阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日-1955年4月18日),美国物理学家,犹太人,现代物理学的开创者和奠基人,相对论——“质能关系”的提出者,“决定论量子力学诠释”的捍卫者(振动的粒子)——不掷骰子的上帝。 1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。
物理学研究宇宙间物质存在的各种主要的基本形式,它们的性质、运动和转化以及内部结构;从而认识这些结构的组元及其相互作用、运动和转化的基本规律。地学和生命科学都是自然科学的重要方面,有重要的社会作用,但是像地球这样有生物的行星在宇宙中却是少见的,所以地学和生命科学不属于物理学范围。当然,物理学所发现的基本规律,即使在地球现象和生命现象中,也起着重要作用。 物理学的各分支学科是按物质的不同存在形式和不同运动形式划分的。人对自然界的认识来源于实践,而实践的广度和深度有着历史的局限性。随着实践的扩展和深入,物理学的内容也不断扩展和深入。新的分支学科陆续形成;已有的分支学科日趋成熟,应用也日益广泛。早在古代就形成的天文学和起源于古代炼金术的化学,始终保持着独立的地位,没有被纳入物理学的范围。在天文学和物理学之间、化学和物理学之间存在着密切的联系,物理学所发现的基本规律在天文现象和化学现象中也起着日益深刻的作用。 客观世界是一个内部存在着普遍联系的统一体。随着物理学各分支科学的发展,人们发现物质的不同存在形式和不同运动形式之间存在着联系,于是各分支学科之间开始互相渗透。物理学逐步发展成为各分支学科彼此密切联系的统一整体。物理学家力图寻找一切物理现象的基本规律,从而去统一地理解一切物理现象。这种努力虽然逐步有所进展,使得这一目标有时显得很接近;但与此同时,新的物理现象又不断出现,使这一目标又变得更遥远。看来人们对客观世界的探索、研究是无穷无尽的。以下大体按照物理学的历史发展过程来叙述物理学的发展及其内容。物理学是研究自然界基本规律的科学.它的英文词physics来源于希腊文,原义是自然,而中文的含义是“物”(物质的结构、性质)和“理”(物质的运动、变化规律).中文含义与现代观点颇为吻合.现代观点认为物理学主要研究:物质和运动,或物质世界及其各部分之间的相互作用,或物质的基本组成及它们的相互作用.物质可以小至微观粒子——分子、原子以至“基本”粒子(elementaryparticles).所谓基本粒子,顾名思义是物质的基本组成成分,本身没有结构.然而基本与否与人们的认识水平以及科学技术水平有关,因此对“基本”的理解有阶段性.有鉴于此,物理学家简单地称之为“粒子”.有时为了表达认识的层次,我们仍然可以说:“现阶段的基本粒子为……”.当前我们认为基本粒子有轻于(lepton)、夸克(quark)、光子(photon)和胶子(gluon)等等.科学家们正在努力寻找自由夸克.此外,分数电荷、磁单极也在寻找之列.我们周围的物体是物质的聚集状态.人们可以用自己的感官感知大多数聚集状态的物质,并称它们为宏观(macroscopic)物质以区别前面所说的微观(microscopic)粒子.居间的尺度是介观(mesoscopic),而更大的尺度是宇观(cosmological).场(field)传递相互作用,电磁场和引力场就是例子.在物理学的范围内,物质的运动是指机械运动、热运动、微观粒子的运动、原子核和粒子间的反应等等.运动总是发生在一定的时间和空间.时间和空间首先是作为物质运动的舞台,但最后也成了物理学研究的对象.现在知道物质之间的相互作用有四种,即万有引力、弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用.爱因斯坦(,1879—1955)生前曾致力于统一场论的工作,试图用统一的理论来描述各种相互作用.在60年代,走向统一有了突破性的进展.格拉肖()、温伯格()和萨拉姆()等人发现弱相互作用和电磁相互作用可以统一,用弱电相互作用(electroweak)来描述.鲁比亚(1983[1],)等提供了实验支持.大统一理论(Grand Unification Theory,GUT)试图将强相互作用也统一进去,而超对称理论更企图将引力也纳入其中.还有人在寻求其他的相互作用.对此,在Physics Teacher期刊上曾有一篇文章题为“存在第五种基本力吗?”专门讨论这一命题[6].在高级的理论中,相互作用只不过是交换物质,如电磁作用交换光子、强作用交换胶子.物理学的一个永恒主题是寻找各种序(orders)、对称性(symmetry)和对称破缺(symmetry-breaking)[10]、守恒律(conservation laws)或不变性(invariance).物质的有序状态比我们想象的要广泛得多.除了排列整齐的位置序以外,还可以有指向序.超导态也是一种有序状态.对称性通常指静止的空间几何对称,如太极图、八卦、晶体中的平移和旋转对称.实际上,对称性还可以是动态的,可以是时间反演对称、物质—反物质对称以及更为抽象的规范对称等等.就物理学和其他科学的关系而言,我们可以说:·物理学是最基本的科学.·物理学是最古老、发展最快的科学.·物理学提供最多、最基本的科学研究手段.最基本的体现是在天文学、地学、化学、生命科学中都包含着物理过程或现象.在这些学科中用到不少物理学概念和术语是很自然的.最基本还意味着任何理论都不能和物理学的定律相抵触.例如,如果某种理论破坏能量守恒定律,那么这一理论就很成问题.当然,某些物理理论本身或一些阶段性的工作本身也是在不断地完善.19世纪中叶之前,物理学曾是完完全全的实验科学.力学中的理论问题被认为是数学家的事.19世纪末,在当时处于世界物理学中心的德国的大学里,开始设置理论物理学教授的席位.此后,随着人类的认识能力逐步深入,逐步深入到不能靠直觉把握的微观、高速、宇观现象,20世纪初建立了狭义和广义相对论,以及量子力学这些深刻的物理理论.到了20世纪中叶,物理学已经成为实验和理论紧密结合的科学.20世纪后半叶由于电子计算机的发展,既改变了理论物理的工作方式,也扩大了实验的涵义.目前物理学已经成为实验物理、理论物理、计算物理三足鼎立的科学.实验提供的条件比自然界出现的更富变化和更灵活可控,而物理理论则给出了对自然界的数学描述.计算物理学是重要的新分支,有自己独特的研究方法.计算机实验可以提供比通常的实验更为变化丰富和灵活控制的条件.不过通常需要用到超级计算机.