導(dǎo)語：如何才能寫好一篇量子物理學(xué)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

作者認(rèn)為量子和量子化是20世紀(jì)物理學(xué)中最偉大的發(fā)現(xiàn)。盡管量子力學(xué)現(xiàn)象并沒有對仍為經(jīng)典物理學(xué)所支配的我們的意識世界構(gòu)成直接沖擊，但量子力學(xué)已經(jīng)成了物質(zhì)和輻射的所有現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)，而且也將是21世紀(jì)文明的一切方面的基礎(chǔ)。作為大學(xué)物理學(xué)中的主要學(xué)科，量子力學(xué)的卓越教科書并不鮮見，許多成功的教材采用公理化方法，從一組基本公理出發(fā)建立量子力學(xué)的理論體系，然后借助于一系列數(shù)學(xué)步驟發(fā)展它的全部推論。但是量子力學(xué)究竟是怎么來的？我們能夠理解對于這樣一種抽象形式所對應(yīng)的解釋嗎？近幾十年來關(guān)于這些問題的詳細(xì)討論有許多著作面世，特別值得一提的是1967年出版的“量子力學(xué)起源”（Source of Quantum Mechanics，B.L.van der Waerden 著）和1992年-2001年出版的6卷集“量子理論的歷史發(fā)展”（The Historical Development of Quantum Theory，Mehra and Rechenberg 著）等，都得到了廣泛的好評。但作者認(rèn)為這些優(yōu)秀著作通常內(nèi)容很深，需要讀者具有很強(qiáng)的經(jīng)典與量子物理的基礎(chǔ)。

作者曾于2003年撰寫了“物理學(xué)中的理論概念”（Theoretical Concepts in Physics）一書，從歷史角度重新思考物理學(xué)的基礎(chǔ)，討論了到量子發(fā)現(xiàn)與被物理學(xué)界接受為止的經(jīng)典物理學(xué)和相對論理論概念的發(fā)展。本書是作者對于量子物理繼續(xù)作出的努力。作者假定讀者熟悉不超過大學(xué)二年級水平的物理與數(shù)學(xué)知識，力求采用的數(shù)學(xué)不失嚴(yán)格性而盡可能簡單，使最后一年的大學(xué)生在閱讀時不會遇到麻煩。

全書內(nèi)容分成3個部分，共18章：第1部分 量子的發(fā)現(xiàn)，含第1-3章：1.1895年的物理學(xué)與理論物理學(xué)；2.普朗克和黑體輻射；3.愛因斯坦和量子，1900-1911。第2部分 氫原子的波爾模型，含第4-8章：4.Sommerfeld 和Ehrenfest-推廣的波爾模型；5.愛因斯坦系數(shù)，波爾對應(yīng)原理和第一個選擇定則；6.理解原子光譜——可加量子數(shù)；周期表的波爾模型和自旋起源；7.波爾的元素周期表模型和自旋的起源；8.波粒二象性。第3部分 量子力學(xué)的發(fā)現(xiàn)，含第9-17章：9.舊量子論的失敗及其重生的原因；10.海森伯的突破性進(jìn)展；11.矩陣力學(xué)；12.狄拉克的量子力學(xué)；13.薛定諤和波動力學(xué)；14.矩陣力學(xué)與波動力學(xué)的殊途同歸；15.自旋和量子統(tǒng)計；16.量子力學(xué)的解釋；17.一個時代結(jié)束之后。

作者特別強(qiáng)調(diào)本書不是一部量子力學(xué)的教科書，而是專為高年級大學(xué)生、物理學(xué)家、歷史學(xué)家和物理哲學(xué)家撰寫的一部專著，可以看作是標(biāo)準(zhǔn)教材的補(bǔ)充，可以增強(qiáng)對于量子物理學(xué)的理解和欣賞。本書對浩瀚的物理學(xué)史的文獻(xiàn)與專著進(jìn)行了匯總，通過引人注目的敘述，提供了物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家實(shí)際工作的許多范例。與其他教科書相比，本書特別贊賞在數(shù)學(xué)、理論與實(shí)驗(yàn)之間的交流，并在這種思想指導(dǎo)下對于幫助讀者深入理解量子力學(xué)的發(fā)展做了最大的努力。

丁亦兵，教授

（中國科學(xué)院大學(xué)）

篇2

關(guān)鍵詞：墨子號;量子衛(wèi)星;量子糾纏;量子密鑰;物理學(xué)

中圖分類號： TN219 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）30-100-2

0 引言

物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的一種自然科學(xué)，研究對象大至宇宙，小到基本粒子的質(zhì)量、運(yùn)動形式和規(guī)律等內(nèi)容。量子衛(wèi)星可謂是物理學(xué)中極大的天體物理和極小的量子力學(xué)理論的綜合應(yīng)用，意義重大。下面我想從2016年8月16日我國發(fā)射的全球首科量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”來談?wù)剬ξ锢韺W(xué)中量子物理發(fā)展的一些思考。

1 “墨子號”的由來

作為全球三大古老邏輯體系之一的墨家邏輯中的經(jīng)典著作《墨經(jīng)》中提出的“光學(xué)八條”中描述了墨子對光線的認(rèn)識，并成功設(shè)計了樸素的小孔成像實(shí)驗(yàn)，奠定了中國光學(xué)研究的基礎(chǔ)，所以我國發(fā)射的全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星被命名為“墨子號”以紀(jì)念墨子先生。

2 為何發(fā)展量子通信技術(shù)和通訊優(yōu)勢

我們知道，20世紀(jì)初，量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識剛剛被奠定的時候，它帶給人們一種啟示，雖然它會時常使人感到困惑，因?yàn)榱孔恿W(xué)在微觀世界里已經(jīng)打敗了經(jīng)典力學(xué)古老的確定論，反復(fù)的討論可能性、可能結(jié)果的疊加。

我們假設(shè)一個物理量存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，并把最小單位稱為量子，所以我們常用量子去指一個不可分割的基本個體，例如“光的量子”是光的基本單位光子。當(dāng)然，所有可量子化的物理量其最小單位是特定的，而不是任意值。20世紀(jì)的前一半時期許多物理學(xué)家將量子力學(xué)視為了解和描述自然的基本理論，發(fā)展出了量子光學(xué)、量子計算等不同專業(yè)領(lǐng)域來研究。

量子計算領(lǐng)域利用量子效應(yīng)來控制和處理信息，它具有驚人的潛力，因?yàn)榻?jīng)典數(shù)據(jù)的二進(jìn)制“比特”一次只能取一個值，而量子的“量子比特”能夠在給定范圍內(nèi)代表任意及所有可能的取值：在被測量以前，它以所有的可能太的“疊加”形式存在。量子計算特別適合用于解決今天只能依靠“強(qiáng)力”處理器能力來解決的特殊問題―比如，幾十個量子比特陣列就能夠存儲超過太字節(jié)（萬億）的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)量。[3]

因此發(fā)展量子通信技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯，前景廣闊。

3 “墨子號”工作的理論基礎(chǔ)

1917年G.Vernam提出了“一次一密”（One-Time Pad）密碼體制[1][2]，C.E.Shannon于1949年用信息論證明了該密碼體制是無條件安全的[1][2]，這是目前唯一被證明是絕對安全的密碼體制。

由于量子信號的攜帶者光子在外層空間傳播時幾乎沒有損耗，如果能夠在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)糾纏光子再穿透整個大氣層后仍然存活并保持其糾纏特性，人們就可以在衛(wèi)星的幫助下實(shí)現(xiàn)全球化的量子通信。此次發(fā)射的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星完全由我國自主研發(fā)，突破了衛(wèi)星平臺、有效載荷、地面光學(xué)收發(fā)站等一系列關(guān)鍵技術(shù)，將在軌開展量子密鑰分發(fā)、廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)、量子糾纏分發(fā)、量子隱形傳態(tài)、星地告訴相干激光通信等科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

