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物理学家曾致力议论文范文

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物理学家曾致力议论文范文

则麽多加点分吧什么是“物理学”——物理学概念之沿革什么是“物理学”?这是科技史,尤其是物理学史不可回避的一个十分基础的课题。近年来物理学概念内涵之演变引人关注,对这方面的了解将会给教授者、学习者一定的指导和启示。1、物理学概念的西方源起 “物理学”(即英语里的“physics”),最早始见于古希腊亚里士多德的《物理学》一书,该书的中文译者张竹明先生指出:这本“《物理学》是一门以自然界为特定对象的哲学。它不同于我们现在的物理学,但却包括了现在的物理学,也包括化学、生物学、天文学、地学等等在内,总之,涉及整个自然科学,它只研究自然界的总原理,是自然哲学”[1]。鉴于亚里士多德的《物理学》中有许多物理方面的错误结论,所以1949年因提出了宇宙起源的大爆炸学说而声名大震的美籍前苏联物理学家乔治·伽莫夫曾指出:亚里士多德“在物理学领域中最重要的贡献也许只是创造了这门学科的名字,”这个词由古希腊“自然”一词推演而来[2]。2、中文“物理学”一词的来源 1900年,日本人藤田丰八把饭盛挺造编写的《物理学》译成了中文,由当时上海江南制造局刊行。这本书是我国第一本具有现代“physics”内容的称为“物理学”的书。 如此说,并非1900年以前中国就没有“physics”.东方的包括中国的近代科学都是从西方传进来的,实际情况是从西方传到中国远比传到日本还要早.不过1900年以前,我国译述西方物理学著作没有采用“物理学”的译法,而是多译为“格物学”或“格致学”.如1879年美国人林乐知将罗斯古编写的一本物理书翻译成汉语并命名为《格致启蒙》,其中第二卷为格物学;1883年美国传教士丁韪良(丁韪良,英文名Martin,1888年曾来中国传教,接触中国古代文明后曾提出“丁韪良猜测”:中国的“元气说”曾影响过笛卡尔提出“以太”漩涡说)也将一本物理书译为汉语,名字为《格物测算》.另外,国内1886年有译著《格致小引》,1889年又有《格物入门》出版。 大量史料表明:“格物学”或“格致学”就是“physics”的早期汉语意译.这两种译法是“格物致知”一词两种形式的缩写。“格物致知”一词源于儒家“致知在格物,格物而后知至”的思想. 应该强调的是,日本学者指出:“特别值得大书一笔的是,近世中国的汉译著述成为日本翻译西洋科学译字的依据.”[3]日本早期物理学史研究者桑木或雄说:“在我国最初把‘physics’称为‘穷理学’.明崇祯年间一本名叫《物理小识》的书,阐述的内容包括天文、气象、医药等方面.早在宋代,同样内容包含在《物类志》和《物类感应》等著述中,这些都是中国物理著作的渊源.”[3] 2002年4月在北京召开了中国近现代科学技术回顾与展望国际学术研讨会,会上仍有学者认为将“physics”译为“物理”不如译为“格物”或“格致”更符合汉语文化.但是“物理学”一词毕竟被中国人所逐渐接受,1902年京师大学堂在格致科下设物理学课目,1912年改格致科为理科,下设物理门.同年金陵大学设物理学课目,1918年商务印书馆出版了由陈幌编写的《物理学》,这是第一本国人命名为《物理学》的“physics”著作。可见我国用“物理学”译“physics”还是较晚的,1900年在德国普朗克已经提出了能量量子化假说,标志着物理学跨人了现代的大门,量子力学的序幕已经拉开. 必须特别指出的是,在中国“物理”一词出现并不晚,不过含义不同于“physics”。明代吕坤(1536一1618)著有《呻吟语》,其中卷六第二部分名为“物理”,大体是有关物性学的,并用以引申一些关于人文及世界的观点.宋代朱熹(1130一1200)等人常用“物之至理”或“物理”一词.当代著名物理学家李政道曾引用唐代杜甫《曲江二首))中的诗句“细推物理须行乐,何用浮名绊此身”来说明物理一词在盛唐时即已出现[4]。其实在中科院哲学研究所和北大哲学系编著的《中国哲学史资料简编))(中华书局)“两汉一隋唐”部分中就记载了三国时吴人杨泉曾著书《物理论》,是研究和评论当时有关天文、地理、工艺、农业及医学知识的著作。更久远的有,在约公元前二世纪成书的《淮南子·览冥训》中就有:“夫隧之取火于日,慈石引铁,葵之向日,虽有明智,弗能然也,故耳目之察,不足以分物理;心意之论,不足以定是非”之论述.中国古代的“物理”,应是泛指一切事物的道理.3、关于“物理学”的一般传统认识 一般的物理学教材或辞典手册大都这样介绍:物理学是研究物质运动最一般规律及物质基本结构的学说。具体地说,按所研究的物质运动形态和具体对象,它涉及的范围包括:力学、声学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学以及对气体和液体的研究等.物理学包括实验和理论两大部分,经过实践检验被证实为可靠的理论物理包括:理论力学、热力学和统计物理学、电动力学、相对论、量子力学和量子场论.当然这些理论也只能是相对真理,有各自的局限性.运用物理学的基本理论和实验方法研究各种专门问题,使物理学中各种新的分支不断涌现和形成如流体力学、弹性力学、无线电电子学、金属物理学、半导体物理、电介质物理、超导体物理、等离子物理、固体发光、液晶及激光等。一些边缘学科也随物理的广泛应用而陆续形成如化学物理、生物物理、天体物理及海洋物理等等. 作为一门学科,物理学之存在须以以下几个要素为前提: 1)一种描述性的通过自然现象之间的相互关系来理解和说明自然的自然观.这种自然观建立在两个信念之上:其一是自然有可以被人们认识和理解的理性规律.“相信世界在本质是有秩序的和可以认识的这一信念,是一切科学工作的基础.”(爱因斯坦语);其二相信自然是实存的,且具有近恒常性而不是唯心主义的迷梦或理念世界的幻影. 2)存在一种与上述自然观相适应的定量方法系统来处理现象,尤其允许可近似量化处理.具体而言就是公理化的逻辑与具有实用可操作性的数学体系,它可说是科学理论的骨架. 3)重视实验,既把实验看成理论的来源,又看成审判理论的法官.如果没有实验这一要素,科学即使能诞生往往也只能是一个封闭的理论构架,虽自身可能逻辑自洽,但因缺乏证实或证伪机制而易流于玄想并丧失进一步发展的生命力.4)社会和文化的需要.4、《物理百科全书》关于“物理学”的解释 美国麦格劳一希尔图书出版公司1983年第5次出版由帕克主编的《物理百科全书))(科学出版社,1996年8月),书中关于物理学的主要观点如下: 物理学在以前称为自然哲学.物理学涉及自然的某些方面,它们可以通过一种基本的途径,即依据一些基本原理和基本定律来加以理解.随着时间的推移,不同的特殊学科从物理学中分了出来,形成自己的研究领域.(典型的分化论,本文作者注).在此过程中,物理学保持着它的本来面目:理解自然界的结构和解释自然现象。 物理学的最基本部分是力学和场论。力学涉及质点或物体在给定力作用下的运动.场物理学则涉及万有引力场、电磁场、核力场以及其他力场的起源、本质和特性.力学和场论合在一起就构成了理解科学上所提出的自然现象的最基本途径,最终目的是要通过这两个方面理解全部自然现象。 物理学的较古老的或者称经典的分法,是以自然现象的某些一般类型为基础的.当时,对于这些自然现象是已经知道特别适合于应用物理学方法来研究的.按照这样的分法,计有经典力学及其分支天体力学、流体力学和弹道学;热学和热力学;气体运动论和统计力学;光学、声学;电学和电磁学.这样的分法现在都还通行,但其中有许多越来越有被列入应用物理学或技术的分支的趋势,越来越不属于物理学本身的固有的分支了。 数学物理学用数学来研究物理现象,它包括所有各门物理学中较数学化的部分以及统计力学、量子力学、相对论和场论的绝大部分内容.通常在数学物理学和理论物理学之间所作的区别是:对于后者,虽然形式上也全都是数学,但它被认为是更接近于实验物理学的.然而,不论是数学物理学还是理论物理学都不可能真正与实验物理学分开,因为一个对自然的完全理解,只有同时应用理论和实验才能得到。 在物理学的各个领域内,其特点与其说是取决于所涉及主题的内容,还不如说是取决于对所探索内容的理解的精确性和深度.物理学的目的是通过数学建立一个统一的理论体系,它的结构和行为要尽可能广泛地复现整个自然界.其他科学只满足于用本门学科的特殊局限概念来描述和联系各种现象,而物理学则总是探索着把对同一现象的理解,作为一个特殊的表现形式而纳入作为整体的自然界的基本统一结构.按照这样的目的,物理学的特色就在于:精密的仪器设备、精确的测量以及通过数学来表达所得到的结果。 《物理百科全书》的这种特色说显然有问题,既言特色就该是独具的,可你能以此区分物理与化学吗?化学家赫许巴赫的高论有助于我们在一定意义上区分理化: “典型化学家高于一切的愿望是理解为什么一种物质和其他物质行为不同;而物理学家则通常期望寻找超出特定物质的规律.”5、朝永振一郎关于“物理学”的见解朝永振一郎(1906一1979)是日本理论物理学家,因在量子电动力学方面的贡献获1965年诺贝尔物理学奖.1977年10月是日本数学物理学会成立100周年,在纪念大会上,朝氏以“什么是物理学”为题目作了一个报告[5].但他只讲了几段物理学历史及物理学与技术的关系,并没有直接回答这个问题(至少从汉译文看来如此).他说:“不过依我看来,物理学以像模像样的自然科学形式出现,似乎是在开普勒、伽利略、牛顿时期才开始的.”开普勒主要研究行星围绕太阳的运动,与开普勒不同伽利略则研究地上现象.牛顿将两人的成果集中起来再进行深人研究,建立了牛顿三定律和万有引力定律. 朝氏认为现代物理学的性质有二:第一,采用观测或实验方法;第二,用数学来表达定律. 他认为我们要用物理学来了解存在于自然深处的规律,这个思想在考虑什么是物理学时不可忽视.朝氏强调物理学的进一步发展不仅使自身范围扩大了,由力学发展到光、热、电磁、原子和分子等方面甚至连化学等也纳人了物理学范畴.有重新统一一切现象、整合一切学科的趋势,我们不妨与分化论相对称之为统一论.著名物理学家卢瑟福也有一句名言:“一切科学要么是物理学,要么是集邮术.”[6]这可以看成物理学大统论的最简洁的定义说明.6、哥本哈根学派的观点以上的观点虽有不同,但都不违背牛顿的说法:“自然哲学的目的在于发现自然界的结构和作用,并且尽可能把它们归结为一些普遍的法则和一般的定律—用观察和实验来建立这些法则,从而导出事物的原因和结果.[7]就是说科学的目的是发现客观的与人无关的自然规律或真理.这种思想在微观领域受到了冲击. 在这种领域,观测对现象的影响是不可忽略的.因此以玻尔(N.Bohr)、海森伯(w.Heisenberg)为代表的量子力学哥本哈根学派断言:认为物理学的任务是去发现自然界是怎样的是错的.物理学涉及的是关于自然界我们能说什么.“描述自然界的目的不在于提示现象的真实本质,而只在于尽可能远地把多种多样经验的各个方面之间的关系追溯出来”(玻尔)[8];“自然科学不是自然界本身,而是人和自然界之间关系的一部分,因而就依赖于人,有人的烙印”(海森伯)[8];“当你寻求生活的和谐时,你必须永远不要忘记,在生存的戏剧中我们自己既是演员又是观众.’,(玻尔)[8].显然量子力学的科学观与其前物理相比出现了巨大的变化.7、“未来我们选择怎样的物理学?”一文的相关思想S.M.Gruner和J.S.Langer在1995年第12期《Physics Today》以“未来我们选择怎样的物理学”为题发表了文章,认为物理学概念的演变就是被定义得越来越狭窄了.为了拯救物理,如今物理学家对物理学的定义不是根据那些特定的专业和领域,而是基于那些不同时期和不同研究活动结合为科学家共同体的一组概念工具.分别是: l)在一组核心学科方面接受过高级训练.目前这些学科有力学、电学、磁学、热力学、统计力学和量子力学等. 2)掌握了研究物理现象所使用的定量方法和整理数据的方法 3)有较强的抽象能力和打破常规的勇气和精神、能超越特定研究对象的洞察力和对问题本质的把握. 这些概念化工具比其他任何特征和标准更能使物理学家区别于其他科学家.最能体现物理学家与其他科学家不同的地方,不在于他们所涉及的领域,所研究的问题,而取决于他们所采用的研究方法和所寻求信息的特征.天文学家研究脉冲星,生物学家研究生命系统,物理学家对二者都关心,因此这两者都是物理学的研究对象。8、赵凯华先生的观点纵观20世纪物理学研究对象的扩展,从宏观到微观,从传统的物理过程到化学过程(量子化学),从无生命的到有生命的……从不同角度看,学科既有分化又有统一整合,分化论与统一整合论都有道理都有事实依据,二者绝不是非此即彼、誓不两立的关系.由于统一与分化学科得以向广度和深度发展分化标志着科学局部发展的成熟,统一整合标志着科学整体认识上的深入.但也正由于统一与分化,使得现在很难用传统的眼光来界定什么是物理学。一位外国物理学家风趣地自问自答:What is physics?Physics is what physicists do.按逻辑,人们应继续问:what are physicists?答案可借鉴上面提到的Gruner和Langer关于物理学家共同体概念给出. 赵凯华先生说[9]:“我想给这句话加个注解.物理学家所作的研究怎样才算得上是物理工作?论文能为国际上公认的物理杂志或物理学术会议所接受,可算得是一条充分条件”1995年在我国厦门召开了第19届国际统计物理大会.大会的论文摘要中出现了按传统的观念不像物理名词的词汇,如细菌生长、生物进化、生物膜、轮轴藻细胞、细胞色素C、厄尔尼诺、南方振荡、红血球、心率、鸟儿为什么一起飞、免疫网络、曲折的河流、神经网络、沙堆模型、交通流量等等.“可见,今天已不可能再用研究对象来界定什么是物理学,物理学是所有自然科学和工程技术的理论基础,物理学代表着一套获得知识、组织知识和运用知识的有效步骤和方法.把这套方法运用到什么问题上这问题就变成了物理学.”[9]这与Gruner和Langer的观点在精神上是相似的. 诸年来还有另一现象影响着人们对物理学看法的改变. 现在有不少物理专长人才毕业后不搞物理这就要求物理学必须相应有所改变.1996年国际大学物理教育学术研讨会在美国马里兰大学召开.大会发布的统计数据表示,在美国有超过60%的物理专业毕业生进人了各工业部门,获得学士学位的毕业生中有超过2/3的人不从事物理方面的工作,英国的统计数字大体与美国相似.在我们国内也存在这一现象按传统看法这是“用非所学”,是人才培养上的浪费.赵凯华先生认为这是正常现象,他说:“一个人学了物理学之后干什么都可以,他的物理学没有白学……在我看来,对于学物理学的人无所谓‘改行,……’[9].中国大恒集团总工程师、光电技术所所长宋菲君也说过:“有什么比掌握‘四大力学’更困难?能够掌握四大力学的人只要下功夫,从事什么职业都会有所建树.物理学工作者特别适合于从事高新技术开发,做创新的工作.”[10]赵、宋二先生的说法,只有在打破过去对物理专业的认识,彻底树立物理学方法论的新物理观基础上才能得以正确理解.9、启示 前面的关于“物理学”的观点,有同有异,莫衷一是.但可以肯定的是,“物理学”概念的内涵己经且正在发生着演变如果说物理学过去在物质和精神上曾很好地造福于人类,各种辉煌成就的取得与物理学家的打破常规的勇气和探索精神密不可分那么,今天和明天的人们将进一步认识到物理学是一套获得、组织、运用和探求知识的有效方法,这是至关重要和更有意义的.这样的认识无论对学习物理的人还是教授物理的人都应成为其指导学习工作的原则一旦物理学方法论思想真真实实地被人们所掌握,那么学习物理的人就不再会满足于背点概念公式做几道题,而是更注重在一定的基础上对物理思想、物理方法的领悟,并能在诸多领域得以应用.当然,物理方法不是空谈即能掌握的,它只能形成于良好的物理专业素质之上.这要求广大物理教师必须致力于履行素质教育.良好的物理专业素质主要体现为清晰全面准确的物理思想、扎实的数学应用能力和较好的实验能力几个方面,简言之,即具备良好的理论素质及实验素质,且对学生打基础而言这二者同等重要,不可偏废。2002年6月20日丁肇中先生在CCTV的“东方之子”栏目中说得好:“在学校成绩好,就做理论;动手能力强,就做实验.这种观点是完全错误的。很多成功的实验物理学家都精通理论,做实验最重要的是找题目,动手能力、做法是次要的”另一方面,物理学发展史告诉我们,一流的理论物理学家往往也具有扎实的实验基础。牛顿做过许多著名的实验,爱因斯坦读大学时也曾用很大精力做实验,这对他后来获得巨大的理论成功至关重要.“物理学是一门实实在在的科学,是一门久经考验的科学,是一门伟大而艰巨的科学,那些昙花一现的理论、学说和物理学是无可比拟的,那些在改革浪潮中用蛊惑人心的语言装饰起来的雕虫小技更是不值一提,物理学的发展就像宇宙演变一样永不止息[11]。 这话感情色彩较浓,但不无道理.