物理学中最重大的基本理论有下面5个:·牛顿力学或经典力学(Mechanics)研究物体的机械运动;·热力学(Thermodynamics)研究温度、热、能量守恒以及熵原理等等;·电磁学(Electromagnetism)研究电、磁以及电磁辐射等等;·相对论(Relativity)研究高速运动、引力、时间和空间等等;·量子力学(Quantum mechanics)研究微观世界.后两个理论主要是在20世纪发展起来的,通常认为是现代物理学的核心.以上理论中没有一个被完全推翻过,也没有一个是永远正确的.例如,牛顿力学在高速情形下,应该用狭义相对论来代替;而对于强引力,它又偏离于广义相对论,但在它的适用范围内仍然是精确的.科学的理论总是要发展的,需要根据新发现的事实进行修正.在教科书中只介绍一种版本的做法很可能导致“理论是唯一的”这样的观念.事实上,理论决不是唯一的.科学理论往往在美学上令人赏心悦目,在数学上优雅而普适,但是仅仅有这些是决不可能流传下来的.理论和思想必须经受实验的检验和验证.物理学中的理论和实验在相互促进和丰富中得到发展.一个没有思想的实验工作者可以发现无穷无尽的事实,不过毫无用处.理论家如果不受实验检验这一约束也可能产生出极其丰富的思想,不过与大自然毫无关系而已.通常的科学研究方法是:·通过观测、实验、计算机模拟得到事实和数据;·用已知的可用的原理分析这些事实和数据;·形成假说和理论以解释事实;·预言新的事实和结果;·用新的事例修改和更新理论.上述的后3步都是关于理论的.以上所说的科学研究的步骤是常规的.有时候,有的人可能并不遵循这样的过程.常常直觉(intuition)或者预感(premonition)会起相当的作用.有时候,机遇(运气或偶然)对于成功也会起作用,使你获得一则重要的信息或发现一个特别简单的解.要学会在恰当的时机提出恰当的问题,并找到问题的答案.有时还必须忽略一些“事实”,原因是这些并不是真正的事实或者它们无关紧要、自相矛盾;或者是由于它们掩盖了更重要的事实或考虑它们使问题过于复杂化.据说,有一次有人问爱因斯坦:如果迈克耳孙-莫雷(Michelson-Morley)实验并不导致光速不变你怎么办?他说:他将忽略那些实验结果,他已经得到了结论,光速必须被认为是不变的.关于爱因斯坦1905年提出狭义相对论时是否知道迈克耳孙-莫雷实验,曾发生过长时间的争论.有人认为爱因斯坦在他的著作中没有留下他知道迈克耳孙-莫雷实验的丝毫痕迹,他可能纯粹通过理论推理和他们(迈克耳孙与莫雷)得出了相同的结论.爱因斯坦的首席传记作家培斯(Abraham Pais)筛选了许多历史记载,得出结论说,爱因斯坦确实知道这一实验.新近有一篇爱因斯坦在1922年的演说的英文翻译稿刊登在Physics Today上[8].此文是根据原来的德语演讲的日文记录整理、翻译的[见第九章参考文献(13)].译者让爱因斯坦“本人”表示,他知道这一实验.在大学物理的学习中,除了学习事实、定律、方程和解题技巧外,还必须努力从整体上掌握物理学.要了解各分支间的相互联系.现代观点认为,应该从整体上逻辑地、协调地来把握物理学.学习中,对于基本物理定律的优美、简洁、和谐以及辉煌应该有所体会,要学会鉴赏其普适程度,了解其适用范围.还要学会区别理论和应用,物理思想和数学工具,一般规律和特殊事实,主要和次要效应,传统的和现代的推理方式等等.
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:
[1] 史明宇,陈绍军.“社会事实”与“自然物质”客观性存在的条件比较――社会学与量子力学的对话[J].理论月刊,2013(2).
[2] 刘昊淼.浅析量子力学无限方势阱――通过无限深势阱来理解量子力学非定域性[J].神州(上旬刊),2013(9).
[3] 胡化凯.20世纪50―70年代中国对哥本哈根学派量子力学诠释的批判[J].科学文化评论,2013,10(1).
[4] 张占新,莫文玲,王凤鸣等.通过计算氢原子的玻尔半径,加深对量子力学的理解[J].大学物理,2011(30).
[5] 朱安远,朱婧姝,郭华珍等.20世纪最伟大的科学巨匠――阿尔伯特・爱因斯坦(下)[J].中国市场,2013(46).
下面链接之中有好多文章,应该是比较符合你的要求的。
21世纪是知识爆炸的时代,大学物理也不例外。这是我为大家整理的大学物理学术论文,仅供参考!
中学物理中的物理模型
摘要:本文阐述了物理模型的概念、功能,中学物理教材中常见的六种物理模型,物理模型在中学物理教学中地位和作用,以及中学阶段在物理模型的教学过程中应该注意的若干问题。
关键词:中学物理;教学;物理模型
一、物理模型的概念及功能
物理学所分析、研究的实际问题往往很复杂,有众多的因素,为了便于着手分析与研究,物理学往往采用一种“简化”的方法,对实际问题进行科学抽象化处理,保留主要因素,略去次要因素,得出一种能反映原物本质特性的理想物质(过程)或假想结构,此种理想物质(过程)或假想结构就称之为物理模型。
物理模型按其设计思想可分为理想化物理模型和探索性物理模型。前者的特点是突出研究客体的主要矛盾,忽略次要因素,将物体抽象成只具有原物体主要因素但并不客观存在的物质(过程),从而使问题简化。如质点模型、点电荷模型、理想气体模型、匀速直线运动模型等等。后者的特点是依据观察或实验的结果,假想出物质的存在形式,但其本质属性还在进一步探索之中。如原子模型、光的波粒二象性模型等等。
人们建立和研究物理模型的功能主要在于:
一是可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差,从中较为方便地得出物体运动的基本规律;
二是可以对模型讨论的结果稍加修正,即可用于对实际事物的分析和研究;
三是有助于对客观物理世界的真实认识,达到认识世界,改造世界,为人类服务之目的。
二、中学物理教材中经常碰到的几种物理模型
物理模型就它在实际问题中所扮演角色或所起作用的不同,可分为:
1.物理对象模型 即把物理问题的研究对象模型化。
例如质点,舍去和忽略形状、大小、转动等性能,突出它具有所处位置和质量的特性,用一个有质量的点来描述,又如点电荷、弹簧振子、单摆、理想变压器、理想电表等等,都是属于将物体本身的理想化。
另外诸如点光源、电场线、磁感线等,则属于人们根据它们的物理性质,用理想化的图形来模拟的概念。
2.物理过程模型 即把研究对象的实际运动过程进行近似处理。排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰,使之成为理想的典型过程。
