单摆毕业论文

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清华名人彭桓武的故事

彭桓武，著名物理学家，1915年10月6日生于吉林长春，1935年毕业于清华大学，1940年获英国爱丁堡大学哲学博士学位。1948年当选为爱尔兰皇家科学院院士。1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士)。彭桓武长期从事理论物理的基础与应用研究，先后在中国开展了关于原子核、钢锭快速加热工艺、反应堆理论和工程设计以及临界安全等多方面研究，对中国原子能科学事业做了许多开创性的工作，对中国第一代原子弹和氢弹的研究和理论设计作出了重要贡献。1999年被授予“两弹一星”功勋奖章。

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彭桓武自幼聪颖好学，1931年9月考入清华物理系，得到著名学者吴有训、叶企孙、周培源等人的指导和鼓励，在物理系与王竹溪、林家翘、杨振宁等成为佼佼者，被人们称为“清华四杰”。周培源教授非常喜欢这个虽然体弱但功课优异的少年大学生，亲自指导他的毕业论文《地球上单摆的摆动周期是多少?》。1935年夏天，彭桓武考取了周培源教授的研究生;但1937年卢沟桥事变后，他来不及完成毕业论文，就被迫南下云南大学任教。

1938年，彭桓武考取“英庚款”留学资格并来到爱丁堡大学，在量子力学奠基人之一马克斯·玻恩的指导下，1940年底获得博士学位。1941年他决定回国。然而，此时的欧洲已经笼罩在战争的阴云下，直通亚洲的`水路被封锁，于是他决定从大西洋经美国过太平洋回国。但美国签证申请表中众多的傲慢条款，彰显了对弱国的蔑视和侮辱，彭桓武毅然拒绝：“对不起，我不能签!”回国的计划不得不暂时搁置。

1941年到1943年，彭桓武和海特勒、哈密顿合作，综合介子场的研究成果对宇宙线现象进行较系统的解释，并以他们姓名字头命名为HHP理论(Hamilton, Heitler, Peng)。这一理论发展了量子跃迁几率的理论，用能谱强度首次解释了宇宙线的能量分布和空间分布等。1945年，他与玻恩合作，以关于场的量子力学与统计力学的探索研究，共同获得爱丁堡皇家学会麦克杜格尔-布里斯班奖。

此时，彭桓武在欧洲科学界已经声名远扬，然而他无时不牵挂着祖国。1947年，他终于克服重重困难，登上一艘英国运兵船回国，执教于云南大学，此时距他1938年去国已历9年。多年后，当有人问起当年他在海外已享有很高的学术声誉，为何要选择回国时，他说了那句掷地有声的名言：“回国不需要理由，不回国才需要理由!学成归国是每一个海外学子应该做的，学成而不回国报效国家，才需要说说为什么不回来!我是中国人，我有责任利用自己的所学之长来建设国家，使她强盛起来，不再受列强的欺负。”

归国后的彭桓武将满腔的报国情怀和聪明才智都贡献给了祖国。1949年，他重回清华执教，为新中国成立后的清华培养了第一位研究生——黄祖洽(后当选中科院院士)。从1961年开始，彭桓武投身到我国自行研制原子弹、氢弹和地下核试验等工作之中，在荒滩戈壁、青海湖畔，留下了无数不眠之夜。1999年，他被授予“两弹一星”功勋奖章。

2006年6月13日，经国际天文学联合会小天体命名委员会批准，将中国科学家发现的、国际永久编号为第48798号小行星，正式命名为“彭桓武星”。自此，“彭桓武”这个名字伴随着这颗小行星一直在天际运行，就像这个名字将永远在中国的科学史上闪耀一样。

