一百年以前,爱因斯坦写下了五篇科学史上著名的论文,他们是关于光的产生和转化的一个启发性观点。这篇论文讨论了光量子及光电效应。第二篇是分子大小的新测定,推导出分子计算速度的计算公式。第三篇是热的分子运动论,所要求静止一体中圆副小分子的运动,提出了原子确实存在的证明。第四篇是论动体的变动力学,提出了时空关系的新理论,正是因为这篇论文,拉开了近代物理学的序幕。第五篇是物体的惯性是否决定其内能,根据狭义相对论提出了质量与能量可互换的思想,这应该是原子能释放的理论基础。 以量子论和相对论为基础的近代物理学革命,将科学引入到了一个新的时代,人类认知的初期伸向了广袤的宇宙,伸向了遥远的宇宙起源之初,伸向人类未曾了解过的微观物质层面,伸向了生命领域跟神经、脑等认知器官的领域。近代物理学革命,在以后的岁月里,还引发了生命科学的革命,这一切都改变了人类的物质观、时空观、生命观和宇宙观。近代物理学革命,它催生出了核能、半导体、激光、新材料和超导技术等,促进了一批新技术的飞速发展,并且籍此而改变了人类现代的生产与生活方式,将人类推进到了一个知识经济的新时代。 现在来看看他们的成就究竟给我们带来一些什么启示呢? 第一、是实验和理论之间的矛盾,催生了新的科学概念。当时一些物理现象的发现,新物理现象的发现,以及预示了经典物理学解释的局限性。比如热辐射现象的新的实验观测对当时的经典物理学理论提出了置疑,麦克斯伟电磁场理论虽然能够比较好的解释电磁波以及光的传播,但是对于热辐射它的辐射跟吸收无能为力。而热辐射研究又引发了一系列物理学新的发现,成为了量子论诞生的逻辑起点,作为能量的量子概念诞生它是在1900年,普郎克最早提出的,他的推广导致描述微观粒子运动的量子力学在1920年以后逐步完善,大概25、26年左右,并且进而与狭义相对论结合,发展出描述微观粒子产生跟奥秘的量子场论。量子场论的发展,也经历了经典量子场论,规范量子场论,分别是对称的跟不对称的,和超对称量子场论这三个发展阶段,量子场论不仅揭开了人们肉眼看不见的微观物质世界的规律,也加深了人类对宇宙演化的理解,更新了人们认识客观世界的方式,并且也带来了一系列重大的技术方面的突破。所以从这点可以看到,科学归根到底是证实知识体系,一旦理论与严密的实验结果出现了不一致,无论这种理论权威性如何,无论这种理论曾经得到多少人,多少年的信奉,作为一名科学家,都有理由去质疑这个理论本身,并且努力去完善它,或者创造新的理论去替代它。科学探索的最终结果是对发现的自然现象做出精确的理论解释,而做出理论解释,不仅需要有严谨的科学态度,理性的质疑精神,更需要深邃的思考能力和缜密的分析能力,以及理论思维的能力。我们前面看到的这些科学家,他们不光注重实验,而且注重理性的思维,而且注重运用数学的工具来进行科学的概括。这是第一点。 第二、重大的科学突破往往始于凝练出重要的科学问题。提出问题,可能比解决问题来的更重要。问题提出了,即便你提出问题的人在有生之年没有能解决,其他的科学家或者我们的子孙后代,总有一天会解决这个问题。所以凝练科学目标,凝练科学问题,在当代现代更加的重要。如果你提不出科学问题,你就没有明确的工作目标。爱因斯坦提出的相对论,就是一种崭新的时空观。相对论的关键科学问题,是在于同时的相对性。相对论合理地解释了时空相互之间的联系,时空空间与物质分布相联系,物质和能量相联系,根本改造了牛顿以来经典的物理学知识体系,不仅与量子力学一起构成了20世纪物理学发展的基础,而且把人类对于自然的认识提升到了一个全新的水平,深刻的影响了人们以后的思维方式以及世界观。 第三、给我们的启示,我认为是科学的想象力需要严谨的实验证据支持。前面讲到了提出科学问题很重要,要勇于挑战已有的科学理论,勇敢的提出质疑,但是这种质疑绝不是胡思乱想,绝不是毫无根据的,狂妄的去挑战已有的真理,而是需要严谨的实验作为依据。1917年荷兰著名的天文学家德西特,1922年俄国数学家副里德曼以及1927年比利时的物理学家勒每特先后提出了膨胀宇宙论,美国的天文学家哈玻,所观测到的红移定律等,红移现象等有力地支持了宇宙膨胀理论。俄国出身的美国物理学家加莫夫 1946年基于膨胀理论的基础上,根据引入合物理的知识,提出了宇宙大爆炸理论,认为宇宙的起源是温度和密度接近无穷大的原始火球爆炸而产生的。1964年,美国两位电讯工程师彭齐亚跟威尔逊在研究卫星的电波通信的时候,他们制作了一个非常灵敏的接收机,接收到了来自宇宙各方向强度都不变的背景微波辐射,这种微波辐射恰好相当于3.5K左右的遥远宇宙的黑体辐射,跟前面的预言是非常之接近的。这一表现被认为是证实了宇宙大爆炸学说的背景辐射的预言,随后大爆炸学说被广泛的接受,并且发展成为当代宇宙学的一个标准模型。 第四、从物理学启示当中,一条重要的启示是物理学包括其他的自然科学,都需要数学语言。因为数学是对数与形的简捷的概括和优美的表达方式,所以物理的规律,往往用数学语言来表达。近代物理学的书写语言几乎都是数学,革命导师马克思曾经认为,只有当一门科学成功地运用数学才可以认为是成熟了的学科。但是现在马克思的这一结论,还需要在生命科学领域里边得到证实,因为生命科学尤其到了分子生物学这个阶段,目前还没有一个统一的、成熟的数学方程可以概括它的规律,也许人们还没有走到这一步。在20世纪,物理学与数学的紧密关系,远非其前三个世纪所能比,并且越来越显示出数学与物理的内在的一致性。可以认为,物理学不仅是数学家面临大量新的数学问题,而且某种意义上也能够引领着数学家朝着起先还梦想不到的地方前进。 第五、新仪器的发明为当代科学打开了新的途径跟窗口在科学已经越来越依赖于研究手段的今天,实验手段的进步不仅可以有助于理论突破,甚至可以打开新的窗口,改变科学家的思路,开辟新的研究领域,任何轻视实验手段和方法的思想,都可能使科学处于停滞和陷于困境。这也是为什么在理论物理取得巨大成就的今天,人们还要耗费须资,去制造对撞机,去制造天文望远镜,去制造聚变实验装置,去制造一个又一个有巨大分辨率的电子计算机,核磁共振设备等等。 第六个启示是物理学与生命科学之间相互作用。生命是物质的,所以物理学的发展也必定要涉及涵盖生命物质的规律的研究。物理学与其他自然科学交叉与相互作用,曾经产生并形成了科学物理学,生物物理学和心理物理学,天体物理学、地球物理学,大气物理学海洋物理学和空间物理学等诸多的交叉学科,这种交叉和相互作用最突出的表现还在于,20世纪的生命科学在物理学的基础上发生了革命性的变化,也就是DNA双螺旋结构的发现以及分子生物学的信息。 1970年基因重组开辟了基因技术工程应用的可能性,从而使人类看到了运用生物技术造福人类的广阔的前景。生命科学的这种革命性的变革正是物理学、化学和生物学等相互交叉的结果,在这个过程当中,物理学的概念与方法以及物理学家深入到生命科学领域进行探索,为此做出了重要的贡献。所以现在看来,学生命科学跟学物理之间,包括跟数学之间,没有不可跨越的鸿沟,许多有成就的生命科学家,有些就是来自于物理学、化学等其他领域。有许多原本学物理的科学家,他成名以后,兴趣转移到去参与生命科学的研究,量子力学的创立者薛定蛾,1944年写过《生命是什么》,这一书曾深刻影响了一批物理学家和生物学家的思想,促成了分子生物学诞生出了三个基本的学派,这就是比德尔代表的化学学派,德尔布吕克代表的信息学派,以及肯德鲁代表的结构学派。 第七、社会需求的拉动以及科学与技术之间的相互作用是推动物理学近百年进步的根本原因。以纳米技术为基础新的工具将导致小于100纳米超微分子器件的诞生,这些分子器件可能具有更为主动和复杂的性能,能够帮助人类完成更为复杂的操作,或者精确的操作,基于分子装配的纳米技术,将能够对物质结构进行完全的事先的设计跟控制,使人类能够按照自然规律制备出超微的智能器件,半导体集成电路和纳米科技的发展表明,导致科技进步的动力不仅来源于科学家工程师的创造欲,而且来源于社会需求的拉动。 物理学在为我们解释周边物质世界的同时,也为我们营造出了内容丰富、思维缜密,不断创新,妙趣无穷的理论方法和实验体系。20世纪的近代物理学革命与19到20世纪之交的物理学形势相关,那时物理学上空有两朵所谓乌云,竟使得一些物理学家惊呼出现了物理学危机。近代物理学革命不仅解决了两朵乌云导致的这场危机,而且把整个物理学自然科学都置于以量子论和相对论两大理论为支柱的现代物理学的基础之上。19世纪的最后一天,欧洲著名的科学家曾经欢聚一堂,会上,有一位英国著名的物理学家汤姆生,回顾物理学所取得的伟大成就时说,物理大厦已经落成,所剩的只是一些修饰工作,同时他在展望20世纪物理学前景时,却若有所思的讲,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,第一朵乌云出现在光的波动理论上,第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦波兹曼理论上。