牛顿 (1642~1727) , 英国物理学家、数学家、天文学家, 出生於林肯郡。他建立了机械运动的三个基本定律, 发现了万有引力定律; 在光学方面, 曾致力於色的现象和光的本性的研究; 在热学方面, 确定了冷却定律; 在数学方面, 建立了二项式定理, 并和莱布尼茨一起创立了微积分学; 在天文学方面, 创制了反射望远镜, 初步考察了行星运动规律。 牛顿童年时善於开动脑筋, 喜欢制作各种玩具, 而且做得十分精巧。12岁那年, 他上了中学, 寄宿在一个开药店的人家里。他是个好动的小房客, 不断地搞一些小把戏, 用斧头、锯子和锤子制作各种奇怪的小玩具。有一次, 他制作了一架小风车, 他又活捉了一只老鼠, 把老鼠捆在风车轮子前面的踏板上, 并且在老鼠的前面放上一粒玉米。这粒玉米让老鼠看得到却又吃不到。饥饿的老鼠为了吃上这粒玉米, 就拼命往前跑。踏呀踏, 就这样带动了风车的轮子。还有一次, 他用木箱和玻璃瓶做了一只水钟。他将适量的水注入木箱, 箱内滴出的水流控制着钟上时针的转动, 每天黎明时水钟能按时滴水到他脸上, 叫他醒来, 催他早读。 牛顿除了喜欢制作各种复杂的机械玩具和模型外, 还钻研反射镜和透镜, 钻研化学。他也很喜欢绘画, 常在卧室的墙壁上用木炭画素描。在他闲静的时候, 他也喜欢写诗。 14 岁时, 他充满理想, 不停地思考学习中的各种问题。然而, 他的亲戚却不让他读书, 把他带到田里去干活, 要他种田谋生。此外, 还要学习做生意。牛顿却不喜欢这一套, 常常偷偷地一个人躲在小树林后面读书。他的舅父发现了, 只好摇头, 无可奈何地对他说: "还是回去念你的书吧, 要么你是一个无所事事的大废物, 要么你是一个大天才。" 18 岁时, 牛顿到剑桥大学读书, 毕业后留校。26 岁时, 他的恩师推荐他上剑桥大学。他在剑桥大学从事了长达30 年之久的科学研究和教学活动, 并取得了巨大的成就。 有一次, 牛顿坐在苹果树下思考问题, 忽然一只苹果从树上掉了下来。这一平常而又平常的自然现象引起了牛顿的深思。他从苹果落地想到地心引力的存在, 想到这种引力可能同时存在於整个宇宙之中, 想到地球与整个天体的`运动, 他得出结论: "宇宙定律就是质量与质量之间的相互吸引。"由苹果落地而受到启发, 牛顿终於发现了万有引力定律。其实苹果落地的故事, 只是说明牛顿勤於思考罢了, 万有引力定律的发现决不是凭一时的灵感想出来的, 而是他在继承前人的科学成果的基础上勇於不断探索的结果。

大一物理论文范文热力学

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:

〔1〕祝之光.物理学[M].北京:高等教育出版社,2012.1-10.

〔2〕马文蔚,周雨青.物理学教程[M].北京:高等教育出版社,2006.I-V1.

〔3〕倪致祥,朱永忠,袁广宇,黄时中,大学物理学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2005.前言.

〔4〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(5)

〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(4):1-3.

〔6〕姚启钧,光学教程[M].北京;高等教育出版社,2002.138-139.

〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京:人民教育出版社,1979.182-183.

〔8〕孙阳(导师:张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学,2001.10-11.

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

热力学第一定律(thefirstlawofthermodynamics)就是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律,表达式为Q=△U+W。表述形式:热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值保持不变。该定律经过迈耳J.R.Mayer、焦耳T.P.Joule等多位物理学家验证。热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律。十九世纪中期,在长期生产实践和大量科学实验的基础上,它才以科学定律的形式被确立起来。

