簡介：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,數(shù)學(xué)與物理學(xué)的關(guān)系,白宜鑫41406179,,,,,,,數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)，物理是物理，但物理可以通過數(shù)學(xué)的抽象而受益，而數(shù)學(xué)則可通過物理的見識而受益莫爾斯,,數(shù)學(xué)被認(rèn)為是一切科學(xué)的基礎(chǔ)。但是“數(shù)學(xué)是自然科學(xué)嗎”顯然答案是否定的。然而，科學(xué)中的很多東西往往被人們主觀意識決定或認(rèn)為是當(dāng)然事，殊不知很多事情恰恰不是我們想象的那樣。數(shù)學(xué)也被人們想當(dāng)然地認(rèn)為是自然科學(xué)，并認(rèn)為數(shù)學(xué)描述的就是真實(shí)的客觀世界。數(shù)學(xué)是能描述世界，但是數(shù)學(xué)也有不能描述客觀世界的地方。數(shù)學(xué)不是萬能的，數(shù)學(xué)只是一個(gè)工具，度量，計(jì)算和邏輯推理的工具。很多數(shù)學(xué)的東西，在現(xiàn)實(shí)世界是找不著對應(yīng)物的。下面，我們從數(shù)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域論證一下。,數(shù)與算術(shù)算術(shù)是解決日常生活中的各種計(jì)算問題，即整數(shù)與分?jǐn)?shù)的四則運(yùn)算。自然界根本不存在數(shù)。數(shù)是因?yàn)橛?jì)算的需要而產(chǎn)生的，在數(shù)學(xué)中的數(shù)，要求沒有個(gè)體差異，在計(jì)數(shù)的個(gè)體中，個(gè)體是全同的，這是對個(gè)體必要的理想化和抽象。宏觀世界根本不存在全同的個(gè)體系統(tǒng)，即，自然數(shù)是對個(gè)體理想化的抽象。除自然數(shù)的其他數(shù)是自然數(shù)間的增加，減少和比例關(guān)系。,,,代數(shù)代數(shù)學(xué)可分為初等代數(shù)學(xué)和抽象代數(shù)學(xué)兩部分，代數(shù)是全同個(gè)體的函數(shù)或方程關(guān)系，即是一種數(shù)理邏輯關(guān)系。初等代數(shù)與算術(shù)不同，主要區(qū)別在于代數(shù)要引入未知數(shù)，根據(jù)問題的條件列方程，然后解方程求未知數(shù)的值。抽象代數(shù)學(xué)由作為解方程的科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯看鷶?shù)運(yùn)算結(jié)構(gòu)的科學(xué)，引入群的概念和邏輯關(guān)系。邏輯屬于方法論或工具學(xué)范疇，不屬于自然科學(xué)。,,,,,幾何幾何，就是研究空間結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的一門學(xué)科概念。平面幾何中的點(diǎn)，線，面都是理想化的抽象。在自然界不存在絕對的無體積的點(diǎn)，不存在沒有寬度的線和無厚度的面。所有幾何都是對點(diǎn)，線，面和體的函數(shù)，邏輯或極限關(guān)系，而點(diǎn)，線，面和體全都是對客觀世界對象理想化的抽象的概念，即客觀對象是全同化的。例如，平面，圓，三角形等各種規(guī)則的幾何圖形，自然界根本不存在，只有在數(shù)學(xué)和人工環(huán)境中才能找到。,,三角函數(shù),三角函數(shù)包括它包含六種基本函數(shù)正弦、余弦、正切、余切、正割、余割。三角函數(shù)是在平面直角坐標(biāo)系中定義的，其定義域?yàn)檎麄€(gè)實(shí)數(shù)域。三角函數(shù)就是邊與邊的比例與夾角的對應(yīng)關(guān)系，而邊與角是抽象化后的概念。自然界也根本不存在三角函數(shù)關(guān)系。,,,,,,,,,,,,,,高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)是研究函數(shù)的微分、積分，方程以及有關(guān)概念有關(guān)應(yīng)用的數(shù)學(xué)分支。微積分主要是以數(shù)，線段，矩形平面為極限計(jì)算的。而數(shù)，線和面也都是理想化后的抽象的概念，自然界沒有對應(yīng)物。,,,,,,,,,,,,數(shù)學(xué)物理方法數(shù)學(xué)物理方法，它是物理學(xué)的數(shù)學(xué)處理工具。