，数学为物理学的发展提供了强有力的工具，几乎所有的物理概念和物理规律，都是通过量化的方法用数学公式进行描述，应用数学处理物理问题的能力也是进入高校深造的考生应具有的能力，因此高考物理试题一直注重考查考生的应用数学处理物理问题的能力。

近年来，高考物理中的数学能力要求有明显的调整，主要表现在尽量回避繁杂的机械运算，而在考察方面，为此，我们一方面要求学生在平时学习中，能过一定数目的练习，掌握解决物理问题常用的数学规律及方法，在此基础上，引导学生逐步形成运用数学工具处理物理问题的基本思路，重点在于通过精讲精练使学生能熟练地将物理问题转化为数学问题。另外，要重视估算题的训练，复习时应注意引导学生逐渐掌握近似估算法，快速求出物理量的数量级。同时，提倡学生平时不用或少用计算器进行计算，因为在平时练习中，很多同学习惯于使用计算器，连非常简单的加减法都非用计算器不可，这样使得他们数学运算能力很差。

4.加强实验复习

实验是物理学的基础，实验能力在物理高考中一直占有相当重要的地位。物理高考力图通过在笔试的形式下考查学生的实验能力。

在教学中，一是要正确对待实验教材，实验复习时不应该机械地记忆教材中各个实验的目的、原理、器材、步骤、记录、结果等等，而应引导学生领悟教材中物理实验的设计思想、所运用的科学方法、规范的操作程序和合理的实验步骤。二是要引起学生对实验的有意注意，提供更多的动手动脑的机会，让他们主动地发现问题，解决问题。老师有意地改变实验条件、设置问题，激励学生努力寻找方法，解决问题。三是从培养学生的实验能力出发，让他们学会通过实验测量和有计划的实践活动去认识自然、发现自然规律、验证假想和猜测的方法，培养他们科学的思维方式、科学方法、实际操作技能和解决实际问题的能力。四是鼓励学生大胆创新，认识到实验教材提供的做法并不是一成不变，拘泥成规的，可以对课本中的实验做一些合理的变通，或补充一些模仿性实验，增加一些设计性实验，培养学生运用所学的知识、方法解决新问题的能力。

为使复习备考工作顺利进行，努力完成学校的工作任务，特提出以下几点措施：

1.认真钻研《高考大纲》、《教学大纲》及《课本》，充分提高“二纲一本”在高考中的作用，研究“二纲”，特别是去分析每年高考大纲之间的.细微的不同的地方，显得更加的重要，同时，也要建议学生常去翻物理课本，不可只顾按资料进行复习，却脱离了高考大纲的现象的发生。

2.高三教学应以人为本因为我们的授课对象是学生，是活生生的人，不是听课的机器，这就要求我们在教学中多点人性化，与学生之间多点交流，加强与学生的沟通，树立服务意识，不可高高之上，使教与学发生脱节。

3.要让学生明明白白的学习，让学生明白：“糊里糊涂作10道题，不如清清楚楚作1道题”。也就是说，在上课时要让学生明白，为什么要这么去作而不那样去作，为什么这样作是对的而那样作是错的，也就是时时要让学生明白一个“理”字，处处要讲“理”，在这一方面我的体会是我自己讲“理”的时候多，而让学生去讲“理”的时候少，以后在可能的情况下要让学生来讲讲“理”。

4.要让学生不可走入题海中，必要的题目是要做的，但一定要精选题目，讲前一定要求学生先做，作后再讲，讲后再留时间让学生消化吸收。

5.克服以教代学的现象，教得再好，没有学生的学（理解、消化、吸收），也是徒劳的，我们在高三复习中应该定位为一是指导学生进行知识的归纳和总结，补漏，建立知识网络，二是应有服务意识――帮助学生克服学习中遇到的困难和障碍。

6.要努力提高教学效率，效率的高低不是以你今天讲了多少个知识点，讲了多少道题为标准的，面是以你上课前定下的教学目标是不是在计划的时间内完成为标准的，说通俗一点，就是以这节课学生能过教师指导，真正学到的知识是多少为标准的。

7.狠抓基础内容及重点内容，高考的追求就是区分度，一套成功的试题是通过区分度来实现的，并不是由难度来实现的，而中等题目才是真正实现区分度的手段，因为易题都会，分不出好差，过难的题几乎没有几个人会，基本上也不会区分出好差，这一点一定要让学生知道，只有重视了基础，才能有效地完成中档难度的题，要防止学生钻牛角，老师要及时加以引导。