力学论文世界上有确定的东西吗?正如大家所知,1927年3月,海森堡在《量子论的运动学与动力学的知觉内容》论文中,提出了量子力学的另一种测不准关系,海森堡认为,科学研究工作宏观领域进入微观领域时,会遇到测量仪器是宏观的,而研究对象是微观的矛盾,在微观世界里,对于质量极小的粒子来说,宏观仪器对微观粒子的干扰是不可忽视的,也是无法控制点额,测量的结果也就同粒子的原来状态不完全相同。所以在微观系统中,不能使用实验手段同时准确的测出微观粒子的位置和动量,时间和能量。由数学推导,海森堡给出了一个测不准关系式: 。对于微观粒子一些成对的物理量,在这里指位置和动量,时间和能量,不能同时具有确定的数值,其中一个量愈确定,则另一个就愈不确定。所谓测不准关系,主要是普朗克常量h使量子结果与经典结果有所不同。如果h为零,则对测量没有任何根本的限制,这是经典的观点;如果h很小,在宏观情况下,仍然能以很大的精确性同时测定动量与位置或能量与时间的关系,但是在微观的场合就不能同时测定。实验表明,决定微观系统的未来行为,只能是观察结果所出现的概率,测不准关系已经被认为是微观粒子的客观特性。海森堡提出了测不准关系后,立即在哥本哈根学派中引起了强烈的反响,泡利欢呼“现在是量子力学的黎明”,玻尔试图从哲学上进行概括。1927年9月,玻尔在与意大利科摩召开的国际物理学会议上提出了著名的“互补原理”,用以解释量子现象基本特征的波粒二象性,它认为量子现象的空间和时间坐标和动量守恒定律,能量守恒定律不能同时在同一个实验中表现出来,而只能在互相排斥的实验条件下出来不能统一与统一图景中,只能用波和粒子这些互相排斥的经典概念来反映。波和粒子这两个概念虽然是互相排斥的,但两者在描写量子现象是却又是缺一不可的。因此玻尔认为他们二者是互相补充的,量子力学就是量子现象的终极理论。“互补原理”实质上是一种哲学原理,称为量子力学的“哥本哈根解释”。30年代后成为量子力学的“正统”解释,波恩称此为“现代科学哲学的顶峰。”1927年10月在布鲁塞尔第五届索尔卡物理学会议上,量子力学的哥本哈根解释为许多物理学家所接受,同时也受到爱因斯坦等一些人的强烈反对。爱因斯坦为此精心设计了一系列理想实验,企图超越不确定关系的限制来揭露量子力学理论的逻辑矛盾。玻尔和海森堡等人则把量子理论同相对论作比较,有利地驳斥了爱因斯坦。1930年10月第六届索尔卡物理学会议上,爱因斯坦又绞尽脑汁提出了一个“光子箱”的理想实验,向量子力学提出了严峻的挑战。光子箱的结构很简单,一个匣子挂在弹簧称上,一个相机快门一样的装置控制匣子内光子的射出。每次射出光子的时间由快门控制,弹簧称上可以读出整个盒子因光子出射而减少的质量,根据大名鼎鼎的爱因斯坦质能关系: 得出光子的能量,这样原则上时间和能量不存在不能同时确定的问题。 据说玻尔看到这个装置登时口吐白沫,经过紧急抢救时的输氧加上彻夜的苦思之后,玻尔终于搬来了救星,呵呵,那竟然是爱因斯坦本人的广义相对论。发射出光子后,光子箱的质量减少纵然可以精确测出,然而弹簧秤收缩,引力势能减小,根据广义相对论的引力理论,箱子中的时钟会走慢,归根到底时间又是不确定了。 这次轮到爱因斯坦吐血三天了,他费尽心思找来的实验居然成了量子力学测不准关系的绝妙证明,还被玻尔等人堂而皇之的载入他们的论文之中。 既然在微观状态下,存在测不准关系,那么在宏观状态下,还存在测不准关系吗?这个我们应该能得出结论:当然存在测不准关系。我们做实验的时候,一旦到了处理实验数据就要同时算出相应的不确定度。这是为什么呢?测量结果都具有误差,误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。任何测量仪器、测量环境、测量方法、测量者的观察力都不可能做到绝对严密,这就使测量不可避免地伴随着有误差产生。因此,分析测量可能产生的各种误差,尽可能可消除其影响,并对测量结果中未能消除的误差做出估计,就是物理实验和许多科学实验中必不可少的工作。但是,我们只能尽力减小误差,却不能消除它。从上面可以看得出,世界上是不存在测得准的东西的,正所谓世界是辩证统一的,事物是相互影响的,既存在相对性,又存在绝对性。事物的测不准关系,就因为它既有相对性,又有绝对性,而我们通常所说的某某物重多少,高多少,等等看似绝对的数据其实是相对的。在某一个时段里,物体趋向于某个值的概率最大,因而我们就把这个值称作在这个时段里的相对准确值,它本是使不可能测准的。事物之间又存在着相互作用,因而又由于相互作用是具体的,因而是有限的,具有一定的认识意义;而本体则是抽象的,因而是无限的,并不具有任何确定的认识意义。所以,世界上并不存在确定的东西。参考文献:张三慧,《大学物理学<量子物理>》清华大学出版社2000年8月第二版34页35页李士本,张力学,王晓峰《自然科学简明教程》,浙江大学出版社2006年2月第一版,68页.72页黄理稳,李学荣《科学技术发展简史》华南理工大学出版社,2002年3月第一版,136页全林,《科技史简论》,科学出版社,2002年3月第一版,213页,214页周建,《没有极限的科学》,北京理工大学出版社,2006年4月第一版,102页吴平,《大学物理实验教程》机械工业出版社,2005年9月第一版,4页

物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文,供大家参考。

《 物理学在科技创新中的效用 》

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:

〔1〕祝之光.物理学[M].北京:高等教育出版社,2012.1-10.

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〔6〕姚启钧,光学教程[M].北京;高等教育出版社,2002.138-139.

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〔8〕孙阳(导师:张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学,2001.10-11.

《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》

一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性

由于我校已经有材料与化学工程学院,开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业,应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠,而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此,我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先,半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次,光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象,所以只有懂物理的人,才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来,进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看,硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等,这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象,就能够清晰地把握这些知识,将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述,不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向,而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

(一)应用物理学专业培养方案改革过程

我校从2004年开始招收应用物理学专业学生,当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向,而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样,只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程,完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究,周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地,我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况,我们从2008年开始修订专业培养方案,用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向,成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改,逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力,使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力,具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标,我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程,另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。

(二)专业培养方案的实施

为了实施新的培养方案,我们从几个方面来入手。首先,在师资队伍建设上。一方面,我们引入学过材料或凝聚态物理的博士,他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面,从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训,使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识,为这方面的教学打下基础。其次,在教学改革方面。一方面,在课程设置上,我们准备把物理类的课程进行重新整合,将关系紧密的课程合成一门。另一方面,我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来,在光电子技术方向的专业课程设置中,我们有意识地开设了一些课程,让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程,让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后,在实践方面。依据学校资源共享的原则,在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程,使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识,并开设材料科学课程设计,让学生能够把理论知识与实践联系起来,为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。

三、 总结

半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业,受到国家和各省市的大力扶持,符合国家节能环保的主旋律,发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人,在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品,没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期,但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量,并积极拓展国内市场,这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量,就需要有这方面的技术人才,而高校作为人才培养的主要基地,有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式,这就更需要高校和企业紧密联系,共同努力,为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道,也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。

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大学物理摩擦力论文范文

感怀曾经的“摩擦” 空空的杯子里静躺着一块平凡的“石头”,掬水注杯,“石头”泛起,浮浮沉沉,一连串轻微的碰撞,暗香四溢,如入圣境……哦,它是块沉水香啊,是碰撞使她泛起阵阵馨香!月落如金盘,迅忽,一颗流星划过,惟见星光灿美,熟不知其穿越大气时的滚滚血泪。又是一株天山雪莲,独独傲立,艳美之下深藏着风雪肆虐后的伤痕累累。唯有摩擦,雪莲才会在高山上傲然屹立;唯有摩擦,星星才会在长空中熠熠生辉。 “有志者,事竟成,百二秦关终属楚;苦心,人天不负,三千越甲可吞吴。”会稽被围,军民四野,国人皆危。一封降书,屈已解围。忘不了吴国殿上,奴颜婢胰的自己,忘了不吴王床前,屈膝尝便的自己,更忘不了草屋牛棚之中,风吹雨打之下,卧薪尝胆的自己。待到国富民强,举兵灭吴,称霸中原之后,蓦然回首,勾践老泪纵横,但他擦干泪水笑了。他想,如果没有柴薪刺骨的摩擦,没有胆汁苦口的苦难,怎么会有国家的复兴。 上帝常常会将宠儿安放在下等人群之中,让他操持最卑贱的职业。 儿子问:“爸爸,梵高不是一位百万富翁吗?他的故居里为何只有一只木床和穿破的旧鞋?”“孩子,他只是一个穷的连妻子都聚不起的苦命人。”爸爸的眼中闪过一丝的崇敬。梵高生前,贫困潦倒,但他不屑于贫困,勤奋作画,历经磨难,终于成了绘画大师。当然,他至死仍是个穷人,如果他死后有知自己的画作成了世上价格最高的拍卖品,他一定会感恩不幸给他带来的“摩擦”,感恩贫困给他不懈的韧性,感恩“摩擦”给他创造出奇迹。 黑暗中的郁闷的摩擦,使海伦凯勒撰写出《假如给我三天光明》,胯下之辱的摩擦,使韩信转身为将。有了摩擦与碰撞,才会有琴声、鼓声、钟磬声,才会有世界进步进行曲。那块沉水香,还在浮沉不定,此刻暗香已然溢满乾坤…… 最后,我又动员老师们,回去后,讲评试卷不要只限于对对答案,训训学生,可以改变一下讲评方式,如把这份试卷印发给学生,让学生们评分,说出评分理由,达到自我教育效果。

摩擦是一种极为普遍的现象,摩擦在实际生活中的例子也很多,如抓住物体需要摩擦,皮带传动需要摩擦,铁钉固定在墙上也要靠摩擦等等。但摩擦也会给我们的日常生活带来麻烦。例如:机器开动时,滑动部件之间因摩擦而浪费动力,还会使机器的部件磨损,缩短寿命。我们有时希望地球上从来就没有摩擦力,但如果真的没有摩擦力,人们的生活又会发生什么样的变化呢? 首先,也是最基本的,我们无法行动,脚与地面没有了摩擦,人们简直寸步难行。自行车车轮与地面间光滑,怎么才能开动呢?汽车还没发动就打滑,要么就是车子开起来了就停不下来,没有阻碍它运动的力,就只能无限滑下去最后与其它车相撞造成一起又一起的交通事故。飞机无论是活塞发动机或者涡轮喷气发动机都无法启动。第二,我们无法拿起任何东西,我们能拿东西靠的就是摩擦力,摩擦力来自于物体本身的凹凸和我们手上的指纹,这下好,物体光滑,我们也没有了指纹,想拿东西却和它作用不上,只能干着急,不仅拿不起东西,拧盖子扭把手,一系列的力的作用都无法进行;生活处处困难重重。想写字却拿不起笔,笔又不能和纸产生摩擦写字,想吃饭碗筷却拿不住,筷子怎么也夹不住菜,想喝水又提不起杯子;想穿衣服却拿不起穿不上;想工作劳动,但任何工具都一次次从手上滑落……这样的话,人安会多么无助。如果没有了摩擦,那么以后我们就再也不能够欣赏美妙的用小提琴演奏的音乐等,因为弓和弦的摩擦产生振动才发出了声音。总之,假如没有摩擦的存在,那么人们的衣、食、住、行都很难解决。如果衣食住行、学习、生活、工作、劳动等所有方面人们都因拿不起东西这个小小的因素困扰,人们还怎么有最基本的生存,更别提发展了。有资料说,某国家已研制出所谓的“超润滑材料”,可将它用到军事上,一旦战争暴发,将这种超润滑材料洒到对方的公路上、铁路的铁轨上和飞机起飞的跑道上,使对方的战车、运兵车、火车无法运行,军用物资无法运送;飞机不能起飞,失去制空权……用以谋求战争的胜利,这种超润滑材料所起的作用还真有点战略意义呢!我们可能幻想过如果没有摩擦,干什么事情都将不会有阻力,可等我们真正到了没有摩擦力的世界,才感受到摩擦力的重要。摩擦力有利也有蔽,我们应该尽量减少那些有害摩擦,学会利用摩擦造福人类。