如研究一个铁球从高空中由静止落下的过程。首先应考虑吸引力,由公式F=GMm�r2可知,铁球越接近地面,F就越大,其次还要考虑空气阻力、风速、地球自转等影响。这样考查铁球下落运动过程就显得十分复杂,研究起来十分不便。为此,我们在研究过程上突出铁球下落的主要因素,即受重力作用,而忽略其它次要影响,并把重力视为恒力,通过如此简化,使研究问题简化,其研究结果也不致影响到基本规律的正确性。从而成为物理学中一个典型的运动过程,即自由落体运动。这种物理模型称之为过程模型。
教材中的匀速直线运动、简谐振动、弹性碰撞;理想气体的等温、等容、等压、绝热变化等等都是将物理过程模型化。
3.物理条件模型 如自由落体运动规律就是在建立了“忽略空气阻力,认为重力恒定”的条件模型之后才得出来的。力学中的光滑斜面;热学中的绝热容器;电学中的匀强电场、匀强磁场等等,也都是把物体所处的条件理想化了。
4.物理等效模型 即通过充分挖掘原有物理模型的特征去等效具有相似性质或特点的现象和相似运动形态的物质和运动。如将理想气体分子等效为弹性小球,并用弹性小球对器壁的碰撞去解释和推导气体压强公式,用单摆振动模型去等效类比电磁振荡过程等等。
5.物理实验模型 在实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,然后根据逻辑推理法则,对过程作进一步的分析,推理,找出其规律,得出实验结论。
如伽利略就是从斜槽上滚下的小球滚上另一斜槽,后者坡度越小,小球滚得越远的实验基础上提出了他的理想实验――在无摩擦力情况下,从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去,从而推翻了延续两千多年的“力是维持物体运动的不可缺少”的结论,为惯性定律(牛顿第一定律)的产生奠定了基础。
再如在研究电场强度时,设想在电场中放置一个不会引起电场变化的点电荷,去考查它在各点的F�q值等等。
6.物理数学模型 即建立以物理模型为描述对象的数学模型,进行对客观实体近似的定量计算,从而使问题由繁到简。如单摆的摆线与竖直方向的夹角不得大于50,使弧线计算转化为三角计算等等。
三、物理模型在中学物理教学中的地位和作用
1.建立正确鲜明的物理模型是物理学研究的重要方法和有力手段之一
物理学所研究的各种问题,在实际上都涉及许多因素,而模型则是在抓住主要因素,忽略次要因素的基础上建立起来的。它具有具体形象、生动、深刻地反映了事物的本质和主流这一重要属性。
如“质点”模型,在物体的宏观平动运动中,描述运动的物理量位移、速度、加速度等对同一物体来说其上各点都相同,在这些问题的研究中,运动物体的大小和形状是可不考虑的,故可将运动物体质点化,即用质点模型来取代真实运动的物体。
2.正确鲜明的物理模型本身就是重要的物理内容之一,它与相应的物理概念、现象、规律相依托
人们认识原子结构的进程中,从汤姆逊模型到卢瑟福模型的飞跃就是生动的反映。
爱因斯坦光电效应方程的建立成功地解释了光电效应,而它是建立在反映光粒子性的“光子”模型之上的。
诸多的事实都在说明大凡物理现象、过程、规律都直接与之相应的物理模型关联着;一定的物理模型又是最生动最集中地反映着相应的物理概念、现象、过程和规律,二者密不可分。
3.正确鲜明的物理模型的建立,使许多抽象的物理问题变得直观化、具体化、形象化
例如,电场线对电场的描述,磁感线对磁场的描述。分子模型对理解分子动理论的基本观点,原子核式结构对a粒子散射实验现象的解释;光子模型对光的粒子性的理解等等,凡是学物理的人都会感受到物理模型所给予的无可争辩的重要作用。
四、物理模型的教学要着眼于学生掌握建立正确鲜明的物理模型这一根本方法
物理模型是物理基础知识的一部分,属物理概念的范畴。学习前人为我们创造的各种物理模型是完成教学内容的重要组成部分,培养学生掌握这一方法,即对一个具体的物理内容、现象或过程能反映出一幅鲜明的“物理图景”,是培养学生科学思维能力的一个重要方面。为此,我们在教学中应注意如下几点:
1.讲清各物理模型设计的依据。物理模型看上去是独立的,但设计物理模型的思想是相通的。
2.讲授物理模型要前后呼应,触类旁通。运动学中建立的“质点”模型,发展到质点动力学中,万有引力定律中,以至物体转动问题中,还可引伸到单摆中的摆球,弹簧振子中的振子,甚至帮助我们建立电学中的点电荷模型,光学中的点光源模型。
3.物理模型思维贯穿在物理教学的过程中,随着人们对某个物理问题认识的不断深刻和提高,物理模型也必将随之完善和准确。例如对于光本性的问题,人们从牛顿的微粒说,惠更斯的波动说、电磁说、粒子说到波粒二象性,在此发展过程中光的模型也随之一次次地得到深化。
4.在平时的例题教学中也是处处体现了物理模型的重要地位和作用。解答各类物理习题,学生能否依据题意建立起相应的物理模型,是解题成败的重要环节。如果解题者所理解的题意中的物理模型与命题者的设计模型一致,题意就必然变得清晰鲜明,习题的难点便会随之而突破,这种例子是垂手可得的。
总之,物理模型的教学确实需要我们予以足够的重视,这个问题对提高我们的物理教学水平关系甚大。
物理猜想与中学物理教学
【摘 要】阐述物理猜想在中学物理教学中的意义及教师在物理课堂教学中引导学生进行物理猜想的方法。
【关键词】中学 物理猜想 物理教学
【中图分类号】 G 【文献标识码】 A
【文章编号】0450-9889(2014)11B-0076-02
随着基础教育课程改革的逐步深入,在新课程标准中,对高中生在学习物理过程中的学习能力提出了更高的要求,由此教会学生运用物理猜想方法可以让学生更有效地学好物理。为了促进中学生学会运用物理猜想方法,新课程的物理教材刻意设计了许多研究物理现象的活动。以此增进学生对物理知识的理解,提高学生学习物理知识的能力,例如提出问题、猜想与假设、合作与交流等能力。这些基本能力是确保科学研究各种物理现象得以顺利进行的前提和基础。只有通过猜想、假设,并经过许多的研究活动,才能使研究物理现象过程顺利完成。根据笔者这十多年的教学经验,总结出物理猜想对高中物理教学的作用以及如何通过物理猜想提高物理教学的经验,现浅谈自己的看法。
一、物理猜想对中学物理教学有着重要的意义
新课标义务教育阶段的物理课程中,提出要鼓励学生积极大胆地进行科学研究,使学生从基本的科学研究过程中学到科学研究的方法,最终达到提高他们的科学研究能力的目的。使学生养成尊重事实、大胆想象的科学习惯,发扬研究真理的科学精神;培养学生敢于质疑、勇于创新、战胜困难的信心和决心。在中学物理教学中教师的作用是引导学生进行科学猜想,引导学生进行科学探索活动,提升他们的科学探索创新能力。鼓励他们在研究活动过程中,根据已经了解的物理知识和物理现象,进行猜想与假设,然后设计实验,通过亲自动手做实验来验证自己的猜想与假设。因此,要达到新课标中的要求,笔者认为猜想在新课程标准的教学过程中的运用起到了关键的作用。物理猜想的运用是教育教学发展的要求,也是促进物理教育教学改革和发展的需要。笔者认为运用物理猜想法在中学物理教学中有以下几个重要的意义。