8.抓中等生要想在明年的高考中有突破，眼睛不能只盯着为数不多的几个好学生身上，要在尖子生吃饱吃好的情况下，重点兼顾中等生或有弱门课的学生，要想法提高他们的物理成绩，而提高他们成绩的方法中最好的方法就是要设法提高他们的学习物理的兴趣，让他们动起来，这样才是最为有效的，另外要多关心他们，多提问他们，在教学中采用灵活的方法，如分层布置作业，根据各班的实际灵活的采用不同的教学方法等，以提高他们的学习的积极性。

我们坚信，只要我们努力，按照教学规律科学的进行复习，及时的收集和处理信息，充分的调动学生的学习积极性，一定会取得好的成绩。

高中物理教学中存在的问题及对策论文

物理学是一切自然科学和技术科学的基础，来源于生活实践又应用于生活实践，应该是学生们最为钟情的一门课程。然而，绝大多数的高中学生都反映，高中的物理是所学科目中最难的。为此，我总结出如下解决方案。

一、培养学生对物理的学科情感，提高学生的学习情商

首先，教师要使学生对学习物理有兴趣、有信心。“兴趣是最好的老师”，学生的学习活动最易从兴趣出发，教学中若不重视激发和培养学生的学习兴趣，学生便会失去学习的信心和动力，对概念、定理和重要定律似是而非、模棱两可，这就必然导致学生做不好题，对物理感到头痛，学习情绪低落，成绩自然无法提高。其次，注重物理实验在教学中的作用。新课改中物理实验的教学加强了，演示实验可以使他们“眼见为实”，学生实验更使他们有自己动手的机会，课外小实验又有趣，学生都比较乐于参与，简单的、生活化的实验材料可以给学生亲切感，消除对物理学科的畏难情绪。再次，加强多媒体的应用。以计算机为核心的信息技术推动社会进入了一个信息化的社会，新课改下以多媒体技术为灵魂的现代信息教育技术赋予传统教育以新的内涵。认识到学习兴趣、学科情感对物理教学的重要性并能采取相应的措施，学生就会早日进入物理学习的正轨，主动克服物理学习的'困难，教与学也就更加相辅相成了。

二、重视与加强培养学生良好的学习方法

物理教学过程，不仅是传授知识、技能的过程，更应是教会学生如何学习物理的过程。物理教学，原本就有教师的教和学生的学两个方面，当前物理教学中普遍存在着重教师教法的探讨轻学生学法的研究的现象，这对于开发学生智力，培养学生能力，提高物理教学质量，从而实现素质教育是极为不利的。实践证明：学生学物理效率的高低、成绩的好坏，很大程度上取决于学生学习方法是否科学，因此，我们不仅应重视教师教法的探讨，更应重视学生学法的指导研究。新课改更重视培养学生的科学探索过程，毕竟，科学过程是科学家们从事科学活动的智力劳动过程。把科学过程与科学思维、科学方法引入物理课程，不仅能使学生有身临其境之感，而且能领略前辈大师的研究方法、科学思想、科学精神，得其精髓，有所借鉴。

教师与学生都要认识到学习方法的重要，教师如果能指导学生掌握一套良好的学习方法，学生必然会喜欢物理并能够顺利适应高中的物理教学。

论文研究的主要发现

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法，它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式，对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解，并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，从而为人们提供规律性的知识。

调查法中最常用的是问卷调查法，它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法，即调查者就调查项目编制成表式，分发或邮寄给有关人员，请示填写答案，然后回收整理、统计和研究。

观察法

观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中，观察法具有如下几个方面的作用：①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。

实验法

实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是：第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三，因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。

文献研究法

文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。

实证研究法

实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的科学理论和实践的需要，提出设计，利用科学仪器和设备，在自然条件下，通过有目的有步骤地操纵，根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。主要目的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系

定量分析法

在科学研究中，通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化，以便更加科学地揭示规律，把握本质，理清关系，预测事物的发展趋势。

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定性分析法

定性分析法就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。

跨学科研究法

运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究的方法，也称“交叉研究法”。科学发展运动的规律表明，科学在高度分化中又高度综合，形成一个统一的整体。据有关专家统计，现在世界上有2000多种学科，而学科分化的趋势还在加剧，但同时各学科间的联系愈来愈紧密，在语言、方法和某些概念方面，有日益统一化的趋势。