原来摩擦这么美“当物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动的趋势时,在两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的作用力,这种力叫摩擦力。接触面之间的这种现象或特性叫“摩擦”。”还记得物理课上老师那讲的绘声绘色的摩擦课吗?“小小的蚯蚓,在光滑的玻璃面上,它们爬不快,因为它们身上有许多凹凸不平的皮肤,还有大量的纤毛,所以光滑的玻璃面会使它们打滑。而在粗糙的纸上,它们的速度则会变快。这正是因为粗糙之中产生了摩擦。”还记得生物课上老师带着我们做的那个有趣的小实验吗?嗯,我还记得,大家也不会忘记吧。长大一点后,离开了学校,离开了老师的课堂。我又体会到了“哦,原来摩擦不只是那些被打印在我们课本上供我们学习的知识,在我们的生活中,摩擦也存在着。”我们生活中的摩擦藏在一个个不为人知的角落里,如果你留心观察了,就会体会到摩擦的存在。知道吗?其实两个人之所以会成为好朋友,是因为摩擦。而到最后,两个关系非常非常好的人,之所以会变的陌生起来甚至不再说话了,也是因为摩擦。还记得我听说过这么一个故事:有有这么两个人,一个叫小A,一个叫小K,又一次不知道怎么了,他们俩竟然在操场上打起架来了,任凭他人怎么劝,俩人都不肯住手,最后等待他们的是两张退学通知书。也就是因为这次打架和这张通知书,俩人成了哥们。有一次哥俩都喝醉了,小A说:“哥们以后咱啥事都在一起商量,你没老婆了我就把我的给你,你没钱了,我怎么整都要给你把钱弄来,等你出事了,我来给你养家人。”小K感动了:“行兄弟,咱哥俩谁跟谁呀,来喝兄弟。”那晚他们俩喝了很多酒。过来一个星期后,没想到的是小K竟然出了车祸身亡了,小K临死前对着自己唯一的弟弟说“:弟,你去×××找你A哥。”说完小K就永远长眠于此了。第二天早上,小K的弟弟虎子拿这一双洗的发白了的球鞋来到了小A家。小A知道后不仅留下了眼泪。那一年小A20岁,小A帮虎子选择了最好的学校,出钱供他上学。后来经过他人介绍,小A有了一个漂亮的女朋友,当小A把女友带到家时,他女友看到了虎子,便说“干嘛呀带着这个孩子,他又不是你的。”小A听后,笑了笑,说:“我们分手吧”从小娇生惯养的女朋友怎么受得起这份气? 她生气的问为什么,小A只是回答道“你不是我要找的那种”然后小A转身走了,任凭他女朋友在身后不断的哭喊。其实这个女孩是小A真正爱的女孩,但是为了兄弟,他放下了。后来他想:我要找一个可以接受虎子的女朋友。可是一直没有如愿。 就这样虎子一天天长大了,当接到西安大学的录取书时,小A开心的留下了泪水。那一年小A已不再年轻,他已经50岁了。曾经为了虎子的学费他起早贪黑甚至连垃圾都捡过。这是因为俩个人的摩擦。每次回想起这个故事,我都会想:原来,摩擦是这么美。

地理教学论文曾云

高中地理教学论文(一)一、地理板书的作用1.能吸引学生的注意力在教学过程中,学生的注意力是随着板书的不断呈现和不断更新而转移的。因此,板书可以紧紧地吸引住学生的注意力,使他们全神贯注地进行学习。2.能使教学内容具体化和“活”化地理板书是以纲目、图表和表格等形式把教学内容概括化和具体化的,并随着教学进程而逐渐呈现、一再更新,而使教学内容活化起来,有利于学生学习。3.为学生编拟读书提纲做出示范教师的板书是学生编拟学习提纲的范例,学生通过抄写板书,可以逐步学会编拟读书提纲的方法,从而提高他们的阅读地理教科书的能力。二、设计地理教学板书应遵循的原则1.板书设计要体现科学性地理是研究地球表面的地理环境中各种自然现象和人文现象,以及它们之间相互关系的学科。它是一门具有较强科学性的学科,教师传递给学生的地理知识应当是客观的、准确的。因此,高中地理教师在设计板书时也应遵循科学性的基本原则,这样的板书才能为学生提供准确的科学的知识和信息。此外,板书是学生获得学习内容的渠道之一,因此,教师要保证板书中的字、词、符号等信息准确无误,以免给学生带来学习上的障碍和困难。2.板书设计要具有启发性板书对学生来说具有指引的作用,因此教师在设计板书时要在依照科学性的基础上,体现出一定的启发性,这样就有助于激发学生的思维,使他们能够充分将所学知识进行分析比较、归纳总结,以及判断推理等,进而得到更多的知识和信息,使自己的地理知识之树更加繁茂。要体现板书的启发性,就要求我们高中地理教师认真研读教材,找出基本脉络,并精心设计出能够反映知识之间的内在联系、能提示地理事物规律的具有启发性的板书。3.板书设计要有整体性教师在进行教学设计时,每节课所讲的内容应当是一个或者几个重点问题,这就决定了每课时的教学内容都是相对完整的整体,这就要求板书也具有整体性,而不能成为没有联系的几个板块的简单罗列。高中地理教师在书写板书时应充分体现出知识间的联系性,并要考虑到整体布局情况,板书的重心应尽量与黑板的中心重合,上下左右要留出适宜的宽度,同时还要注意板书的布局不能“一头沉”,以免破坏布局的完整性。4.板书设计要体现艺术性优秀的板书不仅是重点突出、布局合理,直观清晰的,还要能够给学生视觉上的享受,学生对乱涂乱画的板书不会有好的印象,更不用谈从板书中获得有效信息了。因此,在高中地理教学中,教师要合理运用文字、图标、表格等形式设计板书,体现出书法美、结构美,展现出艺术性的效果,这样才能使学生赏心悦目,加深对所学知识的印象。三、地理板书设计应注意的问题从以上论述中,我们知道了地理教学中板书设计的作用和重要性,但是要想设计出优秀的板书,不仅要遵循一定的原则,还要注意一些具体的问题,这样才能使板书发挥出其应有的作用。1.教材内容是板书设计的依据地理教师在设计板书时,要遵循形式为内容服务的原则,不能为了形式上的美观、色彩,而使教学内容失真,或者遗漏某些知识要点。教师要依据教学内容,采取恰当的板书形式,并使其保持知识的系统性和完整性,这样的板书设计才是有价值、有意义的,才有助于提高课堂教学效果。倘若板书设计只重形式而忽略内容,将会弄巧成拙,使板书成为教学的干扰因素,影响教师的讲解,以及学生的知识获取。2.处理好板书书写与讲解的关系板书在教学过程中的什么阶段书写,也是值得教师研究和思考的。有时教师可以边讲边写;有时可以先写板书,然后师生一起分析;还有的时候是教师先分析、归纳,然后再板书,具体采用哪种形式需要教师视教学的需要而定。另外,地理教师在教学过程中因讲解而忘记板书,然后再去补写,或者因过多板书而影响讲解时间的现象应该避免,要坚决克服板书中的随意性和盲目性。3.处理好板书设计与运用的关系板书设计是教师在认真备课的基础上,根据教学需要而事先设计的,但是计划赶不上变化,在实际教学中可能会出现一些问题,进而影响教学的顺利进行。例如,有时板面不够写,有时来不及书写等。要解决这些问题,除了要求地理教师在实践中不断积累经验外,还需要教师在课前进行必要的试写。另外,教师在教学中也可以根据实际情况进行适当的增减和调整,但必须讲究板书的完整性。综上所述,作为高中地理教师,我们应当认真研究教材内容,根据学生的需求设计出布局合理、重点突出、新颖独特、充满美感的优秀板书,激发学生的学习兴趣,进而提高高中地理教学质量。 高中地理教学论文(二)一、课堂教学如果把教学比作建设一座高楼,那么课前准备是为建设准备物资,课堂教学就是将各种物资进行整合,进行真正的建设了。在具体的课堂教学中,我们主要应注意以下两个方面。(一)用适当的方法进行课堂导入万事开头难,好的课堂导入无疑会让整节课有一个好的开头,进而取得更好的教学效果。课堂导入的方法有很多,这里只对其中的三种进行简单介绍:趣味导入、材料导入和直接导入。所谓趣味导入即是用一些有趣的手段来激发学生的学习兴趣的导入方式。比如,我们在介绍七大洲、四大洋的分布情况时,就可以将地图或地球仪展示给学生,让其自己动手寻找;而在地貌学习模块中,我们可以将风蚀地貌模型、黄土地貌模型展示给学生看。材料导入的材料可以是一个小故事、一篇文章,甚至是带有地理知识的一句话。材料可以是教师准备,也可以让学生自己搜集。比如,我们可以用“黄梅时节家家雨”“黄梅雨里一人行”等诗句材料来导入即将学习的梅雨知识。趣味导入、材料导入形象生动,更容易提高学生的学习兴趣,激发学生的学习热情。而直接导入就是开门见山,比如,“今天我们学习的内容是”等,这种不做任何铺垫的导入方式更加直接,也更适合高中生的理解能力和思维模式。(二)优化教学模式,改善教学方法首先,优化教学手段。在高中地理教学过程中,教师应注意运用多种教学手段,比如,利用多媒体等现代技术手段播放视频和幻灯片或者利用地理教学模型来进行模拟教学等方式来吸引学生,将学生的注意力更多地转移到课堂教学中来。其次,教师应时时刻刻以学生为教学的主体。课堂教学应根据教材特点和学生实际,综合考虑多方面的因素,比如,教师个人的授课特点、每个学生的个性和学习情况、每个学生接受新事物的能力和水平等。在课堂上教师应多与学生进行互动,鼓励学生多提问、敢提问,不要怕出错,不要怕被嘲笑。同时,教师还应在适当的时候加大课堂传授的信息量,针对学习比较优秀的、学习能力一般的、学习比较困难的不同类别的学生分类进行不同量知识的传授。再次,倡导学生进行合作学习,让学生组成学习小组。合作学习主要是以小组的形式进行,几个人一小组,对学习内容进行自主探讨。教师要多鼓励学习小组对一些地理现象(可以是生活中的,也可以是学习中遇到的)进行观察、实践、探讨、研究,激发学生的学习热情和求知欲,从而使学生在合作学习中相互帮助,共同提高。最后,改良考核机制。考核分为两方面,一方面是对教师的考核,另一方面是对学生的考核。对教师的考核不仅要考虑到学生分数、升学率等教学成果,也应把教学模式、教学创新等方面考虑在内。对于传统的只凭分数对学生进行片面评判的评判标准我们应及早抛弃,新课程标准下的高中地理教学应更多地关注学生的全面发展。传统评判一个学生是否优秀的标准仅仅限于考试分数,将学生按成绩进行等级划分,这样不仅打击了学生学习的积极性,也不利于学生心理的健康发展,更不要说为国家培养更高水平的人才了。因此,我们在评判学生是否优秀时,要综合考虑各个方面的因素(比如其课堂表现和反应等,当然,学习成绩也是一个非常重要的参考),并对学生进行适时适当的鼓励和指导。二、课后巩固子曰:“学而不思则罔,思而不学则殆。”我们在抓好课前准备和课堂教学的同时万万不能忽视课后的巩固。课后巩固主要是通过教师布置作业来进行的,那么课后巩固的效果也就主要在于作业的质量。第一,教师可以合理降低作业的难度,从而让学生对高中地理学习有充足的自信心和成就感。第二,教师要对作业量进行合理安排,避免由于过于繁重的作业打击学生的学习热情,也避免学生为了做作业而做作业,使学生的地理学习变成一件很痛苦的事。第三,教师要因地制宜,多布置一些和学生的生活环境有关的地理课后作业,从而使地理教学和学生的生活紧密结合,提高学生对所学地理知识的综合应用能力。同时,学生在课后也应根据自身实际的学习情况和个人学习兴趣,自行进行各种形式的课后巩固与知识的拓展。比如,自己去图书馆借阅相关地理书籍等方式。最后一点,无论是教师还是学生,都应时时注意反思、总结、巩固课堂上所教学的知识,从而切实提高高中地理课堂教学的质量。教育是科学,也是艺术。在新课程改革的时代背景下,高中地理教学呈现出全新的面貌。然而路还很长,我们应投入更多的人力、物力、财力,倾注更多的人文关怀,在关注学生内心世界的健康发展的基础之上,从教师和学生两个方面入手,抓好高中地理教学的课前、课堂、课后,从而让高中地理教学越来越好,焕发出勃勃生机。 高中地理教学论文(三)一、开展一些课外活动,提高学生的学习积极性课堂的上课气氛和课外的上课气氛是不一样的。相比较而言,课外的上课气氛比课堂的上课气氛要更加浓烈一些,学生在课外上课会比在课堂上更加地积极主动。所以,教师应该多多开办一些课外活动,充分调动学生学习的积极性,促使他们去更加积极主动地学习。当教师将书本上的一些理论知识讲解得差不多了,就可以开展课外认识活动,促使学生更深一步地理解这些理论内容。当讲到野外辨别方向的内容的时候,教师就可以带领学生到野外去,并根据书本上说过的内容来辨别方向。例如,可以看树叶的茂盛程度的不同来辨别方向,长得比较茂盛的那一边就是朝着太阳的,或者是看树轮的密集程度,树的年轮之间的间隙越窄就说明树轮就越密集,而朝着北边的树轮一般都比朝着南边的的树轮要密集,也就是说,树轮长得比较密集的那一边就是北边,比较稀疏的那一边就是南边。二、结合多媒体来教学教师利用多媒体来给学生上课,不仅可以提高课堂的趣味性,还能丰富教学内容。兴趣可以促使学生更加主动地去学习,能让学生更好地接受教师所传授的内容,能提高教学的有效性。所以,教师要把提高学生的兴趣作为上课的前提条件,这可以使学生更加专心、用心地听课,能更好地掌握教师所讲的知识了。这样,教师和学生之间的互动增加了,课堂反馈就多了,教师的教学任务就完成了,教学的有效性也就得到了提高。例如,教师可以结合电影来学习书上的内容,可以播放有关地震的电影给学生看,让学生更好地认识到地震对我们的生活所产生的影响以及地震到底是怎么一回事。为了能让学生更好地理解地震是如何形成的,教师可以播放一些科普片。这些科普片将地震的形成过程用电脑制作了出来,这样,学生就能更好地理解地震形成的过程了。教师也可以借地震的形成过程来给学生讲解影响地震的因素有哪些,这样地震的形成、影响因素和对我们生活所造成的影响等内容就都通过多媒体给学生展示出来了。结合多媒体来教学,教师的讲解就会变得更加具体化了,学生也就能更好地接受知识了。三、结合当地的地理情况来进行教学国家根据不同的地理情况划分了不同的地区,每个地区的地理情况都不一样,所以教师可以适当地结合当地的地理情况来进行教学。例如,我们国家大部分都位于亚热带,而非洲位于热带,所以当教师讲述亚热带的时候就可以根据我们国家的情况来讲解,当讲到热带的时候就可以根据非洲的情况来讲解。如果位于高原地带,那么,教师在讲述高原地带的时候就可以根据当地的一些情况来讲解书上的内容,如高原地带的气候是怎样的,空气的稀薄程度是怎样的等。四、结合书上内容来解释当地的一些特殊地理现象教师要想调动学生学习高中地理的积极性,就要告诉学生学习地理是有用的,对实际生活是有帮助的。教师可以用地理知识来解释一些常见的地理现象,并根据教学内容来提问一些问题,如沿海地带就经常遇到台风,那么台风到底是怎样形成的呢?台风所造成的影响有多大?新闻上经常说到的风级到底是怎么一回事?台风眼又是什么?这样,学生就会带着问题来听课,当教师讲到相关的内容的时候,他们就会很认真地听课,这就提高了教师教学的有效性。地理虽然有点枯燥,但是不能否认它对我们日常生活的重要性。高中地理作为有着实际生活意义的科目之一,学生应该好好地学习它。教师也要注重教学的效率问题,从而提高教学的有效性。