这两朵乌云,现在被量子论跟相对论所驱散,虽然目前今天的物理学,诚然面临着一些重要的理论与实验问题亟待解决,比如类星体的能源问题,暗物质,暗能量和反物质的问题,爱因斯坦场方城的宇宙项问题等,中微子振荡问题,质子衰变问题等,但是到现在为止,物理学家还没有人像19世纪20世纪惊呼物理学的危机。相对论和量子论在科学各个领域的扩展与应用,虽然已经取得了很大成功,但科学永无止境,没有到非常完善的成动,看来一直作为精密科学典范的物理学还是魅力未减,作为其他经验科学基础的地位短时期还不会改变。现在我们的科学技术发展的重心开始向生命科学,向信息科学等倾斜,但是物理学依然是基础,数学依然是基础,是重要的工具,这一点并没有改变。物理学的巨大魅力还在于他从理论认识中,延伸出众多的技术原理,20世纪物理学为我们这个社会提供了四个主要的新技术的原理,这就是核能技术,半导体技术,包括大规模集成电路的技术,激光技术和超导技术。半导体技术,激光技术还衍生出网络技术,虽然在20世纪近代物理学革命以后,在约为3/4世纪的时间内,物理学并没有发生新的基础性的革命性的重大变革,物理学的进展主要还表现为对于相对论量子论的完善及推广应用上,但这并不意味着物理学的发展已经走到了尽头。 当代科学发展的态势和社会对科学的迫切需要,将在很大程度上影响科学未来发展的方向及特征。一些传统科学将继续保持相当的独特性,物理科学作为整个自然科学发展的基础地位一时还不会动摇,但是科学的学科结构重心无疑将转移到生命领域。 数学科学作为数与形的科学,其简洁精确优美的表述方式继续在子自然科学,应用技术与社会人文科学中得到更为广泛的利用。信息技术作为研究与知识信息交流,传播的技术手段,会随着自身发展及其与其他领域的结合不断进步,并通过广泛渗透促进社会各个领域的发展。各自然系统的研究以及自然科学人文社会科学之间的结合将成为跨学科研究的新的生长点,他们的发展和广泛运用,都将有力地推动学科间整合和交叉学科的诞生与繁荣。
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.
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[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。
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
【论文关键词】大学物理;现状分析;教学改革 【论文摘要】文章根据农科类大学物理教学的现状和教学改革的发展,从教学的几个环节,提出了大学物理教学内容及教学方法改革的几点想法,提出建议,以促进农科类大学物理在教学内容、教学目的、教学效果等方面得到更好的发展,实现农科类院校大学物理教学改革的目的。 大学物理是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象是非常广泛的,它的基本理论渗透到自然科学的很多领域,应用于生产技术的各个部门,它是自然科学和工程技术的基础。它包含经典物理、近代物理和物理学在科学技术方面的应用等基本内容,这些内容都是各专业进一步学习的基础和今后从事各种工作所需要的必备知识。因此,它是各个专业学生必修的一门重要基础课[1]。 在农科类各专业开设大学物理课的作用,一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础,另一方面是使学生学会初步的科学的思维和研究问题的方法。这对开阔学生的思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人才的素质都将起到非常重要的作用。同时,也为学生今后在工作中进一步学习新的知识、新的理论、新的技术等产生深远的影响。 一、大学物理教学现状分析 21世纪是科学技术飞速发展的时代,对人才的要求将更高、更全面,这对我们的大学物理教学也提出了更高的要求,必须跟上时代的步伐。但是,目前以农科类大学物理教学为例存在以下问题: (1)大学物理教材的内容中,以经典物理为主,分为力学、热学、光学、电磁学和近代物理,内容各自独立,彼此之间缺乏联系,没有形成统一的物理系统。教学内容大部分标题与中学类似,学生看到目录后学习热情和兴趣锐减。 (2)经典物理和近代物理的比例极不平衡,经典物理部分占物理教学内容的80%以上,而且基本上都是20世纪以前的成果,没有站在近代物理学发展的高度,用现代的观点审视、选择和组织传统的教学内容。同时近代物理的内容非常少,特别是没有反映20世纪后半个世纪以来物理学飞速发展的现代物理思想,使学生对近代物理知识知之甚少,与现代物理严重脱节,因此大学物理教学改革势在必行。 (3)教学手段落后,虽说现在有些老师已经用上了多媒体教学,但是总体对现代化教学手段的充分利用还远远不够,未能充分体现现代化教学手段的优越性,对教学手段的改进也期待着进一步探索。 二、对大学物理教学内容改革的几点想法 (1)从大学物理非物理专业的人才培养的总体要求出发,对农科类各专业采取不同侧重点的教学,现在所用的教材,或是适合我们的短学时,又无配套的教学参考书,或是对农科类相关教学内容不足,我们可以根据不同专业制定不同的教学大纲,注重各部分知识的联系,以近代物理学的发展为主导,完整而系统的讲述物理学的基本内容。同时,教研室可以准备组织力量编写一本少学时且适合农科类各专业学习用的大学物理教学参考书,主要用于帮助学生理解基本概念、基本定理,帮助学生学会分析问题和解决问题,帮助学生提高把物理学的知识应用到实际中的能力。 (2)添加近代物理内容,介绍当今物理学前沿的发展,如量子理论、相对论的时空观等,启发学生兴趣,扩大学生的科学视野,开阔学生的思路。把近代科学技术成就和前沿课题的内容融入教材中,补充一些物理学与相关专业的交叉或补充的前沿的新发展内容,使学生在学习基本理论的同时了解现代科技发展的新信息、新动向。 (3)对经典物理部分进行处理,精选与现代科技、现代物理知识紧密联系的内容,删去陈旧部分,避免和中学物理的内容重复,将经典物理延伸至近代物理,增添新意。 (4)将相关学科的基础知识纳入教材。如今科学技术越来越向交叉学科发展。因此,针对农科类各专业,在教材内容的选择上,增加农业应用方面的内容,紧密联系学生专业进行因材施教。 三、关于大学物理教学方法和教学手段改革的想法 (1)注重应用,弱化计算。传统的物理教学方法是以物理理论和计算公式为主,要求学生会解题,而对物理概念的理解和应用则一掠而过。其实,学生对用数学方法解决物理问题不适应,导致对解题产生畏惧心理。因此在教学中不应以做题为目的,使学生陷入题海之中,而是要着重应用方面的教学,适当进行习题练习,重点培养学生应用物理知识分析问题的能力,培养学生的创新能力。 (2)灵活运用多媒体教学。多媒体教学已经成为现代教育中的重要组成部分,适当的多媒体教学可以提高学生的学习效率,有利于发挥学生的主观能动性,发展学生的个性,实现“以学生为本”的教育理念。在多媒体电子课件中,加入动画、演示实验、图示说明和物理学的一些基本模型等,以弥补传统教学的不足,增加课堂教学的形象性,对学生动态认识和掌握物理概念有着重要的作用[2]。 (3)在考试方面,可改变现在的考试模式,采用多种考试方法结合。一方面闭卷笔试,采用试题库考试,另一方面,采取书写小论文、新想法等方式,加强学生学习的自觉性,减轻学生的压力,同时也提高了学生的发现问题和探究问题的能力。 (4)重视学生动手能力的培养。物理学是建立在实验基础上的,所以大学物理包括理论和实验两部分,学生通过大学物理实验,增强了动手能力、分析问题解决问题的能力,培养了良好的实验素质。根据物理实验室开放实验的实践经验,实验室向学生开放,给学生提供观察和实际操作的机会,学生可以根据自己的实际情况选择观看和操作实验,从中体会物理学知识的奥秘。 四、展望 本文从大学物理的教学现状、教学内容、教学方法改革等方面对大学物理教学改革的发展进行了探讨,提出了大学物理教学改革的几点建议。由于物理学在不断发展,教学思想也在不断发展,大学物理教学改革更是发展的。所以,大学物理任课教师必须既懂得物理理论又会动手作实验,同时还要熟悉与农科各专业相关的前沿知识。这就需要教师要教学与科研并重,在熟悉教学的基础对前沿科技进行研究,具有较高的教研能力,让学生在学好大学物理的同时,对现代科技有一定的了解。教师应该在现有教学基础上,不断探索,在传授知识的同时启发学生发现问题、解决问题的能力和创新思维能力,成为高素质的全面型人才.