1、归纳方法与演绎方法：归纳就是从个别事实中概括出一般性的结论原理;演绎则是从一般性原理、概念引出个别结论。归纳是从个别到一般的方法;演绎是从一般到个别的方法。

门捷列夫使用归纳法，在人们认识大量个别元素的基础上，概括出了化学元素周期律。后来他又从元素周期律预言当时尚未发现的若干个元素的化学性质，使用的就是演绎法。

2、分析方法与综合方法：分析就是把客观对象的整体分为各个部分、方面、特征和因素而加以认识。它是把整体分为部分，把复杂的事物分解为简单的要素分别加以研究的一种思维方法。

分析是达到对事物本质认识的一个必经步骤和必要手段。分析的任务不仅仅是把整体分解为它的组成部分，而且更重要的是透过现象，抓住本质，通过偶然性把握必然性。

3、因果分析法：就是分析现象之间的因果关系，认识问题的产生原因和引起结果的辩证思维方法。使用这种方法一定要注意到真正的内因与结果，而不是似是而非的因果关系。

要注意结果与原因的逆关系，一方面包括“用原因来证明结果”，同时也包括“用结果来推论原因”。不同的事物，一般都一身二任，既是原因，又是结果，而且一个结果往往有不同层次的几个原因。因此，在研究过程中，对所分析的问题必须寻根究底。

4、比较分析法：比较分析法又称类推或类比法。它是对事物或者问题进行区分，以认识其差别、特点和本质的一种辩证逻辑方法。在资料不多，还不足以进行归纳和演绎推理时，比较分析法更具有价值。康德说：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”

5、定性分析法与定量分析法：就是通过确定事物的质的关系和数量关系以认识问题和分析问题的辩证思维方法。任何事物或任何问题都是质和量的统一，事物的质量。表现为一定的量，又表现为一定的质。

因此，在研究中，只有弄清质的方面，又弄清量的方面，才能找出其中规律性的问题。在研究中，定性分析就是据事论理，划清事物质的界限。定量分析就是对问题的规模、范围、数目等数量关系的情况及变化，进行精确的统计，计算、分析、对比，就是弄清事物发展中量的变化关系。

6、观察法：观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。

7、文献研究法：文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。

扩展资料：

任何一项研究都离不开方法的支撑。没有研究方法的科学研究是不存在的，没有研究方法，其研究就成了无源之水、无本之木，就不是真正的研究。

1、培根用实验法最早发现了热的运动本质；

2、笛卡儿用他提出的直觉——演绎创立了解析几何学；

3、伽利略用实验——数学方法发现了自由落体定律，运用理想实验出现了惯性定律，开创了动力学研究的先河；

4、牛顿用公理化的方法、归纳与演绎的方法完成了经典力学体系；

5、汤姆生、卢瑟福、玻尔等用模型化的方法揭开了物质微观粒子的结构，建立了各种原子结构模型；

6、爱因斯坦运用理想实验方法、演绎方法和各种非理性的直觉、顿悟方法创立了相对论；

7、康德和拉普拉斯运用思辨的方法与假说方法提出了天体演化学说；

8、拉瓦锡用定量方法、理论思维方法创立了氧化学说；

9、凯库勒以基本灵感与想象发现了苯的环状结构式；

10、门捷列夫用分类、比较法发现了元素周期表；

11、海特勒与伦敦等把量子力学的理论引入了化学研究，创立了量子化学。

达尔文用观察法、实验法、分类法、比较法等提出了进化论。从中不难发现，这些物理学、化学、天文学等自然科学领域的研究成果都是通过各种各样的方法来实现的。吴文俊的数学、袁隆平的杂交水稻等最新研究成果也都是采用新的方法取得的，因此，要想做好研究工作，取得一定研究成果，必须使用一定的研究方法。