1.提高学生学习兴趣和增进学生学习主动性
学生往往对新生事物比较好奇,都希望能够尽快了解其中的知识、规律和奥秘。如果在中学物理教学过程中多鼓励学生对所要学习的物理现象猜想出其可能出现的某些现象或规律,那么不但能增强学生的新奇心,而且还能激发学生的探究意识和能力,使他们更能积极地深入到学习新知识当中。锻炼和培养中学生的物理猜想能力,能提高学生对研究物理问题的兴趣和欲望。兴趣和欲望正是学生学习物理知识的动力。因此,物理猜想是提高学生学习兴趣和增进学生主动学习的好方法。
2.提高学生的思维能力
在中学物理教学过程中,教师要经常通过提出问题并引导学生根据他们现有知识和理解问题的能力进行猜想,经过观察、实验、归纳、总结等进行严格推理和验证,使学生在学习物理知识的过程中逐渐提高他们的发散思维能力,也使他们思想更加灵活。因此通过猜想法不仅使学生容易理解和掌握物理知识,而且有利于提高学生的思维能力。
3.有利于学生巩固所学的物理知识
物理猜想是学生根据自己的思维意识进行推测,是开放性的思维方式。经过对事物仔细观察和辩别认识,提高了学生对事物整体性的研究,促进学生的思维进程,使学生迅速地理解和掌握新知识。如果这些新知识是由学生自己主动猜想后经过验证推理得来的,那么学生就比较容易接受。因此,这些物理现象及规律就会深深刻印在学生的心里,巩固这些新的物理知识。
4.培养学生创新能力
在新课程标准中,特别着重对中学生创新能力培养。科学的物理猜想是培养中学生创新能力的主要方法之一。科学的物理猜想对中学生创新能力的培养起着积极的作用,它能提高学生的反应能力和灵活解题能力。因此,科学的物理猜想能够非常有效地提高中学生的创新能力。
二、教师在物理课堂教学中引导学生进行物理猜想的方法
教师在教学过程中为了尽可能地发挥学生的想象能力,要根据学生现已掌握的物理知识、兴趣爱好和想象能力等引导学生提出猜想。教师如何更好地引导学生运用已掌握的物理知识和技能来构建出新的物理猜想呢?笔者认为,教师在实际教学过程中需要讲究提出猜想一些方法。
1.启发学生根据自己各种经历、各种经验和已学的知识提出猜想
科学发展的经验告诉我们,科学的猜想并非胡乱猜测,它需要有科学依据,要根据学生的经历、经验、生活常识等提出猜想。爱因斯坦创立的“相对论”起初就是根据前人的经验、自己的经历以及自己掌握的科学知识提出的猜想,然后通过观察、推理、推导、证明,才提出了理论依据,最后才建立了举世闻名的“相对论”。例如,在学习“自由落体运动”时,先让学生观察羽毛和铁片在有空气的玻璃管中同时下落的情况,再启发他们猜想如果将玻璃管中的空气抽出后,再让羽毛和铁片同时下落会出现什么情况。让学生猜想并记下这些猜想,然后通过演示实验让学生观察,最后得出结论。这种通过启发学生猜想和实验演示相结合的教学方法,更能加深学生理解所学的物理知识。
2.激励学生讨论,诱发物理猜想
在教学过程中学生引导学生进行猜想时,应该将学生分成几个组,让各组提出各自不同的猜想,并由他们各自陈述自己猜想的理由和依据。激励他们讨论、争辩,经过讨论和争辩提高他们对物理猜想的兴趣和对物理猜想的积极性。例如,在学习“牛顿第二定律”时,将同学们分成两个小组,一组猜想物体的加速度与力的关系,另一组猜想物体的加速度与质量的关系,然后让他们分别做实验,得出结论。教师在课堂中认真听取各组学生的观点后,引导诱发他们讨论并猜想加速度与力及质量的关系,最后总结出牛顿第二定律。这样能更好地完成教学任务,取得更好的教学效果。
3.鼓励学生大胆猜想
在教学过程中许多学生由于害怕自己提出的猜想被其他同学取笑或者自己提出的猜想不正确被老师责怪而羞以启齿,这时教师应该鼓励、引导学生大胆猜想,消除他们的顾虑。例如,研究玻璃的折射率时,可以猜想单色光通过平行玻璃砖后传播方向是否发生改变。先鼓励学生大胆进行猜想其出射的方向,并记下来。不管他们的猜测是否合理、准确,教师都要持平和的态度,让实验验证结果。只有这样才能提高学生的学习积极性,增强学生科学猜想的意识。
4.创造良好的猜想条件
在教学过程中,当教学到有利于培养学生猜想能力的内容时,教师应该积极引导鼓励学生进行猜想。例如,在“楞次定律”教学中,教师在课堂演示让磁体的N极靠近闭合的铝环的实验之前,先启发学生猜想让磁体的N极靠近闭合的铝环时会看到什么现象,让磁体的N极去靠近有缺口的铝环时又会看到什么现象。然后通过实验引导学生注意观察实验现象。同样,让磁体的S极去靠近闭合的铝环时又会出现什么情况。总之,教师要尽最大可能为学生进行猜想创造条件。
物理猜想既是一种自由尝试,也是一种严谨的创造,因此,在教学过锃中,教师要善于抓住每一个有利于提高学生猜想能力的机会,鼓励学生大胆猜想,从而提高他们的思维能力,增加他们学习物理的兴趣,进而提高物理教学的效率。
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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=×10-31kg,电子荷电e=×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;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(),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.
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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
“谚”趣寻“理”——第一站
请闭上你的眼睛,想想我们在日常生活中会碰到的一些民谚俗语吧。想到没,我可想到咯!不知你是否听过“摘不到的是镜中月,捞不着的是水中花。”?这句话里蕴含着丰富的物理知识哦,找出来了没?对了,它就是我们熟悉的平面镜成像原理。如果你没听过,那我就说几个耳熟能详的吧。像“人心齐,泰山移”,想必大家都听过吧?你能找出物理的“藏处“吗?它可是力学家族的一员哦!聪明的你找到了没?它的意思是如果各个分力的方向一致,则合力的大小等于各个分力大小之和。很简单吧?这种”捉迷藏“式的学习很有趣吧?我要派个难找的出来和你“对战”咯,你准备好了吗?我的题是“破镜不能重圆”有人找到没?“是说当分子之间的距离较大时(大于几百埃),分子之间的引力很小,几乎为零。所以破镜不能重圆吗?”唉:“藏得这么隐秘还是给你找到了,好吧,我认输了。下次我一定会赢你的!”