有信心的话可以复读,也可以看下有没什么专科或大专之类的,学会一门技术以后找工作更实用。有些专业的专科比大学还吃香,比如医生、护士. 还有,“条条大路通罗马”,不一定非得考上某学校,你也可以先进入社会工作,以后有需要的话可以去学校再升造,现在很多学校都有继续教育学院.还有成人考试等等。。
物理学的发展,促进了科学技术的进步。现代物理学更成为高新技术的基础。 1、在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理,能把宇宙飞船送上太空,使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能。(2007年我们国家要登月,那时就是神州7号)。杨得伟是神州6号。 (学完万有引力定律可窥一斑) 2、带电粒子在电场磁场中的偏转的规律在科学技术中的应用。电视机显像管等。(学完带电粒子在电场磁场中的偏转会了解了。) 刀。如核磁共振,超声波,X光机等。3、核物理的研究使放射线的应用成为可能。医疗上的放疗。在医疗上还有很多,如用于治疗脑瘤的 4、20世纪初相对论和量子力学的建立,诞生了近代物理,开创了微电子技术的时代。半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也就没有现代科技 。 5、20世纪60年代,激光器诞生。激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微机光盘就是用激光读的。光导纤维等。 6、20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破,为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代,我国高温超导的研究走在世界的前列。 7、20世纪90年代发展起来的纳米技术,使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团,使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。 8、生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸(DNA)是存在于细胞核中的一种重要物质,它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许(著名实验物理学家)的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。 可以说物理学的发展,促进了各个领域科学技术的进步。使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。 物理学的发展引发了一次又一次的产业革命,推动着社会和人类文明的发展。可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。 18世纪中叶,在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用,促成了手工业向机械化的大生产的转变,并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能。大大推动了社会的发展。古人云:一日千里。火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机的使用是第一次产业革命。 1840年,法拉弟发现了电磁感应现象,并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础上发展起来的电力工业,使人类进入电气化的时代,给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。 20世纪70年代,微观物理方面取得重大突破,开创了微电子工业,使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。这是第三次产业革命。 可以说社会的每一次巨大的进步都是在物理学发展的基础上完成的。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步。麻烦采纳,谢谢!
骨笛遐想——浅析小提琴发声、调音的物理原理一.选题意义据我国最早的物理史学家吴南薰先生考证,世界上第一个人工制作的物理仪器就是在兽骨或竹管上挖孔并能吹出声音来的笛子。这既是一种乐器,也是一种声学仪器;我国古代对共鸣、弦的振动、管的音调的研究等都是通过乐器来进行的;希腊哲学家毕达哥拉斯发现了琴弦的长短与音高有一定的关系;从近代物理学发展来看,声学依旧占据着相当重要的部分,且与我们的生活息息相关;……许多同学都会演奏一些乐器,但对于弦乐器的调试却无从下手。我们结合已经学过的振动学知识,浅析西洋擦弦乐器——小提琴的发声原理,并为演奏者检音、调试提供理论依据和实验结果参考。二.相关物理知识实际的乐音由基频、谐波(泛音)、分音三部分组成。每一个乐音即周期性的振动都可以分解为许多不同频率、不同相位、不同振幅的简谐振动的叠加。简单的简谐振动即正弦振动或余弦振动的传播产生的声波叫做纯音,实际的乐音如歌唱声、乐器声等都不是简单的纯音,而是许多的纯音的叠加。在这些简谐振动中,频率最低的叫做基频,基频的能量往往是最大的。频率是基频整数倍的叫做谐波,其余的高频振动叫做分音。现代的分析中表明,还有低于基频的次声。因此,从物理上讲,音乐声应由三部分组成:乐音、在音乐中使用的噪声(如锣、鼓、沙锤、梆子等没有固定音调的打击乐器和海涛、流水、风声等效果声音)以及对音色有影响的在谐波中存在的一部分超声。一般来说,发生体振动的频率越高,人们听起来音调也越高;发生体的振动频率越低,人们听起来音调就越低。但音调与频率之间并不是严格按比例对应的。一般认为,频率每增高一倍,音调听起来就高一个八度,这仅仅限于中频段。在高音部分,听感偏低,即频率增加一倍,听起来不到高八度,而是偏低,于是要把频率调高些,以适应人的听觉。低音段则听感偏高,于是需要把频率调低些。乐音听起来有一定的强弱,即音的响度,这是乐音的第二个主观量。声音的能量越大,声强越大,听起来响度就越大。但是,这二者也不是按比例一一对应的。至于音色,更是一种主观感觉了。从传统来讲,决定音色的主要因素是频谱,所以常常根据频谱模仿各种音色。但据资料显示,实践表明:音的起始与结尾的瞬间状况,即“音头”和“音尾”,也同音色大有关系。音色不仅与频谱的组成(即基频、谐波和分音的数目、长短、相对强度、分音的不谐和程度及瞬态)有关,还与基频和谐波在听音区的位置有关,这是由于人耳对于多种频率的响度反映不同。音色也与听者距声源的距离有关,这是因为一个音中的各种成分的衰减不同。三.相关音乐知识音程,就是两个音音高之间的距离。在音乐上,音程用“度”表示。几度就是把起始音算在内,沿着音阶数有几个音名。钢琴上相邻两个键(包括黑键)之间差半音,两个半音等于一个全音。这也是一种表示音程的方法。音程与频率基本上是一一对应的关系。把两个相差八度音程之间的音顺次排列,就成为音阶。规定音阶中各个音的由来及其精确音高的数学方法叫做律制。最常用的三种律制是十二平均律、五度相生律和纯律。音阶中的各个音都有音名,由于生律的方法不同,不同律制生成音律中的同名音(例如都是 )其频率是不一样的。十二平均律是我国明代科学家朱载堉最先发明的,比西欧早了几十年。他将一个八度音程(频率比为2)按等比数列均分为十二份,得十二律。当前的钢琴和所有键盘乐器以及带“品”的弦乐器等,用的都是这种律制。数学表示:相邻两音之间的频率比均为: 即从任何一个音开始,比该音高半音的音,其频率是该音的频率乘 ;比该音低半音的音,其频率是该音的频率乘 ;以此类推,可得出所有音的频率。十二平均律有许多优点,比如它易于转调,简化了不同调的升、降半音之间的关系。在小提琴中,假如以 音的弦长为基准,那么小字一组(其中的 比 高两个八度) 、 、 、 、 、 、 对应的弦长之间按照十二平均律可由频率关系确定一组固定比值。四.研究与实验小提琴的弦是一根两端固定的细钢丝。在拨、擦弦线时产生的波列经两固定端反射,叠加后形成驻波,但其中包含有许多频率的波。