第四章 物理学革命

大学物理复习第四章知识点总结大学物理复习第四章知识点总结一．静电场：1.真空中的静电场库仑定律→电场强度→电场线→电通量→真空中的高斯定理qq⑴库仑定律公式：Fk122err适用范围：真空中静止的两个点电荷F⑵电场强度定义式：Eqo⑶电场线：是引入描述电场强度分布的曲线。

曲线上任一点的切线方向表示该点的场强方向，曲线疏密表示场强的大小。

静电场电场线性质:电场线起于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远，不闭合，在没有电荷的地方不中断，任意两条电场线不相交。

⑷电通量：通过任一闭合曲面S的电通量为eSdS方向为外法线方向1EdS⑸真空中的高斯定理：eSoEdSqi1int只能适用于高度对称性的问题：球对称、轴对称、面对称应用举例：球对称：0均匀带电的球面EQ4r20(rR)(rR)均匀带电的球体Qr40R3EQ240r(rR)(rR)轴对称：无限长均匀带电线E2or0(rR)无限长均匀带电圆柱面E(rR)20r面对称：无限大均匀带电平面EE⑹安培环路定理：dl0l2o★重点：电场强度、电势的计算电场强度的计算方法：①点电荷场强公式+场强叠加原理②高斯定理电势的计算方法：①电势的定义式②点电荷电势公式+电势叠加原理电势的定义式：UAAPEdl(UP0)B电势差的定义式：UABUAUBA电势能：WpqoPP0EdlEdl(WP00)2.有导体存在时的静电场导体静电平衡条件→导体静电平衡时电荷分布→空腔导体静电平衡时电荷分布⑴导体静电平衡条件:Ⅰ.导体内部处处场强为零,即为等势体。

Ⅱ.导体表面紧邻处的电场强度垂直于导体表面，即导体表面是等势面⑵导体静电平衡时电荷分布:在导体的表面⑶空腔导体静电平衡时电荷分布:Ⅰ.空腔无电荷时的分布：只分布在导体外表面上。

Ⅱ.空腔有电荷时的分布(空腔本身不带电，内部放一个带电量为q的点电荷)：静电平衡时，空腔内表面带-q电荷，空腔外表面带+q。

3.有电介质存在时的静电场⑴电场中放入相对介电常量为r电介质，电介质中的场强为：E⑵有电介质存在时的高斯定理：SDdSq0,intE0r各项同性的均匀介质D0rE⑶电容器内充满相对介电常量为r的电介质后，电容为CrC0★重点：静电场的能量计算①电容：②孤立导体的电容C4R电容器的电容公式C0QQUUU举例：平行板电容器C圆柱形电容器C4oR1R2os球形电容器CR2R1d2oLR2ln()R1Q211QUC(U)2③电容器储能公式We2C22④静电场的能量公式WewedVE2dVVV12二.静磁场：1.真空中的静磁场磁感应强度→磁感应线→磁通量→磁场的高斯定理⑴磁感应强度：大小BF方向：小磁针的N极指向的方向qvsin⑵磁感应线：是引入描述磁感应强度分布的曲线。