潘建偉研究小組在2003年開始研究自由空間量子通信，他們在實(shí)驗(yàn)點(diǎn)制備出成對的糾纏光子，再利用兩個專門設(shè)計加工的發(fā)射望遠(yuǎn)鏡將容易發(fā)散的細(xì)小光束“增肥”后向東西相距13公里的兩個實(shí)驗(yàn)站送出，兩個接收端用同樣型號的望遠(yuǎn)鏡收集。

量子衛(wèi)星和地球通信是雙向的。衛(wèi)星和地面站都擁有發(fā)射端和接收端。發(fā)射端包含單光子光源和光束整形系統(tǒng)，接收端包含單光子探測器和成像系統(tǒng)。光束整形系統(tǒng)和成像系統(tǒng)把點(diǎn)光源變成平行光并將其匯聚到焦點(diǎn)上。發(fā)射端和接收端是靠激光聯(lián)系，它們之間有個大氣層――它是目前較大的麻煩。

經(jīng)過研究人員的種種努力，在如此遠(yuǎn)距離的傳送中，雖有許多糾纏光子衰減，但仍有相當(dāng)比例的“夫妻對”能存活下來并有旺盛的生命力，經(jīng)單光子探測器檢測，分居?xùn)|西兩地的光子“夫妻對”即使相距遙遠(yuǎn)仍能保持相互糾纏狀態(tài)，攜帶信息的數(shù)量和質(zhì)量能完全滿足基于衛(wèi)星的全球化量子通信要求。

在此基礎(chǔ)上，研究小組進(jìn)一步利用分發(fā)的糾纏光源進(jìn)行絕對安全的量子保密通信。13公里不僅是目前國際上自由空間糾纏光子分發(fā)的最遠(yuǎn)距離，也是目前國際上沒有竊聽漏洞量子密鑰分發(fā)的最大距離。

4 我國量子通訊發(fā)展歷史和量子衛(wèi)星的前景展望

英國《自然》雜志中關(guān)于“量子太空競賽”中指出：“在量子通信領(lǐng)域，中國用了不到十年的時間，由一個了不起的國家發(fā)展成現(xiàn)在的世界勁旅，中國將領(lǐng)先于歐洲和北美......”可見我國量子通訊發(fā)展速度飛快。1995年，中科院物理所吳令安小組在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成了我國最早的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)演示。2000年，該小組又與中科院研究生院合作利用單模光纖完成了1.1公里的量子密鑰分發(fā)演示實(shí)驗(yàn)。2002年至2003年間，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)Gisin小組和我國華東師范大學(xué)曾和平小組分別在67公里和50公里光纖中演示了量子密鑰分發(fā)。2006年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)在世界上首次利用誘騙態(tài)方案實(shí)現(xiàn)了安全距離超過100公里的光纖量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，2009年，該團(tuán)隊(duì)又在世界上率先將采用誘騙態(tài)方案的量子通信距離突破至200公里。2013年，潘建偉團(tuán)隊(duì)又在核心量子通信器件研究上取得重要突破，他們成功開發(fā)了國際上迄今為止最先進(jìn)的室溫通信波段單光子探測器，并利用該單光子探測器在國際上首次實(shí)現(xiàn)了測量器件無關(guān)的量子通信，成功解決了現(xiàn)實(shí)環(huán)境中單光子探測系統(tǒng)易被黑客攻擊的安全隱患，大大提高了現(xiàn)實(shí)條件下量子通信系統(tǒng)的安全性。2016年8月16日我國發(fā)射的全球首科量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”這既是中國首個、也是世界首個量子衛(wèi)星。

在我國，量子通信技術(shù)從基礎(chǔ)研究向應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)化邁進(jìn)，面對國際上科技巨頭，如IBM、Bell實(shí)驗(yàn)室、德國西門子公司等都紛紛投入量子通信的產(chǎn)業(yè)化研究之時。我國將利用量子通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，作為保障未來信息社會通信安全的關(guān)鍵技術(shù)，而量子密鑰極有可能會進(jìn)入普通家庭，服務(wù)于社會大眾，成為電子商務(wù)、電子醫(yī)療、軍事科技等各種電子服務(wù)的驅(qū)動器，為當(dāng)今這個高度信息化的社會提供基礎(chǔ)的安全服務(wù)和最可靠的安全保障。

我國未來還將發(fā)射多顆量子衛(wèi)星，預(yù)計到2020年實(shí)現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)。屆時，連接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)也將建成，2030年左右將建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。隨著量子通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，量子通信將迎來巨大的市場。有人預(yù)測，國內(nèi)量子通信短期市場規(guī)模在100億至130億元左右，長期市場規(guī)模將超過千億元。

5 量子技術(shù)的應(yīng)用對物理學(xué)發(fā)展的一些思考

量子通信技術(shù)的發(fā)展，基礎(chǔ)是物理學(xué)理論的發(fā)展，筆者認(rèn)為21世紀(jì)是要把微觀和宏觀整體地聯(lián)系起來。這種結(jié)合對應(yīng)用科技影響深遠(yuǎn)，我們回過頭來看看，目前的科學(xué)發(fā)明在19世紀(jì)末都是很難想象的！沒有20世紀(jì)初基礎(chǔ)物理科學(xué)的發(fā)展，21世紀(jì)的科技應(yīng)用和開發(fā)也無法迅速發(fā)展，那么，發(fā)展好當(dāng)代物理理論研究應(yīng)該對今后的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] ASSCHE G V.Quantum Cryptography and Secret-key Distillation[M].New York：Cambridge University Press，2006.

篇3

Sweden

The Innermost Kernel

Depth Psychology and Quantum Physics

2005, 398 pp.

Hardcover EUR 39.95

ISBN 3-540-20856-9

S. 吉瑟 著

1930年末，沃爾夫?qū)?泡利，這位幾乎改變了整個世界的量子物理學(xué)家，他自己的心理世界卻破碎了。在兩年前（1928年），這位年輕的天才成為蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院理論物理系的主任，這在當(dāng)時是世界上最年輕的教授。然而1929年年底，他的婚姻和他的世界一起解體了。離婚導(dǎo)致他的心理危機(jī)開始，于是在他的父親的建議下，他開始以書信的方式咨詢蘇黎世最為著名的心理學(xué)家卡爾?古斯塔夫?喬。

與心理學(xué)家卡爾?古斯塔夫?喬的這次邂逅成為本書討論的主題，書中不僅僅闡述了“求醫(yī)者”泡利和“治療者”喬的私人關(guān)系，還介紹了泡利出現(xiàn)心理危機(jī)后怎樣咨詢喬這位著名的心理學(xué)家。1934年之后，泡利停止了心理治療，但是他對于喬的心理學(xué)哲學(xué)非常感興趣，并且將其用于思考世界和整個人類。本書的內(nèi)容回答了如下的問題：為什么泡利會對喬的心理學(xué)這么感興趣？最令人驚訝的是，作為理論物理學(xué)家，并且以嚴(yán)謹(jǐn)著稱的泡利如何會對喬的“神秘主義”的觀點(diǎn)產(chǎn)生興趣？泡利早期的哲學(xué)觀點(diǎn)，他的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼J(rèn)識論以及他和他的導(dǎo)師尼爾斯?波爾的通信都有助于我們理解之后泡利對于喬的心理學(xué)的哲學(xué)思想以及他對整個世界的觀點(diǎn)。

本書主要向讀者呈現(xiàn)出泡利自己心中的哲學(xué)背景和興趣，將泡利內(nèi)心的自我圖景放到更為廣闊的歷史哲學(xué)背景當(dāng)中。本書還試圖解決這樣的問題：作為“物理學(xué)家”的泡利和作為“心理學(xué)家”的泡利是否存在直接的聯(lián)系，是否兩者是完全獨(dú)立的個體，或僅僅是因?yàn)榕堇约旱纳罱?jīng)歷而將這二者強(qiáng)行揉合為一體？這是一個十分復(fù)雜的問題，本書并沒有打算令人信服的回答這個問題，但是卻在泡利的內(nèi)心撒下了一縷陽光。

