应用物理专业实验
(结课论文)
题目：物理实验意义
作者：
摘要:
物理学概念的确立，物理学规律的发现，物理学理论的建立都有赖于实验，并受实验的检验。物理实验常常成为修正错误的依据。物理实验往往成为发展理论的新起点。物理实验可以使假说成为科学的定论。实验可以纠正理论权威的某
些不正确论断，导致新物理效应的发现。物理实验不仅促进了物理学自身的发展，而且在其它科学领域也有着重要的应用。物理实验不仅为物理学、一切自然科学和工程技术领域提供着硬件支持，而且向人类智慧提出了最深刻的挑战。物理学在今后的自身发展及推动自然科学、工程技术乃至人类文明的大步前进中，仍将不断经受着物理实验激动人心的检验和挑战。
关键词:巧妙构思、重要性、指导性、检验性
正文：
物理学已经改变了昨天的世界。
物理学正在改变今天的世界。
物理学还将改变明天的世界。
物理学是改变世界的科学。
然而，物理学首先是一门实验科学。没有物理实验，就没有物理学的昨天、今天和明天。
实验是物理学理论的基础和源泉，也是物理学发展的动力，在物理学的发展中，实验起了决定性的作用。
在某些历史时期，震撼世界的物理实验，不仅对物理学的发展起着划时代的作用，而且推动着社会文明的大步前进，甚至引发人类思想观念的全新转变。
让我们走进物理实验的科学殿堂，去感受它对世界的震撼，领悟它的丰富科学内涵和文化魅力。
物理学概念的确立，物理学规律的发现，物理学理论的建立都有赖于实验，并受实验的检验。
开普勒三定律是依据布拉赫（T.Brahe）所积累的大量实验观测资料，又把哥白尼（N.Copernicus）的圆轨道修改为椭圆轨道而得到的。牛顿三定律是在伽利略（Galieo Galilei）、开普勒（J.Keppler）、胡克（R.Hooke）、惠更斯(C.Huygens)等人的实验基础上总结出来的。能量守恒与转换定律也是大量实验的归纳，其中包括焦耳（J.P.Joule）所做的著名的热力功当量实验。
电磁学中的一系列定律，如库仑定律、欧姆定律、毕奥-沙伐尔定律、法拉第电磁感应定律等都是实验的总结。赫兹（H.R.Hertz）通过电磁波实验使麦克斯韦（J.C.Maxwell）的电磁场理论得到了证实。迈克耳孙-莫雷实验动摇了19世纪占统治地位的以太假说，为爱因斯坦（A.Einstein）创立狭义相对论铺平了道路。
物理学中常常发生一些用不同的理论解释同一个问题的争论，实验往往会给某种理论以有力的支持，只有实验才能对某种理论的正确性作出终审判决。
在对光的本性认识的历史进程中，以牛顿（I.Newton）为代表的微粒说和以惠更斯为代表的波动说发生过长期的争论。光的成影和直线传播的事实支持了微粒说；光的独立传播的事实又给波动说提供了佐证。托马斯〃杨（T.Young）的杨氏双缝干涉实验证明光是一种波动；列别捷夫（ПетрНиколаевичЛебедев）的光压测定又利于光是微粒的学说。劳厄（M.F.T.von,Laue）的X射线实验证实了X射线也是一种电磁波，具有波动性的性质；光电效应又给光量子论以有力的支持。最后，在大量实验事实的基础上，以光的波粒二象性结束了这场旷日持久的争论。
物理实验常常成为修正错误的依据。
古希腊的亚里士多德（Aristotle）曾经断言：力的持久作用是保持物体匀速运动的原因。这一曾经统治近2000多年的错误理论终于被伽利略斜面实验引出的惯性定律所否定。托里拆利（E.Torricelli）实验和托里拆利真空打碎了亚里士多德?自然害怕真空?的精神枷锁，带来了精神的解放、思想智力的活跃和追求科学的狂热。
物理实验往往成为发展理论的新起点。
1911年，昂纳斯（H.K.Onnes）在研究低温下水银电阻变化的实验中发现了低温度超导现象，由此开始了一个新的物理学分支——超导物理，并且兴起了全球的超导热。
1956年，物理学家杨振宁、李政道在布鲁克海文实验室做作研究工作时提出了在弱相互作用下空间对称的不成立。这一观点被实验物理学家吴健雄在华盛顿国家标准局低温实验室里精心安排的β衰变实验证实后，才确定了新的科学理论——在弱相互作用下宇称不守恒定律，杨振宁、李政道也因此获得了1957年的诺贝尔物理学奖。
物理实验可以使假说成为科学的定论。
19世纪60年代麦克斯韦系统地总结了从库仑（C.A.Coulomb）到安培（A.M.Ampere）和法拉第（M.Faraday）等人的电磁学的全部成果，并在此基础上提出了有旋电场和位移电流的假说，建立了著名的麦克斯韦方程组，从理论上阐明了电磁波以光速在空间传播，与光波有共同的特性。这是一个极其卓越的理论成果。但是，直到1888年赫兹接收到了由振荡源放电发出的电磁波，并且作了电磁波的反射、折射、衍射和偏振实验，测出电磁波的传播速度与光速同数量级，从实验上证实了麦克斯韦的全部假说之后，才使麦克斯韦的电磁理论开始被普遍接受。德国物理学家、量子力学奠基人之一、诺贝尔物理学奖获得者玻恩（Max Born）精辟地论述到：赫兹?重新论证?了麦克斯韦的电磁理论。千真万确，正是赫兹这些划时代的实验才使麦克斯韦创立的电磁方程——?出于上帝之手的符号?——被公认为是从牛顿的引力场到爱因斯坦的相对论这段历史时期中最重要的理论成就。难怪爱因斯坦说：?一个美妙的实验，通常要比从我们头脑中提取的二十个公式更有价值?——这是科学伟人对物理实验的精彩描述！
实验可以纠正理论权威的某些不正确论断，导致新物理效应的发现。
1879年美国物理学家霍尔（E.H.Hall）在其研究生生活的最后一年，因对麦克斯韦的《电磁学》中的一个论断——?在导线中流动的电荷本身完全不受磁铁接近或其它电流的影响?——表示怀疑，而设计了一个被后人称之为霍尔效应的实验。霍尔效应实验不仅纠正了权威物理学家麦克斯韦教授的那个不正确的论断，而且为后来的半导体物理提供了重要的研究手段。
粒子物理学的研究必须在实验室里进行。
基本粒子中的一些粒子很少在自然界中出现，只能在实验室里产生。在为进行粒子物理实验而建造的各种各样的加速器中发现了数百种称为强子的粒子。随着实验能量的不断提高，人们又发现了强子具有一定的大小并有内部结构，在对大量强子性质分析的基础上，提出了强子结构的夸克模型。在深度非弹性散射实验中，人们用高能电子和中微子作为?探针?，探测到了质子内部有?又小又硬?