對一個(gè)物理問題的處理，通常需要三個(gè)步驟一、利用物理定律將物理問題翻譯成數(shù)學(xué)問題；二、解該數(shù)學(xué)問題，其中解數(shù)學(xué)物理方程占有很大的比重，有多種解法；三、將所得的數(shù)學(xué)結(jié)果翻譯成物理，即討論所得結(jié)果的物理意義。,物理學(xué)是對客觀的認(rèn)識和描述。并給出給出相應(yīng)的物理原理，物理定律和物理圖像。,物理學(xué)的發(fā)展依賴于數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)是物理學(xué)的表述形式。數(shù)學(xué)高度的抽象性，使它能夠概括物理運(yùn)動的所有空間形式和一切量的關(guān)系。數(shù)學(xué)以極度濃縮的語言寫出了物理世界的基本結(jié)構(gòu)，唯有數(shù)學(xué)才能以最終的、精確的和便于講授的形式表達(dá)自然規(guī)律，唯有數(shù)學(xué)才能應(yīng)用于錯(cuò)綜復(fù)雜的物質(zhì)運(yùn)動過程之中。牛頓的代表作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，正是采用了數(shù)學(xué)語言才對力學(xué)定律做出了科學(xué)的、有利的系統(tǒng)論述。,數(shù)學(xué)是創(chuàng)立和發(fā)展物理學(xué)理論的主要工具。物理原理、定律往往直接從實(shí)驗(yàn)概括抽象出來。首先是量的測定，然后再建立起量的聯(lián)系數(shù)學(xué)關(guān)系式，其中就包含著大量的數(shù)學(xué)整理工作，本身就要進(jìn)行大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，才能科學(xué)地整理實(shí)驗(yàn)所觀測到的量，找出它們之間的聯(lián)系，以便用最簡潔的數(shù)學(xué)形式表現(xiàn)豐富的物理內(nèi)容。,,數(shù)學(xué)作為邏輯推理，抽象思維的有力工具，能幫助人們把握事物的本質(zhì)及其內(nèi)在聯(lián)系，普朗克的學(xué)生勞厄說過“數(shù)學(xué)終于成了物理學(xué)家的思想工具。”愛因斯坦曾指出以速度V運(yùn)動的粒子的總動能可由公式E2C2P2M2C2，從而得到E±C2P2M2C41／2，許多數(shù)學(xué)家認(rèn)為其負(fù)解是荒謬的，只有狄拉克宣稱負(fù)解描述的是一種以不尋常狀態(tài)存在的真實(shí)粒子。四年后，正電子的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了狄拉克的預(yù)言，這說明數(shù)學(xué)以其高度抽象的思維提高了物理學(xué)家的預(yù)見能力，能深刻地揭示物質(zhì)世界的內(nèi)在聯(lián)系。,物理學(xué)理論的應(yīng)用要借助數(shù)學(xué)工具。物理學(xué)理論有著非常廣泛的應(yīng)用，特別是在工程技術(shù)中離不開物理理論的指導(dǎo)，從日常的建筑到尖端的航天技術(shù)無不與物理理論相聯(lián)系，在具體運(yùn)用物理理論時(shí)，也要借助數(shù)學(xué)工具，可以這樣理解，既然物理理論要依賴于數(shù)學(xué)方法，從現(xiàn)實(shí)原型中抽象概括出來，那么將物理理論應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中去，實(shí)際上是一個(gè)逆過程，這個(gè)過程也需要數(shù)學(xué)工具。,,,,,使用數(shù)學(xué)工具研究物理學(xué)，本身也推動著數(shù)學(xué)的發(fā)展。在運(yùn)用數(shù)學(xué)工具研究具體問題是，可能會暴露出數(shù)學(xué)理論自身的矛盾，可能會出現(xiàn)一些現(xiàn)成的數(shù)學(xué)理論解決不了的難題等，這些都會促進(jìn)數(shù)學(xué)的完善、發(fā)展和提高，因此，不少數(shù)學(xué)理論是在物理學(xué)研究的過程中豐富和發(fā)展起來的。物理學(xué)對數(shù)學(xué)發(fā)展的重要作用還體現(xiàn)在它為數(shù)學(xué)理論提供了實(shí)踐的檢驗(yàn)。數(shù)學(xué)理論雖然有嚴(yán)密精確的邏輯證明，但并不能保證數(shù)學(xué)理論就是真理。