全書共分6章。第1章沃爾夫?qū)?泡利和C?G?喬的對話，介紹了本書的主要素材――泡利和喬的書信；第2章沃爾夫?qū)?泡利，哥本哈根學(xué)派和哲學(xué)，介紹了泡利的生平以及他對整個量子物理學(xué)界的哥本哈根學(xué)派的貢獻(xiàn)；第3章哥本哈根學(xué)派和心理學(xué)，通過泡利、波爾與一些心理學(xué)家之間的關(guān)系來討論“理性和非理性”問題；第4章泡利和喬，主要通過泡利與喬之間通信來闡述關(guān)于“物理和神秘主義”問題；第5章肉體和量子物理，主要闡述關(guān)于意識和客觀世界的哲學(xué)觀點(diǎn)；第6章摘要和結(jié)論，闡述作者所得到的結(jié)論。

本書適合心理學(xué)專業(yè)的研究人員閱讀，也適合物理學(xué)專業(yè)和哲學(xué)專業(yè)的同學(xué)查閱。

丁丹，碩士生

(中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所)

篇4

由于受到傳統(tǒng)的教育思想的影響和束縛，不少教師存在這樣一個心理狀態(tài)：在課堂上，總怕學(xué)生看不懂學(xué)不會，于是在課堂上越講越多，越講越細(xì)。要扭轉(zhuǎn)這種局面，首先教師要認(rèn)真學(xué)習(xí)現(xiàn)在的教學(xué)思想，要認(rèn)識到學(xué)生是教學(xué)活動中的主體，生動活潑，具有獨(dú)特個性，富于進(jìn)取精神，還是探索者。學(xué)生學(xué)習(xí)成績的提高，智力和能力的發(fā)展，主要是靠學(xué)生的主動性和積極性，教師只是起到引導(dǎo)和教育的作用。

長期以來，物理教師苦苦鉆研教材教法，重于研究教師的“教”法，不重視“導(dǎo)”法，以至于多數(shù)學(xué)生并未掌握一定的物理學(xué)習(xí)方法，他們對物理知識往往死記硬背，且綜合運(yùn)用能力、推理能力較差。因此，要達(dá)到物理教學(xué)的理想境界，有待于教師正確引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)有效的自學(xué)方法。為此，抓住關(guān)鍵的三個環(huán)節(jié)，即“問―導(dǎo)―練”。

問，這是培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力的首要階段，它包括教師和學(xué)生發(fā)問兩部分內(nèi)容，主要用激發(fā)興趣。愛因斯坦說過：“提出問題比解決問題更重要。”在這個階段，主要指導(dǎo)學(xué)生把新舊知識聯(lián)系起來思考，找出疑點(diǎn)，逐漸提出問題。在講凸透鏡成像時，我問學(xué)生“你們知道照相機(jī)的鏡頭是一個什么嗎？它是怎么樣成的像？”等等，然后讓學(xué)生討論，學(xué)生帶著問題積極思考、討論，課堂氣氛非?；钴S。此后教師找學(xué)生回答，如有異議，老師總結(jié)，學(xué)生對當(dāng)堂內(nèi)容不但愉快理解、接受，而且掌握的很好。

導(dǎo)，即“誘導(dǎo)”、“引導(dǎo)”。教師之教，不在全盤授與，而在相機(jī)誘導(dǎo)。因此，每堂課我都精心設(shè)計，根據(jù)所學(xué)知識，提出質(zhì)疑，提出下節(jié)所要學(xué)的內(nèi)容。本著這個常規(guī)，在這個環(huán)節(jié)中，我盡量讓學(xué)生自學(xué)了解，滿足求知欲，增強(qiáng)自學(xué)興趣。

練，自學(xué)能力的培養(yǎng)在于“誘導(dǎo)”，自學(xué)能力的提高在于多思、多慮、多練。因此，我設(shè)計“每節(jié)必練”，有聯(lián)系的章節(jié)“綜合練”，要把自學(xué)階段和導(dǎo)學(xué)階段所學(xué)到的知識轉(zhuǎn)化為能力。必須在“練”字上下功夫，練習(xí)題要講究“精”，有代表性，還要設(shè)計不同梯度的練習(xí)題，使不同層次的學(xué)生都充分發(fā)輝自己的潛能，同時抓好課堂練習(xí)，也是減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。

凡學(xué)生能操作的實(shí)驗(yàn)就讓學(xué)生上講臺當(dāng)“小老師”；學(xué)生提出問題，凡能通過閱讀教材解決的，就引導(dǎo)他們閱讀課文有關(guān)內(nèi)容自己解決。這樣，不僅調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性，也增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好物理的信心。教師雖然在課堂上講課時間相對少了，但學(xué)生自學(xué)、討論、動手的時間卻增加了。

二、加強(qiáng)學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)，提高學(xué)生的認(rèn)知能力

正如古人言：“授人以魚，只供一飯之用，教人以漁，則終身受之無窮?！敝袑W(xué)生物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：“要正視科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法教育。”所謂物理科學(xué)方法，就是指在物理學(xué)發(fā)展的過程中，物理學(xué)家研究處理問題的思想方法和手段。常用方法有：觀察與實(shí)驗(yàn)方法、歸納與演繹方法、科學(xué)抽象與理想化方法、比較與類比方法、分析和綜合方法、數(shù)學(xué)方法及科學(xué)假說的方法，這些方法大多隱含在物理知識中。

例如，在研究電流跟電壓、電阻之間的關(guān)系時，可提示學(xué)生，這次所用的實(shí)驗(yàn)方法同研究動能跟質(zhì)量和速度的關(guān)系所用的方法一樣，然后讓學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)來總結(jié)電流跟電壓、電阻之間的關(guān)系。這樣在傳授知識的同時，潛移默化地將物理學(xué)中一種非常重要的方法告訴學(xué)生，使其在今后的工作中可以利用這種方法去創(chuàng)造性的從事別的工作。再如，在研究合力時，只需要適當(dāng)?shù)卣f一句，這個力與那幾個力作用效果相同，從作用效果看，這個力的作用相當(dāng)于那幾個力的共同作用，就像研究串并聯(lián)的總電阻時，我們引入了等效電阻一樣，這種利用效果相同的方法是物理學(xué)中常用的方法，學(xué)生自然會從這段話中體會出等效方法的內(nèi)涵，也會從一次次的具體的應(yīng)用中認(rèn)識到所學(xué)的科學(xué)方法。

三、切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)

1.充分運(yùn)用自制教具、先進(jìn)手段和技術(shù)改進(jìn)原有實(shí)驗(yàn)。單憑科教書的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行“照本宣科”式的教學(xué)，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們要經(jīng)常補(bǔ)充更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)長新，使實(shí)驗(yàn)向貼近生活、貼近新科技方面發(fā)展，拉近物理實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)代生活的距離。盡可能選用學(xué)生所熟悉的材料、最常見的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生富有親切感、新奇感、熟知感，建立起牢固的物理表象。例如用激光小電筒做光的直線傳播和反射實(shí)驗(yàn)；用塑料可樂瓶做大氣壓強(qiáng)有關(guān)實(shí)驗(yàn)等。對于無法在實(shí)驗(yàn)室完成的實(shí)驗(yàn)，我們采用多媒體技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)，變看不見為看得見，變靜為動，讓學(xué)生觀看無法親身實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，使學(xué)生獲得具體明確的感性認(rèn)識，為概念規(guī)律的建立及其應(yīng)用奠定了必要的基礎(chǔ)。