的东西，这表明夸克是有可能真实存在的。1974年J/Ψ粒子和1977年粒子的实验发现，是确立夸克理论的决定性事件。到1977年，实验上已经发现了五味夸克：
上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克和底夸克。美国费米国家实验室的CDF实验小组对质子-反质子对撞机两年的实验数据进行分析后，于1995年3月2日正式宣布了第六味夸克——顶夸克的存在，这是物理学和整个科学界的重大事件。
物理实验不仅促进了物理学自身的发展，而且在其它科学领域也有着重要的应用。
在生物学中，用物理实验的方法可以了解分子的传输、膜的结构以及在脑神经和肌肉中的信号过程。通过单跨膜分子通道对离子流进行的最新物理测量，为了解中心分子机理提供了重要的直接途径。
在环境地理学中，用风洞这种模拟物理实验，可以了解风沙运动的受力机制、沙粒的起动风速、风沙运动形式和沙流结构，为研究当今世界重大问题之一的沙漠化提供了重要方法。
在物理实验测量中发展起来的激光测高法、精密雷达探测、地球卫星和行星探测器上的遥感探测，以及断层X射线摄影术，为研究地球和海洋内部结构提供了重要手段。
材料科学的研究也离不开物理实验。粒子束技术、喷涂和分子束与表面的相互作用涉及原子物理实验技术。材料科学的分析实验，采取了包括卢瑟福散射、粒子束实验在内的原子物理学的分析实验方法。
物理实验在应用学科迅速推广应用的例子也是数不胜数的：激光打孔、切割，超声无损探伤，磁悬浮列车，静电植绒，物理勘探，地震预报，种子的辐射处理，花卉和蔬菜生长的温室技术，以及医学的CT扫描、核磁共振成像等比比皆是。物理实验方法已经渗透到生产技术乃至人类生活的一切领域。
物理实验不仅为物理学、一切自然科学和工程技术领域提供着硬件支持，而且向人类智慧提出了最深刻的挑战。
在现实世界里，绝对黑体这种物体是不存在的，即使看上去非常黑的物体，当它被你看见时，已经有光反射到你的眼睛里了。怎样做出一个绝对黑体的实验模型？
通常，要用某种容器才能把物体贮存起来，但是，在受控热核反应的实验研究中，高温等离子体的温度高达上亿度，如果用容器装，世界上还找不到哪一种材料可以耐这样的高温。怎样才能把高温等离子体贮存起来？
相干光源需要振动方向、振动频率相同和维持相位差固定的严格条件。如何寻求满足这一条件的相干光源？
迈克耳孙-莫雷实验的光学底盘十分庞大，如何保持它的自由旋转和水平状态？
让我们探察一下这些实验的巧妙构思。
在一个空心球体上开一个小窗口，当光射入到这个窗口后，在球壳内经过反复的漫反射不断减弱，到达窗口时光强已经几近于零了。这个窗口并不是一个物体，但可以认为是一个近似的绝对黑体。于是，用不是物体的物体解决了绝对黑体的实验模型。
在受控热核反应的研究中，用磁约束或惯性约束把上亿度的高温等离子体约束起来，成功地实现了不用容器的?贮存?。
在杨氏双缝实验和菲涅耳双棱镜实验中，利用分波阵面法很方便地解决了相干光源的技术难题。
利用液体在重力作用下保持水平表面和水银有最大浮力的特性，迈克耳孙（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）完成了一个最重大的否定性实验。
通过观察在重力和静电场力共同影响下漂浮在空气中的带电油滴的运动情况，精确地测出了基本电荷的数值，明确地、定量地验证了电荷的量子化这一突破性、革命性的崭新观念——当走进密立根油滴实验历时七年的漫长时空，观察小油滴宛如夜空中的明星那样缓缓运行，好像直接?看到?一个、二个电子?跑来?附在油滴上，或从油滴上?跑掉?的时候，谁也不能不为油滴实验的智慧光芒和科学魅力所叹服。
物理实验的卓越构思，不是一般意义上的技能和技巧，她是一种智慧、一种文化，是人类创造性思维的宝贵财富。
自17世纪伽利略把实验方法与物理规律结合起来研究，使物理学走上真正科学的道路以来，物理学一直是自然科学的领头学科，推动着各学科的发展，诱发出许多交叉分支学科和技术领域。实验支撑着雄伟壮观的物理学大厦，促进了高新技术与产业的诞生和迅速发展，出现了步伐越来越快的新技术革命。
没有物理实验就没有物理学，就没有今天的人类文明。
物理学在今后的自身发展及推动自然科学、工程技术乃至人类文明的大步前进中，仍将不断经受着物理实验激动人心的检验和挑战。
今天，人类社会已经进入了知识经济的崭新时代，培养智能型、创造型的高素质人才是当今世界面临的共同课题。作为培养高级工程技术人才和研究人才的高等学校，不仅要使学生具备比较深广的理论知识，而且要使学生具有从事科学实验的较强的能力。物理实验是学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后系统学习科学实验知识和技能的开端，也是后续实验课程的基础。它在学生深入观察现象，建立合理的实验模型，定量研究变化规律，分析、判断实验结果的可信度，激发学生的想象力、创造力，培养和提高学生开展科学研究工作的素质和能力方面，具有重要的奠基作用。
物理实验课程所覆盖的知识面和包含的信息量，以及能够使学生完成的基本训练内容，是其它课程的实验环节难以比拟的。
物理实验课程将为学生今后的学习、深造和工作奠定坚实的基础。
物理实验对精神和物质的融合及凝炼，物理实验的哲学思维、文化内涵和智慧光芒，将使学生终生受益。
物理学是以实验为本的科学。在物理学的发展中，实验起了重要作用。什么叫实验？实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰的情况下进行观测，（定性的或定量的），以探求该自然过程变化规律的一种科学活动。
实验和观察都是搜集事实的科学实践，但两者有所不同。前者要求人们发挥主观能动作用，控制条件，改变客观状态和进程，使自然现象的变化更有利于得出规律性的认识；而后者却只是被动地等待自然界按其本来的进程发展，人们仅仅对现象进行记录和研究。可见，实验和观察是不同层次的认识手段，起着不同的作用，两者不可偏废。
实验和生产劳动也有根本区别。两者都有改造世界的任务，但目的并不相同。前者是在科学理论指导下的探索性活动，离不开理论思维和分析判断；后者以直接变革自然，增加物质财富为目的，并不要求科学成果。实验工作中有劳动成分，但它与生产物质财富的劳动有本质的不同。
在物理学的发展中，从经典物理学到现代物理学，著名的物理实验不胜枚举，从事实验工作的物理学家何止成千上万。他们臵身于艰苦的实验研究之中，为推动物理学的发展努力奋斗。他们的目标是什么？对物理学的发展起了什么样的推动作用？他们的工作有何价值？纵观物理学三百余年的发展史，可以概括成如下几个方面：
一、发现新事实，探索新规律
伽利略的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提供了重要依据；库仑通过滑板实验提出摩擦定律；胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验、波雷里的表面张力实验为物性学提供了新事实和新规律。在电学方面可以举出更多的事例。库仑定律的验证、欧姆定律的建立、奥斯特发现电流的磁效应、伽伐尼和伏打发现动物电和化学电源、法拉第发现电解定律和电磁感应现象，无一不是通过大量实验得出的。光的干涉、衍射、偏振以及双折射等现象也都是首先在实验中发现的，这些实验说明了光的波动性；从色散的研究到光谱学的发展，实验更是基本的认识途径，正是这一系列研究把人们带进了原子领域。１９世纪末，经典物理学发展到了相当完善的地步，人们纷纷认为物理学已经到顶了，以后只是把常数测得再准些，向小数点后面推进而已。然而，正是实验的新发现打破了沉闷的空气，揭示了经典物理学的严重不足。世纪之交的三大发现开拓了新的领域，把物理学推进到一个新阶段。物理学有许多分支，汇合起来组成物理学的主干，每个分支在其发展之初，都有大量的实验为之奠基，各分支在其发展的各个阶段大多有新的实验补充新的事实，从而使各分支更加充实，更加全面。这一切说明了：实验，只有实验，才是物理学的基础。
二、检验理论，判定理论的适用范围
无庸臵疑，理论是物理学的主体。理性认识源于感性认识，但高于感性认识，更具有普遍性，只有靠理性认识才能达到事物内部的规律性。然而，理论是否正确，又必须经受实践检验。实验是人们检验理论的重要手段。例如：麦克斯韦的电磁场理论以一组简洁的数学方程概括得十分优美对称，但当年却难以令人信服。直到二十多年后他预言的电磁波被赫兹的实验证实，他的学说才成为举世公认的电磁理论基础。１９０５年，爱因斯坦用光电子假说总结了光的微粒说和波动说之间长期的争论，能很好地解释勒纳德的光电效应实验结果，但是直到１９１６年，当密立根以极其严密的实验全面地证实了爱因斯坦的光电方程之后，光的粒子性才为人们所接受。同样，德布罗意的物质波假说也是在实验发现电子衍射之后才得到肯定。