一般地說來，只有在實(shí)踐中得到直接或間接的驗(yàn)證，它才能被引入到科學(xué)理論之中，才能在數(shù)學(xué)的王國里找到自己的地位，也只有這樣它才能得到進(jìn)一步的發(fā)展。,結(jié)語物理學(xué)促進(jìn)了數(shù)學(xué)上的許多發(fā)現(xiàn)，而數(shù)學(xué)本身又是物理學(xué)研究的工具，又是表達(dá)理論研究成果的媒介。只有通過數(shù)學(xué)才能最終以精確形式表達(dá)自然規(guī)律。只有通過數(shù)學(xué)才能抓住錯(cuò)綜復(fù)雜的變化過程，找到最基本、最普遍的規(guī)律。物理學(xué)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀表明數(shù)學(xué)是物理學(xué)理論的表述形式，正如物理學(xué)伽利略所說，自然界這本大書是用數(shù)學(xué)語言寫成的。同樣，物理學(xué)又促進(jìn)數(shù)學(xué)的發(fā)展，正如數(shù)學(xué)家彭加萊所說，“數(shù)學(xué)離開了物理就會步入歧途，物理學(xué)家不僅迫使人們面臨大量的數(shù)學(xué)問題，而且能影響我們朝著夢想不到的方向前進(jìn)。”他還說“物理科學(xué)不僅給我們數(shù)學(xué)家求解問題的機(jī)會，而且還幫助我們發(fā)現(xiàn)解決它們的方法?！睏钫駥幵f，數(shù)學(xué)和物理學(xué)像一對“對生”的樹葉，它們只有在基部有很小的共有部分，多數(shù)部分則是相互分離的。我想這些話可以很好的總結(jié)數(shù)學(xué)與物理學(xué)之間的關(guān)系。,,參考文獻(xiàn)1楊振寧．楊振寧文集M．上海華東師范大學(xué)出版社，1998．2王曉聆，王研．?dāng)?shù)學(xué)與物理學(xué)中的美學(xué)問題J．山東醫(yī)科大學(xué)社會科學(xué)版，19983厚字德，馬國芳．物理學(xué)與數(shù)學(xué)J．現(xiàn)代物理知識增刊，1996．4張莫宙．20世紀(jì)數(shù)學(xué)經(jīng)緯FM．華東師范大學(xué)出版社．20025胡顯同．物理學(xué)與數(shù)學(xué)J．零陵師專學(xué)報(bào)自然科學(xué)版6B格林．宇宙的琴弦M．李泳譯．湖南科學(xué)技術(shù)出版杜，20027C23EA艾伯特．近代物理科學(xué)的形而上學(xué)基礎(chǔ)CM．成都四川教育出版社，199471．,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,THANKYOU,2016,

簡介：高中新教材物理學(xué)史匯總,對于物理學(xué)史有關(guān)內(nèi)容的考查已成為近年來高考試題中的一個(gè)亮點(diǎn)．從知識內(nèi)容方面看，所考查的都是對物理學(xué)的發(fā)展有重要影響的人物和事件；從問題設(shè)計(jì)的角度方面看，常以選擇題或填空題的方式出現(xiàn)．有以物理現(xiàn)象及解釋為線索構(gòu)建起來的情景題，以考查同學(xué)們對科學(xué)家們不同觀點(diǎn)的了解；還有以物理學(xué)史為背景形成的信息題，以考查同學(xué)們提取、加工和處理信息的能力．,一、高考物理學(xué)史類歸類1．注重物理學(xué)史中有關(guān)觀點(diǎn)的考查題型特點(diǎn)這類題目一般是選取教材中涉及的一些重大物理理論形成過程中的史實(shí)，旨在考查考生對知識形成過程的來龍去脈是否清楚，是否具有基本的唯物辯證觀和思辨能力．解題策略這類題目對平時(shí)學(xué)習(xí)中只重視結(jié)果、不關(guān)注過程的考生來說很容易失分．因此，在平時(shí)的復(fù)習(xí)中，同學(xué)們一定要認(rèn)真把握知識的形成與發(fā)展的過程，構(gòu)建好知識結(jié)構(gòu)．,例1下列敘述符合物理學(xué)史實(shí)的有A．奧斯特通過實(shí)驗(yàn)揭示了電與磁是有聯(lián)系的B．歐姆用實(shí)驗(yàn)研究了電流的熱效應(yīng)，總結(jié)出歐姆定律C．庫倉用扭秤實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了“電荷間相互作用的大小跟它們的電荷的乘積成正比”這一假設(shè)D．