参考资料来源：百度百科-研究方法

调查法调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法，它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式，对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解，并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，从而为人们提供规律性的知识。调查法中最常用的是问卷调查法，它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法，即调查者就调查项目编制成表式，分发或邮寄给有关人员，请示填写答案，然后回收整理、统计和研究。观察法观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中，观察法具有如下几个方面的作用：①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。实验法实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是：第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三，因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。文献研究法文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。实证研究法实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的科学理论和实践的需要，提出设计，利用科学仪器和设备，在自然条件下，通过有目的有步骤地操纵，根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。主要目的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系。定量分析法在科学研究中，通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化，以便更加科学地揭示规律，把握本质，理清关系，预测事物的发展趋势。定性分析法定性分析法就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。跨学科研究法运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究的方法，也称“交叉研究法”。科学发展运动的规律表明，科学在高度分化中又高度综合，形成一个统一的整体。据有关专家统计，现在世界上有2000多种学科，而学科分化的趋势还在加剧，但同时各学科间的联系愈来愈紧密，在语言、方法和某些概念方面，有日益统一化的趋势。个案研究法个案研究法是认定研究对象中的某一特定对象，加以调查分析，弄清其特点及其形成过程的一种研究方法。个案研究有三种基本类型：(1)个人调查，即对组织中的某一个人进行调查研究；(2)团体调查，即对某个组织或团体进行调查研究；(3)问题调查，即对某个现象或问题进行调查研究。功能分析法功能分析法是社会科学用来分析社会现象的一种方法，是社会调查常用的分析方法之一。它通过说明社会现象怎样满足一个社会系统的需要（即具有怎样的功能）来解释社会现象。数量研究法数量研究法也称“统计分析法”和“定量分析法”，指通过对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系的分析研究，认识和揭示事物间的相互关系、变化规律和发展趋势，借以达到对事物的正确解释和预测的一种研究方法。模拟法（模型方法）模拟法是先依照原型的主要特征，创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。根据模型和原型之间的相似关系，模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种。探索性研究法探索性研究法是高层次的科学研究活动。它是用已知的信息，探索、创造新知识，产生出新颖而独特的成果或产品。信息研究方法信息研究方法是利用信息来研究系统功能的一种科学研究方法。美国数学、通讯工程师、生理学家维纳认为，客观世界有一种普遍的联系，即信息联系。当前，正处在“信息革命”的新时代，有大量的信息资源，可以开发利用。信息方法就是根据信息论、系统论、控制论的原理，通过对信息的收集、传递、加工和整理获得知识，并应用于实践，以实现新的目标。信息方法是一种新的科研方法，它以信息来研究系统功能，揭示事物的更深一层次的规律，帮助人们提高和掌握运用规律的能力。经验总结法经验总结法是通过对实践活动中的具体情况，进行归纳与分析，使之系统化、理论化，上升为经验的一种方法。总结推广先进经验是人类历史上长期运用的较为行之有效的领导方法之一。描述性研究法描述性研究法是一种简单的研究方法，它将已有的现象、规律和理论通过自己的理解和验证，给予叙述并解释出来。它是对各种理论的一般叙述，更多的是解释别人的论证，但在科学研究中是必不可少的。它能定向地提出问题，揭示弊端，描述现象，介绍经验，它有利于普及工作，它的实例很多，有带揭示性的多种情况的调查；有对实际问题的说明；也有对某些现状的看法等。数学方法数学方法就是在撇开研究对象的其他一切特性的情况下，用数学工具对研究对象进行一系列量的处理，从而作出正确的说明和判断，得到以数字形式表述的成果。科学研究的对象是质和量的统一体，它们的质和量是紧密联系,质变和量变是互相制约的。要达到真正的科学认识，不仅要研究质的规定性，还必须重视对它们的量进行考察和分析，以便更准确地认识研究对象的本质特性。数学方法主要有统计处理和模糊数学分析方法。思维方法思维方法是人们正确进行思维和准确表达思想的重要工具，在科学研究中最常用的科学思维方法包括归纳演绎、类比推理、抽象概括、思辩想象、分析综合等，它对于一切科学研究都具有普遍的指导意义。系统科学方法 20世纪，系统论、控制论、信息论等横向科学的迅猛发展，为发展综合思维方式提供了有力的手段，使科学研究方法不断地完善。而以系统论方法、控制论方法和信息论方法为代表的系统科学方法，又为人类的科学认识提供了强有力的主观手段。它不仅突破了传统方法的局限性，而且深刻地改变了科学方法论的体系。这些新的方法，既可以作为经验方法，作为获得感性材料的方法来使用，也可以作为理论方法，作为分析感性材料上升到理性认识的方法来使用，而且作为后者的作用比前者更加明显。它们适用于科学认识的各个阶段，因此，我们称其为系统科学方法。