导论一、科学的四个特征：1.是放映客观食物和规律的知识和知识体系；2.是探索客观事物及其规律的活动；3.是一种社会建制；4.是一种知识形态的生产力.二、技术的定义：是人类对自然和社会进行有目的的改造和控制活动.特征：1.既具有自然属性又具有社会属性；2.具有工具性与价值负载性；3.功能具有两面性.三、科学与技术的关系：科学与技术存在密切的联系,同时,科学与技术既具有一些共同特征,又有显着的差别.相同点：科学与技术都是人类的理性创造活动及其成果,都放映了人对自然的对象性关系,都属于历史的、发展的范畴.不同点：技术是一种广义的知识体系,与科学具有不同的知识结构和行为特征；科学更多地体现者人对于自然的认知和理解,更侧重于认识自然,技术更多地反映者人对自然的改造和控制,更侧重于为了特殊的目的而改造自然.随着发展,近代科学和技术加快了融合的速度,出现“一体化”特点.四、列举中国古代科技成就的5个领域的每一个中两个提出成就：1.数学：在公元前14世纪商朝使用十进位制；公元5世纪初,祖冲之父子算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间,保持了千年之久.2.天文：中国人提出了一种早期的无限宇宙概念；中国人发展了数值计算天文学和星表.3.地学：水经式出于唐代,是我国第一部国家级水法；山海经由山经、海经和大荒经三部分组成,其中山经成书最早,科学价值最大,是我国现存最早的地理着作.4.农学：在春秋战国时期开始使用铁农具和牛耕；宋朝秦观着蚕书,是中国保存下来最早的蚕桑业专着.5.医学：黄帝内经是最早的医学经典；神农本草经是中国最早的药物学专着.第一章近代自然科学的初步发展一、近代自然科学初步发展在14-15世纪,地点是欧洲.二、近代自然科学初步发展的原因：文艺复兴的思想解放；宗教改革；手工业发展；航海；东西方交流.三、地心说强调以地球为中心,日心说强调以太阳为中心.四、近代科学和第一次大综合以牛顿的地面运动三大定律和万有引力定律为标志.五、近代科学方法有：实验归纳法；数学演绎法；数学与实验相结合的方法；牛顿的科学方法；形而上学的机械唯物注意自然观.第二章第一次产业技术革命一、第一次产业技术革命从英国开始,17世纪中叶.二、第一次产业技术革命产生的原因：思想解放；宗教改革；生产的发展；城市化运动；殖民扩张.三、第一次产业技术革命的源头：纺织技术；飞梭和珍妮纺车.四、第一次产业技术革命的标志是蒸汽机的发明的应用.五、第一次产业技术革命涉及的领域包括：纺织工业；钢铁工业；蒸汽机的发明应用；煤炭工业等.第三章近代自然科学的全面发展一、康德-拉普拉斯星云假说：太阳系及其行星都有一个历史的演化过程,它们是由原是弥漫物质星云逐渐凝聚而成,不断收缩的星云中心部分凝聚成太阳,大体在同一平面上的环状弥漫星云物质收缩凝聚成了行星.二、能量守恒定律：各种能量都是相互联系的,可以在一定的条件下相互转化,这种转化在数量上是守恒的.三、近代自然科学全面发展中物理学的进展包括：能量守恒定律的发现和热力学、电磁现象的研究,光的波动说的复兴.四、近代自然科学全面发展中化学的进展包括：原子分子轮；有机物的合成和有机结构理论；元素周期表.五、近代自然科学全面发展中生物学的进展包括：细胞学说；生物进化论的诞生.六、生物进化论的两个基本思想是：用进废退；获得性遗传.第四章第二次产业技术革命一、第二次产业技术革命从德国开始,19世纪中叶.二、李比希学派在教育上的重大贡献是：在大学中建立教学科研用实验室.三、第二次产业技术革命在德国的主要领域有：化学工业的兴起,内燃机的发明和利用；电力技术革命.四、第二次产业技术革命中美国兴起的原因有：重视农业；加强工农业联系；基础设施建设先行；组织创新；加强科技与经济的结合；引进与创新相结合；管理出效益.第五章物理学革命及其影响一、侠义相对论的两条原理是：光速不变原理；狭义相对性原理.二、侠义相对论的主要结论有：尺缩效应；钟慢效应；思维时空；新的速度变换公式；物体质量随欲动速度增加而增加；质量与能量之间的内在关系.