或许,不是物理乏味,只是我们学习的方法存在误区。有时换种方式,像把物理融入谚语中来学物理效果会更好些,趣味也将会多到无穷无尽。这一站我们就先寻访到这了。要记得“捉迷藏”这个有趣的游戏哦。最后,我再给你们留一道题,题目是“猪八戒照镜子里外不是人”等你们找到它之后要记得告诉我哦!我期待着那天的到来!
特殊的感觉——第二站
这一站我们要拜访的是一名电家族的成员——电梯,不知当你们乘坐电梯时会不会有一种特殊的感觉呢?想要知道为什么会出现这种现象吗?如果想,就跟随我一起去探寻答案吧!
经过多天的努力我终于找到答案了,原来这和“超重”“失重”有关。那“超重”“失重”又是什么意思呢?其实这是两种物理现象。地球上任何的事物都受重力的作用,如果有力使物理克服重力向上加速运动。那么就会呈现超重现象。如果物体沿着重力向下加速运动,那就会呈现失重现象。这是不是很神奇啊?电梯还只是电家族中的一员,这也就意味着还有更多的奥秘等待细心的你去探索!
当你在生活中遇到问题时,不妨多问些为什么哦,希望你们都能够有满脑子的问号,并亲自去解开这个迷哦!这站的路途马上就要结束了,我们还是按照惯例吧。快快跟上我的脚步哦,我要出题咯:“微波炉为什么会加热均匀,而且热效率高呢?”让我们开动脑筋一起去生活中寻找答案吧!期待得到你满意的回答!现在请带上你们的心和我一起探索即将到达的第三站!
蛋的世界——第三站
第三站到了!同学们,是不是很不解呢?蛋!它和物理有什么联系呢?要不先想想应该如何把蛋煮得好看呢?介绍两种煮蛋的方法及其中物理知识给你们。一,温泉蛋:蛋清的凝固温度大约是70℃左右,而蛋黄的凝固温度却只有60℃左右,所以我们在煮鸡蛋时只要将水温控制在60℃——70℃之间,便可煮出一种奇特的蛋——温泉蛋:蛋黄已凝固,而蛋清却还是晶莹剔透的液体!很漂亮哦!淌心蛋:用急火煮鸡蛋,当水沸腾后,由于蛋清在外层,首先被煮熟凝固,而由于蛋清是热的不良导体,所以此时的蛋黄由于受热不充分,基本上还处于液态,如果此时就将鸡蛋取出,便就煮成了我们所说的淌心蛋了。挺有趣的吧?不凡在家试试看看效果吧。煮鸡蛋有花招,那玩鸡蛋是不是也有方式呢?也和物理有关呢?对了,有。一:转鸡蛋:将一枚生鸡蛋和一枚熟鸡蛋以同样的速度在桌面上转动,将会发现生鸡蛋很快就会停下来,而熟鸡蛋转的时间会较长一点。原因就是生鸡蛋在转动时,蛋清蛋黄由于惯性就会阻碍蛋壳的转动。二:想必不倒翁大家都很熟悉吧?知道如何制作吗?首先将生鸡蛋的一端敲一个小孔,将蛋清蛋黄慢慢甩出,凉干再在其中装入适量的沙子,滴入一些胶水以固定住沙子,在蛋壳外画上脸谱,便制成了一个不倒翁。希望我们每个人都能做个不倒翁,在探索物理和人生的道路上永远不被打倒!
这次的路程就快结束了,那三个站点还记得吗?我们一起回忆一下。第一个是在谚语的王国里,第二个是在电器家园,再后来我们就去了鸡蛋的世界。很有趣吧?是否还想继续探索呢?那就加油!“处处留心皆学问。”要努力学习,善于观察,勤于思考。我希望下个站点的导游是你哦。期待这天的到来哦!
从来没有想到离别会提前一年。根本就没有来及准备。很多时候都是这样。事情总是很突然。根本不会有时间让你准备。
我从来没有想到物理老师会走的这么快我以为是毕业后在走,如果是毕业后再走的话,我想我会平静的接受,因为那时候没有理由留下。因为毕业。而且早都准备好离别了。而现在提前了一年。
当数学老师和我们说这一件事情的时候,我当时就情不自禁的流下了眼泪。我不是一个忧伤的人。但是我喜欢哭泣。数学老师说,物理老师是因为身体不好,还有初三的压力。
压力太大?我不相信,因为当初她还对我们说初三也没有什么可怕的,只不过是时间紧了些.我只好把数学老师说的当做一个玩笑,一个不大不小的玩笑,可是我知道数学老师什么时候不到最后她是不会通知我们的。
而,当物理课再次到来时,站在讲台上的再也不是曾经的那个李老师的时候,心里真是说不出的感觉.所有的幻想都破灭了.只有接受事实了。我不得不承认。新来的物理老师很好,但我想,我不会特别喜欢她的,我更喜欢的是以前的物理老师,没有什么理由。
记得,有一次,他当了几天的裁判,回来后都变成了大熊猫,我们班同学都在笑,他风趣的说:我都变成卡西莫多了随后我们班同学又大笑,只见他又冒出一句:虽然容貌丑陋,但是心地善良啊!!嘿嘿!
记得,我去办公室送作业的时候,走路总是很轻,经常把物理考试吓一跳,每次物理老师都不得不感叹.还有一次,由于作业很多.我和另外一个同学去办公室送作业,走的还是很轻,物理老师对着历史老师发感叹:她们走路都轻飘飘的,嗯,还有门口的她也是嘿嘿,然后我和同学笑的走了,没有想到,那竟然是最后一次,那样的感叹了。
记得,物理老师对鲁迅等人的书籍,思想是很都研究,经常从物理题目上联想开去,侃起来了。我们都听得如痴如醉,而且都敬佩不已,从其中我们收获了除物理之外的知识.我们都经常感叹。物理老师不去当哲学家简直就是浪费人才.
记得.他说的“移植再生”“阿原定律”“老大,老2,老3……的公式。”“大自然最公平的礼尚往来”“平分秋色”……他总是把所学的知识赋予生动的名称。
记得,有一次,我们班同学都十分沉默,物理老师说:“不在沉默中爆发,就在沉默总死亡,鲁迅不是说吗?你们呢?”结果我们一部分同学很大声的回答:死亡老师扶了扶眼镜说:“哎!!真搞不懂你们?!”
记得……
物理老师,你既是我们的老师又是我们的朋友,一年的时间,让我们相互了解,相互学习……
真的不想你离开,舍不得……讲台上再也听不见你的话语。以后的日子,真是不敢想象……
而又有什么办法呢?