三、测定常数
在物理学的发展中，大量实验是围绕常数进行的。了解物质的物理特性要通过实验测量跟物质特性有关的各种常数，这方面固然重要，而基本物理常数的测定和研究，在物理学发展史中更占有极其重要的地位。例如：万有引力常数的数值，自牛顿发现万有引力定律以来，一直是人们力求测出和测准的对象。这个常数究竟是不是常数？会不会随时间变化？到现在还是物理学界关心的问题。焦耳测热功当量，历时三四十年，用了多种方法，得到大量数据，为热力学第一定律的建立提供了确凿的依据。这个常数现在已不列为基本常数，但它的历史意义是不可抹杀的。光速是测得最准的基本物理常数之一，人们不会忘记迈克耳孙的
功绩，真空中的光速可以测得这样准，以至于被人们定成精确值，并由此定义长度单位——米，从而把时间单位和长度单位统一在光速这样一个基本物理常数上。光以确定的有限速度传播，这一发现曾对光的电磁波理论起积极作用。从电磁波理论可以根据介电常数和磁导率计算光速，计算值和理论值吻合得相当好，对光的电磁波理论是一重要论据。当年麦克斯韦就是这样论证自己的理论的。常数之间的协调是检验物理理论的重要途径，从玻尔原子模型理论最初的论证可以找到范例。经这个理论比较不同渠道得到的里德伯常数，在实验误差范围内基本相符，说明了理论的自洽性。
四、推广应用，开拓新领域
如果说蒸汽机的发展超前于热学理论，电机和电气工业的发展，则完全是在电磁理论建立之后，人们自觉运用理论作出各种发明与发现的。然而，不论是蒸汽技术还是电工技术都离不开实验，其中包括许多热学实验、物性学实验和电磁学实验。各种发明创造，诸如杜瓦瓶、致冷机、电灯、电报等等，无不是经过大量实验研究才逐渐完善的。进入二十世纪，无线电电子学异军突起。从电子管到晶体管，从无线电报到雷达，哪一项发明创造不是实验室的产物！科学理论通过实验这一中间环节，不断起着改造世界的作用，包括补充和改造科学理论自身。在物理学工作者中，从事实验的有９０％以上。他们工作在各个方面，从光谱学到激光技术，从电子显微镜到扫描隧道显微镜，从低温技术到超导研究，无不凝聚了实验物理学家的心血。
总之，提供事实、验证理论、测定常数、推广应用这四个方面基本上概括了实验在物理学发展中的作用。正如我国著名物理学家张文裕教授在论述实验的作用时所指出的①：?科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，也是工程技术的基础?。他还说：?基础研究、应用研究、开发研究和生产四个方面要紧密结合在一起，必需有一条红线，这条红线就是科学实验。?丁肇中教授在荣获诺贝尔物理奖时特意用中文发表了一封信。他写道②：?中国有一句古话：‘劳心者治人，劳力者治于人。’这种落后的思想，对发展国家中的青年们有很大的害处。由于这种思想，很多在发展国家的学生们都倾向于理论的研究，而避免实验工作……事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是，物理学是从实验产生的……我希望由于我这次得奖，能够唤起在发展国家的学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性?。
丁肇中是因１９７３年用高能同步加速器发现Ｊ／ψ粒子而获诺贝尔物理奖的。值得指出的是，作为一年一度最高科学奖励的诺贝尔物理奖，从１９０１年伦琴因实验发现Ｘ射线而获奖以来，在９０年中一共有１４０位获奖者，其中通过实验获奖的共９４人，占６７．１％。这一数字从另一个侧面说明了实验的重要地位。科学家进行科学研究总要从事科学实验。实验必须具备一定的条件，除了仪器设备的条件外，作为科学研究的基本场所，实验室是进行实验必不可少的重要条件。随着科学实验的进步，实验室的建设成了科学发展的决定性因素之一。实验工作越来越复杂，分工越来越细，技术性、专业性越来越强，需要各种人才在统一的布署下互相配合，发挥集体力量。实验室的管理体制越来越严密。同时实验室也是培训人才的中心，是科学组织的基地，实验室的传统和经验成了宝贵的精神财富，实验室的历史也相应地成了科学史中很有意义的课
题。
物理学是一门实验学科，在物理学的学习中，实验是研究物理学的重要方法。在教学中，通过演示和实验能提高学生对物理现象的兴趣，培养学生的观察能力，使学生掌握一定的实验技能，增强实验动手能力，培养对自然科学的热爱。物理实验是人们有目的地利用仪器设备，人为控制和模拟一些相近或相似的物理现象，排除干扰，抓住本质以研究物理规律的一种活动。首先，通过物理实验可以验证物理假说正确与否或检验物理理论的正确性。现在中学和大学所做的物理实验大都属于这方面的实验，是对书本上已知的物理规律或结论的再一次验证，以证明书本上所讲物理规律的正确性。而科学家在最初设计并做实验时，目的可能也是为了验证某假说或理论的正确与否，只不过对实验结果是否可以验证某假说或理论正确与否有不可确定性。例如，1956 年李政道、杨振宁提出的?弱作用下宇称不守恒?的假说，这个假说连当时著名物理学家泡利也认为是完全不可能的。他曾说：?我就不相信上帝竟然会是一个左撇子?，但事实上这个假说被吴健雄所做的钴—60 实验所证实，李政道等的诺贝尔奖也是缘此理论而获得。中学的物理课本上的比萨斜塔落球实验证明了统治物理学两千多年的亚里士多德的落体观念的错误，人们怎会知道鸡毛和大铁球在无阻力时会同速下落。最有意思的是，在光的波动说和粒子说斗争中，物理学家菲涅尔是波动说的支持者，他提出一套严密地解决衍射问题的数学方案，而另一位法国科学家泊松是波动说的反对者。按照菲涅尔的理论，在一定波长和适当距离时，光在圆盘后的影子中央会有一个亮斑出现，而泊松认为这是不可能的，是荒谬可笑的。可是不幸的是，这个亮斑竟然在泊松的实验中出现了，泊松的计算反而支持了菲涅尔，至今这个亮斑还被称为泊松亮斑。物理实验之所以能充当验证物理假说的依据、检验物理理论的标准，是由于物理实验具备检验科学的根本属性。假说和理论是人们的思维对自然规律的反映，那么作为检验这种反映正确与否的标准不能是理论本身，也不能是客观对象本身，因为客观对象并不能证明理论与对象是否一致，所以，只有物理实验才有把人的思维同客观世界联系在一起的特殊条件。其次，通过物理实验可以发现物理规律或发现某种不为人知的现象。物理学中许多规律都是在实验中被发现和总结的。比如，1820 年奥斯特在做通电导体实验时，发现导体旁的小磁针发生了偏转从而发现了电流的磁效应。法拉第在1822 年就开始做转磁为电的研究，历经无数次实验，终于在1831 年发现了电磁感应定律，接着又进行一系列实验研究，成功地实现了磁转电的设想，总结出法拉第电磁感应定律，开创了人类电气时代。此外，科学实验也是发明家取得成功的必由之路。发明大王爱迪生的1093 项发明中哪一项离开了实验？在他发明白炽灯时，为了寻找合适的灯丝材料，历时13 个月，试验了上千种材料，终于成功研制出第一个炭化竹丝灯泡，可以说科学实验是人们认识自然的重要途径。你知道两个同样的水杯，一杯装满冷水，一杯装满开水，同时放进冰箱，哪一杯水最先结冰吗？告诉你，开水最先结冰。不可思议吧！这是一个中学生在做物理实验时发现的，至今也没有谁能给出一个令人信服的解释，物理实验发现了一个新天地。再次，物理实验可以完善、发展物理理论。比如，无处不在的光到底是什么？ 17 世纪形成了两种学说，一种是牛顿主张的粒子说，认为光是从光源发出的一种物质粒子，在介质中以一定速度传播。另一种是惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的一种波。这两种学说都能解释一些光现象，但又不能解释当时观察到的全部光现象，到底谁对呢？还是让物理实验说话吧！1801 年，英国科学家托马斯〃杨的双缝