伽利略通過斜面實(shí)驗(yàn)，加以科學(xué)的抽象和推理得出“力不是維持物體運(yùn)動的原因”對物理學(xué)史有關(guān)觀點(diǎn)的考查，有利于同學(xué)們更好地把握知識的來龍去脈，形成合理的知識結(jié)構(gòu)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)，逐漸形成在比較中會遷移、求創(chuàng)新的思維策略，提高同學(xué)們舉一反三、觸類旁通的能力．,ACD,2．側(cè)重物理學(xué)史中相關(guān)物理事件的考查題型特點(diǎn)這類題目一般選取教材中的演示實(shí)驗(yàn)、常見的物理現(xiàn)象及在科學(xué)發(fā)展史上有重大意義的人物和事件，考查考生對重要物理現(xiàn)象和物理學(xué)史的了解情況．解題策略這類題目較基礎(chǔ)，屬于送分題．同學(xué)們在平時(shí)的復(fù)習(xí)中，要了解對物理科學(xué)發(fā)展起到重要作用的物理學(xué)家和他們所作出的貢獻(xiàn)，正確理解基本概念和基本規(guī)律的形成過程．,例2下述說法中正確的是A．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，使人類邁進(jìn)了使用電的時(shí)代B．安培發(fā)現(xiàn)了磁場對運(yùn)動電荷的作用規(guī)律，據(jù)此勞侖斯制成了世界上第一臺回旋加速器C．牛頓運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)的方法得出“力不是維持物體運(yùn)動的原因”D．牛頓總結(jié)出萬有引力定律，并精確測出了引力常量,A,從高考命題的導(dǎo)向功能來說，對相關(guān)物理史實(shí)的考查，旨在促進(jìn)中學(xué)物理課堂中物理學(xué)史的教學(xué)，提高中學(xué)物理課堂中的人文氣息，幫助同學(xué)們形成良好的物理意識，有助于提高其對物理學(xué)家在探索物理現(xiàn)象和過程的本來面目中所表現(xiàn)出來的堅(jiān)韌不拔的毅力和精神的感悟，并更好地激發(fā)出學(xué)習(xí)熱情，提高同學(xué)們用辯證唯物主義觀點(diǎn)和歷史唯物主義觀點(diǎn)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和處理問題的能力．,3．以物理學(xué)史為載體，著力于應(yīng)用能力的考查題型特點(diǎn)這類題目一般是選取教材中所呈現(xiàn)的物理學(xué)史上的一些重要的物理現(xiàn)象或史實(shí)作為知識背景構(gòu)建起來的信息題，旨在考查考生分析處理信息的能力．解題策略在平時(shí)的復(fù)習(xí)中，同學(xué)們一定要弄清楚基本概念和基本規(guī)律的內(nèi)涵，把握規(guī)律性的東西．,例3亞里士多德認(rèn)為，重的物體總是比輕的物體下落得快．伽利略不同意這個(gè)觀點(diǎn)，做了著名的落體實(shí)驗(yàn)．如果我們到月球表面上用銅塊和羽毛做落體實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果將是A．銅塊比羽毛下落得快B．羽毛比銅塊下落得塊C．兩者下落得一樣快D．因?yàn)樵虑虮砻娴闹亓铀俣缺鹊厍虮砻娴男?，無法確定誰快誰慢,C,新課程改革中十分注重對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，重視獲取信息、運(yùn)用相關(guān)信息獨(dú)立解決問題的能力的考查．以物理學(xué)史為基礎(chǔ)構(gòu)建問題情景，考查考生利用相關(guān)信息解決問題的能力符合新課改的要求，凸顯了新課改的特點(diǎn)．,二、高中物理教材中物理學(xué)史內(nèi)容梳理在高考中，要想順利解答物理學(xué)史內(nèi)容的考題，關(guān)鍵還是要在復(fù)習(xí)中認(rèn)真梳理物理學(xué)史內(nèi)容，并與相關(guān)的物理內(nèi)容形成知識系統(tǒng)，形成分析問題與解決問題的能力．現(xiàn)把中學(xué)物理中相關(guān)的物理學(xué)史內(nèi)容整理如下，供同學(xué)們參考,必修11．亞里士多德認(rèn)為必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個(gè)地方17世紀(jì)，意大利物理學(xué)家伽利略論證了重物體不會比輕物體下落得快，并用理想實(shí)驗(yàn)法指出在水平面上運(yùn)動的物體若沒有摩擦，將保持這個(gè)速度一直運(yùn)動下去，力不是維持物體運(yùn)動的原因．2．17世紀(jì)，英國科學(xué)家牛頓提出了三大運(yùn)動定律．