乡村旅游是当前发展趋势，也是重要的农业产业。乡村旅游论文的答辩点评是对论文研究的评价和反馈，下面提供一些点评写作的建议：1. 总结：论文总结应该简洁明了，指出论文研究的主要发现和贡献。同时，也应该提出论文的弱点和不足，为后续研究提供指导。2. 方法：论文的方法应该得到重视，因为方法的正确选择和有效性是原始数据分析和结果解释的基础。答辩点评可以就方法的科学性、数据的采集和分析过程进行审阅。3. 理论：乡村旅游是个复杂的现象，深入理解乡村旅游服务、需求、环境、区域等方面的理论知识，有助于加深对乡村旅游的认识。点评可以就论文中引用的理论进行评价，查看是否和论文论证相一致。4. 结果和讨论：通过对数据和实际研究结果的解释，论文应该能回答研究问题和假设。点评可以就结论的合理性、实际应用上的可信性进行反馈。5. 创新性：一个优秀的论文需要具有一定的创新性，是对现有知识的拓展和创造，有利于推动该领域的发展。审阅者应根据论文研究的实际贡献性，对其论文的创新性进行反馈。6. 语言和格式：好的论文应该表达清晰、明了，语音语调都应使人易于理解。点评也会就论文的学术语言和格式等方面提出建议。总之,答辩点评应该就论文内容的质量, 方法科学性和研究贡献等方面进行审阅和评论，并为作者提出指导和建议,以帮助作者进一步完善研究。

有关新材料研究和开发的论文物理

纳米材料技术作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文，希望能对大家有所帮助！纳米材料与技术3000字论文篇一：《试谈纳米复合材料技术发展及前景》 [摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性，引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，纳米技术将成为21世纪的主导技术。 [关键词]高聚物纳米复合材料一、纳米材料的特性当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能： 1、尺寸效应当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。 2、表面效应一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。 3、量子隧道效应微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。二、高聚物/纳米复合材料的技术进展对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类： 1、高聚物/粘土纳米复合材料由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。 2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性方法。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。 3、高聚物/碳纳米管复合材料碳纳米管于1991年由S.Iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。三、前景与展望在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但发展很快，对于有些方面的研究工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外，四川大学高分子科学与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向工业化方向发展，其应用前景会更加诱人。参考文献： [1] 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987. [2]都有为.第三期工程科技论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告会. [3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164. 纳米材料与技术3000字论文篇二：《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》【摘要】作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。【关键词】纳米技术包装材料 1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如，在汽车车身部分，利用纳米技术可强化钢板结构，提高车体的碰撞安全性。另外，利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分，利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面，利用纳米金属做为触媒，具有较高的转换效果。由于纳米技术具有奇特功效，它在汽车上得到了广泛的应用，提升汽车性能的同时延长使用寿命。 2 现代汽车上的纳米材料 (1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价，它不但决定着汽车的美观与否，而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外，还要求有优良的耐久性，包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明，将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中，可提高其机械性能，尤其可使抗划痕性能大大提高，而且外观好，利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明，而且吸收紫外线，同时也可提高热稳定性，适合于制造汽车面漆涂料。 (2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时，超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层，起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用，从而起到阻燃作用。目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力，因此这种塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后，其扩张强度损失仅为10%，如果作为暴露在外的车身塑料构件材料，能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成，可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24小时接触杀菌率达90%，无副作用。 (3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加3倍-4倍，磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护，减小了磨损，使用寿命成倍增加。另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长。 (4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染，目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。更令人注意的是，纳米技术应用在燃料电池上，可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。 (5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中，橡胶助剂大部分成粉体状，如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言，纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽车中最大的改变即是，轮胎的颜色已不再仅限于黑色，而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上，新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异，例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。 (6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域，随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器，可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤，并对超标的尾气排放情况进行监控与报警，从而更好地提高汽车尾气的净化程度，降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功，产品整体性能超过国外的超微传感器，缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为，到2020年，纳米传感器将成为主流。 (7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高，导电性极强，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍，密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车，储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。结语随着材料技术的发展，纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。参考文献 [1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术，2004.12. [2]潘钰娴，樊琳.纳米材料的研究和应用[J].苏州大学学报(工科版)，2002. [3]周李承，蒋易，周宜开，任恕，聂棱.光纤纳米生物传感器的现状及发展[J].传感器技术，2002，(1)：18～21 纳米材料与技术3000字论文篇三：《试谈纳米技术及纳米材料的应用》摘要：本文主要论述了纳米材料的兴起、纳米材料及其性质表现、纳米材料的应用示例、纳米材料的前景展望，以供与大家交流。关键词：纳米材料;应用;前景展望 1.纳米技术引起纳米材料的兴起 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初，德国科学家H.V.Gleiter成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后，纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能，使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的热点。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2.纳米材料及其性质表现 2.1纳米材料纳米(nm)是长度单位，1纳米是10-9米(十亿分之一米)，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 2.2纳米材料的特殊性质纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。 3.纳米材料的应用示例目前纳米材料主要用于下列方面： 3.1高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。 3.2纳米结构软磁材料 Finemet族合金已经由日本的Hitachi Special Metals，德国的Vacuumschmelze GmbH和法国的 Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的 Alps Electric Co.一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。 3.3电沉积纳米晶Ni 电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为 EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。 3.4Al基纳米复合材料 Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到1.6GPa)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如 Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为Gigas TM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500%。 4.纳米材料的前景趋向经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生;用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用;分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向，如：(1)纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头;(2)巨电导的发现;(3)颗粒膜巨磁电阻尚有潜力;(4)纳米组装体系设计和制造有新进展。