彭桓武的人物轶事

彭桓武的父亲彭树棠是麻城县（现湖北麻城市）王岗乡（现麻城市铁门岗乡）人，系晚清举人，肄业于两湖书院。因德学兼优，1897年被湖广总督张之洞选派到日本早稻田大学法政专科学校读书。回国后任湖北省师范庚壬堂监学。1904年日俄战争在中国东北爆发，东北三省边务工作繁重，急需人才。张之洞调娴熟日语、精通法学的彭树棠任延吉边务公署参事兼延吉开埠局坐办，掌管涉外事务。彭树棠恪尽职守，对延吉边界白俄屡次挑衅都运筹帷幄消患于无形。后任民国第三任长春县县长，以敬业为民、两袖清风赢得长春人民的爱戴，人们尊称他为“长春彭”。1915年10月6日夜，彭桓武出生。由于是早产儿，彭桓武一生体弱多病，但这从小彭桓武酷爱数学和计算。时任长春县县长的父亲，在他幼年时就教他简单的加减。4岁时，他已学会四则运算。1930年，彭桓武来到北平求学，因勤奋好学一年内连升三级。 1931年9月，彭桓武主要通过自学考入清华大学物理系。在清华物理系，与王竹溪、林家翘、杨振宁等一起被誉为“清华四杰（彭王林杨）”。周培源更是非常喜欢这个虽然体弱但功课优异的少年大学生，亲自指导他的毕业论文《地球上单摆的摆动周期是多少？》。1935年夏，彭桓武考上了周培源的研究生。1937年卢沟桥事变后，他来不及完成毕业论文，就被迫南下云南大学任教。1938年，时年23岁的彭桓武考取中英庚款留学资格，来到爱丁堡大学，投师于德国理论物理学家，量子力学的奠基人之一马克斯·玻恩门下，成为玻恩的第一个中国学生。在玻恩的指导下，彭桓武于1940年和1945年分获爱丁堡大学哲学博士和科学博士学位。玻恩和爱因斯坦有着30多年的交谊。在给爱因斯坦的信中，玻恩数次提到这位得意的中国学生。1941年，经玻恩推荐，彭桓武前往爱尔兰都柏林高等研究所做博士后研究，在著名科学家埃尔温·薛定谔领导的理论物理所工作。不久，帮助量子化学的创始人之一W.海特勒进行介子理论方面的研究。据《薛定谔传》，薛定谔在给爱因斯坦的一封信中这样描述彭桓武：简直不敢相信，这个年轻人学了那么多，知道那么多，理解得那么快。 1947年彭桓武代表云南大学前往比利时参加“大学教授会议”，之后，绕道法国巴黎看望钱三强、何泽慧夫妇。钱三强是彭桓武在清华大学物理系的同学，日后同被誉为中国原子弹的元勋。两人在1939年相识，并从此开始了长达半个世纪的友谊。那时候，美国已经在日本投了原子弹，彭桓武与钱三强相约：回祖国大干一场！当时的都柏林，找一个到中国的轮船座位十分困难。无奈之下，彭桓武写信请在英国海军部工作的一个科学家朋友布莱克特帮忙，在一条英国的运兵船上找了个舱位。多年以后，当有人问起彭桓武，当年已在英国学术界有了极高的声誉与地位，为何还要选择回国时，彭桓武说：回国是不需要理由的，不回国才需要理由。 彭桓武的老师玻恩在给爱因斯坦的信中就多次提及彭桓武，称：“他比其他学生更聪明能干，好像什么都懂、什么都会”。但是，彭桓武一辈子也没弄明白军、师、旅、团、谁大谁小，一辈子也没有明白部、局、处到底是谁管谁，他给自己的评语是：“人情方面的知识还不如一个中学生。”除此之外，彭桓武的非凡还表现在他一方面记性好，一方面又忘性大。他记性好表现在数学、物理学方面。在原子弹、氢弹进行理论攻关时，他经常在小黑板上推导出一长串的公式，手中的粉笔从不打绊儿，甚至到80多岁，物理学上那些繁杂的公式，他都能毫厘不差地背下来，这令他的同事们惊叹称奇。在日常生活中他却是个忘性大的人。时常有这种情况出现：当别人兴致勃勃地讲起他不久前所做的一些事情时，他就像第一次听到一个与自己毫不相干的故事，显出同样的兴致勃勃和一脸的无知，问道“真有这样的事吗?”他曾试图把忘性大的罪过归咎于62岁那年得的一次脑膜炎，可马上就有同事站出来替脑膜炎“喊冤”。因为在此之前，就有人问他钱伟长戴不戴眼镜。与钱伟长在清华大学同一小组做实验达4年之久的他竟然回答不出来!