,必修23．17世紀(jì)，德國天文學(xué)家開普勒提出了開普勒行星運(yùn)動的三個(gè)定律．4．1687年，牛頓發(fā)現(xiàn)和總結(jié)出萬有引力定律．5．1789年，英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測出了引力常量．6．20世紀(jì)初，愛因斯坦建立了狹義相對論，得出了一些不同于經(jīng)典力學(xué)的觀念和結(jié)論．,選修3－17．1752年，美國科學(xué)家富蘭克林通過風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了閃電是電的一種形式，把天電與地電統(tǒng)一起來，并發(fā)明了避雷針．8．1785年，法國物理學(xué)家?guī)靵隼门こ訉?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電荷之間的相互作用規(guī)律庫侖定律．9．1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的磁針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，稱為電流的磁效應(yīng)．10．1826年，德國物理學(xué)家歐姆通過實(shí)驗(yàn)得出歐姆定律．,11．荷蘭物理學(xué)家洛倫茲提出運(yùn)動電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運(yùn)動電荷有作用力洛倫茲力的觀點(diǎn)．12．1841～1842年，焦耳和楞次先后各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律，稱為焦耳楞次定律．13．在1907～1913年間美國物理學(xué)家密立根多次做了油滴實(shí)驗(yàn)，比較準(zhǔn)確地測定了電子的電量．14．法拉第提出場的概念，并用畫電場線、磁感線的方法描述電場和磁場．,15．安培提出分子電流假說，能夠解釋磁化、退磁等現(xiàn)象．16．1895年，洛倫茲提出了洛倫茲力公式．17．1879年，美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)，由此制成的霍爾元件是一種重要的磁傳感器．18．1911年，荷蘭科學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬在溫度降到某一值時(shí)，都會出現(xiàn)電阻突然降為零的現(xiàn)象超導(dǎo)現(xiàn)象．,選修3－219．1831年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律電磁感應(yīng)現(xiàn)象．20．1832年，亨利發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象．21．1834年，楞次發(fā)現(xiàn)了楞次定律．以下為選考內(nèi)容，供各校依具體情況選用選修3－322．1827年，英國植物學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)懸浮在水中的花粉微粒不停地做無規(guī)則運(yùn)動的現(xiàn)象布朗運(yùn)動．,選修3－423．荷蘭物理學(xué)家惠更斯確定了計(jì)算單擺周期的公式．23．奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象多普勒效應(yīng)．24．1621年，荷蘭物理學(xué)家斯涅耳總結(jié)出光的折射定律．25．1801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊觀察到了光的干涉現(xiàn)象．,26．1864年，英國物理學(xué)家麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波，這就是光的電磁說．27．1887年，德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并測定了電磁波的傳播速度等于光速．28．關(guān)于光的本質(zhì)有兩種學(xué)說一種是牛頓主張的微粒說，認(rèn)為光是光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒；一種是荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出的波動說，認(rèn)為光是在空間傳播的某種波．29．1818年，法國科學(xué)家泊松計(jì)算出了圓板衍射泊松亮斑．30．1895年，德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線倫琴射線．,