浅谈初中地理教学中如何培养学生的地图能力论文

在平时的学习、工作中,说到论文,大家肯定都不陌生吧,论文的类型很多,包括学年论文、毕业论文、学位论文、科技论文、成果论文等。你所见过的论文是什么样的呢?以下是我为大家收集的浅谈初中地理教学中如何培养学生的地图能力论文,希望能够帮助到大家。

地图是地理知识的综合载体,是地理学科独有的一种语言。地图是地理教学中应用最广泛、最实用,同时也是最不缺少的工具。十几年的地理教学使我深深感觉到,如果学生掌握了运用地图学习地理知识的技能,不仅能帮助学生高效的理解,记忆地理知识,而且能够培养学生分析、判断、推理、概括、综合等多种思维能力。因此,培养学生的识图、读图、析图、绘图等地图能力是地理教学中最基本而重要的内容。但对于刚跨入中学的学生来说,地理是一门崭新的学科,地图概念几乎没有,由于年龄的关系,空间思维能力比较差,所以大多数学生普遍反映地理知识难记,地理学科难学,究其原因,最主要的是学生没有掌握运用地图学习地理的能力和方法。那么怎样在地理教学中培养学生的地图能力呢?下面,我粗浅地谈一谈自己在初中地理教学中培养学生地图能力的几点做法:

一、教会学生识别地图

认识地图就是让学生掌握构成地图的基本条件和要素,能够看懂地图并分清地图的类别和所表现的区域范围。认识地图是学生地图能力培养的第一步。它分为三个阶段,第一阶段是使学生掌握地图的三要素,即能够在图中辨认方向、会换算比例尺、懂得各种图例和注记,这一阶段的知识在初中地理《地图》一章中做了专题介绍。这部分知识对于刚入校的七年级新生来说是个难点,但它又是今后使用地图的基础,因此教师在教学中一定要把起点放低,要耐心细致的讲解指导,并给予热情的鼓励,一定要把这部分知识基础打牢固。第二阶段是让学生分清地图的种类,明确各类地图的用途。初中新教材在编排上大量增加了地图的数量,各种不同类别的地图散布于教材的各章节中,教师在教学中一定要整理归类,由计划的分类渗透,使学生分清地图的种类,并明确各类地图的用途,在解决问题时,根据需要,能够正确选用合适的地图。第三步使学生熟练识别不同区域的地图。初中阶段,区域地理的学习是教材内容到重中之重,不论是世界地理还是中国地理,都分别讲述了多个不同尺度的区域,分区地图多而复杂,学生难记,并且容易混淆。我在教学中,利用形状观察法,就是引导学生认真观察图的轮廓、形状、看看是否有明显好记的特征。再根据观察出的形状、特征把地图记住。这个方法能帮助学生轻松地判读出所表现的是哪个区域。从而为进一步解答有关问题奠定了良好的基础。

二、教会学生阅读地图

阅读地图是学生从图中直接获取某些信息点的过程。在教学中,要经常指导学生阅读教学挂图、课本插图和地图册,让学生养成良好的读图习惯、掌握正确的读图方法。培养学生阅读地图的能力,重在教他们阅读的方法。怎样阅读地图是有规律和方法可循的。一看地图表的标题或图名,因为图名是一幅图的主体和主要地理事物的概括。有些学生看了半天图,还是不知该看什么,看的又是什么,很多时候因为忽略了图名,抓不住要点就降低了读图的效率。二看图例、注释,这是读图是基础。三看图表的内容,看时要细,要抓重点。一幅地图中包含的信息量很大,有些信息是需要读出并牢记的,但有些信息是无需知道的。因此要求学生读图时一定要按课标要求和教师的设问读图,提取有用信息,去除无关信息,有选择的读图,即抓重点。通过这些步骤,学生掌握了读图的基本程序,学会有序、有目的阅读地图,就为下一步析图能力的培养奠定了基础。

三、教会学生分析地图

仅仅会阅读地图,能够从图中直接获取到某些信息这是远远不够的,地图中往往隐含着好多更有价值的信息,特别是隐性知识,需要在读图的基础上加以析图才能够获得。所谓析图,就是对读图过程中获取的信息进行思维加工,通过对直观信息的分析、取舍和重组,归纳出地理特征、地理规律、地理成因及地理要素之间内在联系的过程。在课堂教学中,利用“一图多思、多图并用”,比较分析,综合概括,是培养学生析图能力的重要方法。

每一幅地图都可以提出是什么?有什么?在哪里?为什么?直至解决“怎么办”。这样由浅入深,由表及里,使学生的认知不断深化,思维程度不断提高,解决问题的能力得到有效培养。如我在教学“辽中南工业基地”时,就利用《辽中南工业基地》图,设计提出了一系列层层递进的问题:“有哪些主要工业部门?”“各工业部门主要分布在哪个工业城市?”“根据图中的信息说一说该工业基地发展的优势条件有哪些?”等。

多图并用就是重视图与图之间的联系,同时用几幅图来综合说明、比较某些地理事物和现象。这是教学中经常性使用的方法。如我在教学“中国人口分布东多西少”的原因时,就选用了《中国的地形分布图》、《中国的降水分布图》、《中国的交通图》等多幅地图。学生通过多幅图的分析会发现:我国东西部地区在自然条件(地形、气候)和社会经济条件等方面存在着明显的差异,因而导致我国人口东西部分布不均的特点。

教学中多渠道、多方式地进行地图教学,一图多思,多图并用,对培养学生分析问题的能力,提高理解能力发挥着重要的作用。

四、教会学生填绘地图

填绘地图是学生学习过程中,一个动手操作的阶段。学生通过模仿、记忆、想像,做到脑想、眼看、手动,进一步熟悉地图上有关地理事物的分布,巩固所获得的地理知识。培养学生绘制地图的技能、技巧,可以让学生加深对地图实质的理解,是阅读地图过程中,一个重要环节,因此,教师要积极鼓励学生绘制草图、简图,如轮廓图、水系图、等高线地型图等。

绘图训练需要经教师示范,学生由临摹发展到自绘,并养成化繁为简、突出重点、严格图例、相对准确的习惯。七年级的绘图,主要指导学生绘简单的曲线图、柱状图、勾画各大洲、分区国家的轮廓图,绘山脉、河流、城市等单项地理要素。八年级时,学生已有了一定的绘图技能,指导学生绘制中国政区简图,再结合不同章节的教学内容,加绘山脉、河流、铁路、城市等多种地理要素。随着绘图能力的提高,之后要求学生绘制一些剖面图、柱状图和一些简单的示意图。

以上四个方面,在学生地图能力培养的过程当中,相互联系,互相支持。地图能力的培养,不仅在于使学生看懂地图,更重要的是理解地图和分析地图,并运用地图说明地理问题。

在学生地图能力培养的过程中,还要注意以下几点:

1、在地图能力的培养过程中,教师的示范和引导,起着至关重要的作用,这就需要教师在教学中,首先用好地图。

2、要培养学生读图、析图、用图的良好习惯和对地图的兴趣。

3、要认识到初步利用地图的困难性,注意帮助学生克服认知上的障碍。

地图地理学的第二语言,是学生获得地理知识的主要途径,使用地图也是学生应掌握的最基本的地理能力。地理图象印证文字内容,文字描述图象。图象知识的讲授,也就是地理知识的传授过程,掌握了图象知识能更好地理解教材的文字内容,教学中要将二者有机结合起来,把地理知识落实在地图上,边讲解边引导学生看图,做到“左图右书”,图文结合。这样,才便于学生理解、记忆,建立空间概念,收到事半功倍之效。运用地图进行教学,把地理知识落实在地图上,有利于学生理解和掌握许多较为抽象的地理知识;有利于学生认识地理事象的分布、演变规律;有利于学生建立地理事象的空间概念;有利于对学生进行地理基本技能的培养训练和发展学生能力。