三、量子力学在以下四个方面取得巨大成就：量子学说的提出；光的波粒二象性的发现；院子结构问题的探索；物质波概念的提出.四、现代化学理论的新发展包括：元素周期理论的新发展；现代化学键理论.第六章宇观世界探索一、宇宙的哈勃半径为：1.310的10方LY.二、大爆炸宇宙模型的描述为：宇宙为原始火球.球内充满辐射和基本粒子,这些基本粒子相互发生核聚变反应,引起爆炸向外膨胀,辐射温度和物质温度急剧下降,核反应停止,期间产生的各种元素形成今天宇宙中的各种物质.三、黑洞：恒星到晚年的归宿,它的质量是太阳的3-50倍.天文学家认为,黑洞是这样的一种时空区域：在其表面连光也无法逃离其引力的束缚.四、研究太阳的双重意义是：太阳给地球和人类以能量,是人类生存不可或缺的,可以了解人类的环境；太阳在宇宙钟是一颗普通的恒星,研究它对整个宇宙的研究有普遍的指导意义.第七章深入微观世界和追求物质统一性一、19世纪末,物理学的三大发现是：X射线,天然放射线,电子.二、人类已经发现自然界中存在四种力：强力,弱力,万有引力,电磁力.三、基本粒子的性质有:质量,寿命,电荷,自旋等.四、基本粒子按其作用方式分为：强子,轻子,传播子.第八章地球系统科学、生态学和环境科学一、地球系统科学的定义：将地球大气圈、水圈、岩石圈、生物圈作为一个相互作用的系统,研究其间的物理的、化学的和生物的过程,并和人类生活、生产联系起来,认识现状和过去,预见未来.二、生态学定义：是研究生命系统和环境系统之间相互作用的机理、规律的科学.三、环境科学定义：是研究人类活动和环境质量关系的科学.宏观上和微观上P141四、地球系统科学研究的三个层次是：全球变化；区域模型；宏观调控.五、何谓温室效应：指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应,就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面,而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产生大气变暖的效应.六、简述一个自然界中的一条较完整的生态食物链;草-蝗虫-青蛙-蛇-鹰七、生态学研究的三个主要方面：作为生物学的一个分支学科,生态学研究生物与环境、生物与生物之间的相互关系；生态学主要以种群、群落和生态系统的研究为核心；随着全球环境问题日益受到重视,全球生态学应运而生,并正在成为人们关注的领域.八、环境科学研究的内容是：探索全球方位内自然环境演化规律；揭示人类活动和自然环境的关系；考察环境变化对人类生存的影响；研究区域环境污染综合防治的技术；加强最自然系统的研究.第九章生命科学与智能探索一、现代生命科学包括：现代遗传学；分子生物学；神经科学等.二、基因理论的主要内容：基因存在生命体中；基因能产生同样的基因,遗传功能；在一定条件下,基因可能变异：进化.三、生命起源中的自然发生说认为生命来源于非生命.其进化过程为：无机物-有机小分子物质-生物大分子物质-多分子体系-原始生命.目前的科学发展已制成人造生物大分子物质.四、恩格斯提出：人类超越动物界过程中的作用表现在：劳动促使古猿直立行走；劳动促使古猿的前爪转变为人手；在劳动中产生了语言；劳动推动了人脑的形成和发展；劳动发明了用火,最终把人同动物分开.第十章系统科学与探索复杂性一、系统科学的定义：是分析与综合渗透的研究方法,包括物理学、化学、生物学、心理学、社会学和医学、工程等领域的系统方法、原理和技术等研究.二、系统的定义：是存在于一定环境之中,由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的整体.三、按组成要素系统可分为：自然系统,人工系统,复合系统.四、按时空状态分：动态系统,静态系统.五、按与外部环境的关系分：开放系统,封闭系统.六、系统结构与功能的关系：功能是结构的表现,结构是功能的基础,结构于内,功能表现于外.