簡介：物理學(xué)與自然規(guī)律,緒論撩開物理學(xué)的神秘面紗,1、力學(xué)主要研究力和運(yùn)動的關(guān)系。重點(diǎn)學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能。,一、高中物理的主要內(nèi)容,過山車為什么能翻轉(zhuǎn),火箭為什么會起飛,,,2、熱學(xué)主要研究分子動理論和氣體的熱學(xué)性質(zhì)。,1、力學(xué)主要研究力和運(yùn)動的關(guān)系。重點(diǎn)學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能。,高中物理的主要內(nèi)容,熱氣球?yàn)槭裁茨茱w起來,蒸汽機(jī)車,,火車為什么能奔馳,3、電學(xué)主要研究電場、電路、磁場和電磁感應(yīng)。,2、熱學(xué)主要研究分子動理論和氣體的熱學(xué)性質(zhì)。,1、力學(xué)主要研究力和運(yùn)動的關(guān)系。重點(diǎn)學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能。,高中物理的主要內(nèi)容,為什么會出現(xiàn)閃電,摩擦過的梳子為什么會吸引輕小物體,,,風(fēng)力發(fā)電,,,,,,,三峽大壩,,美麗的極光,,,4、光學(xué)主要研究光的傳播規(guī)律和光的本性。,3、電學(xué)主要研究電場、電路、磁場和電磁感應(yīng)。,2、熱學(xué)主要研究分子動理論和氣體的熱學(xué)性質(zhì)。,1、力學(xué)主要研究力和運(yùn)動的關(guān)系。重點(diǎn)學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能。,高中物理的主要內(nèi)容,彩光,,彩虹,,光導(dǎo)纖維,光導(dǎo)纖維,,激光武器,激光,,5、原子物理主要研究原子和原子核的組成與變化。,,4、光學(xué)主要研究光的傳播規(guī)律和光的性。,3、電學(xué)主要研究電場、電路、磁場和電磁感應(yīng)。,2、熱學(xué)主要研究分子動理論和氣體的熱學(xué)性質(zhì)。,1、力學(xué)主要研究力和運(yùn)動的關(guān)系。重點(diǎn)學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能。,高中物理的主要內(nèi)容,原子彈爆炸,氫彈爆炸,二、為什么要學(xué)習(xí)物理,1、使人能適應(yīng)現(xiàn)代社會的需要,科學(xué)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域全面普及，并且以前所未有的速度飛速發(fā)展，人要想適應(yīng)現(xiàn)代社會，必須學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)。普通勞動者對物理知識的需求已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了高中物理知識的范圍。,2、使人能夠進(jìn)一步學(xué)習(xí),物理學(xué)習(xí)是人們從事進(jìn)一步學(xué)習(xí)的必要準(zhǔn)備。一個(gè)人的物理學(xué)習(xí)水平?jīng)Q定了他在什么層次上開始某門科學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)，也會顯著影響到他今后學(xué)習(xí)的水平。正因?yàn)槿绱?，各大學(xué)理工科招生時(shí)，都把考生的物理成績高低作為錄取與否的重要依據(jù)。,3、使人的素質(zhì)得到顯著提高,物理學(xué)是人類文化的重要組成部分。它的觀念、理論和方法，已經(jīng)滲透到人類文化的各個(gè)方面。學(xué)習(xí)物理將大大增加人們頭腦中的知識總量，促進(jìn)大腦提高認(rèn)識世界的廣度和深度，這樣就提高了人的文化素質(zhì)。,,物理學(xué)是一門十分吸引人而又比較難學(xué)的學(xué)科，它既使學(xué)習(xí)者感到極大的樂趣，又需要學(xué)習(xí)者付出艱苦的努力。學(xué)習(xí)物理能使人的智力因素和非智力因素得到發(fā)展，增強(qiáng)人的活動效率和自身的調(diào)控，這樣就提高了人的心理素質(zhì)。