在这里,我们只对决定音调高低的基频振动做出分析研究。驻波的基频振动所对应的为波长最长的振动,即弦长 。提琴弦线与指板之间的距离很小,用手指在指板上压紧琴弦不同位置而使得弦产生的形变量很小,可以忽略不计。则可认为弦上张力 ,及弦的质量线密度 保持不变,可得弦线中波速 近似恒定。因此,可认为有如下比例关系成立: 实验过程:一把小提琴,经专业乐师调音后,定下 音,再由一位有多年演奏经验的同学拨奏单音,多位乐感敏锐、受过专业训练的同学一起听辨,配合其他乐器校对各音高。记录及计算数据如下表。表中的k值定义如下:相差一个半音的两个音高对应 相差一个全音的两个音高对应 序号n 音高音名 比下音程差 弦长/mm 总长:320.0mm 上述k值 第一次 第二次 第三次 平均值 计算值 理论值 误差率1 全音 243.0 243.8 243.7 243.5 1.11 1.12 1.39%2 全音 220.0 220.9 219.2 220.0 1.13 1.12 0.25%3 半音 195.5 196.1 195.0 195.5 1.07 1.06 1.11%4 全音 182.5 181.9 183.1 182.5 1.12 1.12 0.18%5 全音 162.5 162.0 162.3 162.3 1.13 1.12 0.48%6 全音 143.8 143.8 144.2 143.9 1.11 1.12 1.00%7 半音 130.0 129.8 128.7 129.5 1.05 1.06 0.79%8 124.0 122.4 123.2 123.2 其中弦长一栏为小提琴 弦(四根弦由粗到细依次叫作 、 、 、 弦,指的是该弦的空弦音)上对应各音高压指与琴码两固定点之间的距离,即参加振动的部分弦长。如上数据显示,平均误差率为0.74%,基本符合前文理论分析。五.结论我们总结出对于一把小提琴(邻弦相差五度)的自我调试方法:以一根弦,例如 弦,的空弦音 为标准,按音高关系计算出同一根弦上 所对应的弦的长度。取 音高即与 弦空弦音等高(这是小提琴的制作要求)。依次调整 弦的松紧、长度后,再算出 弦上 的音高,作为 弦的空弦音。……同理进行下去。此种方法适用于各类提琴及吉他等擦、拨弦乐器,但须注意:①对于比空弦音高出许多的音,计算方法误差较大。实验中在一根弦上进行多组数据测量只是为了便于计算、对比,得出结论;实际操作中应对各相邻琴弦依次校对。②大提琴与吉他相邻的弦空弦音相差四度,计算时应注意数据与小提琴不同。希望我们的研究能够对广大演奏弦乐器的音乐爱好者提供帮助。
《近代中国创业救国之路及 反思 》
摘 要:近代中国遭受西方列强的侵略,一些思想先进的人开展了创业救国。创业救国论者发展了国家的经济,使人们的思想得到了进一步的开放,但它并没有拯救中国,所以中国的创业救国使失败。但我们也不能因此磨灭它的功绩,有前人之鉴,当代的我们才要走上真正的创业兴国之路。
关键词:近代、创业、救国、资本主义
一、近代创业救国的酝酿
鸦片战争战争时期,面对西方的先进武器,林则徐、魏源等人逐步认识到与西方的差距,振聋发聩地提出了“师夷长技以制夷”的思想。第一,他们主张学习西方的坚船利炮。中国和英国等西方侵略者的实力差距首先表现在军事与科学技术上,表现在武器装备上。林、魏等人意识到,要有效抗击西方资本主义的侵略势力,中国必须首先学习先进的军事科学技术。第二,学习西方的科学技术。中国封建保守势力历来不屑和敌视新的生产技术和生产工具。为了开创学习西方科学技术的风气,魏源在《海国图志》中赞扬了西方轮船火车大炮等的神奇高明,并建议对于能够制造合格新式武器的人,给予科举出身。第三,重视商业以及对外贸易。中国封建社会一概奉行“重农抑商”的国策。林、魏等人主张对外贸易应遵守的原则是无损中国的主权与权益,与西方世界保持一种平等、互利的贸易。林、魏等人对外贸易思想既极力维护了国家的主权和利益,又体现了近代先进中国人向资本主义世界开放的意识,具有较强的理论与现实价值。他们鼓励和提倡的对外贸易思想,实际上已突破了封建时代简单的“互通有无”、补充国家财政收入的框框。第四,提倡发展民营经济。为从经济上抵御外国侵略势力,林则徐率先提出了允许商民自行开办工厂,发展民用工业的思想,提倡发展民营经济。
林、魏等人顺应世界历史发展潮流,唱出了“师夷长技以制夷”的时代强音,足具启蒙、救国的双重意义:一方面,它震惊了昏睡的中国社会,使得长期控制着中国人头脑中愚昧落后的传统观念被撕开了以口子,近代中国冰封的思想界开始解冻,在一定程度上促进力中华民族的觉醒。另一方面,它又触及的要抵御外侮必须向西方学习这个近代中国带有根本性的问题。他们所倡导的建立新市民族工业、发展对外贸易、学习西方先进科学技术以及容许、重视保护民营工商业等进步思想,为以创业和发展近代工业为中心以抵御西方资本主义经济侵略为目的的创业救国思想提供了不可或缺的历史前提。
令人遗憾的是,19世纪四五十年代,林、魏等人提倡的“师夷长技以制夷”的主张,在当时并未能引起清朝当局的足够重视,更未能付出实施。但他们在顽固、强大的传统思想长城上打开了一个缺口,为后来创业救国思想的发展提供了最初的历史契机。
二、创业救国思想的诞生
19世纪60年代兴起的洋务运动,是洋务派在“中体西用”思想的指导下,以“自强、求富”为目的而进行的一场自救运动。发起、组织与领导这场运动的中坚力量是当时执掌中央枢要和地方军政大权的一些官僚,如奕?、文祥、曾国藩、李鸿章、左宗棠、张之洞等人。如果说,英国侵略者发动的第一次鸦片就其对整个中国社会的震撼力度而言毕竟有限的话,那么,1856-1860年的第二次鸦片战争对中国上下所引起的震动,却是巨大而持久的。在这次战争中,英法联军以区区25000多人的兵力,攻陷天津,长驱直入清王朝的首都。由此洋务派官僚及其追随者,反思外强中干的严峻现实,决定利用西方先进的科学技术,发展社会生产力,以增强中国的综合国力。
洋务派的主要活动包括引进“制器之器”,举办近代化的军工企业:兴办近代化的民用企业,使用近代化机器生产,提高社会生产力;振兴商务,与西方列强展开“商战”;在企业经营方式上,广泛采用“官督商办”的形式;对内废除或改革厘金制度,对外实行保护关税政策;改革科举,兴办新式学堂,派遣 留学 生等几个方面。这些活动无一例外都是围绕着兴办近代工商业所展开的。洋务派的时间体现了“创业救国”思想的初步尝试,客观上催生和推进了中国的民族资本主义,使中国在近代化的征途中迈出了沉重而又具有历史意义的第一步。然而他们片面的认为发展工商业就能富国强国。他们在中国创办、培植与发展近代机器化大工业时,却不能引进与新生产力想匹配的生产关系和上层建筑。洋务运动最终以甲午战争的炮声宣告破产。
三、创业救国思想的传播
甲午战争后,帝国主义列强掀起了“瓜分中国”的狂潮,中华民族面临着亡国灭种的民族危机,朝野上下无不意识到振兴实业是救国图存的关键所在,出现了“设厂自救”“振兴工业”的热潮。这一时期,发展实业以挽救民族危机的思想成为社会各界人士所广泛接受的、具有相当范围和规模的一种社会思潮。
在这一时期,民族资本阶级的思想家和实业家们,在 总结 了洋务运动新办近代资本主义工商业经验、教训的基础上,对“创业救国”的具体途径,进行了大量的、全方位的探索。康有为、梁启超在百日维新前后,为清政府设定了一系列发展近代工业的政策,可惜未能成功。但他们提出合理引进和利用外资、开展实业 教育 、培养新型人才、选择优先发展的产业部门为后来的资本主义发展提供了宝贵的借鉴。百日维新的失败使部分人认识到创业救国所要的必要条件—资本主义社会。辛亥革命结束了清王朝的统治,建立了中华民国。政治局势的巨变为中国民族资本主义经济的发展提供了罕见的历史良机。南京政府成立之初,以孙中山为代表的民族资产阶级革命派就把发展工商业放在中心地位,并制定了一系列鼓励资本主义经济发展的法规、法律。在南京政府的提倡下,社会各界人士,特别是一些工商业企业家无不认识到“振兴实业”是当今第一要务,他们或纷纷组织各种实业团体,或出任要职,为创业救国摇旗呐喊,推波助澜。这样,实业救国已成为举国上下的共识,进入了一种前所未有的鼎盛时期。同时,创业救国的理论与方案更加完备和可行,特别是张謇的“棉铁主义”和孙中山规模宏大的《实业计划》,大大丰富了实业救国思想。