一切都成为回忆了。
有一种鲜花,我最惊羡,惊羡于它的粲然开放;有一种清茶,我最渴望,渴望在他的醉人浓香;有一种老师,我最喜爱,喜爱有他的课堂。
不知不觉中,我已经上初二了,我心中的好老师数不胜数,在我看来,老师都是好老师,只不过,有的老师严厉一些罢了,但他们都是希望每一个孩子成为栋梁之才的,难道不是吗?
一头乌黑的短发,一双又大又明亮的眼睛,笑的时候特别帅气,有时候又像一位慈祥的老爷爷一样呵护我们,关爱我们。这就是我心中的好老师——李老师。李老师是一位物理老师,他工作认证负责,上课生动幽默,特别是他的声音很好听,这可是他自己也认同的哦!
李老师给我印象最深的一节课,是初二刚开学的那一节课,他拿了一大堆东西进教室,让我们很是好奇,他先是自我介绍了一番:“啊!这学期呢!我负责教你们物理,我跟你们贾老师呢!以前合作过的,我姓李,以后你们叫我李老师,不要叫我物理老师啊!”全班七嘴八舌讨论开了,因为最后一句话许多老师都说过N遍了。接下来李老师拿起一块铁皮说:“你们看看这是什么?”“铁块”“对,这是一块铁皮,以后在物理课上呢,我们就会用到它,这可是我特意从我的自行车上拆下来的哦,拆的我累死了!”全班哄堂大笑。从那以后,我都特别希望能上物理课,我对物理产生了浓厚的兴趣。又一次。李老师为了做一次实验,还牺牲了他的手机呢!还开玩笑的对我们说:“让你们贾老是重新赔给我一只。”
这就是我心目中的好老师,也是我最喜爱,最敬爱的老师,她在黑板这片浩瀚的大海上,不停地滑动着船桨,用他的所有知识把我们喂饱。
按道理都快四年了你看过的论文也不少了啊。。。首先是题目,下面是作者,紧跟着英文翻译,之后是摘要、关键字。紧跟着英文的abstract、key words。然后就是你的主题内容,综述类的文献分为1、2、3.。。。。等部分,实验性的文章要有introduction,methods,results and analysis,conclusion,最后必须要有reference如果你想要再加些字数的话,还可以写份解语,位置放在reference前面。就这些了,望采纳~
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论文格式1、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。4、关键词或主题词:关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。5、论文正文:(1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义,并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容:a.提出-论点;b.分析问题-论据和论证;c.解决问题-论证与步骤;d.结论。6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期):作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是:(1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。(2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
论文的严格格式差不多是这样,你可以借鉴一下 你要注意,如果是实验的话一定要写清楚原理,然后有数据记录,数据分析,最后要有结果和讨论。引用文章的话要标出,在论文最后写明,注意我的格式。〔M〕表示书,〔J〕表示杂志 只要提笔写,自然而然就出来了,比写作文简单。 超前的数学对物理学发展的影响与意义 摘要:本文重点探讨19世纪的数学。这个时期的一些数学和数学思想大大超前于同时代的物理学。它们对于20世纪的物理学发展具有重大意义。本文简单总结了物理学史上一些较为经典的反映这种情况的例子,同时对数学的超前现象对于物理学发展的意义与影响作了相关探讨。 关键词: 数学 超前性 物理 一、 概述:数学与物理学发展的同时性 二、数学于物理学发展的超前性 概述 18~19世纪超前于物理的数学工具 群论 泛函理论 18~19世纪超前于物理的数学模型 非欧几何模型与相对论 数学函数与弦理论 其他问题 复变函数与物理学 三、 总结与进一步探讨 引注 ①《古今数学思想》第一册,第1页 ②《数学:确定性的丧失》 第50页 ③《古今数学思想》第二册,第199页 ④《可怕的对称》,第140页 ⑤《古今数学思想》第四册,第160~161页 ⑥《古今数学思想》第四册,第149页 ⑦《宇宙的琴弦》,第163~137页 ⑧《纯粹数学应用于现代物理学中的一个新范例》 ⑨希尔伯特《数学的问题》,摘自《数学史译文集》第69页 参考文献 〔1〕<美>M-克莱因:《数学:确定性的丧失》〔M〕湖南科学技术出版社,1997年第一版 〔2〕中国科学院自然科学史研究所数学史组,中国科学院数学研究所数学史组:《数学史译文集》〔M〕上海科学技术出版社,1981第一版 〔3〕中国科学院自然科学史研究所数学史组,中国科学院数学研究所数学史组:《数学史译文集续集》〔M〕上海科学技术出版社,1985第一版
大学生的健康成长离不开良好的心理素质,过硬的思想政治素质,以及较高的专业 文化 素质,三个基本素质相互联系合成了大学生健康成长的完整体系。下文是我为大家搜集整理的关于大学生心理学1500字论文的内容,欢迎大家阅读参考!