干涉实验和1818 年泊松的亮斑衍射实验都无可怀疑地证明了光是一种波，而赫兹做的一系列实验又证实麦克斯韦的光是一种电磁波的假说，到了19 世纪末，光的波动理论发展到了相当完美的地步。但就在这个时候，又出现了戏剧性的变化。普朗克的物体热辐射实验证明电磁波发射和接受是一份一份不连续进行的，爱因斯坦从光电效应实验提出了光子说，重新强调了光的粒子性，不过此?粒子?非牛顿所说的?微粒?了。此后，波尔对稀薄气体通电后发光的分析，德布罗意波的提出等等，一系列物理实验和假设相互交织发展，使人们对光的本质的认识更加清晰，光的物理理论更加完备。从光的波动说和粒子说的斗争到光的波粒二象性理论的成立，到后来的量子学说，可以说是实验让物理理论得到了完善，物理理论在斗争中得到了发展。最后，物理实验还可以培养学生的观察能力、动手能力、创新能力以及对自然科学的热爱，使他们在实验中加深对物理理论知识的理解和掌握，认识物理学中科学的美。总之，物理实验对于物理学的发展、各级物理的教学，有着不可替代的作用，它打开了那扇神秘的物理世界的大门，大浪淘金般地验证了真理，筛除了谬论，培养了无数热爱科学的人们，使得社会发展的车轮永不停息。
九江学院 Jiu jiang university 课程小论文（设计）题目：机械振动 院系：******** 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：陈冬 年级：****** 学号：***号 指导老师：**** *****年**月**号
机械振动： 机械振动在介质中的传播称为机械波（mechanical wave）。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生；机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波（例如光波）可以在真空中传播；机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波；机械波与电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。关键字：波源介质横波纵波 波源 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件，也是电磁波形成的必要条件。波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。 介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。横波 物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，称作横波。在横波中，凸起的最高处称为波峰，凹下的最低处称为波谷。
绳波是常见的横波。 纵波 物理学中把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波，称作纵波。质点在纵波传播时来回振动，其中质点分布最密集的地方称为密部，质点分布最稀疏的地方称为疏部。 声波是常见的纵波。 波长 沿着波的传播方向，两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离称作波长，常用λ表示。在横波中，波长等于“波峰-波峰”的长度或“波谷-波谷”的长度；在纵波中，波长等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的长度。 频率与周期 波上任意一个质点完成一次全振动所需时间称为周期，常用T 表示；介质中的质点每秒完成全振动的次数叫做波的频率，常用f 表示。频率是周期的倒数。 波速 波速为波长和频率的乘积（v=λf ），表示波在的传播速度。机械波在特定介质中的传播速度是固定的。 所以m k 1412.0+= λ ，则f=Hz k v )14(50+=λ (K=0,1,2,3,……) 例．一列横波沿x 轴传播，波速大于6m/s ，当位移x 1=3cm 处的 A 质点在x 轴上方最大位移处时，位于x 2=6cm 处的 B 质点恰好在平衡 位置，并且振动方向沿y 轴负方向，试求这列波的频率f. 解：
武汉工程大学邮电与信息工程学院大学物理实验课程论文 论大学物理试验数据处理 姓名：陈凯旋 学号： 6502150203 系别：机械与电气工程系 专业：自动化 年级班级：15自动化02 指导教师：张乐 2016年11月1日
论大学物理实验数据处理 摘要：本文基于电磁场理论，得出了单色平面光波在左手材料中传播时其电场强度、磁场强度和波矢量遵循左手螺旋关系。解释了逆多普勒效应，负折射现象。重新推导出了单色平面光波从真空中投射到左手介质中的菲涅尔公式，并且讨论了电磁波从真空中到左手介质中的一种特殊的光学现象，由此得出了存在两个布儒斯特角。（楷体小四） 关键词：电磁场理论；左手材料；负折射率；布儒斯特角（楷体小四） 引言 1967年，前苏联物理学家Veselago发表了一篇文章首次提出了一种假想材料即左手材料。其实自然界中尚未发现介电常数ε和磁导率μ都为负值的材料。此材料需要通过人工获得。因此，在此领域的研究进展一直处于停滞阶段。直到1996年，英国皇家学院的Pendry提出了通过巧妙的设计结构来实现负的介电常数的材料。接着在1999年他又提出了可以用开口谐振环阵列来构造磁导率为负的人工介质[]1。（参考文献以上标的形式标出）从此，该课题越来越热。具有突破性进展的是2000年美国加州大学Smith将两者结合起来，首次制备出了一维的左手材料。2001年，Shelby制备出了二维的左手材料，并从实验上验证了负折射率材料的负折射现象。被“Science”杂志评为2003年度十大科技突破之一[]2。2003年美国Parazzoli等人及Hauck等人分别进行了一系列实验，清晰地展示了负折射现象。2006年，我国东南大学毫米波实验室的崔铁军教授领导的研究小组提出了一种能使磁导率为负的双螺旋共振结构[]3。一系列的研究成果引起了众多学者的关注，使得左手材料的研究成为国际电磁学界的一个引人注目的前沿领域。（宋体，小四，英文，Times New Roman） （正文部分3000字左右） 1.电磁波在介质界面上的反射和折射（一级标题，宋体四号，加黑）（内容宋体小四） 1.1电磁波在右手介质界面上的反射和折射（二级标题宋体小四，加黑） （内容宋体小四） （正文中图要有标题，示例如下）
关于经典力学体系的建立的思索 【摘要】：力学又称经典力学，是物理学发展的最早的分支学科。力学知识最早起源于人们对自然现象和生产劳动的经验。经典力学体系的建立和古代劳动人民日常物理经验和科学家的努力探索精神是分不开的。经典力学的研究对象是天体和地面上物体的机械运动。、现在主要就以下几个方面谈谈本人关于经典力学体系的建立的思索：古希腊对物理学的贡献、中国古代的力学成就、伽利略的运动理论、牛顿与经典力学的建立。 【关键词】：第谷与开普勒奠基人——伽利略牛顿力学 首先谈谈古希腊对物理学的贡献。古希腊人在文化领域取得光辉夺目成就的同时，也对科学做出巨大的贡献。亚里士多德（公元前384～前322年）和阿基米德（前287—前212）是古希腊的伟大学者，是古希腊力学知识的集大成者。 亚里士多德研究了在重力作用下物体的运动，论证了运动、时间和空间的关系，区分了物质方面的运动、量方面的运动和空间方面的运动。他的主要成就有时提出了以下五点：（1）物体的运动：物体永远在运动变化，变化就是运动；（2）将自然界的运动分为自然运动和非自然运动；（3）①力是产生物体运动的原因，②力是维持物体运动的原因；（4）对抛体运动的解释:自然界害怕虚空,填补空虚推动物体；（5）自由落体：物体越重，下落速度应该越大。 在我看来，亚里士多德对经典力学体系的建立，和他的以下几点精神十分不开的：（1）亚里士多德能够摆脱神的意志，并能形成一套自圆其说的体系，在当时是有非常重要意义的；（2）亚里士多德重视近身事物的观察，强调思辨的作用，并总结出结论解释现象，引起众多的讨论与研究。与亚里士多德从小对自然科学特别爱好，也很钻研、好学多问、才华横溢、成绩优异也是分不开的。在那个物理理论贫瘠的年代，亚里士多德的成就是璀璨的，虽然由于他自身的局限性，提出的一些错误的观点，阻碍了物理学的快速发展，但是他对物理的贡献仍然是不可否认的。 阿基米德是古希腊继亚里士多德之后又一科学巨匠，他从生产实践出发，运用数学的方法建立起静力学，被誉为“力学之父”，还有人认为他是近代型的物理学家。阿基米德在力学上的贡献主要是严格地证明了杠杆定律的浮力定律，后
大学物理课程论文 系别：能源工程系 班级：13应化 姓名：苟昱