篇5

關(guān)鍵詞：靜磁場;交變磁場;磁處理血漿;化學(xué)元素

磁處理技術(shù)、磁療技術(shù)、生物磁學(xué)保健治療儀器機(jī)器各種制品廣泛應(yīng)用于臨床和日常生活中，越來越受到更多學(xué)者的關(guān)注和人們的重視。近年來，應(yīng)用磁處理技術(shù)和理論對生物體內(nèi)坐化效應(yīng)和免疫效應(yīng)影響等研究也日益增多。但靜磁場和交變磁場對血漿中化學(xué)元素含量影響的聯(lián)合研究少見報道。本文通過靜磁場和狡辯磁場處理血漿，測定其K+、Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、P的含量，t探討兩種磁場對血漿中某些化學(xué)元素影響的機(jī)理。 材料與方法 靜磁場處理器，自制，磁場強(qiáng)度為150mT。 交變磁場處理器（吉林市產(chǎn)JDM―1型脈沖調(diào)磁理療儀），交變衰減，磁場強(qiáng)度為1000mT 。 儀器和試劑，560型全自動生化分析儀（美國產(chǎn)）;試劑盒（上海醫(yī)學(xué)科學(xué)有限公司）用于檢測磷（P）、鎂（Mg2+）。500D型全自動離子分析儀（深圳康立公司）用于檢測 K+、Na+、Cl-、Ca2+（試劑為隨機(jī)廠家試劑） 樣本，實(shí)驗(yàn)用血漿手機(jī)健康體檢者新鮮緩和血漿60ml，分為三組，每組20ml ，一組為對照組，一組為靜磁場處理組（靜磁組），一組為交變磁場處理組（交磁組）。對照組血漿未經(jīng)任何處理作為參比。靜磁組血漿經(jīng)靜磁場處理器連續(xù)磁處理20分鐘。交磁組血漿經(jīng)JDM―1型脈沖調(diào)磁理療儀連續(xù)磁處理20分鐘。 樣本檢測，各族血漿樣本采用同一份血漿，每種元素測定12 次，并將所得數(shù)據(jù)用微機(jī)進(jìn)行t檢驗(yàn)統(tǒng)計學(xué)處理，對統(tǒng)計結(jié)果過驚醒分析比較。 結(jié)果 `x±s） <0.05。

3 討論

篇6

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源；農(nóng)村中學(xué)；教學(xué)質(zhì)量

現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源的應(yīng)用，有利于推動農(nóng)村中學(xué)物理多媒體教學(xué)的實(shí)施，有利于開闊學(xué)生視野，有利于更好地營造課堂學(xué)習(xí)氛圍，有利于突破教學(xué)重難點(diǎn)，有利于提高教師的綜合素質(zhì)，對提高教學(xué)質(zhì)量有重大意義。下面我就談幾點(diǎn)在教學(xué)實(shí)踐中運(yùn)用現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源對提高初中物理教學(xué)質(zhì)量的看法。

一、遠(yuǎn)程教育資源的應(yīng)用，有利于農(nóng)村中學(xué)多媒體教學(xué)的實(shí)施

作為農(nóng)村中學(xué)，各種教學(xué)硬件設(shè)施有限，網(wǎng)絡(luò)信息的運(yùn)用也有一些局限性，上網(wǎng)速度慢，微機(jī)數(shù)量少，很大程度影響了多媒體教學(xué)的實(shí)施，教學(xué)課件的制作需要有充分的準(zhǔn)備時間，制作課件數(shù)量有限，往往推出一個好的課件，需要加班加點(diǎn)，使教師勞累不堪，甚至干擾其他正常工作，但有了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源，一些優(yōu)質(zhì)的Flash課件，PowerPoint幻燈片輕松捻來，可以有效地節(jié)約教育時間，取得事半功倍的效果。

二、遠(yuǎn)程教育資源的應(yīng)用，有利于營造良好的課堂教學(xué)氛圍

八年級物理《光的傳播》一節(jié)，有四幅現(xiàn)象鮮明，主題突出的視頻畫面，第一幅是美麗的山景在水湖中的倒影，第二幅是黑夜中有斑斕燈光的城市，第三幅是茂密樹林中透過的太陽光，第四幅是X光透視照片的展示，這四福畫面為說明光的世界變幻莫測，奧妙無窮，光的世界神奇而美麗提供了依據(jù)，同時激發(fā)了學(xué)生探索自然科學(xué)奧妙的興趣，帶動了學(xué)生思考的積極性，營造了非常好的學(xué)習(xí)氛圍，為整節(jié)課的順利進(jìn)行，高效展開做了很好的鋪墊，這類課件內(nèi)容針對性強(qiáng)，與教學(xué)實(shí)際貼近，與學(xué)校教學(xué)進(jìn)度一致，有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，營造了良好的課堂學(xué)習(xí)氛圍，提高了課堂效率。

三、遠(yuǎn)程教育資源的應(yīng)用，有利于開闊學(xué)生的視野

資源中優(yōu)美的視頻資料，逼真的動畫錄像，鮮明的色彩對比，不但開闊了學(xué)生的知識視野，而且激發(fā)了學(xué)生觀察現(xiàn)象的興趣，例如：八年級物理上冊第二章《聲的利用》一節(jié)教學(xué)，本節(jié)《聲與信息》與《聲與能量》的教學(xué)，――課程標(biāo)準(zhǔn)要求：了解現(xiàn)代技術(shù)中與聲有關(guān)的知識的應(yīng)用，通過觀察，參觀或看錄像等，獲得社會生活中聲的利用方面的知識，進(jìn)一步增加對科學(xué)的熱愛，為了讓學(xué)生明確本節(jié)知識在生產(chǎn)生活中有哪些應(yīng)用，除了學(xué)生常常遇到的回聲現(xiàn)象、生活中的噪聲現(xiàn)象之外，學(xué)生舉不出更多的更系統(tǒng)的實(shí)例來說明聲有哪些利用。學(xué)生對黑夜里蝙蝠飛行是利用超聲波進(jìn)行定位的原理了解不多，特別是農(nóng)村孩子對利用聲吶探測海底深度事例，醫(yī)院最常用的檢測器械B超機(jī)以及B超機(jī)看病的過程了解甚少，還有利用超聲波清洗精密儀器的事情幾乎不知道，課堂上利用接受下來的現(xiàn)代教育資源，播放給學(xué)生看，他們興趣盎然，看的過程中紛紛議論，開闊了學(xué)生的知識視野，加深了學(xué)生對知識的理解，同時使他們知道了物理學(xué)在生活中是多么的有用，遠(yuǎn)程教育資源的應(yīng)用，打破了地域環(huán)境的限制，讓有不同生活經(jīng)歷的學(xué)生，對科學(xué)常識有相同程度的了解，彌補(bǔ)了大部分農(nóng)村學(xué)生科普知識的缺陷，讓這些農(nóng)村學(xué)生了解到農(nóng)村環(huán)境中不常見的甚至沒有見過的事物和事件，開闊了他們的視野。

四、遠(yuǎn)程教育資源的應(yīng)用，有利于突破教學(xué)重難點(diǎn)

在八年級物理第一章《運(yùn)動和力》這一章教學(xué)時，在引入運(yùn)動是宇宙中的普遍現(xiàn)象這一課題時，教材給了三幅彩色圖片，分別是甲：哈雷彗星每隔76年來訪地球一次，乙：亙古至今，喜馬拉雅山都這樣巍峨聳立嗎？丙：獵豹疾馳如風(fēng)，你知道它跑得有多快？其中乙圖是景色欣賞圖，先讓學(xué)生觀賞喜馬拉雅山雄厚巍峨，再引導(dǎo)學(xué)生判斷它是靜止的還是運(yùn)動的。甲圖、乙圖是動態(tài)圖片，讓學(xué)生觀看了動態(tài)視頻資料后，學(xué)生了解到彗星運(yùn)動的基本特點(diǎn)，獵豹迅猛奔跑的真實(shí)畫面，真切地感受運(yùn)動的特點(diǎn)，然后引導(dǎo)學(xué)生一起討論視頻資料中所示的運(yùn)動及類似的運(yùn)動，根據(jù)已有的知識，看看能得出什么結(jié)論，有了貼近真實(shí)的實(shí)例，學(xué)生舉例說明運(yùn)動靜止的實(shí)例就會哦來，在說的過程中對參照物的概念就逐步理解了，而以往的教學(xué)方式，教師主要依靠語言的描述來引發(fā)學(xué)生的思考，給學(xué)生一個“形象概念”，使學(xué)生感到參照物的概念很模糊，不能把它具體化，而引入遠(yuǎn)程教育資源后，形象化的視頻轉(zhuǎn)化為直觀可見的事件，并且提供了多個可以選擇的參照物，使學(xué)生能夠在具體事件環(huán)境中選擇參照物，逐步明白了“物體運(yùn)動和靜止是相對的”的含義。