论积极心理学与大学生健康人格塑造
摘 要:积极心理学提倡关注人性积极的一面,作为积极心理学研究的重要组成部分之一的积极情绪,它与人格之间紧密相连且相互促进。本文试图以积极心理学为视角来探讨大学生健康人格的含义及其塑造途径。
关键词: 积极心理学 大学生 健康人格
历史发展到今天,现代化给人类带来了前所未有的社会生产力、极其丰富的物质福利和丰富多彩的人类文化,但同时寻求健康的人格是人类共同的愿望,健康人格已受到了越来越多的关注,成为人格研究的主流,影响甚广。培养大学生的健康人格观,也成为各级 教育 部门领导和教师的共同追究。
一、积极心理学与健康人格观的基本含义
(一)积极心理学
积极心理学(Positive Psychology)是指利用心理学目前已比较完善和有效的实验 方法 与测量手段,来研究人类的力量和美德等积极方面的一个心理学思潮[1]。积极心理学的研究对象是平均水平的普通人,它要求心理学家用一种更加开放的、欣赏性的眼光去看待人类的潜能、动机和能力等。
积极心理学是心理学研究的一种新型的模式,当然它是相对于消极心理学而言的。所谓的消极心理学主要是以人类心理问题、心理疾病诊断与治疗为中心的,如在过去一个世纪的心理学研究中,我们所熟悉的词汇是病态、幻觉、焦虑、狂躁等,而很少涉及到健康、勇气和爱。似乎大多数心理学家的任务是理解和解释人类的消极情绪和行为[2]。这种以消极取向的心理学模式,缺乏对人类积极品质的研究与探讨,由此造成心理学知识体系上的巨大“空档”,限制了心理学的发展与应用。在这种背景之下,积极心理学呼吁:心理学应该转换为研究人类优点的新型科学,必须实现从消极心理学到积极心理学模式的转换,研究人类的积极品质,关注人类的生存与发展。
(二)健康人格观
确定健康人格的个性模式,是心理学家曾为之不懈努力的工作。心理学家曾对心理健康的榜样人物进行了广泛的研究,提出了各自的模式。其中主要有奥尔波特的“成熟的人”模式、马斯洛的“自我实现的人”模式、罗杰斯的“充分起作用的人”模式、弗洛姆的“创造性的人”模式、弗兰克的“超越自我的人”模式以及皮尔斯的“此时此地的人”模式。
尽管这六种有关健康人格的观点对充分发挥潜力的健康人格的描绘虽不完全一样,但总的说来,它们对健康人格的模式是相近的。比较一致的观点是:
1. 心理健康的人能有意识地控制他们的生活,控制自己的行为,把握自己的命运,而不被意外的、不能控制的、无意识的力量所驱使。
2. 心理健康的人了解他们自己的实际情况。他们能意识到自己的优点和缺点,而且一般说来,他们是容忍并认可它们的。他们并不着意伪装自己。尽管他们能够扮演社会的角色,以适应别人或情境的需要,但是,他们并不把这些角色同他们的真实自我混淆起来。
3. 心理健康的人坚定地立足于现在。心理健康的人并不生活在过去之中。他们能较快地摆脱失败和冲突的阴影,坚定地面向未来和立足于现实。不少理论家强调朝向未来的目的对于健康人格的重要性,但他们并没有怂恿我们用未来代替现在。
4. 心理健康的人强调增加紧张而不是降低紧张的重要性。增加紧张是通过接触日益增多的感觉和形象的方式进行的。心理健康的人并不渴望安静和稳定,而是渴望生活的挑战和刺激,渴望新的目标和新的 经验 。
5. 心理健康的人能给予爱也能接受爱。把自己奉献给工作,并乐于承担义务,关心他人。他们的情绪生活成熟健全,能耐受挫折和失败,经常保持愉快的体验,他们的生活充满了活力和幸福。
6. 心理健康的人有独处和自主的需要。他们不依赖于别人来求得安全感与满足,他们依赖的是自己。他们需要有独处的时机去思考问题和解决问题。他们对自然和社会环境的看法有相对的独立性和自主性,而不过分考虑他人的意愿,因此对待严重的打击、挫折显示出相对的镇静态度。
7. 心理健康者的人际关系积极稳妥,他们有良好的社会适应能力,既承认自己,又尊重别人,能体谅他人的痛苦,并用各种办法来帮助他人,具有同人类共祸福的意识。
三、大学生健康人格塑造
(一)积极情绪与健康人格
积极情绪可以对人格进行渗透,通过诸如大学生健康的归因方式、正确的应激与心理防御系统、良好的人际关系、获得较多的社会支持,以及通过中枢神经结构和功能的改变等一些特定途径与方式形成大学生健康的人格,减少和消除消极情绪的负面影响,使大学生处在健康、幸福和快乐的主观感受之中[3]。在培养大学生人格健全、身心全面发展的过程中,积极情绪的培养是一条有效的途径。
可见,具有积极情绪的大学生,在遇到负性的生活事件时能够在主观上正确地认识、客观地评价,在行为上能积极应对。这些良好的心态和积极的行为特征会形成周围同学和老师对其积极的评价和良好的人际关系,从客观上获得更多的心理支持。同时,这些良好的心态和积极健康的行为特征久而久之就会逐步稳定下来构成大学生积极而健康的人格。
(二)积极自我认知与健康人格
积极的自我认知是建立在对现实自我全面客观认识基础上的一种积极态度。由于认知能力发展水平的的限制,大学生对自己的认识评价往往比较片面和易走极端。如果对自己的评价过低看不到自己的优点、夸大自己的缺点、怀疑自己的能力,则容易产生自卑感;如果对自己的评价过高,便容易使大学生眼高手低、目中无人、产生骄傲自大情绪。骄傲、自卑都是不良的自我认知,对大学生健康人格的形成危害极大,所以要引导大学生形成积极的自我认知,构建健康人格。
(三)积极行为方式与健康人格
心理学研究表明,能动地适应与改造现实环境的积极行为方式是人格健全的标准之一。一个具有健康人格的大学生在困难面前,会在接受事实的基础上采取积极行为方式去消除不利因素,促使事物向积极方面转化[4]。尤其是锻炼大学生在有矛盾冲突或者有问题需要解决时的适应能力、独断能力以及承受挫折的耐受力,形成健康人格,在科学技术高速发展的今天显得十分重要。
(四)积极的社会支持与健康人格
社会支持是指个体发展所依托的社会关系系统。研究表明,亲密人际关系所提供积极的社会支持可以通过多种形式帮助个体缓解压力,包括调节不良情绪、分担责任、提供建议、传授技巧和提供物质帮助等[5]。对大学生个体而言,朋友不仅能够支持个体的自我价值感,提供爱、关怀以及披露内心世界和宣泄的机会,而且能够使青年获得情感上的安全感和支持,为社交能力的提高提供基础。大学生健康人格形成过程中,培养大学生有意识的体验并从现存生活中挖掘社会支持资源的能力,是构筑大学生健康人格系统的重要环节。如在大学生教学中应包含如何体验社会支持、如何支持他人、如何获取他人支持等内容的训练科目,通过训练让大学生学会构筑自己的社会支持系统,能够增强自信,进而更好地塑造健康人格。
参考文献:
[1]苗元江,余嘉元.积极心理学:理念与行动[J].南京师范大学学报(社科版),2003,(2).
[2]张倩,郑涌.美国积极心理学介评[J].心理学探新,2003,(3):6-10.
[3]李金珍,王文忠,施建农.积极心理学:一种新的研究方向[J].心理科学进展,2003,(3):321-327.
[4]Sheldon M, King L. Why Positive Psychology Is Necessary. American Psychologist, 2001, 56(3):216-217.
[5]任俊,叶浩生.积极人格:人格心理学研究的新取向.华中师范大学学报(人文社会科学版),2005,44(4):120-126.