引言 我们每个人时时刻刻都在不自觉地运用物理知识。并且，物理学与我们的生活联系最为紧密，物理现象大量的存在于我们周围，如雨后天晴的彩虹，湖水沸腾等。都可以从物理知识中得到答案。因此，我们要充分了解物理是源于生活也是解决生活问题的基本工具。运用所学知识，解决生活中的问题，这能够增加我们的感性认识，增强生活实际的联系。 物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学。在现代，物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。 物理是一门实用性很强的科学，与工农业生产、日常生活有着极为密切的联系。物理规律本身就是对自然现象的总结和抽象。它与我们的生活息息相关，密不可分！ 关键词：生活物理，物理应用，杨氏模量
在大学物理课程上，我们做了众多物理实验，然而今天就由我来介绍一下弹性模量，和它在生活中的应用。 弹性模量Elastic Modulus，又称弹性系数，杨氏模量。如今，随着科技的不断发展，弹性模量变成了工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量，如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。在日常生活中，弹性模量的应用与测量在许多领域有重要的作用，就好像混凝土的弹性模量如果不够，使建筑变形而不能正常使用，就很容易发生事故造成经济损失，甚至人员伤亡。 我们在实验中测得的杨氏模量，它是沿纵向的弹性模量，也是材料力学中的名词。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果而命名。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。 杨氏弹性模量是选定机械零件材料的依据之一，是工程技术设计中常用的参数。杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。
新课标高考高中物理学史归纳总结 【新课标高考高中物理学史归纳总结(新人教版)】 必修部分：（必修 1、必修2） 一、力学： 1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）； 2、1654年，德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验马德堡半球实验； 3、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。 4、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
5、英国物理学家胡克对物理学的贡献：胡克定律；经典题目：胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比（对） 6、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。17世纪，伽利略通过理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 7、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。 8、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律； 9、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量； 10、1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈（勒维耶）应用万有引力定律，计算并观测到海王星，1930年，美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。 9、我国宋朝发明的火箭是现代火箭的鼻祖，与现代火箭原理相同；但现代火箭结构复杂，其所能达到的最大速度主要取决于喷气速度和质量比（火箭开始飞行的质量与燃料燃尽时的质量比）；俄国科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父，他首先
大学物理课程论文 —大学物理课程与电子信息工程专业的关系及大学 物理的重要性 作者: 学校： 专业：电子信息工程 班级：电信114班 学号：
指导教师：日期：
大学物理课程与电子信息工程专业的关系及大学物理的重 要性 内容摘要：不论是电子科学还是信息科学，都与物理有着密切的联系，物理学是一门广泛而基础的学科，涉及到了声、光、电、力、热、原子等诸多方面的知识内容。在电子信息科学中，电路的设计，无线电信号的处理等都源于物理学的能量以及电磁学内容。因此，设置大学物理课程，以及掌握大学物理大纲所要求的知识内容，可以为我们以后更好的学习电子知识，掌握电子信息工程专业的核心知识打下坚实的基础。 关键词：大学物理电子信息工程关系基础 一、物理学 物理学—研究物质、能量和他们相互作用的科学—是一项国际事业，它对人类未来的进步起着关键的作用。 物理学是自然科学的基础，也是当代工程技术的重大支柱，是人类认识自然，优化自然，造福于人的最有活力的带头科学，回顾物理学发展的全过程，可以加深我们对物理学重要性的认识。 二、大学物理课程的内容 大学物理课程的内容包括有经典物理和近代物理。经典物理部分主要包括：经典力学、热学、电磁学、光学等；近代物理部分主要包括：狭义相对论力学基础、量子力学基础、固体能带理论简介等。经典物
理在科学技术领域仍然是应用最广泛的基础理论，而且也是学习近代科学技术新理论、新知识的重要基础理论，在大学物理的学习中对经典物理内容仍应予以重视；大学物理中的近代物理知识是学生今后学习近代科学技术新理论，新知识所必须的近代物理基础理论知识。三、开设大学物理课程的目的 一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的方法。通过学习能对物质最普遍、最基本的运动形式和规律有比较全面而系统的认识，掌握物理学中的基本概念和基本理论以及研究问题的方法，同时在科学实验能力、计算能力以及创新思维和探索精神等方面受到严格的训练，培养分析问题和解决问题的能力，提高科学素质，努力实现知识、能力、素质的协调发展。大学物理课是我校理工科各专业学生的一门重要必修基础课。打好物理基础，不仅对学生在校学习起着十分重要的作用，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术，不断更新知识都将产生深远的影响。 四、电子信息工程专业介绍 电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。现在，电子信息工程已经涵盖了社会的诸多方面，像电话交换局里怎么处理各种电话信号，手机是怎样传递我们的声音甚至图像的，我们周围的网络怎样传
物理学史结课论文 ———物理在现代科技中的应用 班级： 学号： 姓名：
摘要：从物理在人们生活周边，到学科应用、能源开发，乃至军事战争等几个方面论述了物理在现代科技中的广泛应用，并且物理今后在现代科技中的应用将会越来越广泛，作用也将越来越大。 关键词：生活学科能源 正文： 当今物理学已经发展成为研究宇宙间物质的基本组元及其基本相互作用和基本运动规律的学科。物理学的学科性质决定了它是整个自然科学的基础。物理学的基本概念、基本理论、基本实验手段和研究、测试方法，已经成为并将继续成为自然科学的各个学科（诸如宇宙学、天文学、地学、化学、生物学、医学等）的重要概念、理论的基础和实验、研究方法，从而推动各个学科深入而迅速地发展。物理学向自然科学各个学科的广泛渗透和移植，促使一系列交叉学科、边缘学科不断涌现。而正是这些交叉学科、边缘学科，有可能成为未来学科中最有希望、取得成果最多的领域。 宇宙学就是在物理学一系列研究成果的基础上而获得了迅速发展。作为宇宙学理论基础的热大爆炸理论，就是依赖于广义相对论以及粒子物理学的飞速发展和射电望远镜等天文观察手段的提高而诞生的。热大爆炸宇宙论被称为２０世纪后半叶自然科学的四大成就之一。然而，该理论还存在着很多不完备性和局限性，尤其关于宇宙的起源问题仍然没有得到最终的回答。对此朱洪元教授曾指出：“高能物理的研究成果将对甚早期宇宙的演化的理解起推进作用”。可以相