七、系统论的基本原则是：整体性原则,层次性原则,有序性原则,开放性原则.八、霍乐提出三维系统方法指：逻辑维,时间维,知识维.九、控制论定义：是研究各类系统的调节和控制规律的科学.十、反馈的定义：是指系统输出的全部或一部分,通过一定的途径返回到输入端,从而对系统的输入和再输出市价影响的过程.十一、信息论研究的范畴：“信息”是信息论的核心范畴.十二、信息的特点：信息不能离开物质而独立存在；信息的作用和价值往往受到接受者主观因素的制约和影响；信息不但具有可识别性、可传输性、可存贮性等,更重要的是,信息具有可分享性.十三、控制论与信息论的主要方法有：反馈法,功能模拟法,箱方法,信息方法.第十一章当代高技术的崛起及其特点一、高技术定义：是指基本原理主要建立在最新科学成就基础上的技术；是“尖端”的、“前沿”的、“先进”的技术；是从经济角度对一类产品、企业或产业的评价术语,凡是技术所占比重超过一定标准获比例时就可称为高技术产品、企业获产业.二、目前公认高技术的领域：电子信息技术,新材料技术,新能源技术,生物技术,海洋技术,空间技术.三、当代高技术发展的原因：1.源于现代自然科学的突破性发展；2.社会的需要推动了高技术的发展；3.军事的需要刺激了高技术的发展；20世纪中叶以来高技术史无前例的崛起,从根本上说是源于现代自然科学的突破性发展；社会的需要直接构成了当代高技术产生与发展的根本动因；20世纪以来,世界范围内的战争与军备竞赛,刺激与加速了高技术的产生与发展.四、高技术的特点：高群落；高智力；高投资；高风险；高收益；高竞争；高渗透；高战略.第十二章计算机技术一、第一台电子计算机诞生的时间是：1946-2-15.二、冯·诺依曼给出的计算机原理与结构的主要内容：5大部件,二进制,存储程序控制.三、第一代计算机：真空管；第二代：晶体管；第三代：集成电路；第四代：大规模集成电路.第十三章生物技术一、生物技术包括：酶工程,发酵工程；基因工程；细胞工程.二、酶工程定义：是在一定的物质反应装置内,利用酶的催化作用,将相应原料快速高效地转变为人类所需产品的一门技术.发酵工程定义：是指采用现代工程技术手段,利用的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于过程的一种新技术.基因工程定义：是一种将不同生物的遗传物质DNA,按照人们的意愿,在体外或体内进行人工剪切和拼接,然后通过一定的载体,再转入到所操作的生物体中,使其在所操作的生物体细胞中得到表达,从而生产出人们所需要的产品,或创造出人们所需要的新的生物类型的技术.细胞工程定义：是一门在细胞水平上利用生物、改良生物和创造新生物的技术.三、酶的特性：高效,专一,反应后性质数量都不变化,在常温常压下进行.四、酶工程主要包括：酶的生产和分离技术,固定化酶技术,酶应用技术.五、发酵工程四部曲：1.选取发酵原料及对原料进行预处理；2.发酵过程准备；3.发酵过程；4.对发酵产品进行分离和提纯,以获得符合要求的发酵产品.六、细胞的全能型：指细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性.七、简述当前的一项应用的生物技术：生物医药中的基因疗法,就是人为地有目的地对人体DNA或RNA进行处理.P245-248第十四章新材料、新能源技术一、现代文明的三大支柱：能源,材料,信息.二、当代新材料包括：新型金属材料、高分子合成材料、复合材料、新型无机非金属材料、光电子材料和纳米材料等.三、高分子合成材料包括：合成橡胶,化学纤维.四、新型无机非金属材料包括：工业陶瓷、光导纤维和光导材料.五、新能源有：太阳能,风能等.特点：多,无污染,采集难度大.六、论述核能开发与核安全关系：面对当今能源危机,只有核能是一种既清洁又安全可靠,且经济上最具竞争力的最现实的替代能源.核能开发将成为21世纪人类应对能源危机和实现经济可持续发展的必然选择.虽然核能具有来源丰富、安全、清洁、高效等明显优点,但是核能开发仍然可能对环境造成严重的污染,对人类社会造成重大损害.