,,4、物理學(xué)是關(guān)于“萬物之理”的學(xué)問，是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學(xué)，是極富洞察力和想象力的科學(xué)。學(xué)習(xí)物理能夠極大的提高我們綜合分析問題的能力思維能力。,三、如何學(xué)好物理,1、認(rèn)真閱讀，學(xué)會自學(xué)物理知識全在課本中。重要的概念和規(guī)律都用黑體字標(biāo)出，其中每個(gè)詞語都經(jīng)過科學(xué)家的反復(fù)推敲，必須逐字逐句加以理解。閱讀課本時(shí)，要抓住關(guān)鍵詞語，弄清語句間的邏輯順序和因果關(guān)系，領(lǐng)會文章段落所表達(dá)的物理內(nèi)容，掌握課本敘述物理問題的表達(dá)方法。學(xué)習(xí)物理不能滿足于閱讀課本，還要自學(xué)大量的課外讀物與科普期刊,,2、認(rèn)真聽講，獨(dú)立思考老師經(jīng)過多年教學(xué)實(shí)踐的磨煉，注意學(xué)習(xí)老師提出問題的思路和解決問題的方法，這是多快好省掌握知識的捷徑。要在老師的引導(dǎo)下，積極思考問題，主動參與教學(xué)過程。,,3、做好實(shí)驗(yàn)，做好練習(xí)實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)物理的出發(fā)點(diǎn)；練習(xí)測驗(yàn)和作業(yè)是學(xué)習(xí)物理的落腳點(diǎn)。兩者是認(rèn)識過程的兩個(gè)階段。前者是從生動直觀到抽象思維的第一個(gè)飛躍；后者是從抽象思維到實(shí)踐的第二個(gè)飛躍。,,4、理論與實(shí)際相結(jié)合總之，高中物理比初中物理內(nèi)容更廣更深，題目也更多更難，要求也更高更全。同學(xué)們要在理解和運(yùn)用上多下功夫。在理解的基礎(chǔ)上運(yùn)用；在運(yùn)用的過程中加深理解。而獨(dú)立思考，理論聯(lián)系實(shí)際又是理解和運(yùn)用的關(guān)鍵。同學(xué)們要樹立自主學(xué)習(xí)的意識，自覺閱讀與思考，注重實(shí)驗(yàn)與練習(xí)。,總結(jié),一、高中物理的主要內(nèi)容力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、原子物理學(xué)。二、為什么要學(xué)習(xí)物理三、如何學(xué)好物理學(xué),

簡介：,一、高考物理試卷分值分布（2007年2009年）,二、高考物理試卷考點(diǎn)分布情況及特點(diǎn)（2007年2009年）,,48,48,43,5,5,5,37,37,42,5,5,5,5,5,5,,1、熱學(xué),3、原子和原子物理,2、光學(xué),4、力學(xué),5、電磁學(xué),（分子動理論、理想氣體的性質(zhì)及狀態(tài)方程、熱力學(xué)第一定律等）,（光的反射、光的折射及全反射、光電效應(yīng)現(xiàn)象、光的波粒二象性等）,（氫原子的能級躍遷、質(zhì)能方程及衰變方程等）,（直線運(yùn)動、牛頓運(yùn)動定律、曲線運(yùn)動、萬有引力定律、動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、機(jī)械振動與機(jī)械波等）,（電場、恒定電流、磁場、電磁感應(yīng)、交流電等）,實(shí)驗(yàn),,,,2007年）14．對一定量的氣體，下列說法正確的是A在體積緩慢地不斷增大的過程中，氣體一定對外界做功B在壓強(qiáng)不斷增大的過程中，外界對氣體一定做功C在體積不斷被壓縮的過程中，內(nèi)能一定增加D在與外界沒有發(fā)生熱量交換的過程中，內(nèi)能一定不變,2008年）14．對一定量的氣體,下列說法正確的是A氣體的體積是所有氣體分子的體積之和B氣體分子的熱運(yùn)動越劇烈,氣體溫度就越高C氣體對器壁的壓強(qiáng)是由大量氣體分子對器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的D當(dāng)氣體膨脹時(shí),氣體分子間的勢能減小,因而氣體的內(nèi)能減少,2009年）16如圖,水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分,隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動,右