五、遠(yuǎn)程教育資源的引入，有利于提高教師的綜合素質(zhì)

篇7

在霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)約100年后，1980年，德國科學(xué)家馮?克利青發(fā)現(xiàn)了“整數(shù)量子霍爾效應(yīng)”，并于1985年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。1982年，美籍華裔物理學(xué)家崔琦、美國物理學(xué)家施特默等發(fā)現(xiàn)“分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)”，不久由美國物理學(xué)家勞弗林給出了理論解釋，并且他預(yù)言存在帶有分?jǐn)?shù)電荷的準(zhǔn)粒子，該預(yù)言在1997年得到了實(shí)驗(yàn)證實(shí)。他們?nèi)齻€人共同獲得1998年諾貝爾物理學(xué)獎。

1988年，美國物理學(xué)家霍爾丹提出可能存在不需要外磁場的量子霍爾效應(yīng)，這一點(diǎn)對量子霍爾效應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用有極為重要的意義。但是多年來一直未能找到能實(shí)現(xiàn)這一特殊量子效應(yīng)的材料體系和具體物理途徑，使得這種“量子反?；魻栃?yīng)”的探索成為多年來該領(lǐng)域的一個的極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。最近，中國科學(xué)家在這方面取得了一些突破性進(jìn)展，引起了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。

量子霍爾效應(yīng)是凝聚態(tài)物理中一種非常奇特的現(xiàn)象，它是一種典型的宏觀量子效應(yīng)，是微觀電子世界的量子行為在宏觀尺度上的一個完美體現(xiàn)。它不僅深刻地反映了物理學(xué)的基本原理，也使物理學(xué)乃至數(shù)學(xué)的拓?fù)溲芯恐幸恍┈F(xiàn)代概念得到了具體的實(shí)現(xiàn)，同時還提供了實(shí)現(xiàn)凝聚態(tài)物理與粒子物理交叉的難得的機(jī)會。作者認(rèn)為它值得做為物理學(xué)所有相關(guān)專業(yè)的研究生修習(xí)的一門課程。

本書是以服務(wù)于教學(xué)為宗旨的一部教科書，對于量子霍爾效應(yīng)涉及的各方面知識和最新發(fā)展起來的一些新概念給出了啟發(fā)性的、全面而自成系統(tǒng)的闡述。本書的第1版于2000年出版，7年之后考慮到該領(lǐng)域在理論與實(shí)驗(yàn)方面取得的許多新的進(jìn)展，作者于2008年出版了該書的第2版，對第1版進(jìn)行了全面修訂，不僅增加了一些章節(jié)，有的部分被完全改寫了。（對于第2版的評介，請參考本刊2008年第8期。該書于2012年底由北京大學(xué)出版社影印出版。）這里評介的是2013年出版的第3版。

與第2版相比，第3版內(nèi)容由原4個部分?jǐn)U充為5個部分，由32章擴(kuò)充為41章。第1部分 量子場論，包括第1-8章：1.量子力學(xué)；2.量子場論；3.正則量子化；4.自發(fā)對稱性破缺；5.電磁場；6.Dirac場；7.拓樸孤子；8.任意子。第2部分為單層量子霍爾系統(tǒng)，包括第9-22章：9.單層量子霍爾系統(tǒng)概述；10.蘭道量子化；11.量子霍爾效應(yīng)；12.準(zhǔn)粒子與活化能；13.復(fù)合粒子場論；14.復(fù)合玻色子和半經(jīng)典分析；15.量子霍爾鐵磁體；16.自旋結(jié)構(gòu)；17.分?jǐn)?shù)量子霍爾狀態(tài)的階梯；18.邊緣效應(yīng)；19在更高階蘭道能級中的帶和泡；20.石墨烯中的量子霍爾效應(yīng)；21.聚硅烷（Silicene）中的量子霍爾效應(yīng)； 22.拓?fù)浣^緣子和無蘭道能級的量子霍爾效應(yīng)。第3部分為雙層量子霍爾系統(tǒng)，包括第23-29章：23.雙層量子霍爾系統(tǒng)概述；24.SU（2）贗自施結(jié)構(gòu)；25.雙層鎖定態(tài)；26.層間相干與約瑟夫森效應(yīng)；27.有公度相與非公度相； 28.SU（4）量子霍爾鐵磁體； 29.υ=2的雙層量子霍耳系統(tǒng)。第4部分 微觀理論，包括第30-34章：30.微觀理論概述；31.非對易幾何學(xué)；32.蘭道能級投影；33.非對易孤子；34.交換相互作用和等效理論。第5部分 最新的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，包括35-41 章：35.新的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展概述； 36.量子霍爾態(tài)的實(shí)空間觀測； 37.整數(shù)與分?jǐn)?shù)量子霍爾系統(tǒng)的集團(tuán)激發(fā)；38.量子霍爾區(qū)的超精細(xì)相互作用； 39.微波誘導(dǎo)非平衡現(xiàn)象； 40.電子雙層超流現(xiàn)象；41.ZnO中的量子霍爾效應(yīng)。

書末有一個附錄，收集了16項(xiàng)書中提到的數(shù)學(xué)知識的介紹，并分別給出了簡明扼要的證明。對于使用全文有很大幫助。

本書內(nèi)容非常豐富、新穎，論述異常深入細(xì)致，適用于凝聚態(tài)物理、粒子物理、理論物理及數(shù)學(xué)物理的研究生做為教材，對相關(guān)領(lǐng)域的研究人員也是一本很重要的參考書。

篇8

現(xiàn)如今，我國大部分理工科以及師范院校都設(shè)置了物理學(xué)專業(yè)，非物理專業(yè)的也都把大學(xué)物理課當(dāng)作一門必修課來開設(shè)。但許多人都說物理難學(xué)，那么，如何才能學(xué)好大學(xué)物理課程？本文從以下幾個方面加以論述：

一、掌握足夠的數(shù)學(xué)工具

想學(xué)好物理學(xué)，扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底是必須的。高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)、數(shù)理方程和線性代數(shù)，這四門數(shù)學(xué)課都是相當(dāng)基礎(chǔ)的課程，對于學(xué)好物理的重要性不必多說。但僅僅滿足于教材的內(nèi)容是不夠的，想學(xué)物理的人應(yīng)當(dāng)學(xué)一些更高深的課程。

高等數(shù)學(xué)由于教學(xué)時間所限，對很多“古典分析”中的問題沒有涉及。建議大家看看北京大學(xué)張筑生寫的《數(shù)學(xué)分析新講》，內(nèi)容充實(shí)。配套的還有北京大學(xué)的《數(shù)學(xué)分析習(xí)題集》，里面的題數(shù)量、質(zhì)量俱佳，可以花一年左右的時間好好研讀。

復(fù)變函數(shù)課程應(yīng)著重于它的應(yīng)用，這當(dāng)中有許多定理在數(shù)學(xué)分析中有對應(yīng)，學(xué)習(xí)起來并不困難。此時，建議去學(xué)復(fù)變函數(shù)中“古典分析”之外的理論，作為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