因此,在核能开发的同时,我们要关注核安全,避免发生历史上的核安全事故美国核电站失水事故,前苏联核电站泄漏放射性物质,日本地震海啸导致核电站爆炸.核能开发给生态资源、环境保护、社会生活以及经济发展带来巨大利益,也对人类的安全和可持续发展形成潜在威胁,从可持续发展的角度对核能进行开发、注重核安全,能更好地保护环境和促进人类利益.第十五章海洋技术与空间技术一、海洋技术包括：海洋探测技术,海洋资源开发技术.二、海洋资源开发技术有：海洋矿产资源开发技术,海洋生物资源开发技术,海洋化学资源开发技术,海洋能源资源开发技术.三、目前在海洋探测技术中使用的主要器具有：考察船,海洋卫星,潜水器等.四、人类进入太空的难关有：1.克服地球甚至太阳系的万有引力；2.克服真空；3.适应剧烈变化的温度环境；4.防止有害辐射.五、空间技术的三大支柱：航天器,运载器,地面测控技术.六、我国第一个环游太空的宇航员是：杨利伟.补充问题：·结合东莞市情或国情,谈谈为什么说“科学技术是第一生产力”答：1这是由科学技术在现代生产力体系中的作用决定的.现代科学技术革命的发展,使科学技术以空前的规模和速度进入生产领域,使现代物质生产力成为一个复杂的体系.在这个复杂的体系中,科学技术自身不但体现为生产力,而且在生产力诸要素中成为最主要的推动力量,成为第一位的构成要素.2这是由科学技术对国民经济增长的贡献率决定的.科学技术不仅使经济在量上即规模和速度上迅速增长,同时也使经济发生质的飞跃,在经济结构、劳动结构、产业结构、经营方式等方面发生了深刻变革.邓小平对此有敏锐的察觉,提出,中国必须发展自己的高科技,在世界高科技领域占有一席之地.3这是由知识创新和创造知识的劳动在现代社会生产中所起的作用决定的.科学研究是进行知识创新或进行创造知识的劳动,知识也属于生产力的要素.随着知识经济时代的到来,知识已经被认为是提高生产率和实现经济增长的驱动器.肯定科学技术是第一生产力,就是要尊重知识、尊重人才,特别是进行知识创新、技术发明创造的人才,注意 .·论述“新材料”“新能源”对我国可持续发展的重大意义答：发展清洁可再生的新能源是人类可持续发展的唯一出路.对中国来讲,新能源的战略意义犹其重大.随着经济的快速增长,中国对能源的需求量越来越大,常规油气已不能满足国民经济发展的需要.据统计,2010年和2020年我国石油对外依存度分别为47%和60%预计,迫切需要新的能源来满足国内日益增长的能源需求.从世界能源史来看,中国要完成大国崛起的战略,必须转向以新能源为方向的能源战略.中国应该像美国转向石油和英国转向煤炭那样迅速转向新能源体,赢得经济和政治上的优势,保证中国在21世纪的和平崛起.2008年全球一次能源消费的增长中约3/4的增长来自中国,随着经济规模的扩大,能源缺口将逐渐加大,对外依赖程度也将不断加深,我们如果希望能够保证经济持续快速发展,发展新的替代能源迫在眉睫.中国的特殊问题在于快速工业化和快速城镇化并举,而经济增长方式长期粗放,缺乏技术创新和制度创新,导致能源与人口、经济、社会、资源、环境可持续发展的各方面矛盾集中出现.对中国而言,发展新能源有利于中国社会转型.中国,现在已经是温室气体排放量最多的国家,中国自身面临巨大的环保责任压力,新能源战略将有助于中国减压,成为负责任的大国.·什么是系统简述系统的结构和功能关系答：系统是存在于一定环境之中,由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的整体.系统结构与功能的关系：功能是结构的表现,结构是功能的基础,结构于内,功能表现于外.P172·哥白尼的日心说的革命性作用是什么答：1哥白尼的日心说是科学的天文学诞生的标志,也是近代科学诞生的标志.2哥白尼的日心说动摇了神学宇宙观,成为自然科学从神学中解放出来的宣言书.3哥白尼的日心说的革命性作用不在于强调太阳是宇宙的中心,而是在于指出了地球在宇宙中没有任何特殊地位.这正是宇宙论原理的精神,也称为哥白尼精神.