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论物理教学中的科学美及其教育功能

科学美是真、善、美的和谐统一 ，是人类探索 自然奥秘的不竭动力 。物理学中的美是科学美的一部分，学习物理的过程，是人们对科学美的欣赏过程。中学物理课程标准明确指出，物理课程应以提高学生的科学素养为主要 目标，要求学生通过学习物理，体会其中的科学思想与方法，领略自然界的奇妙与和谐 ，发展对科学的好奇心与求知欲。这些要求体现了科学美教育的内容和价值。因此 ，在物理教学过程中，应注意引导学生欣赏科学美，进而追求科学美，以促进学生智力的发展，增强求知欲，培养高尚的情操 ，全面提高学生的科学素养。
1 物理教学中科学美的体现科学美来源于 自然美，是潜藏在感性美背后的理性美，是以和谐、对称、简单 、奇异等为表现形式的美，是审美者通过理解、想象、逻辑思维才能体验到的美。在物理学 中，科学美主要体现在实验 、公式、理论 、规律上。简单、统一、精确、巧 妙 、守恒、对称 、和谐 、奇异等特征 ，使得它具有诗一般的意境，音乐般的神韵 。研究物理学中的美，不仅能够陶冶心灵 ，领悟科学之美 ，而其奥妙无穷的 自然法则 ，更能启迪 、推动人类永不休止地去探索物质运动的本质。物理教学中的科学美的教育 目的在于使学生在学习中感受科学美 的魅
力 ，提高学生对科学美的鉴赏能力 ，促进学生的
身心发展 ，激发学生的科学创造力 。
1．1 和谐美
自然界处处呈现和谐之美，而揭示其规律的物理学 ，当然也不例外。开普勒第三定律 T2／D。
一C，表明了行 星有条不紊地围绕 太阳公转，八大行星的运动遵循 同样 的规律。在没有对数的情
况下 ，开普勒计算 出这样美妙 的结果 ，使人们不得不佩服他对 自然美所具有的高度鉴赏能力 。和谐美是理性地研究 自然的基本思路，是很多科学家固定的思维方式和研究方法 ，并成为一种信念
和追求 。例如 ，爱因斯坦为人类描绘出了波粒二相的统一和谐性 。又如，当奥斯特发现了电流的
磁效应以后 ，法拉第萌发了“电既能生磁 ，磁也必能生电”的想法。经过 十年不懈 的努力 ，他终于成功地做出了发电机的雏形 。法拉第的电磁感应定律是一个对称和谐美的杰作 。
1．2 简洁 美
简洁美是以简单 、洁净 呈现其美感。爱因斯坦认为 ，评价一个理论美不美 ，标准是原理上 的
简单性 ，越简洁的物理理论越能给人 以美 的享受 。比如，一切物质都由最简单的粒子组成 ；光沿着最简单的直线传播等。物理学家从复杂的事物中抽象出简单的物理模型，诸如质点、弹簧振子、
单摆 、理想气体、点电荷等。变复杂为简单 ，既简洁又合理。爱因斯坦的质能方程 ： 一 ／rE／C ，其数学表达形式简洁无比，却深刻地揭示了自然界质能之间的关系，成为人们进一步认识核反应规律和开发核能的基础理论 ，具有很高的审美价值。

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谈新课改下高中物理实验教学模式

谈新课改下高中物理实验教学模式

　　论文关键词：探索性实验　趣味实验　实验教学模式　设计型实验

论文摘要：新课改下的高中物理实验教学，应尊重学生差异发展，以学生自主实验为突破口，通过实验激发学生兴趣，提高学生的科学素质，使开放实验室成为培养学生创新能力的基地，努力构建尊重学生差异发展的高中物理实验教学的模式，为学生的终身发展提供动力。

高中物理实验及其教学是物理课程和物理教学的一个重要组成部分，它既是物理教学的重要基础，又是物理教学的重要内容、方法和手段，在培养学生科学素养的教育中具有独特的地位和全方位的功能。新课程改革倡导科学探究，重在培养学生的创新精神和实践能力。新课改要求重视物理实验，改革高中物理实验教学的模式。