關(guān)于線性代數(shù)，在學(xué)習(xí)中可以參看王萼芳和丁石孫的《高等代數(shù)》。這是清華高等代數(shù)課程的教材，以古典的方法講授了“古典代數(shù)”的全部內(nèi)容，習(xí)題也很豐富，仔細(xì)學(xué)下來很有好處。

數(shù)學(xué)物理方程，可看希爾伯特和柯朗的《數(shù)學(xué)物理方法》。這套書寫得很精粹，很全面。對于掌握了“古典分析”和“古典代數(shù)”的同學(xué),可借此來復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)到的幾乎全部內(nèi)容，更重要的是這本書中的許多內(nèi)容已經(jīng)涉及了現(xiàn)代數(shù)學(xué)的內(nèi)容。

二、各個物理分支課程的學(xué)習(xí)

學(xué)物理應(yīng)當(dāng)從普通物理學(xué)入手，通過普通物理，可以感受到什么是物理，從而真正入門。力學(xué)可以選物理系的教材，那套綠色封皮的《力學(xué)與熱學(xué)》的上冊。熱學(xué)選擇《力學(xué)與熱學(xué)》的下冊，這套書淺顯易懂，內(nèi)容全面，是初學(xué)物理的好書。同時，北京師范大學(xué)出版的漆安慎、杜嬋英編著的《力學(xué)》也可作為學(xué)習(xí)參考。

至于四大力學(xué)，雖然是物理的一個核心，但對于初學(xué)物理的人，可以說是高深莫測，很難在四年之內(nèi)學(xué)完它們，就算勉強(qiáng)學(xué)完了也不會精通。對于物理學(xué)學(xué)士而言，能精通經(jīng)典力學(xué)和電動力學(xué)之一已經(jīng)很不容易了。經(jīng)典力學(xué)可以選朗道的《經(jīng)典力學(xué)》，從朗道對拉氏量的討論中可以發(fā)現(xiàn)，理論物理完全不是我們以前所認(rèn)識的理論物理。電動力學(xué)選擇郭碩鴻的《電動力學(xué)》就可以了，電動力學(xué)學(xué)好了，再去學(xué)習(xí)電子工程類的電磁場理論就不會感到困難；經(jīng)典力學(xué)學(xué)好了，學(xué)習(xí)機(jī)械類的振動理論會很輕松，這些內(nèi)容對于一個本科生已經(jīng)足夠了。

如果打算繼續(xù)學(xué)習(xí)物理，那么就得學(xué)習(xí)物理學(xué)中最困難的量子力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)了。量子力學(xué)實(shí)際上是一種量子理論，它所包含的內(nèi)容極廣，從本科三年級學(xué)生學(xué)的一維無限深勢阱，到超弦可以說都是量子理論。量子力學(xué)大致分兩個層次——非相對論的量子力學(xué)以及量子場論和量子規(guī)范場論。對于前者，狄拉克在1937年寫過著名的《量子力學(xué)的原理》。這本書會告訴你，量子力學(xué)不僅僅是薛定鍔方程，而是一組原理。從原理出發(fā)，而不是從具體問題出發(fā)。但是狄拉克的書練習(xí)太少，學(xué)習(xí)者不妨參考曾謹(jǐn)言的《量子力學(xué)Ⅰ》《量子力學(xué)Ⅱ》和《量子力學(xué)習(xí)題集》，多做些習(xí)題，打打基礎(chǔ)。但是，我們所學(xué)的量子力學(xué)，從數(shù)學(xué)角度講是“形式的”和“未經(jīng)證明的”，并不可以與經(jīng)典力學(xué)和電動力學(xué)相提并論，但是有一本

《Quantum Physics》對此進(jìn)行了詳細(xì)的討論。書里面的內(nèi)容是量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。搞理論物理的人應(yīng)當(dāng)學(xué)一學(xué)。

篇9

21世紀(jì)的世界,科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),國力競爭激烈,這一切實(shí)質(zhì)是國與國之間的人才競爭。為了適應(yīng)新時代的需要,培養(yǎng)大批高素質(zhì)人才的任務(wù)已迫在眉睫,而要培養(yǎng)出適應(yīng)新時代需要的具有較高科學(xué)文化素質(zhì)和能力素質(zhì)的人才,必須從基礎(chǔ)教育到高等教育全面推進(jìn)素質(zhì)教育。實(shí)施素質(zhì)教育的核心是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。大學(xué)作為培養(yǎng)高級人才的場所,作為新的知識誕生、獲得和傳播之地,對人才的培養(yǎng)更多地要著眼于具有創(chuàng)造性綜合能力素質(zhì)上。正如物理學(xué)家勞厄所說的:“重要的不是獲得知識,而是發(fā)展思維能力,教育無非是一切已學(xué)過的東西都遺忘掉的時候所剩下的東西。”因此,隨著素質(zhì)教育的全面推行和發(fā)展,提高大學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)的素質(zhì)教育日益受到教育界的重視。結(jié)合原子物理的教學(xué)內(nèi)容,筆者談一下培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神的一些體會。

一、原子物理學(xué)在物理學(xué)中有著特殊的地位

物理學(xué)是自然科學(xué)中一門最基本、最重要的基礎(chǔ)學(xué)科,物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本的、最普遍的運(yùn)動形式及其相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律的科學(xué)。物理學(xué)幾百年的發(fā)展積累了豐富的科學(xué)思想和科學(xué)方法。原子物理學(xué)是師范院校物理專業(yè)必修的一門重要的基礎(chǔ)課程,是研究原子內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動規(guī)律的一門科學(xué),其中的玻爾的理論起到了由經(jīng)典物理通往近代物理的過渡橋梁作用。原子物理學(xué)的建立與發(fā)展集中體現(xiàn)了豐富的物理思想和物理方法,是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)思想和科學(xué)方法不可多得的范例。

二、原子物理學(xué)課程展現(xiàn)了豐富的物理方法

原子物理學(xué)是十九世紀(jì)末發(fā)展起來的,它的發(fā)展和成熟雖然只用短短幾十年的時間,但卻是眾多杰出科學(xué)家集體智慧的結(jié)晶,積累了豐富的物理思想和物理方法,特別是量子論建立的初期知識體系,是物理學(xué)獲得知識、組織知識和運(yùn)用知識的典范。量子論的建立過程就是通過不斷地提出經(jīng)典物理無法解決的問題,提出假設(shè)、建立模型來解釋并提出新的結(jié)論和預(yù)言,再用新的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、修改或推翻的過程。在原子物理學(xué)教學(xué)過程中,結(jié)合知識的傳授,抓住典型事例,有目的、有意識地引導(dǎo)學(xué)生深入思考,讓學(xué)生分析和掌握原子物理學(xué)的建立過程的物理定律、公式后面的思想和方法,使學(xué)生在原子物理的學(xué)習(xí)過程中掌握物理學(xué)的思想和方法,從中受到有益的啟示,從而對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的培養(yǎng),這也是實(shí)施素質(zhì)教育的具體體現(xiàn)。因此物理教學(xué)在系統(tǒng)學(xué)習(xí)物理學(xué)理論的同時,掌握科學(xué)方法,體會其科學(xué)思想,形成科學(xué)觀點(diǎn)和科學(xué)精神,從而全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合科學(xué)素質(zhì),這才是物理教學(xué)的教育價值所在。