超导1911年，荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡茂林-昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中流大的电流，从而产生超强磁场。 1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感兴强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。后来人们还做过这样一个实验：在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小但磁性很强的永久磁体，然后把温度降低，使锡盘出现超导性，这时可以看到，小磁铁竟然离开锡盘表面，慢慢地飘起，悬空不动。迈斯纳效应有着重要的意义，它可以用来判别物质是否具有超性。为了使超导材料有实用性，人们开始了探索高温超导的历程，从1911年至1986年，超导温度由水银的4.2K提高到23.22K（OK=-273°C）。86年1月发现钡镧铜氧化物超导温度是30K，12月30日，又将这一纪录刷新为40.2K，87年1月升至43K，不久又升至46K和53K，2月15日发现了98K超导体，很快又发现了14°C下存在超导迹象，高温超导体取得了巨大突破，使超导技术走向大规模应用。超导材料和超导技术有着广阔的应用前景。超导现象中的迈斯纳效应使人们可以到用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在无磨擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性能。超导列车已于70年代成功地进行了载人可行性试验，1987年开始，日本国开始试运行，但经常出现失效现象，出现这种现象可能是由于高速行驶产生的颠簸造成的。超导船已于1992年1月27日下水试航，目前尚未进入实用化阶段。利用超导材料制造交通工具在技术上还存在一定的障碍，但它势必会引发交通工具革命的一次浪潮。超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。现有的高温超导体还处于必须用液态氮来冷却的状态，但它仍旧被认为是20世纪最伟大的发现之一。半导体semiconductor电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10-5～107欧·米之间，温度升高时电阻率指数则减小。半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。本征半导体不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下，半导体的价带是满带(见能带理论)，受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴（图 1 ）。导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对，均能自由移动，即载流子，它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴，电子-空穴对消失，称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）。在一定温度下，电子 - 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时半导体具有一定的载流子密度，从而具有一定的电阻率。温度升高时，将产生更多的电子 - 空穴对，载流子密度增加，电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大，实际应用不多。半导体中杂质半导体中的杂质对电阻率的影响非常大。半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时，杂质原子作为晶格的一分子，其五个价电子中有四个与周围的锗（或硅）原子形成共价结合，多余的一个电子被束缚于杂质原子附近，产生类氢能级。杂质能级位于禁带上方靠近导带底附近。杂质能级上的电子很易激发到导带成为电子载流子。这种能提供电子载流子的杂质称为施主，相应能级称为施主能级。施主能级上的电子跃迁到导带所需能量比从价带激发到导带所需能量小得多（图2）。在锗或硅晶体中掺入微量三价元素硼、铝、镓等杂质原子时，杂质原子与周围四个锗（或硅）原子形成共价结合时尚缺少一个电子，因而存在一个空位，与此空位相应的能量状态就是杂质能级，通常位于禁带下方靠近价带处。价带中的电子很易激发到杂质能级上填补这个空位，使杂质原子成为负离子。价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子（图3）。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时，在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多。半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小，半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的。对掺入施主杂质的半导体，导电载流子主要是导带中的电子，属电子型导电，称N型半导体。掺入受主杂质的半导体属空穴型导电，称P型半导体。半导体在任何温度下都能产生电子-空穴对，故N型半导体中可存在少量导电空穴，P型半导体中可存在少量导电电子，它们均称为少数载流子。在半导体器件的各种效应中，少数载流子常扮演重要角色。

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