然而,历史进程绝非顺利。甫告成立的中华民国只不过是个徒有其表的共和国。袁世凯的独裁专制与恢复帝制的黄粱美梦和军阀混战的残酷现实,都使进步的中国人深感“革命尚未成功”,而一战结束后帝国主义的卷土重来,尤其是日本、美国对华侵略的变本加厉,使得民族资本主义的“短暂春天”成为明日黄花。“创业救国”谈何容易。
四、创业救国的评价反思
列宁曾经说过:“判断历史的功绩,不是根据历史活动家没有提供现实所要求的新东西,而是根据他们比他们的前辈提供了的新东西。”
近代中华民族创业救国道路漫长而崎岖,虽然它最后没有起到救国的作用,但在发展民族经济、抵制外国资本主义势力的经济侵略还是起到一定积极作用的。创业救国思潮绝非是学者坐而论道的产物,也不是思想家们关在象牙塔内孤芳自赏的一种原理,它一旦从中国创办近代企业的艰难曲折过程中凝聚、升华出来,就在迅速赢得民族资产阶级广泛赞同和奉行的同时,也一步步地向上对当权者进行渗透、默化,对下向人民大众宣传、鼓动,极大改变了人们的陈旧观念,动员了社会各阶级的人们参与实业活动的热枕,催生和推动的中国近代工商业的发展。还有,创业救国与民族革命构成相依相助的关系。创业救国为中国的政治变革与思想革新提供了经济基础和阶级基础,促进了资产阶级和无产阶级队伍壮大。虽说,如果没有孙中山、毛泽东等人领导的民族民主革命,就无法完成中华民族独立的历史使命,也无法开启中国现代化的宏伟事业。同样没有千千万万工商人士、爱国人士等社会精英倡导的创业救国,也难以实现近代中国社会的现代化全面转型。革命是历史前进的火车头,具有一种无可替代的历史价值。但是我们更应该看到,革命的最终目的还是为了发展实业,发展社会生产力,以实现近代中国的经济现代化。改革开放的30年,中国经济之塔高耸于世界之中。没有稳定的根基,是没有高耸建筑的。近代的创业就是现代经济发展经济的根基。
总之,近代中国创业救国思潮是一种崭新的、具有新质的思想。从根本上看,创业救国开启从传统农业文明向工业文明嬗变的道路,体现了中国人多国家的拳拳挚爱之心,体现了他们赶上世界潮流的世界眼光与进取、开放、务实的时代精神。
近代中国的创业救国之所以没有直接拯救中国,是因为他们没能认清中国的实际情况,当时的社会资产阶级、封建势力、外国势力阻碍了民族工业的发展。认清国情,才能救国。但认清国情是不容易的,能做的是不断尝试,不断改变,直到找到一条属于本国发展的道路。参考文献:
[1]魏源:《海国图志》,中州古籍出版社,2005年版
[2]中国史学会:《洋务运动》,上海人民出版社,2003年版
[3]赵靖:《中国经济思想史述要》,北京大学出版社,2000年版
[4]许涕新等主编:《中国资本主义发展史》,人民出版社,1998年版
[5] 近代中国“实业救国”思潮的发展演变,2011-11-20
在我国的历史长河中,中国的近现代发展史,是一卷被鲜血浸满鲜血又惨遭蹂躏的长卷。下面是我给大家推荐的论中国近代史的3000字论文,希望大家喜欢!中国近代史的3000字论文篇一 《近现代中国救国道路探索》 摘要:从1840年的鸦片战争到1949年中华人民共和国的成立,其主流和本质是中国的儿女们为救国图存,实现中华民族的伟大复兴而英勇奋斗、艰苦探索的历史。在这很长时期内,中国面临三种可供选择的建国方案,本文根据《中国近代史纲要》的历史理论与知识,通过对这段时期各个阶级对国家出路的探索的 总结 与分析,采用比较分析的 方法 ,从历史的客观性出发,结合作者对《中国近代史纲要》的学习与体会,研究中国走社会主义道路必然性的历史原因,并得出社会主义道路是当时中国的唯一出路。 关键字:中国历史 中国近代史 中国出路 历史必然性 从1840年的鸦片战争爆发到1949年中华人民共和国的成立,其主流和本质是中国一代又一代的仁人志士和中国人民群众为救国图存而实现中华民族的伟大复兴而英勇奋斗、艰苦探索的历史;尤其是全国各族人民在中国共产党的领导下进行的伟大而艰苦的斗志,经过新民主主义革命赢得民主独立和人民解放的历史。我们大学生是祖国未来的社会主义现代化建设者,各条路线的主力军,通过对中国近现代史的学习,认识到现代中国社会发展和革命发展的艰辛历史进程及其简略的发展规律。越是了解国史、国情,我们越是深刻体会到历史和人民是在怎么是困境下经过怎么样的波折才最终选择了马克思主义道路、选择了中国共产党、选择了社会主义道路。 第一章 从鸦片战争到五四运动前夜,国人探索救国道路的历程 鸦片战争是中国历史上的一次划时代的重大事变,中国社会从封建社会开始走向了半殖民地半封建社会,中国近代历史就是以此为开端的。鸦片战争的爆发,引起了近代中国的主要矛盾和历史任务的改变。鸦片战争前,中国社会的主要矛盾是农民阶级和地主阶级之间的矛盾;战后,中国的社会矛盾变得复杂化了,又增加了外国资本--帝国主义与中华民族间的一对矛盾,并且这种矛盾地位越来越突出。因此,中国人民除了继续遭受残酷的本国封建压迫以外,还遭到来自外国帝国主义势力的残暴的民族压迫。亡国灭种的阴影。笼着在中国人的心头。争取民主独立、人民解放和实现国家富强、人民富强成了人民群众最迫切的渴望并成为中华民族的两大历史任务,近代以来,中国人民的斗争都是围绕两大历史任务而展开的。鸦片战争后,内忧外患纷至沓来,封建社会危机四伏。从鸦片战争到五四运动前夜间,中国各个不同阶级对于国家的出路都做出了不同的选择。 1.1农民阶级对国家出路的探索 随着帝国主义与中华民族之间的矛盾越来越突出,自1851年初开始,爆发了一场席卷半个中国的农民阶级领导的太平天国运动。太平天国是一次反帝反封建的农民运动,是中国几千年来农民战争的最高峰,它沉重的打击了中外反动势力。 但是,太平天国起义必定是会失败的,不过它也具有不可磨灭的历史功绩和重大的历史意义。太平天国起义沉重打击了封建统治阶级,强烈撼动了清政府的根基。它把千百年来农民对拥有土地的渴望在《天朝田亩制度》中比较完整地表达了出来。《资政新篇》作为太平天国继续反封建反侵略的纲领,它有强烈的革命性。它是先进的中国人最早提出的在中国发展资本主义的方案,具有鲜明的资本主义性质。因此,太平天国具有了不同于以往的农民战争的新的历史特点。 然而,农民阶级不是新的生产力和生产关系的代表。他们无法克服小生产者所固有的阶级局限性。因此,太平天国对国家出路的探索,其本质只不过是以往朝代更替的老路,不可能是中国未来的出路。同时,太平天国起义表明,在半殖民半封建的中国,农民阶级具有革命性,却不具备先进性,是一支拥有巨大潜力的革命力量,是一支对历史产生巨大改变的力量。 1.2地主阶级对国家出路的探索 经过两次鸦片战争后,清政府的统治阶级对如何解决一系列的内忧外患分裂称为「洋务派」与「顽固派」,洋务派主张利用西方先进生产技术,强兵富国,摆脱困境,利用资本主义工商业的发展手段来维护清朝的封建统治。 19世纪60年代至90年代,洋务派在全国各地掀起了“师夷长技”的运动洋务运动。洋务派想通过学习国外先进的科学技术来维护和巩固清政府的统治,试图学习国外的先进技术来对抗帝国主义的侵略。于是,洋务运动从中央到主要的地方发展洋务。通过办实业、建海军、创学堂来探索富国强兵的道路。 不过,与太平天国起义一样,洋务运动在当时的历史背景下也注定是要失败的。甲午战争,北洋海军的全军覆没标志着以“自强”、“求富”为目标的洋务运动的失败,究其根源是:一是洋务运动具有封建性。洋务运动本身是为了维护和巩固清政府的统治而兴起的,这就注定了它失败的命运。因为新的生产力是同封建主义的生产关系及其上层建筑不相容的,是不可能在封建主义的压迫下充分地发展起来。二是洋务运动对外国具有依赖性。西方列强在中国的利益,是不可能让中国通过洋务运动变强的。三是洋务企业的管理具有腐朽性。清政府的腐败官僚的作风的普遍性连洋务企业也不能避免。 综上所述,可知洋务运动不可能为中国摆脱弱小找到出路。 1.3资产阶级对国家出路的探索 《辛丑条约》签订后,中国人普遍感到清政府的腐败无能,应当推翻;清政府的一些改革客观上促进了资本主义的发展,为资产主义民主革命准备了一些物质条件;新式学堂的勃兴和 留学 教育 的发展,革命知识分子的队伍不断壮大;天赋人权,自由平等的学说是不断传播;上海和东京成为中国革命知识分子宣传民主革命思想的重要阵地。随着民族危机的加深和社会矛盾的激化以及清政府“新政”的破产,爆发了辛亥革命。 辛亥革命的发生是近代以来中国社会矛盾激化和人民顽强斗争的必然结果。从十九世纪四十年代起,中国逐步成为半殖民地半封建社会。面对西方列强的野蛮侵略和清王朝的腐朽统治,中国人民从来没有屈服,进行了前仆后继、可歌可泣的抗争。