科學(xué)方法是人們在認(rèn)識和改造世界活動中遵循和運(yùn)用的以科學(xué)為基礎(chǔ)的各種方法和手段的總稱,是人們在實(shí)踐活動中總結(jié)出來的正確的思維方法和行為方法,包括有:1.觀察和實(shí)驗(yàn)方法:有意觀察、單因子實(shí)驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法等;2.分析和綜合方法:定性分析、定量分析、因果分析、綜合等;3.比較和分類方法:異中求同、同中求異、分類等;4.假說方法;5.歸納和演繹方法:簡單枚舉歸納、三段論、演繹等;6.數(shù)學(xué)方法:用比值定義物理量、表達(dá)物理規(guī)律的形式化語言、運(yùn)用圖象描述物理現(xiàn)象和規(guī)律;7.理想化方法:理想實(shí)驗(yàn)、理想模型;8.類比方法:簡單共存類比、因果類比;9.推理方法;10.分析和解決問題的具體方法:等效方法、近似處理方法等;11.非邏輯思維方法:直覺、靈感、想象、猜測等。原子物理課程中可展現(xiàn)的物理方法相當(dāng)豐富,主要有“模型法”、“科學(xué)假說法”、“理想實(shí)驗(yàn)法”、“綜合類比法”、“實(shí)驗(yàn)法”等,具體如下:

1.模型法

物理模型,是人們?yōu)榱搜芯课锢韱栴}的方便和探討物理事物的本身而對研究對象所作的一種簡化描述,是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),采用理想化的辦法所創(chuàng)造的、能再現(xiàn)事物本質(zhì)和內(nèi)在特性的一種簡化模型,模型法是物理學(xué)最常用、最有效的一種方法。由于微觀原子體系既看不見,又摸不到,沒有“形”,人們?yōu)榱烁庇^更形象地反映原子結(jié)構(gòu),不斷地提出了湯姆遜的“葡萄干模型”、盧瑟福的“核式模型”、玻爾的分立能級模型,隨著研究的深入,理想模型還要不斷改進(jìn)、不斷完善,使其更加接近真實(shí)原型,最終提出了量子力學(xué)的原子模型。同樣,對原子核的研究現(xiàn)有很多結(jié)構(gòu)模型,如:“液滴模型”、“費(fèi)米氣體模型”、“殼層模型”、“集體模型”。

2.科學(xué)假說法

科學(xué)假說法是指根據(jù)已知的科學(xué)事實(shí)和科學(xué)原理,對所研究的問題提出一種假定性的推測和說明,是科學(xué)研究的一種重要的方法,量子論的產(chǎn)生和發(fā)展就是科學(xué)假說法在應(yīng)用上的一個典范。1900年普朗克為了克服經(jīng)典理論解釋黑體輻射規(guī)律的困難,提出了能量子假說,為量子理論奠下了基石。隨后1905年,愛因斯坦針對光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)與經(jīng)典理論的矛盾,提出了光量子假說,并在固體比熱問題上成功地運(yùn)用了能量子概念,為量子理論的發(fā)展打開了局面。1913年,玻爾在盧瑟福有核模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用量子假說概念,提出玻爾的原子理論,對氫光譜作出了滿意的解釋,使量子論取得了初步勝利。1923年,德布羅意提出了物質(zhì)波假說,將波粒二象性運(yùn)用于電子之類的粒子束,把量子論發(fā)展到一個新的高度。

3.類比法

類比法是根據(jù)兩個或兩類事物在某些屬性上相同或相似,而推出它們在其他屬性上也相同或相似的推理方法,它是一種從特殊到特殊的推理方法。從物理學(xué)發(fā)展史我們可知,在很多關(guān)鍵時刻,科學(xué)家巧妙地運(yùn)用了類比推理,提出科學(xué)假說,從而獲得巨大成功。盧瑟福通過將太陽系與原子相類比,提出了原子結(jié)構(gòu)是電子繞核運(yùn)動的這一原子核式模型。德布羅意通過將電子與質(zhì)子等微觀粒子與光相類比,在光的波粒二象

轉(zhuǎn)貼于

性基礎(chǔ)上指出微觀粒子具有波粒二象性的假設(shè),提出了物質(zhì)波的思想。

三、原子物理學(xué)教學(xué)可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神

創(chuàng)新是一個民族的靈魂,是一個國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力,是實(shí)施素質(zhì)教育的重點(diǎn)。創(chuàng)新精神就是一種勇于拋棄舊思想舊事物、創(chuàng)立新思想新事物的精神。創(chuàng)新就要不墨守成規(guī),敢于打破原有框框,探索新的規(guī)律,新的方法。因此,在物理教學(xué)中要高度重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價值取向,使學(xué)生在系統(tǒng)地掌握學(xué)科知識的同時發(fā)展其創(chuàng)新能力。從經(jīng)典物理學(xué)到量子力學(xué)的發(fā)展過程,就是物理學(xué)家不墨守成規(guī),不抱住現(xiàn)成的理論不放,而是勇于創(chuàng)新的過程,在原子物理課程中就包含有許多具有許多創(chuàng)新精神的典型人物和典型事例。

1.盧瑟福的“核式模型”的建立

盧瑟福和他的助手們通過a粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),a粒子散射絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn),少數(shù)a粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),極少數(shù)a粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90°,個別的a粒子甚至被彈回。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能用湯姆遜的原子模型進(jìn)行解釋,但盧瑟福敢于對當(dāng)時的原子物理學(xué)的權(quán)威——自己的老師湯姆遜的觀點(diǎn)產(chǎn)生了懷疑,提出了全新的原子核式結(jié)構(gòu)模型,很好地解釋了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,取得了重大突破,發(fā)展了原子物理學(xué)的理論。

2.玻爾理論的建立

盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型雖然能很好地解釋了粒子大角度的偏轉(zhuǎn)問題,但卻跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了很大的矛盾。第一是不能解釋原子的相對穩(wěn)定性問題,第二是不能解釋氫光譜的不連續(xù)性問題。玻爾面對自己的老師盧瑟福的原子模型的缺陷,敢于質(zhì)疑、敢于提出新設(shè)想,大膽地將普朗克的量子觀點(diǎn)運(yùn)用到原子系統(tǒng)上,提出了三大假設(shè):

(1)定態(tài)假設(shè)。原子存在著某些定態(tài),在這些定態(tài)中不發(fā)射也不吸收電磁波。原子定態(tài)能量只能取某些分立的值:el,e2,e3,e4……這些定態(tài)能量叫作能級。

(2)頻率條件。如果原子從能量為en的定態(tài)躍遷到em的穩(wěn)定態(tài),其能量差與發(fā)射或吸收光子的頻率ν的關(guān)系為:en-em=hv,這是玻爾理論最基本的量子假設(shè)也是最核心、最富有獨(dú)創(chuàng)性的內(nèi)容。

(3)角動量量子化條件。在符合經(jīng)典力學(xué)規(guī)律的一切可能軌道中,只有那些角動量l等于h整數(shù)倍的軌道才能實(shí)際存在并形成定態(tài),這稱為量子化條件。即:l=nη,n=1,2,3,…

這三大假設(shè),確立了玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型,較好的解決了盧瑟福的模型所面臨的困難。

3.電子自旋概念的提出。玻爾理論提出之后,人們對不能夠比較滿意地解釋原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)及反常塞曼效應(yīng)規(guī)律感到十分困惑,引起了物理學(xué)界廣泛的注意。1925年在荷蘭萊登大學(xué)攻讀學(xué)位的兩位博士生烏倫貝克和古茲密特受到泡利不相容原理的啟發(fā),分析了原子光譜的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果,大膽地提出了前所未有的電子自旋假設(shè):電子除了圍繞原子核運(yùn)動以外,還具有角動量量子數(shù)為半整數(shù)的自旋運(yùn)動。電子自旋的提出,使困擾人們多年的光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)、歷史遺留的元素周期表結(jié)構(gòu)和反常塞曼效應(yīng)等重大問題都獲得了圓滿的解釋。

篇10

關(guān)鍵詞：高中物理 量子論內(nèi)容 演變

中圖分類號：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（c）-0041-01

在現(xiàn)代化教育理念下，物理教育也必須要緊跟現(xiàn)代化教學(xué)要求設(shè)置內(nèi)容。但是在設(shè)置量子論內(nèi)容上不能空談，需要分析量子論發(fā)展的演變，進(jìn)而在發(fā)展基礎(chǔ)上探析內(nèi)容演變過程，再在該基礎(chǔ)上逐步提升和發(fā)展，這才是量子論內(nèi)容設(shè)置的發(fā)展方向。