一、地理地图能直观地显示地理事物的形象

学生在学习地理知识的过程中,会遇到地理事物的形象问题,既“什么样的”。教学地图可以将地理事物真实的展现在学生面前,比任何语言的描述都更有利于学生接受。更重要的是,地理课不同于语文课或美术课,他的目的不是形成对某一地理客观事物或景观的想象的或创意的图景,而是认识地理事物的真实面貌,在此基础上形成科学的概念总结。

二、地理地图能激发学生探究学习的兴趣

视觉刺激产生的兴趣比起听觉刺激和触觉刺激产生的兴趣来得更快。在地理教学中,教师通过合理的教学设计,利用地图创设适宜学生探究的情境,引起学生进行有目的的探究活动,使学生产生期盼解决问题的强烈动机,激发探究兴趣。例如,在讲地球自转及公转意义的时候,让学生用手电筒光照射地球仪,同时拨动地球仪,地球仪表面会出现什么现象?整体移动地球仪模拟地球公转又会出现什么现象?等同学们顿时兴趣盎然,积极思考踊跃回答,同时也就把地球自转及公转意义这个教材中的难点给突破了。

三、地理地图能培养学生的形象思维能力

进行地理空间分布知识的教学,最重要、也是最好的方法就是使用教学地图,同时还可以培养学生的形象思维能力。例如:普通地图本身是平面的,但其颜色、符号和注记却表示着地理事物的立体形象特征,经过形象思维可以从地图的二维平面中想象出地理事物的三维形象,如在分层设色地形图上可以通过国界、山峰符号和国名注记确定珠穆朗玛峰的位置,通过颜色和数字注记确定珠穆朗玛峰的高度。教学地图也有利于形象思维和抽象思维的综合发展,因为地图是形象的,但地图上的各种符号是对地理事物和现象的抽象,某种意义上说地图是抽象化的形象。因此,经常阅读地图,综合各种地理要素归纳地理特征和地理演变过程既有利于形象思维又利于抽象思维。

四、地理地图能活跃课堂气氛

在地理教学活动中,教师充分发挥地图形象生动的特点,以地图为重要媒介,设计有情趣的课堂学习活动,容易唤起学生的学习兴趣。在讲地球公转的方向和周期时,就让一个同学来扮演太阳,另一个同学来扮演地球并围绕太阳公转,其他同学注意观察地球转的是否正确。在讲到等高线时,就仿照军事中的沙盘的制作,通过等高线图来制作沙盘,通过沙盘来划等高线图等。激发了学生学习地理的积极性和主动性。同时,在教学中我们还要注重对学生进行读图训练:

地理教学离不开地图。常常是课文数页的内容,但按照一定的法则,就可把它们表现在地图上。所以说,运用地图(包括插图等)可使复杂问题简单化,抽象问题具体化(形象化)。学会读图,就可使地理知识的学习取得事半功倍的效果。读图能力的提高取决于读图训练。读图训练一般可分为相互联系,交叉进行的三个步骤:

第一步,文字语言向形象化语言的转化。初学读图时,理解课文的能力高于理解地图的能力,往往习惯于读书而不习惯于读图。因此,开始读图时应从文到图,把课文中描述的地理事物的方位、范围、大小、形状、高低、水系、城镇、交通线等,在地图上找出来;即把文字知识落实在地图上,形成初步的地域(分布)观念。这是依靠课文辅助读图的过程。

第二步,地图、课文相互转化。在熟悉课文的基础上,运用地图默述课文内容,借助地图回忆思考、表述地理知识。这是从图到文,图文相互转化的过程。开始可分题(如,位置、地形、气候、河流、农业、工业、交通、城市等)默述。不够熟悉时,再复习课文,直到能完全熟练地看图叙述为止。然后,再根据各种专业地图(如,政区图、工农业图等)来综合叙述一个地区的地理特征。

第三步,独立运用地图,描述一个区域的地理特征。先分析各自然要素、经济部门和城市特点,阐明它们之间的内在联系,描述这个地区的地理特征;再对照课文,检查是否有错误和遗漏,是否抓住了重点和特点,并检查失误的原因,然后进行修正和补充。经过图文结合的反复训练,形成图文统一的、系统的、完整的、巩固的地理知识。

综上所述,读图训练的步骤,或者说是运用地图学习地理知识的法则,可以概括为:左图右书,边看(书)边读(图),图文结合。要反复读图,使地理知识转化成形象化的地图,然后再让地理知识重现,即让地图“活化”。读图是使文字语言与地图形象化语言相互转化的过程。这是一个学习地理的非常重要的过程。运用地图,学习地理知识,在读课文时,脑海里浮现出一幅幅“有血有肉”,有骨架的活生生的地图;读图时,脑际中呈现出有条有理、准确生动、丰富多彩的课文内容。通过读图训练,使读图能力达到看深看透、看穿看破的境界。所谓“深”、“透”是指不停留在地理事物的表面,要透过现象看到实质。所谓“穿”、“破”是指不是孤立地看各种地理要素,而是把它们看作是互相联系、相互制约、相互依存的.地理综合体。

地图是地理教学的第二语言,在初中地理教学中具有不可替代的作用。地图以图像、符号、注记和色彩等形式,贮存和浓缩大量的空间时间信息,成为联系地理事物与人的认识过程之间的中心环节。读图是地理学习的一大特色。没有图,就没有地理学,地图和地理教学始终相伴,这是地理教学的一大特点。

初中地理课堂是学生认识地球、认识中国、了解自然及人文地理知识的重要途径。在初中地理教学中最重要的要素之一就是地图。如果没有用到地图,就不能称之为真正的地理课。

(1)地图是地理教学中的“引领者”。

人教版七年级上册地理教材第一章第三节《地图》专门来讲解地图知识。教师如果不对这节内容进行深挖细究,那么学生在以后的地理学习中会遇到诸多困难。因为在以后的章节中无论是自然地理、人文地理中,还是区域地理中都会出现大量的地图。

(2)地图是地理教学中的“无声老师”。

教师在地理教学中不能一味地向学生灌输知识,而是要传授给学生学习的方法,而学生读懂地图、运用好地图就是学好地理的最佳方法。地图犹如无声的老师可培养学生的空间思维,提高学生的学习兴趣。例如,人教版七年级下册地理教材的主要内容是国家和地区地理概况,在讲到第七章第二节《东南亚》时,我让学生自己看东南亚地形图,并让其找出东南亚的主要山脉、河流、岛屿以及它们在东南亚的大概位置。学生通过读图直观感受当地的自然地理概况,比教师口述以及文字叙述印象更深。

(3)地图是地理教学中的“调味剂”。

地理学科具有明显的综合性、空间性、实践性、推理性、文理知识的交叉性等特点,而初中生空间思维能力以及逻辑思维能力还不够健全,这样就导致了他们一开始对地理有很大兴趣,但最后就觉得地理学习高深、难懂。于是地理课堂上死气沉沉,没有活力。出现这样的情况主要因为在地理教学过程中教师没有很好地运用地图进行教学。

地图在初中地理教学中的运用有以下几点作用。一读地图可以激发学生的学习兴趣,二画地图可以增强地理事物的记忆能力,三感知地图可以促进学生空间思维能力的发展。

综上所诉我们在初中地理教学过程中必须加强地图的利用,培养学生的地图运用能力,从而提高我们初中地理课堂的有效性。具体实施我主要注意了以下这些方面。

第一方面、培养学生养成良好而正确的好的读图习惯。比例尺、方向和图例注记是地图的三大要素。弄清比例尺,才能使图中抽象的距离在脑海中产生实际概念;图上方向的正确认识才能保证用图的正确性;图例注记的理解才能保证所读的地理事物名称的正确,也帮助在地图上迅速找到目标。只有这样在能保证读图顺利和正确。一幅地图中所蕴含的地理信息是十分丰富的,初中学生刚刚接触地理这门学科,他们面对一幅地图时看见了线条、颜色、符号等地图元素,却找不到自己需要的相关信息。因此,教学中,应根据教学目标,有目的、有计划地引导学生通过读图,找出所需要的信息。

第二方面激发学生的读图兴趣。“兴趣是最好的老师”,激发学生学习的兴趣,是培养学生读图、析图的能力的重要一环。因此,制订适当的读图目标,让学生思索,能激发求知欲,调动积极性。如:七年级下册“俄罗斯的河流”中,主要有四条河流,编制成口诀“伏尔加毕业了”,学生会很感兴趣,这分别是指什么呢,学生自己就会将这些名称对号入座,更加有利于学生记忆。

第三方面、培养学生读图与析图的典型方法。

⑴形状观察法。就是在教学过程中,引导学生认真观察图形的轮廓、形状,看看是否有明显好记的特征,再根据观察出的形状特征把图形记住。如黄河的干流形状象汉字“几”字、意大利的轮廓象长筒靴……,这些方法能帮学生轻松地判读出有关图形,从而为进一步解答有关问题奠定良好基础。

⑵重点突破法。就是在教学过程中,引导学生读出图中的重点与关键点,并把它牢记,这些关键点,往往成为今后读图析图的“切入点”。

⑶对比归纳法。某些地理图有着明显的相似性,如不同气候图中降水和气温的比较,日本工业区的分布和俄罗斯工业区的分布对比,因此教学过程中,要把它们有机地联系起来,让学生作比较,“同中求异、异中寻同”,归纳出它们的相同点与不同点,从而是学生掌握一大类图的判读方法。

第四方面、地理教学读图与析图能力培养中应注意的问题

⑴培养学生的读图析图能力应贯穿在平常的教学中,力求做到“图文并茂”,把图和文字紧密结合起来,尽量把地理分布、地理成因、地理规律等知识落实到有关图上,使图上内容与文字描述相互配合、相互补充,从而使“死”图“活”起来,“静”的文字“动”起来。景君梅认为,使用地图进行地理教学,应掌握使用方法,达到使用功效,培养读图习惯,真正理解和掌握地图语言。

⑵要培养学生养成经常读图和用图分析问题的习惯和对地图的兴趣。培养学生看图用图的习惯是关键,而兴趣是发展思维、激发学生主动用图的动力。老师在日常教学中对图态度、用技巧和艺术都对学生形成用图习惯和培养对地图的兴趣有着直接的关系,这就需要教师首先用好图,然后才能培养学生的用图习惯和兴趣。

⑶教学中要引导学生利用地图积极思维,发现问题,提出问题。地图是客观事物的反映,它表达了丰富的地理信息,引导学生思考各种信息的相互关系,以提高解决综合问题的能力。如在学习世界人口分布特点时可先观察《世界人口分布图》,学生很容易看出:亚洲东部、南部,欧洲,北美洲东部地区人口稠密。为什么这些地区人口稠密呢?这时先提出人的生活工作受哪些因素影响大?同学们各抒己见,但总结起来不外乎自然因素和社会因素。这时可让学生回顾五带分布图,得出人口稠密区大部分位于北温带。回顾地形图观察出大部分位于平原广阔的近海地区。也可与耕地分布图比较,得出人口稠密区也是耕地的主要分布区。各要素明了后再综合总结不难得出:人口稠密区是自然条件好的温暖湿润的平原地区。适时引导学生得出,这些地区农业发达,工业、交通、城市进一步发展,就形成了人口稠密区。这样鼓励学生认真观察地图,深入思维,发现问题,提出问题,激发学生为解决问题而使用地图努力学习。