中国人民从反抗斗争中逐渐认识到,要实现国家富强和人民富裕,必先求得民族独立和人民解放。清王朝是中国反动封建势力的代表,同时已成为帝国主义统治中国的工具。不扫除这个障碍,要获得人民的解放和幸福是不可能的。辛亥革命集中反映了当时中国人民争取民族独立、振兴中华的深切愿望。 辛亥革命,推翻了清王朝的封建反动政府,结束了统治中国几千年的君主专制制度,建立了中华民国。辛亥革命,极大地推动了中华民族的思想解放,为中国先进分子探索救国救民的道路打开了新的视野。 但是,从历史看,辛亥革命是失败的。首先,从根本上说,是因为在帝国主义时代,在半殖民地半封建的中国,资本主义的建国方案是行不通的。帝国主义与袁世凯为代表的大地主、大买办以及旧官僚、立宪派一起勾结起来,从外部和内部绞杀了这场革命。其次,从主观方面来说,在于它的领导者中国资产阶级具有软弱性,妥协性:一是没有提出彻底的反帝反封建的革命纲领。二是不能充分发动和依靠人民群众。三是不能建立坚强的革命政党,作为团结一切革命力量的强有力的核心。辛亥革命的失败说明,在近代中国资本主义道路走不通。 第二章 从五四运动到新中国成立,探索救国道路的新变化及历史意义 五四运动是中国旧民主主义革命的结束和新民主主义革命的开端,中国革命从此进入了一个新的历史时期。五四运动是中国革命史上具有划时代意义的事件。中国工人阶级从此登上了政治舞台,拉开了中国新民主主义革命的序幕,显示了中华民族的进一步觉醒。从五四运动到新中国成立期间,在对中国探索救国道路的历史长河中活跃着三种政治力量,推动着中国朝着三条道路的徘徊。 1.1以大资产阶级为代表的建国方案 在长时间里,地主阶级与买办性的大资产阶级是半殖民地半封建的中国社会中占统治地位的力量,他们主张继续实行地主阶级与买办性的大资产阶级的军事独裁统治,使中国继续走半殖民地半封建社会的道路。 地主资产阶级与买办资产阶级的建国方案违背了中国人民的根本利益。这个方案是祸国殃民,毁国害民的方案,它最终遭到了广大中国人民的唾弃,并且随着新中国的诞生,他们的反动统治也在根本上被推翻了。 1.2以民族资产阶级为代表的建国方案 在旧中国,民族资产阶级在政治上始终没有占据统治地位。它们的基本政治主张,是建立一个名副其实的资产阶级共和国,以便使资本主义得到自由的和充分的发展,使再过过成为一个独立的资本主义社会。 实际上,当时的中国基本国情从客观上决定了以民族资产阶级为代表的建国方案在中国行不通。当时的中国工业极度落后,农村自然经济占主体,资本主义经济的发展只限于沿海和河口发达地区。而从主观上看,民族资产阶级革命不够彻底,软弱妥协性,大部分民族资产阶级属于小资产阶级也注定了以民族资产阶级为代表的建国方案在中国行不通。同时,以民族资产阶级为代表的建国方案得不到人民群众的拥护。 1.3以工人阶级为代表的建国方案 工人、农民和城市小资产阶级是中国民主革命的基本动力和主要依靠。他们的政治代表中国共产党主张,中国人民应当在工人阶级及其政党的领导下,首先进行一场彻底的反帝反封建的新式资产阶级民主革命,即新民主主义革命,以便建立一个工人阶级领导的人民共和国,并且经过这个人民共和国,逐步到达社会主义共和国。 中国共产党是工人阶级的先锋队,也是中国人民和中华民族的先锋队,从一成立就代表广大人民的根本利益,人民选择了中国共产党,选择了社会主义道路。 第三章 走中国共产党领导的马克思主义道路是中华民族的唯一出路 1.1从鸦片战争到新中国成立期间的历史背景 自鸦片战争爆发后,帝国主义、封建势力开始了对中国人民的残酷压迫和剥削,驱使中国人民走上反帝反封建的伟大革命斗争的历史道路。在辛亥革命以后的近代中国,代表帝国主义、封建主义利益的,1927年前主要是北洋军阀,1927年以后,主要是国民党统治集团。以蒋介石为首的国民党统治集团对外依靠帝国主义的支持,对内以封建地主阶级和官僚买办资产阶级作为社会支柱,把自己置于中国人民的对立面。抗日战争后,蒋介石集团无视中国人民建设独立、民主、繁荣富强的新中国的强烈愿望,坚持独裁统治和内战政策,把全国各阶层人民推向饥饿和死亡,迫使他们奋起团结自救。所以中国人民革命的发生和发展,有着深刻的社会根源和雄厚的群众基础。 1.2中国走马克思主义道路的必然性 从1840年鸦片战争到1919年五四运动这近八十年的时间里,由于没有一个像中国共产党那样的先进的革命政党作为领导核心,这些斗争都失败了;是中国共产党为中国人民指明了斗争的目标,在长期斗争的实践中找到了使革命走向胜利的道路,并且把被人视为“一盘散沙”的中国人民团结和凝聚成万众一心的不可战胜的力量。正是在中国共产党的领导下,中国人民经过二十八年艰苦曲折的英勇斗争,终于取得伟大的历史性胜利。“没有共产党,就没有新中国”,这是历史客观决定的,也是人民的选择。 中国共产党的领导地位不是单凭任何人的愿望或意志就能造成的。在很长时期内,中国面临三种可供选择的建国方案:第一种方案先由北洋军阀后由国民党统治集团代表。他们主张实行地主买办阶级的专政,使中国社会继续走半殖民地半封建的道路。第二种方案由某些中间派或中间人士代表。他们主张建立资产阶级共和国,使中国社会走上独立发展资本主义的道路。第三种方案由共产党代表,主张建立工人阶级领导的以工农联盟为基础的人民共和国,经过新民主主义走向社会主义。这三种方案在中国人民的实践中反复地受到检验。结果是:第一种方案被中国人民抛弃了,它的代表者的统治也被推翻了;第二种方案没有得到中国人民的赞同,它的代表者的多数后来也承认这个方案在中国无法实现;只有第三种方案最终赢得中国最广大的人民群众包括民族资产阶级及其政治代表在内的拥护。 由此可见,中国人民接受共产党的领导,走上由新民主主义到社会主义的道路,是他们郑重作出的历史性选择,具有历史的必然性。 第四章 结论 本文根据《中国近代史纲要》的历史理论与知识,通过对这段时期各个阶级对国家出路的探索的总结与分析,采用比较分析的方法,从历史的客观性出发,结合作者对《中国近代史纲要》的学习与体会,研究中国走社会主义道路必然性的历史原因,并得出社会主义道路是当时中国的唯一出路。通过学校开设《中国近代史纲要》这一门课,对于国家的近现代历史,了解到很多的历史知识,让本人更深刻到中国近现代史风云变幻与厚重的使命感和责任感,让本人更加热爱和珍惜现在的生活。
求《中国近代史》论文 题目如下 字数:4000以上 悬赏分:50 - 离问题结束还有 13 天 4 小时 题目:(随便选一个即可)1.殖民统治机构——东印度公司的来龙去脉2.新航路开辟与殖民扩张的展开3.鸦片战争发生的必然性4.从《望厦条约》看早期中美关系5.外国传教士在中国的活动对中国文化近代化的影响6.1842年割让香港为什么到1997年才收回7.太平天国起义如何才能在两年内从广西到南京建立政权8.《李秀成自述》的历史价值
写写周总理吧,反正你也写了
鸦片战争到1956年发生在中国的人物和事件大概有:1839林则徐虎门销烟1840-1842第一次鸦片战争1842南京条约签署1862京师同文馆建立1851洪秀全金田起义1864太平天国运动失败1884新疆建省1895马关条约签订1900八国联军侵华战争。1901辛丑条约1911辛亥革命1919五四运动1921建党1924黄埔军校成立1926北伐1927建军1933-1936长征1937-1945抗战1937平型关大捷1938台儿庄战役1948-1949三大战役1949建国1952土地改革1953-1957一五计划1956三大改造完成这上面都是比较大的事件,网上资料很多,像百科之类的,建议选一两个喜欢的或感兴趣的,手上有资料的或容易找到资料的。可以写起因,经过和影响之类的。如:虎门销烟第一次鸦片战争五四运动
中国近代史论文选题有哪些。1、蒋介石对付其他政敌的法宝为什么对付不了共产党和红军?2、张学良为何不战而放弃东北?3、平型关大捷真相。4、张治中:揭开八一三淞沪抗战的战幕6、西南联大条件那么艰苦为什么培养了大批杰出人才?7、张自忠将军--抗战期间中国牺牲的最高军事将领8、“七年不觉叛国梦, 赢得第一汉奸名”一一汪精卫叛 国投敌的原因分析9、中国远征军--一支不应被历史遗忘的伟大军队。10、滇西大血战11、国民党“军统”、“中统”在抗战时期的表现。12、宋美龄在抗日战争时期外交上的出色表现(学术堂提供更多论文知识)
物理学家,是指探索、研究世界的组成与运行规律的科学家。这是我为大家整理的关于物理学家学术论文,仅供参考!