1 高中物理量子論內(nèi)容設(shè)置演變

對于我國教育改革來說，新的課程該正在如火如荼的進(jìn)去，必須要改變傳統(tǒng)課程內(nèi)容的繁、難、舊以及偏以及照本宣科的現(xiàn)狀，要結(jié)合時展發(fā)展新的課程內(nèi)容，適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展要求和任務(wù)。在這種形勢下，必須要強(qiáng)化內(nèi)容和學(xué)生的生活及現(xiàn)代化科學(xué)發(fā)展相聯(lián)系，讓課程具備基礎(chǔ)性、時代性以及選擇性，分析學(xué)生學(xué)習(xí)中的興趣與經(jīng)驗(yàn)，從各種技能之中精選必備基礎(chǔ)制度和技能，在這種情況下量子論成為了發(fā)展必然趨勢。

事實(shí)上自從量子論問世以來，距今大約有一百年的歷史了，它逐漸成為了支柱近代物理學(xué)兩大理論之一，并且被物理學(xué)廣泛使用到各個領(lǐng)域，給人類提供新方法與新思想，給人類科學(xué)乃至社會科學(xué)都產(chǎn)生出深遠(yuǎn)影響，依據(jù)相關(guān)統(tǒng)計到了20世紀(jì)中葉，具備量子論背景下獲取了醫(yī)學(xué)獎和其他生理學(xué)獎?wù)菊紦?jù)比例較大。但是從近代先進(jìn)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代物理知識對社會科學(xué)素養(yǎng)具備基本要求，同時，還具備重要教育價值。但是對于高中物理的量子論來說，目前所涉及到的課程依然比較少。因此，要在高中物理課程中要適當(dāng)引入一些量子論的知識。還必須要依據(jù)公眾的科學(xué)素養(yǎng)需求深入到現(xiàn)代物理知識，并將量子論及其他一些內(nèi)容融入到物理課程，這是高中物理發(fā)展必然趨勢。而且在現(xiàn)代高中物理知識中滲透一些量子論，就能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)適當(dāng)開設(shè)一些科學(xué)窗口，讓學(xué)生通過這個窗口能夠見識世界，一開眼界，讓學(xué)生感受到外面世界的精彩，相關(guān)人士探究發(fā)現(xiàn)發(fā)達(dá)國家都開設(shè)課程較多，但是研究發(fā)現(xiàn)都將量子論作為重點(diǎn)內(nèi)容，例如美國所用的《PSSCPhysixs》物理教材，就將電和原子結(jié)構(gòu)作為了滲透原子論觀點(diǎn)。并且在現(xiàn)代的物理學(xué)中也涉及到量子論的內(nèi)容，在現(xiàn)代物理學(xué)中量子論內(nèi)容占據(jù)比例相當(dāng)大，很多宇宙學(xué)與天文學(xué)都將量子論與相對論作為主要內(nèi)容。而且澳大利亞如今高中物理教材之中，對于宇宙、天體物理以及太空、量子到夸克等都是以單章節(jié)出現(xiàn)的。美國科學(xué)教師協(xié)會所指定出來的物理考的中都將現(xiàn)代物理作為重要內(nèi)容，占據(jù)了15%的內(nèi)容。

從許多文獻(xiàn)研究中可知，一些國家都開始將量子論編入到近代的物理課程內(nèi)容之中，而且多占據(jù)的比例逐漸變重。因此將量子論的內(nèi)容編入高中物理是現(xiàn)代化物理課程發(fā)展必然趨勢。而且將課改物理大綱以及新課程標(biāo)準(zhǔn)融入了量子論，就必須要對高中物理內(nèi)容的設(shè)置演變進(jìn)行適當(dāng)探討，清晰意識到物理量子論課程設(shè)置，期望該課程對物理教學(xué)有所指導(dǎo)，這也是我國物理量子論發(fā)展必然趨勢。

1.1 新課程下物理大綱與量子論知識的關(guān)系

在新課程之下物理大綱有了較大發(fā)展，而且也是緊跟社會人才需求所編撰，因此就具備了現(xiàn)代性，這二者之間的比較主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

從改革開放以來，高中物理大綱與新課標(biāo)都將量子論設(shè)為新知識、重要知識，也只有在數(shù)量上一致，并且這些知識點(diǎn)都造成數(shù)量在逐漸增加。在2005年、2008年以及2011年，大綱中所加入內(nèi)容基本度差不多，在該基礎(chǔ)知識上逐漸提升；而且應(yīng)用滲透方式融入大綱之中，進(jìn)而體現(xiàn)出原子結(jié)構(gòu)，但是許多教學(xué)中并沒有將量子論作為專題講述。但是從實(shí)際課程設(shè)置來看，量子論內(nèi)容正在逐漸成為專題課程步入正軌教育。

其實(shí)在2000年以來大綱之中就適當(dāng)加入了一些量子論，各種內(nèi)容都是大同小異，并且逐漸加入物質(zhì)波，逐漸成為了必學(xué)內(nèi)容，明確表明學(xué)生所能夠接受形式，同時，還對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)介紹，通過量子論反映出現(xiàn)代物理學(xué)重要的觀點(diǎn)，讓學(xué)生進(jìn)一步了解現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展必然趨勢。事實(shí)上，1998年的教學(xué)大綱和2005年的新課程標(biāo)準(zhǔn)中所涉及量子論內(nèi)容基本上相同，同時，還會加強(qiáng)知識點(diǎn)數(shù)量。2008年物理大綱之中就明確提出，物理教學(xué)內(nèi)容必須要更新時展，處理好經(jīng)典物理和近代物理之間關(guān)系，依據(jù)實(shí)況適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)現(xiàn)代物理觀點(diǎn)，通過物理量子論來開拓學(xué)生眼角與思路，進(jìn)而體現(xiàn)出物理量子論的重要內(nèi)容。

1.2 通過物理大綱列置出量子論的部分知識點(diǎn)

雖然物理課程中量子論確實(shí)也是比較重要知識，但是也有學(xué)校將該課列入到選修課中，在講解物理課程中量子論時劃分成AB兩個層次。自從我國融入進(jìn)微觀世界后，量子化就成為重要研究對象，而到了2003年大綱也是第一次列入到課程中，但是那個時候僅僅是將該類課程設(shè)置成選修課程，并沒有設(shè)計出獨(dú)立的量子論專題，也沒有將量子論融入到原子與原子核中，這樣學(xué)習(xí)的目標(biāo)就比較模糊，就需要設(shè)置成模糊和選題模式相結(jié)合，把力學(xué)成績和局限性相結(jié)合。在上面的大綱以及新課程有關(guān)量子論基礎(chǔ)上，體現(xiàn)出新的局限性，從量子論因重要作用來看，還需要高中物理提進(jìn)一步明確其內(nèi)容，這樣才能夠加強(qiáng)物理內(nèi)容的改革，加強(qiáng)現(xiàn)代物理知識可持續(xù)化發(fā)展。

2 結(jié)語

隨著現(xiàn)代技術(shù)的高度發(fā)展，物理學(xué)成為高中重要的課程之一，尤其是一些特殊內(nèi)容都是發(fā)展必然趨勢。在這種情況下，就必須要分析高中物理的量子論演變過程，探究物理量子論涉及到的重要知識，進(jìn)而在該演變基礎(chǔ)上推動物理教學(xué)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁國志，郭玉英.從報刊看我國公眾對近現(xiàn)代物理知識的需求[J].學(xué)科教育，2008（11）：76-78.

[2] 李自強(qiáng).淺析近現(xiàn)代物理知識的教學(xué)價值[J].現(xiàn)代物理知識，2007（2）：108-112.

[3] 課程教材研究所20世紀(jì)中國中小學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[S].教學(xué)大綱匯編，2005：37.