信，随着物理学尤其是高能物理研究的不断深入发展，宇宙的起源和演化过程将逐步被认识、理解，宇宙学将被推进到一个崭新的阶段。 物理学对地球科学的影响是深远的。地球物理学就是地学受物理学的影响而产生的一门交叉学科，正是由于对电磁波传播机制的研究而发现了大气电离层，对宇宙线的研究而发现了地球内辐射带并从而导致太阳风的发现；而对洋底岩石磁性的研究，则是确定板块构造学说——这一地球科学的革命性进展——的关键因素。地球科学所需要的实验测量技术也在很大程度上依赖于现代物理学。近年来，电子自旋共振、质子激发荧光分析技术和氡测量技术等核分析技术的研究对地质学正在产生越来越重要的影响。高压物理研究则对解决深部地质问题具有重要意义。随着地质学研究范围的扩大和核探测技术的不断提高，地质学的发展与核物理学的关系将日益密切。地质科学的前沿与尖端技术融为一体，它们所开辟的科研领域和所达到的知识深度已超过了以往任何时代。现代地质学将沿纵向和横向交叉的方向发展，核物理与地质学的衔接日益紧密，它们的交叉点将可能成为学科或新方向的生长点。 物理学与化学之间的关系也愈来愈密切。物理学发展中出现的理论工具和实验方法，使化学科学得以如虎添翼般的飞速发展。传统的物理化学就是着重应用物理理论和实验方法去处理化学问题而形成的一门化学分支学科，并已成为化学科学的理论核心之一。化学物理是由物理学与化学之间的密切结合而产生的一门正在蓬勃发展中的交叉学科，它以化学和物理学的新成就及近代实验方法来研究原子、
《大学物理下》课程小论文基本要求 ①以宿舍为单位，一个宿舍写一篇，用word写并打印，1500字左右。最好原创。 ②打印稿必须排版工整，引文必须标明出处。参考文献3篇以上，参考文献要是公开发表的论文，不要书，不要网页内容。 中国知网上面有很多文献，从学校主页进入，点“图书馆”，查询相关数据库。 ③内容： 1、物理学电磁学及近代物理相关内容； 2、对物理学的认识，物理学是什么，有什么重大作用。生活中什么现象，什么设备，什么仪器用到了哪方面的物理知识； 3、物理学原理与工业革命或者与现代技术间的联系； 4、物理学导致的各种生活观念的变革； 5、3D技术的发展与展望； 6、干涉或衍射在精密仪器的应用； 7、自己某个问题独到的想法； 8、影视节目中体现出的物理学原理。（比如《变形金刚1、2、3》，《全面回忆》等。） 9、你认为电气工程专业应该多讲授哪些物理内容、为什么； 10、光通讯和无线网络搭建； 11、人性化智能家居、智能家电的搭建； 12、计算机模拟某个物理模型。 ④格式： 题目 专业，班级，宿舍成员姓名，学号 摘要： 关键词： 正文 参考文献：正式发表的文献（写清哪个杂志，第几页，什么时候出版的）， 正式发表的硕博士论文（写清哪个学校、机构的论文，论文题目，第几页）。 ⑤评分原则：平时分30分中的20分， 网上原文摘抄最高10分。 整篇论文，符合格式，内容要求。最低12分。 两篇文章完全一样的，宿舍成员最高14分。 电磁学的计算方法，论惯性，光的本性类的文章最高14分。 纯个人感受想法，个人观点，有一定事实依据，最低16分。 网上多个资料引用并有一定个人观点，摘要总结得当，参考文献引用丰富，18分。 提交小论文时间：2013年1月份的第一次大学物理课
浅谈大学物理教学论文范文 摘要：随着教育体制的深化改革，许多新的教学模式和教学方法被广泛应用于教育活 动中，有效推动了教育事业的发展。大学物理作为大学教育体系中的基础性学科，其在各 学科领域中发挥着重要的作用，对学生综合能力和科学素质的提高具有一定的促进作用， 能够实现学生的全面发展。本文就对大学物理教学中多元化教学模式的实践应用进行分析 和探讨。 关键词：大学物理教学;多元化教学模式;实践应用 物理学作为一门重要的自然学科，其基本规律被广泛应用于自然科学的各领域，对社 会的进步和自然科学的发展具有重要的意义。随着科学研究的不断深入，大学各专业设置 更趋向于多元化，不同的专业对大学物理的广度和深度要求有所不同，因此对大学物理教 学质量的要求也越来越高[1]。当前传统的教学模式已经无法满足现代化教育的发展需求，需要从教学的内容、方法和形式等方面创新教学模式，从而促进现代化素质教育的长远发展。 1大学物理教学概述 物理课程作为大学教育体系中的基础性学科，其具有较强的实用性，物理知识被广泛 应用于人们的生活与工作中。当前由于物理课程教材不断更新，高校具有更为丰富的文献 资源，为学生的阅读提供了理论基础，并且多媒体技术在物理教学中的应用，生动诠释了 复杂难懂的物理定理与理论知识，这些都为大学物理教学取得良好成效奠定了基础。一般 来说，每位学生在学习基础、兴趣爱好和认知能力等方面都存在较大的差异性，如果在大 学物理教学中仅仅使用范式的教学模式和教学方法，这样学生会对所学知识感到迷茫，无 法体现学生的个性化发展[2]。因此高校需要不断改革与创新物理教学的教学模式和教学 方法，多层面和多角度激发学生的潜能，引导学生发挥自身的特长，找到适合自身发展的 方向。 2大学物理教学中多元化教学模式的实践探索 对于多元化教学模式而言，其主要是从多层次、多方式和多角度等方面出发，让学生 能够在同一学习环境中充分发挥自身的主观能动。多元化教学模式在大学物理教学中的实践，其具体可从教学方法、教学内容、教学目标、教学资源、教学考核等方面进行分析。 2.1教学方法 多元化教学方法在大学物理教学中的应用实践，其主要表现在以下几点:1案例教学。由于大学物理主要是针对理工科学生所开设，因此教师在进行案例教学的过程中，需要从 学生的具体情况出发，科学选择难易适当的案例，对不同的专业选取不同的教学案例，以 此让每位学生都能参与到教学活动中。例如自动化学院学生，教师可通过列举电磁炉等电 器工作原理让学生学习涡电流、电磁感应等知识;对于材料专业学生而言，教师可利用X
物理学史的读后感 物理学史的读后感范文（精选3篇） 物理学史的读后感1 物理学史是人类对自然界中各种物理现象的认识史，它研究的是物理学发生、发展的规律，说明了物理学中的基本概念、定律和理论体系的酝酿、产生和发展的辩证过程。它是一座知识财富的宝库，不仅展示了物理学理论形成的前因后果、来龙去脉，而且深刻的揭示了物理学的研究方法；它也是一块精神财富的宝地，物理学的发展极大地改变着人们的自然观、世界观，升华了人们对人与自然，人与社会的认识。与此同时，物理学家在探求真理的过程中展现出的人格力，不畏艰险献身科学的高尚品格，也给后人增添了无穷的榜样力量。物理学不仅以其知识、方法和思想极大的促进了自身的发展，而且在更广阔的领域深刻的影响着人类文明的进程，成为人类文化的一部分。 学习物理学史就是为了了解物理学所走过的道路，它将有助于我们更深刻地认识物理学，更有效地应用和发展物理学。过去很多人总是在说“以史为鉴”，但我们认为对物理学史的学习仅仅“以史为鉴”还远不能满足时代的要求，更应该在“以史为鉴”的基础上“以史为器”去发展、去创新。物理学史和自然科学史告诉我们，历史上的一些发明、创造并不是前人研究内容的简单重复，而往往是前人研究方法、思维特征的重现，并且它更是螺旋形上升的。
在物理教学中适当引入物理学史教育，让学生更多的了解科学发展的历程，并从前人的经验中受到启发、教益，从而感悟科学方法，提升人文素养，培养创新意识，是素质教育全面发展观的基本要求，也是落实新课标“三维目标”的必然选择。 下面，从几个方面简述物理学史的作用： 一、感悟科学方法 物理学的发展史是一部物理学方法论的发展史，物理学在发展过程中，不仅产生了宝贵的理论成果，更留给后人值得深思的物理学的研究方法。物理发展的历史证明，每一次重大科学理论的突破，往往都伴随着新的科学方法的诞生，而新的科学方法又反过来促进物理学的发展。 力学是物理学中发展最早的一个分支，机械运动是力学中最直观、最简单、也是最便于观察因而也最早得到研究的一种运动形式。然而，和物理学的其他部门相比，力学的研究却经历了更为漫长的过程。从古希腊时代算起，这个过程几达二千年之久。只所以会如此漫长，一个很重要的原因就是人类缺乏经验，缺乏正确的科学研究方法，因而也就难以得出正确的科学结论。亚里士多德是古希腊时代人类历史上少数百科全书式的大哲学家，而且是通过观察自然，运用形而上学的哲学思想方法试图解释自然，奠定物理学思想萌芽的人。然而，由于历史的局限，亚里士多德对自然的研究仅仅停留在“观察”和“思辩”的层面上，致使像“力是维持物体物运动的原因，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢”等错误长期统治着人们的思想。
大物结课论文