1 高中物理实验教学模式的现状与问题

现在高中物理实验教学中，经常可以看到一些见怪不怪的模式，具体表现为以下四种模式：
模式之1：“看实验”教学模式。老师往往会用“媒体实验”代替真实实验，“媒体实验”就是学生通过媒体“看实验”。落后时代的实验“看黑板”，现代技术的今天实验“看录像”、“看投影”。令人难以理解的是，一些原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示，还美其名曰是“现代技术的运用”。
模式之2：“程式化实验”教学模式。这种模式下的实验虽然学生动了手，但以单纯的机械操作为主。学生根据教师讲解的实验目的、器材、步骤，像做广播操那样。学生按照规定的程式进行操作，去获取教师（或书本）所要求得到的实验数据（或实验结果），而不需要去考虑实验为什么要这样做，怎样去做，更不必考虑实验中可能会存在什么问题，以及有问题如何去解决等。
模式之3：“试题实验”教学模式。就是教师要求学生“用笔做实验”。由教师编制的大量实验试题不仅增加了学生的学业负担，而且挫伤了学生动手实践的积极性，使实验教学在“应试”的泥潭里越陷越深。
模式之4：“应试式、齐步走实验”教学模式。这种模式的实验教学一方面仅重视高考实验，而不重视非高考要求的小实验及生活中的实验；另一方面又不能针对学生的实际和学生发展的差异因材施教、发展兴趣实验和创新实验，而是统一要求。这种实验教学模式会降低学生学习兴趣，扼杀学生的创造力。
上述物理实验教学模式从一定程度上反映了高中物理实验教学存在的问题，那就是“重知识、轻方法；重讲授、轻活动；重结论、轻过程；重机械训练、轻实质体验；重统一要求、轻个体差异”。长此以往，学生实验学习的积极性必然会受到压抑，实验教学也将流于形式，事倍功半甚至劳而无功。