·为什么说海洋是生命的摇篮答：当宇宙空间中星云团在重力的作用下,裂变、旋转形成地球之后,雨水把大气中的无机生成物植入了原始海洋.这些无机物的“胚胎”在海洋的母体里经过漫长的孕育、演变,诞生了原始生命.又经过了漫长而曲折的过程,出现了细胞,出现了原始生物,后来又出现了植物、动物的分支.海洋里的原始水生藻类演变形成了今天拥有30多万种类的植物世界；动物由单细胞的进化直至产生了超凡脱俗的人类,在这个演化过程中,海洋充当了生命的摇篮和母体.1、最早的生命来自海洋；2、如今80%的动物仍生活在海洋；3、对人类来说,海洋中蕴藏着丰富的自然资源,是个尚待开发的宝库.·克隆与社会伦理答：克隆技术是近年来新兴的无性繁殖的生物学技术,其发展非常迅速,就该技术的发展现状而言,在不久的将来就可能实现对人的克隆,必将给人类伦理世界带来冲击,从而可能给人类带来前所未有的伦理危机.从生物学上来说．克隆是指用无性生殖方式产生个体有机体或细胞的遗传拷贝.目前可能应用于人类的克隆技术分为两种,一种为生殖性克隆,一种为治疗性克隆.生殖性克隆即是复制出一个完整的个体.治疗性克隆只是生成相同基因的组织或器官,用来置换身体患有某些疾病的器官.针对克隆技术的应用将带来的伦理问题,我们还是应该理智的对待,不能把它看作洪水猛兽,也不能全盘接受,应该一分为二,客观地看待.我个人认为生殖性克隆是应该被绝对禁止的,因为这种技术违背了自然界的基本法则,冲击了多样性,使得人类社会这个有机的整体不能顺利运行.而且由于克隆人的特殊性．现有的法律制度及伦理学都无法解决上述问题.克隆人的出现必将带来一系列严重的社会问题,并且难以解决,最终导致人类社会的混乱和颠覆.所以说人的生殖性克隆是要被绝对禁止的,这不是否定科技对人类发展的作用,而是要保护人之所以称为人的基本要求.而克隆技术的另一分支,治疗性克隆,我以为在一定条件保障下是可以提倡的.因为与生殖性克隆不同,它只是对器官的复制,而器官作为人体的一部分,只是无意识的有机体,治疗性克隆的应用,并不涉及人类的伦理道德问题.治疗性克隆不仅不会对人类社会的发展造成不良后果,反而是大有增益.首先治疗性克隆,可以为脏器衰竭的患者提供健康的可替代的器官,从而可以减少患者痛苦,挽救患者生命,并减少医疗资源的消耗,提高整体的医疗保障的水平.再者,治疗性克隆技术的发展免除了亲属捐献器官的痛苦,免除家属为亲人牵挂的内心纠结,并将挽救无数个支离破碎的家庭.这必将有利于社会的和谐发展,利于人民的安居乐业.虽然治疗性克隆技术可以给患者带来福音,但是必须在有相关的政策法规的保护下,防止技术被别有用心的人滥用,才可以推广治疗性克隆技术,而不至于导致社会秩序混乱.目前世界各国对生殖性克隆的态度比较一致,很多国家已经立法明确禁止生殖性克隆,对于治疗性克隆,目前国际上存在很多分歧,各国态度较为谨慎,但是我想随着克隆技术的进步,人们对克隆技术认识更加清晰,并且有能力掌控治疗性克隆技术的应用,势必会大大促进人类健康事业的发展.但是,需要警惕的是,某些国家或者研究单位为了各自不可告人的目的秘密的推行生殖性克隆技术,克隆人的出项也并非天方夜谭,可能在将来给人类社会带来极不稳定因素,我们也应该有应对这类危机的心理准备.·环境保护和可持续发展答：·根据一些事例,论述“科学技术是一把双刃剑”答：科学技术的发展速度远远超过我们的想象,这既是生产力提高的一种结果,同时又为生产力的进一步提高创造了条件.正因为这样,小平同志才会断言:科学技术是第一生产力.但是,并不是每个人都对科学技术的飞速发展报以欢呼.相反, 有相当多的人 , 坚持这样一种观点:科学技术是一把双刃剑,它既可以造福人类,又可能给人类带来灾难.相关知识、事例：1.现在银行利用高科技设备如计算机帮助工作,这既提高了工作效率 ,降低了工作人员的工作强度,又方便了顾客.但是计算机的普遍使用又带来另类问题:一些不法分子利用各种高科技手段破坏计算机网络、盗窃银行机密文件, 侵犯储户利益,获取非法利益.尤其让人不安的是,随着科技水平的提高,这种所谓的高科技犯罪越来越多 ,让人产生一种“道高。