光现象————地磁场对生命的保护 摘要：我们知道, 空气、阳光和水是生命的三大要素. 但是, 除了这些基本的要素之外, 对于生命的发生和发展, 还有一个几乎与此同样重要,对我们经常起作用, 然而我们又无法直接感到的重要因素, 这就是围绕着我们的地磁场，在浩瀚的宇宙中，地球有幸成为生命的摇篮，依仗于地球生成后的宙境和地理环境，众多的物理因素构建了生命物质的存在条件，也为地球生命提供了保护伞，它有效地削弱宇宙射线对生命的伤害，功不可没。 关键字：保护作用、地球磁场、生命、健康 极光是出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚里多彩的发光现象。极光是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。 无处不在的地磁场影响着我们生活，地球是个富有生命力的星球，它以各种各样的形式释放着
内部的活力。地磁场是地球最基本的物理场，地磁场似乎很深奥，感觉不到它与人类有什么关系的确，它不像空气和水对于人是那么习以为常。没有空气、水，或者空气、水被污染了，人们马上就有感觉。实际上，地磁场也像空气一样，人人都生活在其中。地磁场与空气的差别，最显著之处是它不仅存在于地球表面及其周围，而且存在于地球内部和遥远的太空。如同空气一样，地磁场也随时问和空问的变化而变化，只不过它的变化极其缓慢，往往被人类忽视。古代中国人和希腊人最早知道天然磁石具有吸引力的性质。研究了磁石对生命健康的作用，古代枕磁枕百年耳不聋。地磁场在地球表面形成的磁层,除了能保护地球的大气层不被太阳风吹走, 从而挡住大部分宇宙射线和电磁辐射,造成地球上生命发生和发展的特定生态环境外, 地磁场还直接作用于生物机体的内代谢过程。 在地质历史上地磁场层多次发生倒转(即南北极翻转) 。在极性转向时期,地磁场强度随之减弱, 失去对大气层的保护作用。这时不仅大气质量大量丧失, 臭氧层也遭到更大的破坏,难以屏蔽大量有害宇宙射线的辐射。这就是地质历史上多
《大学物理》课程论文 热力学基础 摘要： 热力学第一定律其实是包括热现象在内的能量转换与守恒定律。热力学第二定律则是指明过程进行的方向与条件的另一基本定律。热力学所研究的物质宏观性质，特别是气体的性质，经过气体动理论的分析，才能了解其基本性质。气体动理论，经过热力学的研究而得到验证。两者相互补充，不可偏废。人们同时发现，热力学过程包括自发过程和非自发过程，都有明显的单方向性，都是不可逆过程。但从理想的可逆过程入手，引进熵的概念后，就可以从熵的变化来说明实际过程的不可逆性。因此，在热力学中，熵是一个十分重要的概念。关键词： （1）热力学第一定律（2）卡诺循环（3）热力学第二定律（4）熵 正文： 在一般情况下，当系统状态变化时，作功与传递热量往往是同时存在的。如果有一个系统，外界对它传递的热量为Q，系统从内能为E1 的初始平衡状态改变到内能为E2的终末平衡状态，同时系统对外做功为A,那么，不论过程如何，总有： Q= E2—E1+A 上式就是热力学第一定律。意义是：外界对系统传递的热量，一部分
是系统的内能增加，另一部分是用于系统对外做功。不难看出，热力学第一定律气其实是包括热量在内的能量守恒定律。它还指出，作功必须有能量转换而来，很显然第一类永动机违反了热力学第一定律，所以它根本不可能造成的。 物质系统经历一系列的变化过程又回到初始状态，这样的周而复始的变化过程称为循环过程，或简称循环。经历一个循环，回到初始状态时，内能没有改变，这是循环过程的重要特征。卡诺循环就是在两个温度恒定的热源（一个高温热源，一个低温热源）之间工作的循环过程。在完成一个循环后，气体的内能回到原值不变。卡诺循环还有以下特征： ①要完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源： ②卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关，高温热源的温 度越高，低温热源的温度越低，卡诺循环效率越大，也就 是说当两热源的温度差越大，从高温热源所吸取的热量Q1 的利用价值越大。 ③卡诺循环的效率总是小于1的（除非T2 =0K）。 那么热机的效率能不能达到100％呢？如果不可能到达100％，最大可能效率又是多少呢？有关这些问题的研究就促进了热力学第二定律的建立。 第一类永动机失败后，人们就设想有没有这种热机：它只从一个热源吸取热量，并使之全部转变为功，它不需要冷源，也没有释放热量。这种热机叫做第二类永动机。经过无数的尝试证明，第二类永动
近代物理学史小论文 浅谈大学教育 关键词:大学教育知识问题 摘要:通过对现今大学教育的了解～加上自己所处学校的教育情况～提出一些小小的看法,同时对大学的教育方法与方式就自己的认为讲述一下自己的见解～并且对现今的大学教育中存在的问题结合自己的所见略微加以提出。 大学教育是每一个学子都渴望经历的一个过程，在中国，学生对大学特别是名牌大学更是趋之若鹜，都希望上一个好的大学，接受好的教育。这是无可厚非的。然而，就现今的大学教育，虽然是那么的让人向往，但是有些方面还是有必要去做深深地思考。 就我的看法而言，大学之所以区别于高中，主要在一个“大”字上,这里的“大”有几层含义，最表面也是最简单的那就是因为大学的校园之大，面积之广，建筑之多;其次，深一层次，是因为大学所涉及的知识面之广和全，所传授的知识是直接运用于各个领域的;最后，“大”字再某种层次还可以理解为“高”的意思，即大学里所学的知识不再像以前那样，以前学的基本都是一些表面的浅显的知识，重在的是了解而不是深究，然而在大学里，我们更注重的是有深入知识的内部层面，要知其然并知其所以然。举个例子，就我们理科生而言，在中学时代，像有些课程，比如物理，我们只是简单的套用课本上的一些物理公式用来解题，只要知其然已达要求，不必深究这么东西是从何而来，在大学就不一样了，对于物理专业的学生，也许一个简单的公式就需要大量的时间来推演与深究，每个细节都必不可少。还有，在中学数学课程上有些内容，例如微积分，只是提出，给些公式并一笔带过，很少就其具体的推导方法，在大学，却几乎要用一到两个学期都不能系统的
学完这门课。总之，我们在大学我们更注重的是对知识更深一层次的剖析，究其本质来说明问题。正因为如此，我们才说大学教育是一种高等教育。 大学教育不仅在教育的内容上有所不同，同时在教育的方法和手段上与中学更是大不相同。我们知道，在中学阶段，大都数学生都是在被动的学习，接受知识。是因为有强大的压制力和学校老师的监督管理，学生才不得不去学习，努不努力那就另当别论了。而在大学，我们倡导的是学习自主自觉，没有人再会太大的干预你的学习，一切都是自主，只不过最后通过学期末的考试来检查你的学习情况。也许有时候在某门课没通过，最大的“处罚”就是重修及取消一切评优资格，最后只要过了就达到了要求。至于你做的好不好，并不受限制，只要过了最低标准就行。所以，人们常说，大学是很轻松的。其实不然。 在大学里，虽然学校或者是学院对学生的学习的要求并不是那么的严格，但是在某些方面还是有一些强制性的规定。比如说，学校规定每个在校生必须按照要求完成大学四年内所需的学分，不仅仅在与自己的专业有关课程上，而且在公共选修课程上。这就需要学生规定的时间内尽可能学到更多的知识，即扩大知识面，这不仅仅局限于自己的专业方面。这也许就大学教育的一个较大的特点。 就我自己这个专业来讲，要求大体上和学校规定的一样，在前两个学年这个阶段，主要是学习一些通识课加上必要的专业基础课，并没有更加全面的接触专业课程，所以学习要求基本和全校其他各学院系同届的学生一样，所以我觉得大学更重要的时期是在接受专业课程教育的阶段，虽然只有一年，但在我认为，这应该是大学四年的核心内容。所以，在大学，最能凸显各个专业特点的时期就应在这宝贵的一年。同时，要想在大学里学有所得，重要的是把我专业课的这一年，这也是以后能够融入社会参加工作的保证。 国家对教育事业的关注应该是很重视的，因为一个国家要发展，必须要有技术人才，而高等院校正是国家所需各行各业的人才的来源地，教育事业得不到发展，