⑷教学用图在内容上要鲜明、突出,在表现形式上要清晰、醒目。课堂阅读地图要提出明确的要求,所提要求应从简单到复杂。并且在教学中多使用彩色地图,而实际应考中多是黑白色地图,因此在课堂上学习完彩色地图后应适当给出黑白色简图让学生加以辨认。课后练习也要找好相应内容的综合读图,加强学生对于该地区地形气候等地理要素的认知。因此精心准备地图是备课的重要内容,是地理教学中运用好地图的基础。

理教学离不开地图,培养学生的读图能力在地理教学中也就显得尤其重要,这一点通过近些年的各级考试命题也得到了充分的体现。地图是地理教材内容的重要组成部分,在地理教学过程中,教师要围绕引导学生阅读地图、勾圈地图、绘制地图、填涂地图等教学环节有效地培养学生运用地图的能力。教师必须帮助学生学会读图析图,培养学生用图的习惯和能力,这是地理教师一项重要的任务,每个教师必须做好它。

【参考文献】

[1]黄煜。浅谈地图在初中地理教学中的重要性及如何进行地图教学[J]。中学政史地(教学指导版),2013.(4);

[2]郑银虎。地图在初中地理教学中的运用和作用[J]考试周刊,2010(13);

[3]景君梅,浅谈地理教学中地图的使用[J]。承德民族师专学报,2002(6);

[4]刘淑美,在地理教学中培养学生运用地图的能力,文理导航,2011(8)

看你写的是什么的内容。还有就是单位是不是有什么要求。期刊分为两类,一是开源期刊,也就是收取发表费用的期刊,一般来说费用从1000-1500美元不等,也就是7000-10000人民币。个别期刊收费达到15000以上。具体的问题也是可以去问问品优刊。

物理学生论文力学

世界上有确定的东西吗?正如大家所知,1927年3月,海森堡在《量子论的运动学与动力学的知觉内容》论文中,提出了量子力学的另一种测不准关系,海森堡认为,科学研究工作宏观领域进入微观领域时,会遇到测量仪器是宏观的,而研究对象是微观的矛盾,在微观世界里,对于质量极小的粒子来说,宏观仪器对微观粒子的干扰是不可忽视的,也是无法控制点额,测量的结果也就同粒子的原来状态不完全相同。所以在微观系统中,不能使用实验手段同时准确的测出微观粒子的位置和动量,时间和能量。由数学推导,海森堡给出了一个测不准关系式: 。对于微观粒子一些成对的物理量,在这里指位置和动量,时间和能量,不能同时具有确定的数值,其中一个量愈确定,则另一个就愈不确定。所谓测不准关系,主要是普朗克常量h使量子结果与经典结果有所不同。如果h为零,则对测量没有任何根本的限制,这是经典的观点;如果h很小,在宏观情况下,仍然能以很大的精确性同时测定动量与位置或能量与时间的关系,但是在微观的场合就不能同时测定。实验表明,决定微观系统的未来行为,只能是观察结果所出现的概率,测不准关系已经被认为是微观粒子的客观特性。海森堡提出了测不准关系后,立即在哥本哈根学派中引起了强烈的反响,泡利欢呼“现在是量子力学的黎明”,玻尔试图从哲学上进行概括。1927年9月,玻尔在与意大利科摩召开的国际物理学会议上提出了著名的“互补原理”,用以解释量子现象基本特征的波粒二象性,它认为量子现象的空间和时间坐标和动量守恒定律,能量守恒定律不能同时在同一个实验中表现出来,而只能在互相排斥的实验条件下出来不能统一与统一图景中,只能用波和粒子这些互相排斥的经典概念来反映。波和粒子这两个概念虽然是互相排斥的,但两者在描写量子现象是却又是缺一不可的。因此玻尔认为他们二者是互相补充的,量子力学就是量子现象的终极理论。“互补原理”实质上是一种哲学原理,称为量子力学的“哥本哈根解释”。30年代后成为量子力学的“正统”解释,波恩称此为“现代科学哲学的顶峰。”1927年10月在布鲁塞尔第五届索尔卡物理学会议上,量子力学的哥本哈根解释为许多物理学家所接受,同时也受到爱因斯坦等一些人的强烈反对。爱因斯坦为此精心设计了一系列理想实验,企图超越不确定关系的限制来揭露量子力学理论的逻辑矛盾。玻尔和海森堡等人则把量子理论同相对论作比较,有利地驳斥了爱因斯坦。1930年10月第六届索尔卡物理学会议上,爱因斯坦又绞尽脑汁提出了一个“光子箱”的理想实验,向量子力学提出了严峻的挑战。光子箱的结构很简单,一个匣子挂在弹簧称上,一个相机快门一样的装置控制匣子内光子的射出。每次射出光子的时间由快门控制,弹簧称上可以读出整个盒子因光子出射而减少的质量,根据大名鼎鼎的爱因斯坦质能关系: 得出光子的能量,这样原则上时间和能量不存在不能同时确定的问题。 据说玻尔看到这个装置登时口吐白沫,经过紧急抢救时的输氧加上彻夜的苦思之后,玻尔终于搬来了救星,呵呵,那竟然是爱因斯坦本人的广义相对论。发射出光子后,光子箱的质量减少纵然可以精确测出,然而弹簧秤收缩,引力势能减小,根据广义相对论的引力理论,箱子中的时钟会走慢,归根到底时间又是不确定了。 这次轮到爱因斯坦吐血三天了,他费尽心思找来的实验居然成了量子力学测不准关系的绝妙证明,还被玻尔等人堂而皇之的载入他们的论文之中。 既然在微观状态下,存在测不准关系,那么在宏观状态下,还存在测不准关系吗?这个我们应该能得出结论:当然存在测不准关系。我们做实验的时候,一旦到了处理实验数据就要同时算出相应的不确定度。这是为什么呢?测量结果都具有误差,误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。任何测量仪器、测量环境、测量方法、测量者的观察力都不可能做到绝对严密,这就使测量不可避免地伴随着有误差产生。因此,分析测量可能产生的各种误差,尽可能可消除其影响,并对测量结果中未能消除的误差做出估计,就是物理实验和许多科学实验中必不可少的工作。但是,我们只能尽力减小误差,却不能消除它。从上面可以看得出,世界上是不存在测得准的东西的,正所谓世界是辩证统一的,事物是相互影响的,既存在相对性,又存在绝对性。事物的测不准关系,就因为它既有相对性,又有绝对性,而我们通常所说的某某物重多少,高多少,等等看似绝对的数据其实是相对的。在某一个时段里,物体趋向于某个值的概率最大,因而我们就把这个值称作在这个时段里的相对准确值,它本是使不可能测准的。事物之间又存在着相互作用,因而又由于相互作用是具体的,因而是有限的,具有一定的认识意义;而本体则是抽象的,因而是无限的,并不具有任何确定的认识意义。所以,世界上并不存在确定的东西。参考文献:张三慧,《大学物理学<量子物理>》清华大学出版社2000年8月第二版34页35页李士本,张力学,王晓峰《自然科学简明教程》,浙江大学出版社2006年2月第一版,68页.72页 资料来源:

双峰二中创建八十年,培养人才三万余人。在教育、科技、军政、工农、艺术各界出现了众多有成就的人物。据1996年建校七十周年时的不完全统计:教育战线大学的正副教授、中学的特级教师,科技战线高级工程师以上,军政界地师级以上,工农战线的企业家、养殖家以及艺术、技能方面有突出成就或有著作问世者,总数在五百人以上。以下仅为部分之简单介绍。 (转自《双峰二中七十周年校庆纪念册》) 欧阳崇一 又名欧阳祜,青树坪人,起陆高小一班毕业。湖南和平解放前夕,任国min党第一兵团司令部第四处上校处长,主管后勤业务。积极趋向弃暗投明,抗拒执行白崇禧对长沙的破坏命令,促使司令员陈明仁和平起义。和平解放后,任兵团军需处长、省政府参事、省政协委员等职。他对母校感情甚深,曾来信说:“我1949年能走向光明,是与母校的教育分不开的,堪可告慰。” 匡燕鸣 双峰人,起陆高小四班毕业。1960年及1979年两次回校任党支书、校长。工作刻苦实干,文化大革命后拨乱反正,恢复学校元气,备著辛劳。荣膺全国教育战线劳动模范称号。后调任双峰一中党支书、校长。 戴鸿仪 青树坪人,起陆高小十一班毕业。四十年代曾回起陆初中任教,是有名数理老师。中国矿业大学北京研究生部教授,其与人合作发明的“矿用强力运输带横向断裂预报装置”获国家专利。享受国家特殊津贴。 欧阳谦叔 又名欧阳熙,青树坪人,起陆高小十六班毕业。曾任湖北歌剧团编剧、作曲。是著名歌剧《洪湖赤卫队》的主要作曲者。国家一级作曲家。其论文《歌剧探索三十年》曾发表于北京《音乐理论》杂志及《中国歌剧艺术文集》。1990年,他与爱人一同回到母校与师生们联欢,后又为母校校歌作曲。 欧阳骅 青树坪人,起陆初中十二班毕业。空军航空医学研究所研究员、教授、硕士和博士论文评审委员。编写了《中国航空百科词典》、《中国医学检验全书》及论文40余篇。所发明“管式液冷防暑降温背心”获国家专利。对母校怀有深厚感情,为庆祝母校七十周年校庆与爱人曾月英捐出多年积蓄设希望奖,要求奖励家庭困难而品学兼优的学生,以报答国家和母校对他们的培育之恩。 王文介 双峰县花门镇人,起陆初中十三班毕业。中国科学院南海海洋研究员、国际海洋研究委员会中国工作组委员、硕士研究生导师、国家特殊津贴获得者。获得过中国科学院科技进步二等奖,广东省科技进步特等奖、国家海洋局科技成果三等奖。主持和参与专门著作16本。有论文和译文60余篇在国内有关学报刊物发表。 曾月英(女) 青树坪人,起陆初中十五班毕业。1956年考入空军第二飞行学院,毕业后,分配空军专机师任飞行员,担任过中央首长专机机长。1987年被授予空军上校,一级飞行员。其机组获“英雄机组”称号,个人曾荣立二等功一次,三等功二次。三十年飞行近五千个小时,行程达200万公里,飞过四十多次专机,参加过常年的战备值班,执行过临时的抢险救灾,均安全而出色地完成了任务。 王影 原名李醒辰,永丰镇人,二中初五班毕业。1963年大学毕业后分配在林业部湖南农林工业设计研究院工作,并任该院副总工程师。他主持、设计的工程,多次获部、省奖励及先进称号。由于他的突出贡献,1993年起,享受政府特殊津贴。系民盟湖南省委副主委,第六届省政协委员,省八届人大常委。 李希特 双峰人,二中初十五班毕业。现为县文化局干部,中国剪纸学会会员、农工民主党县委常委、政协双峰常委。1995年,联合国教科文组织和中国民间文艺家协会联合授予他“民间工艺美术家”称号。有作品百余幅在报刊发表,并多次在展出中获奖。其《凤朝阳》《凤凰戏牡丹》经选送日本、瑞典展出。其三分钟人像剪影,以快、准、美受到中外好评,誉为“湘中一绝”。 欧阳梦轲 青树坪人,二中初二十一班毕业。1985年临池学书,兼学装裱。1988年获全省农民书法大奖赛三等奖,1990年获全省国土杯书法大赛二等奖,1993年获国际和平杯书法赛三等奖。其作品编入《中国国际艺术大观》。《人民日报》及《人事与人才》报道了其自学成才的事迹。 王振华 青树坪人,二中高一、二班毕业。乘改革开放东风,在农村发展养殖事业。全国养猪协会副理事长、湖南省动物人参系列产品开发公司总经理。荣获全国农村科普工作先进个人、全国科技致富能手、湖南省优秀科技工作者等称号。 谢和平 双峰县甘棠镇人,二中高三十一班毕业。现任四川大学校长、教授、博士生导师。中国科学院国际材料物理中心成员。他在岩石损伤力学和分形几何结合方面取得了开创性的成果,从而推动岩石力学的发展,他的学术成果在国内外产生了较大的影响。1992年被评为中国青年科学家。被聘至美、英、波兰、德国各大学讲学。共发表论文40余篇,英文著作3部,中文著作2部。

议论文是由论题,论点,论据,论证诸多要素组成。论题,即作者在文章中提出来要进行论述的问题,或说是论证的对像。论点,又叫论断,它是作者对所论述的问题提出的见解,主张和表示的态度。论据,是指用来说明观点的材料。论证,就是运用论据说明论点的逻辑过程和方法。

力学是力与运动的科学,它既是一门基础科学, 又是一门应用众多且广泛的科学。下文是我为大家整理的关于物理学力学论文的范文,欢迎大家阅读参考!