近代以来的科学发展历程教案第一章：科学革命与近代科学的诞生1.1 哥白尼与地心说的挑战1.2 伽利略与实验科学的奠基1.3 牛顿的万有引力定律1.4 科学方法的兴起第二章：工业革命与科技的联姻2.1 瓦特与蒸汽机的革新2.2 史蒂芬孙与铁路交通的突破2.3 电力的发现与应用2.4 内燃机的发明与汽车、飞机的诞生第三章：20世纪初的物理学革命3.1 相对论的提出与证实3.2 量子理论的建立与发展3.3 原子弹与核能的利用3.4 粒子物理与宇宙学的研究进展第四章：生物科学与遗传学的突破4.1 细胞学说的确立4.2 达尔文的进化论4.3 孟德尔的遗传规律4.4 分子生物学与基因工程的发展第五章：信息时代与科技革新5.1 计算机的诞生与发展5.2 互联网的普及与全球连接5.3 与机器学习的应用5.4 生物技术与医疗健康的革新第六章：化学科学的进步6.1 原子理论的建立6.2 元素周期表的发现6.3 有机化学与生物化学的发展6.4 材料科学的兴起与应用第七章：地学与环境科学的发展7.1 板块构造理论的提出7.2 地球环境的变迁与气候变化7.3 生物多样性与生态系统的保护7.4 环境污染与可持续发展第八章：现代物理学的新进展8.1 量子场论与基本粒子的探索8.2 凝聚态物理与新材料的研究8.3 光学技术与激光的应用8.4 非线性科学及其在工程中的应用第九章：生命科学与健康的革新9.1 分子医学与疾病机理的研究9.2 免疫学与疫苗技术的进步9.3 再生医学与组织工程9.4 精准医疗与个性化治疗第十章：科技伦理与科学教育10.1 科技发展中的伦理问题探讨10.2 科学教育的重要性和方法10.3 科学素养的提升与社会责任10.4 未来科学家与科技领导者的培养重点和难点解析重点一：科学革命与近代科学的诞生补充说明：哥白尼的日心说挑战了当时的宗教权威，为科学思想的解放奠定了基础。