对物理学家失误的解读
摘 要:通过在物理教学中客观介绍物理学家的失误,从而正确认识科学发展的曲折和科学家付出劳动的艰辛,并在实际探究的过程中体验物理学家研究问题的方法,发展科学探究所必需的创新思维,从而提高学生科学探究的能力。
关键词:失误;科学探究;创新思维
中图分类号:G420 文献标识码:A
文章编号:1992-7711(2012)10-081-1
在物理教学中,我们更多地介绍了物理学家成功的、正确的一面,而往往忽略了他们的失误。在物理教学中客观介绍物理学家的失误,通过对他们在特定历史条件下酿成失误原因的剖析,对中学物理教学具有积极的意义。
一、在物理教学中客观介绍物理学家的失误
事实上,物理大师也会走弯路,有失误。在物理学发展的过程中,这样的事例可以说是屡见不鲜的。发现放射性元素的贝克勒尔认为要找到比铀的放射性还要大得多的元素是不大可能的;牛顿推算光在介质中的速度比真空中大;电磁波的发现者赫兹由于实验的局限而错误地认为阴极射线不带电。
中子发现的历史更值得回顾。在查德威克发现中子前,在实验中已有迹象表明在核中可能存在一种中性子。例如,1930年德国物理学家玻特和他的学生利用α粒子轰击铍元素时,发现产生了一种穿透力极强的射线。后来居里夫人的女儿I?居里和她的丈夫约里奥对这种射线进行了研究。他们将这种射线射到石蜡上,测到了有反冲质子从石蜡放出,他们认为这反冲质子是由这种不带电的的射线所轰击出来的。但遗憾的是约里奥-居里夫妇和玻特等人都没能抛弃传统的旧观念,而断言为这种射线正是大家所知的Υ射线。太可惜了!尤其对约里奥-居里夫妇而言,只要根据打出质子的动能,仔细地推算一下,假如入射粒子是Υ光子的话,那么它的能量将达几十兆电子伏,要比实验测得的这种未知中性粒子的能量大得多,于是就会发现,这种未知中性粒子不可能是Υ射线。可惜旧的传统观念太深了,以致快到手的成果丢掉了。在正电子的发现过程中,同样的失误又一次发生在约里奥-居里夫妇身上,使他们成了正如恩格斯所描述的“当真理碰到鼻子尖上的时候,还是没有得到真理”的人。
纵观物理学家们的失误,造成他们作出错误分析或错失了重大科学发现的主要原因有两个:一是科学发现和创造是人类向未知领域不断探索的一个过程,而这个过程必然是复杂的、艰难曲折的,在这样的过程中出现一些失误是难免的;二是传统思想的束缚,科学发现和创造需要丰富的想象力,需要新思想、新观念,因循守旧、墨守成规就不可能作出科学发现,但突破传统观念总是非常不容易。
二、在物理教学中介绍物理学家失误的积极意义
在物理教学中,教师引导学生认识物理学家的失误,分析失误的原因,似乎会使学生产生对科学的怀疑,对科学家的不敬,在时代呼唤更多创新人才的今天,这并非不是一件好事,将有利于学生体会到人类认识自然,改造自然是个曲折艰苦的过程,是个反复修正、反复深化的过程;有利于确立不怕挫折的信念,增强学习中的毅力;有利于学生打破思维定势,活跃课堂气氛,培养创新思维能力;有利于树立学生挑战权威,服从真理的求知精神。
当然,仅仅介绍物理学家的失误,并不能达到上述目的,更要注意向学生讲述物理学家对待失误和挫折的科学态度和不屈的探索真理的精神。约里奥-居里夫妇不仅错失了发现中子的良机,后来又错失了发现正电子的机会。但他们从失败中吸取教训,始终以饱满的工作热情、坚忍不拔的意志投入研究工作,功夫不负有心人,他们终于在1934年获得了20世纪中最重要的发现之一——人工放射性,并荣获了诺贝尔物理学奖。中国科学家王淦昌教授因为自身或客观条件的限制在发现中子、验证中微子存在等物理研究方面几次和诺贝尔奖擦肩而过,但他并没有放弃对科学热诚的追求,而是进一步拓展研究领域,在众多领域里提出了自己独到的见解,直到年逾90,仍不时到研究室去,他提出的激光引发氘核出中子的想法,成为惯性约束核聚变的重要科研项目,一旦实现,这将使人类彻底解决能源问题。
在物理教学中引导学生辨别物理学家的失误和科学上的也是值得重视的一个方面,法国物理学的权威布朗洛发现N射线就是一场巨大的。对科学史上的揭示显然可以使学生正确理解物理学家的失误,而激发学生对科学家们由衷的敬佩。在实际的教学中我们似乎更应该让学生在进行相关科学探究的实践中重复物理学家的失误,比如在讲电磁感应相关内容时,笔者有意安排了这样的实验,将电流表的表面背对学生,在插入磁铁后,让学生跑到讲台后看指针的读数,学生看过常常露出不解的神情,“指针没动啊!”可磁铁确实在线圈中啊!如此,模仿了当年科拉顿所做实验的情景,并设置了相关的问题使学生明白科拉顿的失误和法拉第的成功在创新思想上的不同之处。
三、在物理教学中介绍物理学家失误的几点反思
1.介绍物理学家的失误,促进新的课程资源不断生成。
正视并合理开发日常教学中的错误资源可以丰富课程内容,激发学生的参与热情,促进新的课程资源不断生成,对师生创造性智慧的激发会起到十分重要的作用。为此,我们可以利用学生的错误激发认知冲突,促进学生思维碰撞;抓住学生因知识经验和思维方式不同而出现的错误的观点和想法,引导学生合作交流,促进生成;不轻易剥夺学生自主发现错误的机会,为教学的有效介入创造最佳时机。
2.介绍物理学家的失误,促进教师更好地锤炼教学艺术。
既然物理学家都可以有失误,对我们教师来说在教学中的失误也就没必要去遮遮掩掩。在教学中,教学双方也会因为各种情况而发生错误,错误可能来自学生,也可能来自教师。对于学生的错误,我们常常能从容应对,对于自己的失误,我们也不能回避,而是要认真反思,究其原因,寻其策略,从而提高教学设计能力和课堂教学水平。错误的价值有时并不在于错误本身,课堂教学中的错误,对学生来说是一次很好的锻炼机会,对老师来说也可以是一次机遇,在生成性的教学中教师正确处理失误是可以锤炼教学艺术,提高自身的专业水平的。
物理学家阿伯拉罕・派斯和他的物理学史著作解读与述评
摘 要:本文主要是对阿伯拉罕・派斯进行评述,探究其对于整个物理学做出的巨大贡献。与此同时,从其著作方面入手,加强关于著作方面的科学解读,希望能够充分继承这位伟大物理学家的精神,对其贡献进一步探究,从而推动整个物理学的不断发展。
关键词:阿拉伯罕・派斯 物理学史 著作 解读 评述
2000年,作为做出杰出贡献的一位伟大物理学家,同时又是一位科学史作家,阿伯拉罕・派斯不幸去世。派斯去世的原因,主要是心脏病发作,他最后的时光在哥本哈根度过,终年82岁。
派斯,1918年出生于荷兰,属于传统犹太人。派斯的中小学教育始于阿姆斯特丹。随后,凭借着自身优异的学习成绩,他非常顺利地进入大学继续学习和深造。1938年派斯顺利毕业,并获取了两个学位,一是物理学,二是数学。但派斯并没有满足于此,而是来到乌得勒支大学,进行个人学术的进一步深造,追随导师乌伦贝克。后来乌伦贝克定居美国,因此派斯的硕士毕业论文,由罗森菲尔德进行有效指导并完成。最终派斯在1940年硕士顺利毕业,取得了相应的硕士学位。然而在当时,德国已经发动世界大战,并逐渐占领荷兰。第二年,德国宣布,7月14日之后,整个荷兰的任何一所大学,严格禁止犹太人考取博士。这件事无疑影响了派斯,他努力赶写博士论文,限期真正到来之前,他最终顺利完成论文答辩。
纵观派斯的整个求学生涯,真是十分不易。然而,派斯随后将要面对的处境更加危险和艰难。当时,纳粹分子对犹太人进行压迫,这也使当地诸多物理学家,为免于遭受迫害而选择逃避,离开了培养自己的大陆。但是派斯不同,他没有离开故土荷兰。也正因为如此,战争爆发后,派斯提心吊胆,整天需要东躲西藏。访问他的当地物理学家也越来越少,除了克拉默斯,派斯较为重要的朋友。克拉默斯访问时,一般都带科学文献,两个人进行物理学知识的相关探讨。克拉默斯本来在莱顿大学承担教授职务,但后来,犹太人解雇现象较为严重,教授对德国人的残暴行为进行了抗议,德国占领大学之后,勒令当局关闭了学校。这对派斯的日常研究,即量子电动力学,造成了极大的不便。每当回首往事,派斯都感到非常不堪。荷兰当地犹太人,包括派斯的妹妹,普遍开始被抓,然后进入死亡集中营,遭到德国人残酷的杀害。而派斯自己,幸运的是能够免于这场灾难。灾难具体情况,详见其自传体著作《欧美记事》。
第二次世界大战结束之后,1946年,派斯到达哥本哈根。在那里,派斯会见了波尔,与其一家人相处融洽。与此同时,他与波尔展开了知识方面的沟通,彼此交流十分惬意。在波尔的大力推荐下,1946年秋,派斯前往美国进行访问和调查,访问的具体地点为普林斯顿,当地的一家高等研究所,但是在当时,这个研究所成立时间不长,物理学的相关研究并没有取得杰出成果。不过研究所的物理学家鉴于自身多年的经验,告诫派斯,研究过程中,如果一味闭门造车,是绝对行不通的,需要广泛涉猎。派斯听取了同行的建议,决定不再回欧洲,留下来潜心研究物理学。
派斯刚刚来到美国的时候,量子电动力学的研究取得了革命性的进展,理论物理学也得到了极大的发展。1947年,设尔特岛会议顺利召开,派斯有幸受邀参加。在这次会议上,施温格做出了科学量子力界的报告,报告非常详细。与此同时,“费曼图”这一理念得以提出。