浅析物理力学的产生及其发展

摘 要:物理力学主要是研究宏观力学的微观理论学科。研究物理力学的主要目的是通过理解微观粒子性质的相互作用,找出介质的力学性质计算方法,进而使解决力学问题建立在微观分析的基础上。本文主要探讨了物理力学的产生和发展,为有关物理力学问题的解决提供理论基础。

关键词:物理力学;产生;发展

一、物理力学发展需要解决的问题分析

在物理力学的发展过程中,我们需要解决两方面的问题,一个是关于物性的问题,另一个是有关运动规律的问题。物理力学主要通过物性及其运动规律这两个方面的微观化而成为解决问题、建立微观分析的基础。关于物性的参数主要表现为运动方程组中的系数,例如弹性系数、热导率、粘性系数、声速、比热等。为了求解运动的方程组,需要知道它们相关的数值。

在传统力学中,物性参数的数值是需要试验测定的。而在我们研究的物理力学中,是通过微观的分析以及对宏观数据分析相结合的方法计算参数的数值。我们研究物理力学,不仅是为了能够找出物质性质的微观规律,而且还需要找能够预见新物质性质的方法。

针对物理力学发展中的相关问题,先了解一下有关激波结构问题的例子。物态在激波前后会有很大的变化,在波阵面一定的厚度之内,物质是处在远离平衡的状态的。这时,对于宏观物态的参数已经不适用了。因此,我们需要从分子运用的这一个角度进行描述。像从波尔兹曼方程的角度出发,进而直接进行求解。

在上世纪60年代,一对无内部自由度的影响激波结构的问题得到了进一步发展。其发展主要得力于计算机技术的发展,从而能够使波尔兹曼方程进而得到模型数学方程,求精确解。另外,还能够实现激波管与稀薄气体风洞在较高区域的分辨率的相关方面的测量。虽然对于这些问题的处理都是初步的,但是从物理力学微观运动规律上看,确是一个非常大的进步。

还有一个相似的例子就是对爆震波反应区结构方面的研究。对于这方面的研究是比激波结构更加复杂的,解决问题的困难在于理论的复杂性,也有实验经验的不足等原因。分子气体的动力激光器中非平衡流方面的问题,主要是因为分子内部自由度性质在不断膨胀的气流中产生的自身不平衡现象。在这种迅速膨胀的气流中,分子振动的自由度两方面是不平衡的,不能够采用统一的温度对其进行描述。因此,这也是一个远离平衡的问题。

二、新技术不断推动物理力学的发展

物理力学的产生及其发展即是力学学科发展的重要趋势,也是促进现代工程技术发展的重要手段。自上世纪40年代至今,由于尖端的技术以及基础科学的不断发展与进步,力学面临着大量的超高温和超高压等特殊条件下的问题。我国著名的力学家钱学森在上世纪50年代初提出应该建立物理力学这门学科,其真知灼见把握了力学发展的大趋势,并且预见了今后突飞猛进的结果。

人类社会科学技术的不断发展,给物理力学的研究提供了更多的条件。纵观近五十年间的物理力学的发展,值得一提的是液体理论的重大进步。1972年,麦克唐纳等人计算出等压线结果和多种液体实测数据等,促进了对液体理论的研究。1997年,威尔逊提出了采用重正化群理论解决临界现象,取得了重大的进展。近20年来,对于耗散结构理论是非平衡系统的研究也取得了突破性的进展。上世纪50年代之后,原子分子物理学才重新被重视,尤其是计算机的不断应用大大地促进了这门学科的发展。其他的像分子束技术、光散射技术、中子衍射技术等都成为了研究固体以及液体微观结构的有效手段。另外,高压技术能够产生千万大气压以上的高压条件,高倍电子显微镜能够用来观测原子尺的现象等。新技术以及新发明都为进一步研究物理力学提供了有利的条件。

本文对物理力学的产生及其发展进行了相关的探讨。通过本文的研究,我们了解到,在对物理力学进行研究时,我们应该明确物理力学研究的目的,还应该充分采用新技术、新发明,将其不断应用到研究中。只要我们不断探索和实践,一定能够进一步促进物理力学的发展。

参考文献:

[1]范继美.理论力学与普通物理力学的关系[J].云南师范大学学报(自然科学版),2009,(02).

[2]钱学森.从原子分子物理出发,经由物理力学的思路和方法搞发明创造[J].原子与分子物理学报,2007,(02).

[3]干洪.力学学科的发展现状与21世纪展望[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2001,(02)。

[4]陈卫平.现代力学发展趋势及研究课题[J].台州师专学报,2007,(06).

浅析力学在机械中的应用

[摘 要]力学是力与运动的科学,它既是一门基础科学, 又是一门应用众多且广泛的科学。本文立足于力学,简要论述了力学的内涵及其发展历程,并对力学在机械中的应用进行了较为深入的探讨与分析。

[关键词]力学 弹性力学 断裂力学 工程力学 机械

力学是力与运动的科学,它的研究对象主要是物质的宏观机械运动,它既是一门基础科学,又是一门应用众多且广泛的科学。力学与天文学和微积分学几乎同时诞生,在经典物理的发展中起关键作用,推动了地球科学的发展进步,如大气物理、海洋科学等,同时力学也在机械中起着越来越重要的作用,且应用广泛。

一、力学

力学是一门独立的基础学科,主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系,可粗分为静力学、运动学和动力学三部分。

力学的发展历史悠久,古希腊时代力学附属于自然哲学,后来成为物理学的一个大分支,1687年,牛顿三大定律的提出标志着力学作为一门独立的学科开始形成。此后,随着资本主义生产的发展,到18世纪末,以动力学和运动学为主要特征的经典力学日益完善。19世纪,大机器生产促进了力学在工程技术和应用方面的发展,推动了结构力学、弹性固体力学和流体力学等主要分支的建立。19世纪末,力学已是一门相当发展并自成体系的独立学科。

二、力学在机械中的应用

力学在机械中的应用广泛,其典型应用主要有以下几种:

1.弹性力学在机械设计中的应用

弹性力学也称弹性理论,是固体力学的重要分支,主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移,从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。机械运动当中,许多机械运转速度较高、承载很大,机械的弹性变形对系统的影响不容忽视,必须将机械系统按弹性系统进行分析和设计。由此可见,弹性力学在机械设计中应用广泛。一般情况下,弹性力学在凸轮机构设计、齿轮机构设计、轴设计中应用较为广泛。

齿轮机构在设计时运用了弹性力学的知识,渐开线作为齿廓曲线存在诸多优点,但用弹性力学知识加以分析便可得出它存在的一些固有缺陷,即当两齿轮啮合传动时,根据弹性力学中的赫兹公式分析可得,在其它条件相同的情况下,要想降低两齿轮在接触处的最大接触力,就必须增大两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径,对于渐开线齿轮传动来说,由于要增大两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径,就需要增大齿轮机构的尺寸,而两轮齿廓在接触点处的综合曲率半径增大的范围是有限的,所以难以进一步达到齿轮机构尺寸小、而承载能力大幅度提高的目的。同时,弹性力学在轴设计中也有众多应用。为避免共振现象,对高转速的轴,如汽轮机主轴、发动机曲轴等设计时振动计算尤其重要,此时必须运用弹性力学知识。

2.断裂力学在机械工程中的应用

断裂力学,是固体力学的一门新分支,主要研究含裂纹构件的强度与寿命,是结构损伤容限设计的理论基础。断裂力学主要可分为线弹性断裂力学与弹塑性断裂力学两大类,前者适用于裂纹尖端附近小范围屈服的情况;而后者适用于裂纹尖端附近大范围屈服的情况。断裂力学发展迅速,在机械工程中应用广泛,并占据重要地位。断裂力学在机械工程中的有效应用,不仅可以提高机械的性能与功效,更能防止工程设备发生灾难性的断裂事故,以确保机械、设备的安全可靠与良好运行。

首先,我国在采用断裂力学方法制订结构缺陷评定标准及安全设计规范方面已取得了较好的成绩,如压力容器、小型但用量大的液化石油气钢瓶及汽轮一发电机组等。

其次,概率断裂力学在可靠性设计中应用较多。概率断裂力学在可靠性设计中的广泛应用推动了可靠性设计的快速发展。运用参量的分布及安全余度来反映常规设计中不能准确反映的客观实际和常规设计安全评定中用安全系数不能准确反映的真实安全性。由于安全余度考虑了应力和强度的二阶矩,较好地反映了结构可靠度的实质,既考虑了变异特性又考虑了平均值,因而与失效分布有较直接的关系,使安全设计更可靠。国外已较完整地应用于飞机结构,如概率损伤容限分析、飞机结构可靠性和事故分析、飞机结构的耐久性分析等方面。我国在这方面开展的典型性研究则是海洋石油平台导管架焊接管节点的疲劳强度分析。

再者,可用断裂力学方法进行机械产品的失效分析。失效分析是指事故或故障发生后所进行的检侧和分析,目的在于找到失效的部位、失效原因和机理,从而掌握产品应当改进的方向及修复的方法,防止同类问题再次发生,以推进技术不断前进。因此,失效分析技术受到了社会各界的重视。断裂力学在机械产品失效分析中具有着重要作用。机械产品的主要失效模式有: 断裂、蠕变、疲劳、腐蚀、磨损及热损伤等,它们都可以借助断裂力学方法及断裂分析技术予以解决,断裂力学方法是失效分析的有力工具。

最后,运用断裂力学可以指导改进工艺及合理选材,如模具、焊接工艺等方面,可以减少工人的劳动量。

3.工程力学在机械修理中的应用

工程力学涉及众多的力学学科分支与广泛的工程技术领域,是一门理论性较强、与工程技术联系极为密切的技术基础学科,工程力学的定理、定律和结论广泛应用于各行各业的工程技术中,是解决工程实际问题的重要基础。处理机械工程出现的大量破坏问题,绝大多数是根据力学方面的知识作出判断和分析的。例如,汽车修理中汽车零部件的破坏分析与修理也是如此,其中,判断汽车半轴套管断裂的原因与确定修复方案等,全部流程无一不体现着工程力学知识在汽修中的应用。

三、结语

当今社会,科学技术迅猛发展,作为一门基础学科,力学也一定会得到进一步的发展与进步,且在机械中获得更广更深的应用。

参考文献

[1]林同骥,浦群.现代力学的发展[J].力学进展,1990,(1).

[2]李彦军.工程力学在汽修中的应用与对策[J].科技向导,2012,(32).

[3]侯岩滨.弹性力学在机械设计中的应用[J].辽宁师专学报,2005,(1).

[4]吴清可,刘元杰,张毓槐.断裂力学在机械工程中的应用[J].机械强度,1988,(6).

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