伽利略通过实验验证了日心说，并建立了实验科学的方法论。

物理学发展和科技革命BZ07004007 庞锦毅摘要本文试图从讨论物理学发展的脉络来研究科技革命的过程。

众所周知，物理学是认识世界的学科。

她是如何描述世界的？她能将我们的世界解析到何种程度？文章第一章会给出经典物理学框架下，物理学是如何发展并一步步揭示世界本质以及她在解释世界的过程中遇到了哪些困难。

第二章会叙述近代物理学一次重要的变革以及阐明物理学是如何通过自我修正重新准确揭示世界本质的过程。

第三章会给出近代物理学发展的脉络及其遇到的困难。

关键字：分析力学，自由度，动力学轨迹，统计，相对论，量子理论第一章经典物理学很多物理学史学者对于在最近的那次物理学变革来临之前的物理学史倾向于这样一种观点：经典物理学的大厦已经构建完成，剩下的任务只是将一些基本常数测量的更加精确。

个人认为这种观点不但不严谨，甚至是谬误的。

众所周知，物理学的终极目标是描述世界。

而我们的世界从还原论的角度说，是一个多体系统。

仅仅完善基本单元的动力学是远远不够的。

经典物理的分析力学只能完全求解单自由度的系统的动力学。

一旦超出单自由度情形，看似无所不能的分析力学实际上就变得捉襟见肘了。

众所周知的困难就是从两体问题到三体问题的障碍。

两体问题由于空间平移对称性和空间转动对称性的缘故，原本的六自由度系统最终能够约化为单自由度问题而得以求解。

然而拥有九自由度的三体问题即使经过对称性约化，也还剩余四个自由度。

当然，这并不是说分析力学无法分析这些多自由度问题。

欧拉-拉格朗日方程能够给出系统自由度的演化方程，但是对于大量的非线性系统我们由于最终无法解耦这些微分方程而不能给出清晰的相空间动力学轨迹。

从某种意义上讲，我们对于我们的世界仍旧知之甚少，即使在那个经典物理学如日中天的年代。

随着数值计算的发展，优美的解析物理学开始向数学妥协：既然无法解析求解普遍的动力学轨迹，我们便给出一个具体的动力学轨迹数值解。

实际上，随着自由度的增加，这种妥协也开始崩溃。

大量自由度与非线性的结合导致了混沌的出现。

物理学第四章知识点总结第四章主要内容是力和压力第一节力1、力的概念力是一种相互作用，是一种可以改变物体形态或状态的物理量，是物体之间的相互作用。

2、力的性质(1) 力的作用是相互的。

(2) 力有大小和方向。

(3) 力可以使物体产生变化，而且是物理量。

(4) 力是矢量，有大小和方向。

3、力的计算力的大小和方向都是有实际意义的，力是矢量，有大小和方向。

力的计算要按照力的平行四边形法则来计算。

4、万有引力任何两个物体之间都有万有引力。

万有引力的大小与质量有关系。

5、弹力当物体受到变形时，产生弹性形变所产生的力叫做弹力。

6、弹性力和非弹性力(1) 弹性力：弹性形变所产生的力。

弹性形变是指在物体内部弹性变形，而不改变其形状的变形。

(2) 非弹性力：非弹性形变所产生的力。

非弹性形变是指在物体内部非弹性变形，而改变其形状的变形。

7、摩擦力摩擦力是两个物体相互接触时，在相互接触面上出现的一个与运动方向相反的力。

8、力的平行四边形法则如果一个物体受到一组几个共静力的作用，那么它受到的合外力等于这些力合成的结果。

第二节压力1、压力的概念压力是单位面积上的力。

形象地说：压力是对物体的作用力，是单位面积上的力。

2、压力的计算压力=力/面积3、万有引力产生的压力任何两个物体间都有万有引力，所以产生了压力。

4、液体的压力液体中任一点受到来自各个方向的压力，是由于这点上液体分子对这点的作用力的结果。

5、压强压强是单位面积上的压力。

在常见的情况下，常常用单位面积上的力叫做压力，叫做单位面积上的压力，叫做压强。

6、静液压当液体被加在容器中，液体将充分自动的塞满整个容器，液体在容器的作用是将容器的每个部分都用均能。

这种现象叫做静液压。

7、动液压动液压装置是用被通向，有较大压力的流体来传送运动能。

第三节力的组合1、力的平行或反向关系共静力----平行关系缠绕力----交叉关系対立力----反向关系2、单握条件的合外力如果所有的合外力平行，并且在同一线上，那么力的合成为这些力的代数和。

第四章物理学的发展物理学是研究物质基本结构和物质运动的最一般规律的科学，是其它科学和技术的基础和发源地。

一方面，它推动着人们的认识观念与思维方式的变革与发展，另一方面，又通过技术转化为直接生产力，为社会和经济服务。

同时，物理学也是一门不断发展的科学，向着物质世界的深度和广度不断前进。

原始的自然观和物理学的起源与发展在第二章中已经谈到一些，本章叙述的主要是经典物理学至现代物理学的发展和相关内容。

经典物理学是指19世纪末以前的物理学部分，包括经典力学、热力学、统计物理学、经典电磁学等；现代物理学是指20世纪初发展起来的物理学部分，包括量子力学、相对论、原子核物理、粒子物理学等内容。

4.1 经典物理学的诞生与发展从16世纪到18世纪，大约有300年的时间，是近代自然科学形成和发展时期。

这一时期，在资产阶级民主革命和资本主义生产发展的推动下，自然科学摆脱了宗教神学的束缚和坚持对自然界进行精密的观察和实验的研究，以前所未有的速度发展起来。

第谷、开普勒、伽利略、笛卡尔、牛顿等科学家都为新时代科学思想的建立作出了贡献。

其中最杰出的成就是牛顿创立了经典力学体系，实现了以力学为中心的科学知识的第一次大综合。

4.1.1 经典力学体系的建立丹麦天文学家第谷·布拉赫（T.Brahe, 1546～1601年）以毕生精力进行观测，获得了大量数据资料，为开普勒（J.Kepler，1571～1630年）行星运动三定律的108研究作了充分准备。

与此同时，以伽利略(G.Galileo，1564～1642年)为代表的物理学家对力学开展了广泛研究，得到了自由落体定律。

伽利略的两部著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明》（通常简称为《两门新科学》，所谓两门新科学是指材料力学和运动力学），为力学的发展奠定了思想基础。

随后，牛顿（I.Newton，1642～1727年）在总结伽利略和开普勒等人研究成果的基础上，进行分析综合，建立了牛顿力学三定律和万有引力定律。