浅析防范大学生考试作弊的心理学
【摘要】当今社会,考试是竞争和淘汰的主要手段,“考试人生”的说法并不夸张,导致考试作弊的学生自身因素中最重要的是对作弊认识模糊和虚荣心的膨胀,加强大学生思想和诚信教育,发挥学校和家庭的教育作用,提高大学生的心理承受能力,是防范考试作弊的主要对策。
【关键词】考试;作弊;心理
大学生考试违纪、作弊现象产生的原因极其复杂,它是多种因素相互交织、共同作用的结果,不仅有历史文化原因,还有社会、家庭、学校更有学生自身心理影响因素。
1 虚荣心的膨胀
有一类学生在为“荣誉而战”,他们有的对成绩很在乎,想取得更好的成绩,有的为了能得到奖学金、评上荣誉称号,有的为了巩固自己学习上的优势,希望以此得到老师的宠爱和受到同学的尊敬等等。这些都在一定程度上表现出满足虚荣的心理。
相当部分学生把考试作弊作为取得好成绩的捷径手段,对考试作弊成功存在侥幸心理。在对考试作弊成功与否及因作弊受处分等看法上,表现出明显的道德观念失衡,因而在行为选择上也往往出现偏差。
2 群体效尤现象
由于受市场经济的负面效应及社会上急功近利风气的影响,大学生中考试作弊现象有扩大蔓延趋势,有些时候甚至出现作弊群体化的倾向,导致一些学生认为作弊并不是什么大不了的事情,偶尔作弊未尝不可,能通过作弊取得好成绩就是“成功者”,看到别人作弊成功感到“自己没作弊吃亏了”。这一切都淡化了学生对作弊的羞耻感,容易诱使作弊行为的发生。某些学生成绩一般,但为了考试分数更高,能获得奖学金,凭侥幸心理作弊;有些成绩较好的学生看见平时不学习的学生靠作弊取得的成绩比自己还高,甚至拿奖学金,心理不平衡,也冒险一试。
要做到较彻底地根除考试作弊现象,寻找到防范考试作弊的对策,除了从加强诚信教育、建设诚信体系、推进依法治考进程、改革现行的考试制度以外,还要有效的调整好大学生的心理因素。
1 克服认知失衡,端正价值取向
不管是何种心态的考试作弊行为,都集中反映了学生不诚实的一面,考试作弊违背了做人最起码的原则。所以,在平时的教育中,应结合实际,给予积极的引导,及时指出学生的不诚实行为,教育他们树立讲诚实、重信用的良好品质,克服好虚荣、侥幸和自制力弱的心理毛病,教育学生通过自己的努力考出好成绩,不仅可以增强自己的信心和自豪感,而且可以培养自强不息的意志和光明磊落的胸怀。学校不仅要加强理想、道德和人生观教育,还要加强大学生学习目的和动机教育、专业思想教育以及诚信教育,树立良好的班风、学风。通过思想教育、道德教育、纪律教育和学风教育使学生端正 学习态度 ,必要时进行 学习方法 和技能指导,如开设学习方法课程等。
任何一名考生都应自觉地用社会主义道德原则来审视、约束自我,自觉遵守有关行为准则和管理规定,珍惜来之不易的学习机会,以实事求是科学态度对待考试,对待分数,明确考试分数不仅对自己、对教师和学校都有重要的督促和评价作用。虚假的分数会危害学生学习的积极性,妨碍学校教学研究和教学改革的顺利进行,最终危害最大的还是学生自己。所以作为学校和辅导员都有义务在考试前做好考试作弊的危害性教育,让每一个学生都能树立正确的考试观。解决少数大学生的诚信危机关键要靠法治与德治“双管齐下”。通过健全教育法制和考试法规,大幅度提高失信的成本和代价,使那些想作弊的大学生受到震慑,不敢越雷池半步。通过广泛、深入、持久的道德宣传教育,增强社会全体公众包括大学生的道德观念,重建社会诚信体系,使他们不想做、不愿做背叛诚信的事。
2 充分发挥家长的亲和力,形成教育合力
沉重的家庭压力已成为学生严重心理障碍的主要因素之一,急功近利、面子观点,以及家庭各因素的变化,都对学生的心理产生重大压力。老师应及时加强对家长的联系,做好家长的工作,要求家长能实事求是的对待学生的学习成绩,客观地为学生选择继续深造或就业,使学生从家庭的压力中得到解放。做好 家庭教育 ,其中最重要的是道德教育。为促进学校、家庭、社会教育形成良好合力推进素质教育,教育部、全国妇联、共青团中央于2004年5月联合组织“更新家庭教育观念 报告 团”,在全国巡回宣讲。帮助和引导广大家长接受家庭教育新理念,掌握家庭教育的科学方法,注重孩子身心全面发展的素质教育思想,反映了家庭教育在孩子成长中的重要作用,也反映出在孩子的成长过程中,家庭教育和学校教育需要相互沟通和配合。科学的家庭教育是孩子健康成长的重要保证。目前社会上,家长缺乏科学的教育子女的经验,守着陈旧、落后、错误的教育观念,重教而不会教的现象比较普遍,解决家庭教育实践中的问题和矛盾已经刻不容缓。提高家庭教育质量必须以更新家庭教育观念为先导,重点宣传家庭教育中要树立新的人才观、亲子观、评价观、教子观等新观念,充分发挥家庭教育的作用。
3 提高学生素质,培养良好的学习习惯
培养良好的学习习惯是预防大学生考试作弊的一种重要途径。良好的学习习惯是在学习过程中通过练习和不断重复固定下来的学习行为方式。有了良好的习惯,如认真预习,集中注意力听讲,及时复习和按时独立完成作业,遇到问题仔细思考等习惯,就会使人不必耗费大量精力就能完成学习任务,并把学习看成一种乐趣,鄙视考试作弊,对考试充满信心,当然就不必再花心思作弊了。
4 减轻学生的学业负担,降低同学间分数竞争的压力
在学习负担过重又缺乏科学有效的学习方法和技能的情况下,学生为避免考试失败、作弊的动机较强烈,容易出现作弊行为。因此,控制学生作弊,要设法减轻他们的学业负担。公布考试分数,根据考试分数排名次、分优劣、定等级会加大同学间的分数竞争压力,引发更多的作弊行为。所以,要通过降低同学间的分数竞争压力来控制大学生的作弊。可以借鉴国外的做法和成功经验,让分数成为学生个人的私事,只让学生本人知晓自己的分数,改变根据考试分数排名次的做法,让学生学会根据自己的考试分数而非与同学分数的比较来评估自己的学习状况,鼓励学生在自己已有的基础上进步。
5 正确对待考试,减轻学生心理压力
缺乏必要学习技能、不勤奋刻苦、混时度日、过高考试焦虑的大学生更可能作弊,这些学生考试成绩往往较差,并且认为作弊的实惠更大,因此要善于及早发现这种学生,通过学习技能培养、学习咨询、学习指导,要求他们抓紧时间刻苦地学习,减少对考试的焦虑等 措施 解决他们的问题。早期发现有作弊危险的学生和对他们干预对减少作弊会产生更好的效果。
1.人们在一起可以做出单独一个人所不能做出的事业;智慧、双手、力量结合在一起,几乎是万能的.——韦伯斯特 2.它山之石,可以攻玉(这个好像是俗语)3.世上没有绝望的处境,只有对处境绝望的人.(不知到谁说的……)4.希望的灯一旦熄灭,生活刹那间变成了一片黑暗.——普列姆昌德(这句有点夸张了)后两句是从男孩角度思考的.前面两句是整个故事看下来的感觉(借助外力)
我要茁壮成长
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:
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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。
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。
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。
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。
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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。
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