2 高中物理实验教学模式的变革

新课改下的高中物理实验教学，应以学生自主实验为突破口，通过实验激发学生兴趣，提高学生的科学素质，使开放实验室成为培养学生创新能力的基地，为学生的终身发展提供动力。具体做到以下几点：
（1）利用趣味实验激发学生学习的兴趣
学习兴趣是一种能促进人的智力活动，调动学习积极性、自觉性和创新性的心理因素和内在动力。高中物理教学中要经常引人一些趣味性的实验来激发学生的学习兴趣。例如，学习静电屏蔽时，可做如下趣味实验：高压电网网外有放电火花，而网内小鸟却安然无恙；学习力学时，可做“瓦碎蛋全”的趣味实验。这样的趣味实验会强烈激发学生的好奇心和求知欲，进而强化学生学习的内部动机。
（2）利用典型物理学史实验渗透物理科学思想
物理学史中许多经典的实验是我们进行物理科学思想教育的宝贵资源，我们物理教师要善于选择改造合适的史学实验，利用这些实验渗透物理科学思想。例如：自由落体的实验研究、布朗运动现象的实验观察、电磁感应的实验、密立根油滴实验、泊松亮斑的演示实验等，这些实验体现了物理学中普遍的思想和特殊的方法，有助于提高学生的.科学实验素养。
（3）关注体现探究的本质，改“验证性实验”为“探索性实验”
牛顿认为：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现”。在物理实验教学中，要不断激励学生通过观察、比较、归纳、类比等探究手段，提出种种假设和猜想，激发探究欲望。部分验证性实验改为探索性实验，学习科学家的探秘思路和方法，使之达到不同层次的探究能力目标。验证性实验与探索性实验的教学模式的程序是不同的， 验证性实验的程序是：问题--原理--结论--实验 ；探索性实验的程序是：问题——实验——讨论——结论 。验证性实验往往是“教师做，学生看；教师讲，学生记”的方式，学生缺少主动性，谈不上探究能力的训练；而探索性实验让学生通过自己探索、观察分析，能使学生学习如何发现问题、观察实验、如何用学过的知识解决新问题或发现新规律，同时更能激发其学习动机，加强学生的探究能力。例如，新教材中将验证牛顿第二定律的实验改为探究加速度与力的关系、探究加速度与质量的关系；验证力的平行四边形定则学生实验也可以改为探究力的合成定则实验。这样，改“验证性实验”为“探索性实验”。通过一种探索的渠道，学生获得的就不仅仅是死记的使用仪器的方法和实验原理，学生实验的动机得到加强，探究能力也会有显著提高。
（4）关注实验的设计思想， 改“测量型实验”为“设计型实验”
关注实验的设计思想就是在实验教学中不仅仅让学生掌握如何去进行操作，还要让学生领会这个实验是如何进行设计的，有什么巧妙之处。如用单摆测定重力加速度、用油膜法估测分子的大小实验体现了放大的思想，伏安法测电阻、静电场等势线描绘实验体现了等效的思想。高中物理中许多实验都可以重新进行设计或创意，在教学中引导学生根据实验目的、原理自行设计实验方案。通过学生自行设计实验，可使学生的整体思维能力、知识运用能力、实验操作能力、以及探究能力得到全面提高。例如，测量电源的电动势和内阻实验本是“测量型实验”，教材采用伏安法。我们教师可以把它改为“设计型实验”，通过指导学生理论探究让学生自己选择测量电路是电流表内接还是外接；探究设计不同电路产生的测量误差有何不同；同时也可以让学生自己探究设计出“伏欧法”电路和“安欧法”电路；并可以进一步指导学生先设计测量电流计电阻电路，然后可以准确测出电源电动势和内阻。这样把“测量型实验”改为“设计型实验”，对扩展学生视野，活跃学生思维是很有益的，同时学生的探究能力也得到了训练和加强。
（5）关注实验的创新精神，把“演示实验”变为师生共同参与的“随堂实验”
物理演示实验具有形象真实、生动有趣的特点，能为学生在形成物理概念、得出物理规律前营造出活生生的物理情景，使学生感受倍深。心理学研究表明：人的动作记忆效率比语言文字记忆效率要高好几倍。“百闻不如一见，百看不如一做”说的就是这个道理。在教学中我们让学生参与到演示实验中,从而调动学生的积极性和注意力。先只让学生了解该实验的实验原理和实验的关键步骤等，对实验结论不作了解，这样由看教师做实验为自己动手做实验，变被动接受知识为主动探求知识，变限制性实验为开放性实验，既增加学生对物理规律的理解深度,又可以加强对演示实验的实验方案的设计，极大激发了学习和研究物理兴趣的积极性，培养学生发散性思维和创造性思维能力，培养了学生创新能力。
（6）开放物理实验室，促进物理实验教学模式变革
开放物理实验室首先是物理实验资源的开放，就是将有关实验器材摆放在实验室，供学生有选择地进行操作、探究。学生实验中有解不开的疑惑、对某些现象有特别的兴趣，都可以在他们认为方便的时候，到实验室与教师一起探讨并动手做。这种开放实验室能够创造适合学生的学习环境，可以让不同层次、不同需要的学生各得其所，便于学生在宽松、自由的氛围中积极自由地动手和动脑，对促进学生学习方式的改变、开拓学生的视野和空间、实现学习的拓展和迁移具有重要的作用，同时学生的探究能力更能进一步得到发展。
开放物理实验室更重要的是教学观念和教学活动的全面变革。教学理念开放，更加注重学生差异发展和全面发展；组织形式开放，学习主体可以是师生组合、生生组合、师生加专家、生生加专门研究人员等构成的学习共同体 ；教学方式开放，自主、合作、探究的学习方式更加普及；实验类型开放，由验证型向探究型、设计型、综合型过渡；评价方式开放，既有过程性评价，又有结果性评价，既有教师评价，又有自我评价和学习伙伴的评价。
（7）开展基于物理实验的研究性学习，提倡科技小制作、小发明
指导学生开展基于物理实验的研究性学习，设计研究课题可以从身边熟悉的事情入手，组织学生开展科技小制作、小发明比赛，让学生自己选题，自己找材料，收集资料，设计实验，改进实验，探索实验方法，探究涉及的物理原理。通过体验小制作、小发明设计上、操作上的高要求和制作成功的喜悦，可促使学生形成良好的意志品质和严谨的科学态度，提高实验操作、实验设计和实验创新能力。

参考文献：
［1］阎金铎主编、查有梁等著.物理教学论［M］.南宁:广西教育出版社，1996.
［2］邵瑞珍.学与教的心理学［M］.上海:华东师范大学出版社，1999.

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