关于半波损失的几个实验验证 姓名：班级：学号： 【摘要】在大学物理的波动光学部分，半波损失是一个重点内容。而进行干涉的相关计算研究时又不得不考虑半波损失的影响。于是本文通过菲涅尔公式分析了半波损失，也从几个比较经典的干涉实验来验证半波损失的存在。 【关键词】半波损失劳埃德镜实验劈尖干涉牛顿环 一．半波损失的基本概念 所谓“半波损失"，就是当光从折射率小的光疏介质射向折射率大的光密介质时，在入射点，反射光相对于入射光有相位突变π，即在入射点反射光与入射光的相位差为π，由于相位差π与光程差λ/2相对应，它相当于反射光多走了半个波长λ/2的光程，故这种相位突变π的现象叫做半波损失。半波损失仅存在于当光从光疏介质射向光密介质时的反射光中，折射光没有半波损失。当光从光密介质射向光疏介质时，反射光也没有半波损失。 实验和理论研究表明光从光疏介质射向光密介质时，在掠入射（入射角接近90度）或正入射（入射角为0度）的情况下，在两种介质界面处反射时相位发生π的突变。这一变化导致反射光的光程差附加了半个波长，称为半波损失。 二．反射光会发生半波损失的原因 反射光的相位跃变情况较为复杂，它有两个转折，一个是入射角θ1>θB(布儒斯特角)和θ1<θB时的情况跃变不同；另一个是折射率n1>n2和n1
大物 结课 论文光现象————地磁场对生命的保护摘要：我们知道, 空气、阳光和水是生命的三大要素. 但是, 除了这些基本的要素之外, 对于生命的发生和发展, 还有一个几乎与此同样重要,对我们经常起作用, 然而我们又无法直接感到的重要因素, 这就是围绕着我们的地磁场，在浩瀚的宇宙中，地球有幸成为生命的摇篮，依仗于地球生成后的宙境和地理环境，众多的物理因素构建了生命物质的存在条件，也为地球生命提供了保护伞，它有效地削弱宇宙射线对生命的伤害，功不可没。关
键字：保护作用、地球磁场、生命、健康极光是出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚里多彩的发光现象。极光是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。 无处不在的地磁场影响着我们生活，地球是个富有生命力的星球，它以各种各样的形式释放着内部的活力。地磁场是地球最基本的物理场，地磁场似乎很深奥，感觉不到它与人类有什么关系的确，它不像空气和水对于人是那么习以为常。没有空气、水，或者空气、水被污染了，人们马上就有感觉。实际上，地磁场也像空气一样，人人都生活在其中。地磁场与空气的差别最显著之处是它不仅存在于地球表面及其周围，而且存在于地球内部和遥远的太空。如同空气一样，地磁场也随时问和空问的变化而变化，只不过它的变化极其缓慢，往往被人类忽视。古代中国人和希腊人
最早知道天然磁石具有吸引力的性质。研究了磁石对生命健康的作用，古代枕磁枕百年耳不聋。地磁场在地球表面形成的磁层除了能保护地球的大气层不被太阳风吹走, 从而挡住大部分宇宙射线和电磁辐射,造成地球上生命发生和发展的特定生态环境外, 地磁场还直接作用于生物机体的内代谢过程。 在地质历史上地磁场层多次发生倒转（即南北极翻转）。在极性转向时期,地磁场强度随之减弱失去对大气层的保护作用。这时不仅大气质量大量丧失, 臭氧层也遭到更大的破坏,难以屏蔽大量有害宇宙射线的辐射。这就是地质历史上多次生物群体大规模灭绝都发生在地磁场倒转时期的重要原因。一个值得注意的变化是,近百年来地磁偶极矩减少5 % ,如果保持这个下降势头, 再过2 0 0 0 年地磁场将完全消失。近期的究结果证明,南极上空臭氧空洞的扩大和臭氧量的减少, 可能是地磁俩极矩长期减少的一个直接结果,应该引起世人的注意。 我们知道呼吸作用是由于红细胞在血浓循环过程中,将氧气送到组织,把二氧化碳带到肺部
学习中国物理学史的作用 学院：材料科学与工程 论文摘要: 中国物理学既是中华民族认识的结晶，具有科学知识的价值，同时具有思想文化价值。中国物理学史的介绍还可以使学生以一种移情的方式，了解中国物理学家的探究与思考，对中国的物理的发展和历史有更深入的了解，同时更好继承我国的物理精神。壮大物理学的发展！ 关键词:中国物理学史了解培养科学精神毅力 引言：今天的在大学学习物理学习中，加入了我国物理学史学习。传统的物理教学忽视了对学生学习兴趣的培养，造成很多同学不想去学习。而物理学史恰好弥补其不足。它可以唤起他们强烈的好奇心和奋发向上的激情，引起浓厚的兴趣。同时对我国的过去有更深入了解，对我国文化有更深了解。对弘扬我国文化有很大的帮助。 1．中国物理学沧桑岁月史 21世纪的我们应当对自己的历史进行解读，尤其对我国的物理 学史进行了解，中华民族有过辉煌的历史，四大发明对社会做 出的巨大贡献是世人共睹的，但为何又会受百年的奇耻大辱。 这一切有着我国的独特文化，他似乎早就给我国物理史带来一 种复杂的影响，我们的古人对物理的研究总的说来就是趋于记 录现象，而没有进行深入的研究和理论的研究。我们国家对于
物理现象的记载可以说是最早国家之一。 我国的物理学发展充满着沧桑，在先秦时期我有过百家争鸣， 各家在发挥自己长处，尤其是墨子学说，它的精髓就在于进行 深入的研究，就类似于西方的科学思维。但它并没被重视，始 皇进行了统一，中华文化走向一致，尤其汉朝以来的独尊儒术，使得中华民族走向与西方完全不同的路。 整整千年历史长河，我们有李白、苏轼、曹雪芹，但我们没有爱因斯坦、牛顿、伽利略。这似乎又在阐释着为什么在近 代我国会受到“华人与狗不得入内”殊礼！ 在这历史长河中，进入仕途，是所有读书人的最高追求，其它一切很可能为邪说。甚至为人鄙视。长时间的大一统且高 度中央集权，可谓一人之言，万万人必从之。而对于物理的研 究，在短时间并不会给君王带来大量的财富，而更多的人学儒，为皇家所用，帮其管理这所谓的王土。为了培养更多奴才，统 治者必将遏制其它学说。而对物理的研究，我们可以说连门都 没进。只能作为一个看客草草记录路边的风景。 2.中国物理学之零零碎碎成就 １）力学方面 《墨经》中的软科学知识已不全是实际生产知识的总结和记述，而是对力学现象进行了粗浅的概括，并进行了一些推理论证。诸如，关于时空观念、运动学知识、力的概念、力系平衡的论述，以及斜面、
（一）广义惯性使牛顿力学进化 爱因斯坦独具慧眼，从司空见惯的现象中及自由落体运动与质量因素无关的经验事实，总结出了等效原理，且明确与准确地说：物体的同性就是广义惯性，这个处境就是空间。牛顿第二定律实质是其第一定其进化。同时，也说明了需要建立一个取代牛二律的进化性质的核心命题系统的新力学理论。广义惯性又引出了两种空间及其区别的新问题。这个新问题困扰了爱因斯坦的一生，走了一大圈"弯"路后，在他晚年时，才看到了解决这个问题的曙光--物体具有空间的广延性，由此"广延性"再往前走一步，就是文中说的ρ空间及其区别的标志是其梯度值的有否。这说明还需要一个新的涉及空间的基本概念及与其相对应的原来等效原理所没有涉及到的新的经验事实：物体质量部分的压强梯度现象（注：在固态的具体物体内部，此"压强梯度"表现为"胁强"），也就是爱因斯坦的物体的空间广延性的具体体现。同时也引出了物体的非刚性及其具有内部空间结构的抽象性质。于是，"万事俱备"，只欠建立一个新的核心命题系统了。可以说，惯三律就是这个系统。广义惯性是由于把"重性"也归于同牛顿惯性一样的物体属性，所以，其革命意义也主要体现在"重力"方面。"引力"是对重力本质的错误认识。广义惯性与场概念把原来引力中的两个平权的物体分离开来：一个是仅表现广义惯性的一般（非整体）物体；另一个是具有产生重力场的特殊性的中心物体。一般物体与中心物体之间已经没有"力"的关系了。但通过重力场（原来引力场与自转惯性离心力合成
的重力场涵义需要改变）有"能"的关系。到此为止，广义惯性已经完成了其逻辑任务，即取消了引力及导出了中心物体的特殊性（当然也具有广义惯性的一般性）。这个特殊性的中心物体就是整体天体。于是，广义惯性与整体天体就构成了理论的内部逻辑性（也就是"自圆其说"）。广义惯性取消了惯性质量与引力质量的区别。当然，更没有质量的第三个属性--产生引力场。说重力场是特殊的ρ空间，也有其对应的经验事实，即具有重力场的质量部分的天体，一般都具有密度及压强（也有温度及磁场因素）与中心距离近似反比分布（中聚度）的现象。同时，其现象也表明了这个天体（中心物体）的特殊性。中聚度现象已经是整体性的一种体现。 （二）牛顿力学 为什么人们回避牛顿第二定律中的"力"（外力）的反作力就是物体的惯性力的道理呢？就是因为把重力也当作外力（引力）时，物体本身没有反作用力--惯性力（重力加速度与物体质量的大小无关），这正是牛顿力学理论内部的不能"自圆其说"的地方，这也正是爱因斯坦所注意的地方。为了回避这矛盾性（无意识的），不得不让其"外力"担当"广义"的力的重任。"力是物体加速运动的原因"这一没有条件限制的观念，是牛顿力学最主要的思维定势。不管是相对的加速运动还是"绝对"的加速运动，人们都在头脑中马上反映出来要乘上物体的质量，使力成为其运动的原因。于是，其直接错误后果就是把非牛顿惯性系内或重力场内的物体"自由"或有阻力的"不自由"的加速运动，也