派斯深深明白,量子电动力学领域,今后势必具有广阔的发展前景,但是这似乎已经和自己的关系不是那么密切了。尽管这方面的雄心有一定的挫败,但是派斯并没有被真正击败,而是转向宇宙线的相关领域。派斯变得更加努力,在加强探索的同时秉承更加积极的态度,针对现象进行科学合理的解释。基于此,派斯得以明确自身的方向,并着眼于基本粒子,研究工作也得到了充分的贯彻落实。
派斯经过大量研究,逐渐提出了协同产生规律等方面的内容,这在日后得到了有效证明和确立。后来,新量子数即奇异数,诞生并发展,关于这方面,派斯曾经与盖尔曼展开过合作,但是实验研究最终失败。
派斯仍然不放弃进行研究,最终提出了K介子混合理念。基于物理学本质来说,量子力学得到了充分诠释,态叠加原理也得到了完善。但是很多物理学家不禁产生了疑问,粒子混合究竟能否符合实际?然而,我们如果站在量子力学角度进行分析,透过基本粒子的本质,会发现观察量具有自带属性的特点,本身存在相应特征和形态。在态叠加原理的应用过程中,守恒电子数一旦满足这一相同条件,粒子混合就能实现。经过派斯等人的共同努力,K介子系统问题得到了充分解决。在这之后,粒子混合不断涌现。不久,科学界又提出了量子排这一概念。通过量子排方面的科学研究,粒子物理学得到了更快的发展,最终在一定程度上推动了原子物理学的发展,并对其形成一定反哺。基于此,量子力学概念得到普及和推广。量子排现象之所以提出较晚,很大一部分原因是人们不敢对其进行大胆想象。
派斯在其他领域同样做出过一定贡献,比如G宇宙领域。然而,在70年代末,派斯逐渐转向物理学史,注重加强这方面的探索和研究,朝着作家的方向发展,并在这方面进展顺利,例如爱因斯坦传记得到了广泛好评,波尔传记也同样大获成功,中文出版量相当可观。还有关于基本粒子方面的科学史巨著《基本粒子的物理学史》的中译本也问世。派斯造诣十分高深,熟知理论物理,对物理学史的叙述表现出一种深刻的洞察。除此之外,派斯语言能力超强,除了母语荷兰语外,他还熟悉地掌握了英语、法语、德语、丹麦语,这为他的科学史研究提供了极大的便利。
派斯的物理学著作,内容更加凸显真实性,如对科学界出现的错误等都进行了如实体现。特别是曾经承受的挫折、物理学走过的弯路,以及物理学家在长期探索过程中经历的迷惘、物理学家个人存在哪些不足等,他都较为直率地指出。
比方说,在爱因斯坦传中,派斯对爱因斯坦的不成熟之处以及其研究中走过的弯路、犯过的错误都进行了毫不客气的说明。再比如,书中指出,马赫原理虽然没有对物理学理论起过推动作用,但它仍然可能是未来的研究课题。
虽然派斯对波尔十分尊重和爱戴,但在波尔传记中对其并未有讳言。比方说,在量子力学领域波尔失误不少,尤其是波尔还曾否定已经被广泛认可的能量守恒定律,对此派斯在书中也如实进行了记录。除此之外,他还指出了哥本哈根阵营中泡利、狄克拉等人对波尔的不满之词。
由此可见,派斯在潜心著作的过程中,始终秉承公允的态度,并且敢于分析伟大物理学家的不足,敢于说出真话,态度十分端正,因而学术界对其十分认可和重视。派斯尤其重视书名,绞尽脑汁之后,才能拟定完成,而且一定要别出心裁。
1963年,派斯最终选择离开普林斯顿大学,来到了纽约,进入洛克菲勒大学工作,直到退休。1990年,派斯同他的第三任妻子――丹麦人类学家尼可莱森结婚,结婚之后,派斯每年往来穿梭于纽约和哥本哈根之间。2000年,派斯的《科学英才:20世纪物理学家群像》问世,这部著作是派斯从个人视角对自己所认识的物理学家进行的速写,是他的最后一部著作。
参考文献:
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物理学给人类提供了大量的物质财富,同时也提供了精神财富。物理学的高技术和强渗透性也使之成为社会发展的重要推动力。下面是我为大家整理的物理学论文,供大家参考。
摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.
关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理
1引言
物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照教育部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程报告论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.
2物理学是科技创新的源泉
且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.
1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现笔记本电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.
20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.
1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.
2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].
2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.
3结语
论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.
参考文献:
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一、全息教学在初中物理教学中运用的策略
1.运用全息理论,对初中物理教学课型进行合理选择与搭配
新课改以后,物理课堂教学由传统的讲授内容方面转变到物理的过程方面,其核心是给学生提供机会、创造机会。因此,在物理教学中,教师要善于运用全息教学理论,并根据学生的生活经验和已有的知识背景,对课型合理地选择与搭配,带领学生运用多种方法对物理知识进行重演在现,激励学生发现并提出问题,进而激发学生学习物理的兴趣,培养学生创新和探究能力。例如:在讲静电屏蔽时,首先带领学生对静电屏蔽进行了实验,并得到了正确的结果。突然有一个学生提出问题“:用电吹风吹头时,电吹风其对电视信号有影响,那么是不是静电屏蔽不完全成立?”于是带领学生们又做了如下实验:将一个手机放在一个密闭的纸盒内,用另一部手机呼叫,学生们听到了响声。再让同学思考,如果将手机放在前面做过实验的金属笼内,是否能听到铃声?多数学生根据静电屏蔽原理猜测肯定不能。然而将手机放进铁笼后,仍能听到铃声。学生们都感到疑惑,难道静电平衡理论有误?针对这种现象让大家思考了“静电”二字,然后向学生们解释手机信号是一种电磁波而不是静电,其属一种交变的电磁场,遇到金属网时,金属网会感应出同频率的电磁波,只是强度变小,因此在仍能听到笼中手机铃声,也解释了,也就解释了为什么吹风机对电视信号有影响。这样通过对物理知识重演再现与对比的方式,加深了学生对物理知识的理解,从而提高了教学质量。
2.运用全息理论,根据物理教材和学情选择合适的教学方法
在进行物理教学时,物理教材中的安排的知识点难易程度不同,如果各个知识点都按照相同的教学方法去讲解,容易理解的知识点学生会掌握的相对熟练,而对于相对较难的知识点,就可能会导致学生对其似懂非懂,这样就会不利于学生的学习。这样物理教师在运用全息理论时,不要一味的按照一个教学方法进行讲解要注意对教学方法的改变,使学生能够熟练地掌握知识点。另外,每个学生对于知识点的掌握情况不同,有些学生可能掌握的好一些,有些学生掌握的差一些,因此物理教师要根据学情来选择教学方式,既要照顾那些掌握知识差的同学,也要让掌握较好的同学能够学到更多的知识。例如,在向同学讲解“测量”的知识点时,对与学生来说这个相对知识点相对容易,在日常生活中很容易接触到,因此教师在运用全息教学论时,可以先向学生对所要内容的主旨,主要思路进行讲解,然后对主要知识点进行仔细讲解,经过这样的讲解,学生会很容易对测量知识进行掌握。而在向学生讲解“光学规律”时,学生对其中的规律和容易混淆,如果物理教师还按照讲解“测量”方法向学生进行讲解,学生就很难掌握。因此,教师要改变教学方法,既要向学生进行理论讲解,也要带领学生对个规律进行实验,通过实验加深学生对光学规律的理解,使学生对知识点能够更好地掌握。3.运用全息理论,根据知识内容和特点选择合适的评价方式在物理教学中,物理教师对学生的评价方式非常重要,有的评价方式会激发学生学习物理的知识的兴趣,而有的评价方式可能使学生受到打击,从而失去学习物理的兴趣。因此教师要合理的运用全息理论,并且根据知识内容和特点选择合适的评价方式,激发学生学习物理的兴趣。例如,在课堂上让学生回答问题时,学生回答对了要给与肯定的评价,而如果学生回答错了,要用积极的评价方式去评价,用全息理论去告诉他,其在探讨知识的过程中,没有选择正确的方式方法,让其用正确的方式再去进行探讨,这样既让学生知道了自己了不足,也对学生进行了鼓励学生,这样学生就会乐意去学习,从而大大地提高物理教学质量。
二、结束语