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲氣缸壁和隔板均絕熱初始時(shí)隔板靜止,左右兩邊氣體溫度相等現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流,通電一段時(shí)間后切斷電源當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí),與初始狀態(tài)相比A右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變B左右兩邊氣體溫度都升高C左邊氣體壓強(qiáng)增大D右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量,功、能及關(guān)系,P、V、T及內(nèi)能,氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)第一定律,返回,,2007年）17．如圖,P是一偏振片,P的振動方向（用帶有箭頭的實(shí)線表示）為豎直方向下列四種入射光束中,哪幾種照射P時(shí)能在P的另一側(cè)觀察到透射光A太陽光B沿豎直方向振動的光C沿水平方向振動的光D沿與豎直方向成45°角振動的光,2008年）15．一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個(gè)表面上,經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個(gè)表面射出,出射光線相對于入射光線側(cè)移了一段距離在下列情況下,出射光線側(cè)移距離最大的是A紅光以30°的入射角入射B紅光以45°的入射角入射C紫光以30°的入射角入射D紫光以45°的入射角入射,2009年）21一玻璃磚橫截面如圖所示,其中ABC為直角三角形（AC邊末畫出）,AB為直角邊ABC45°ADC為一圓弧,其圓心在BC邊的中點(diǎn)此玻璃的折射率為15P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏若一束寬度與AB邊長度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚,則A從BC邊折射出束寬度與BC邊長度相等的平行光B屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度C屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度D當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大,光的偏振,光的折射定律,光的折射與全反射,返回,,2007年）18．氫原子在某三個(gè)相鄰能級之間躍遷時(shí),可發(fā)生三種不同波長的輻射光。已知其中的兩個(gè)波長分別為Λ1和Λ2且Λ1Λ2，則另一個(gè)波長可能是ABCD,2008年）20．中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí),質(zhì)量虧損為△M,相應(yīng)的能量△E＝△MC2＝22MEV是氘核的結(jié)合能下列說法正確的是A用能量小于22MEV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子B用能量等于22MEV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動能之和為零C用能量大于22MEV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動能之和為零D用能借大于22MEV的光子照射靜止氘核時(shí),氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子,它們的動能之和不為零,2009年）18氫原子的部分能級如圖所示。已知可見光的光子能量在162EV到311EV之間。由此可推知,氫原子A從高能級向N1能級躍遷時(shí)了出的光的波長比可見光的短B從高能級向N2能級躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見光C從高能級向N3能級躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見光的高D從N3能級向N2能級躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見光,能級躍遷,對結(jié)合能的理解,能級躍遷,,,返回,,＋,力學(xué),＋,電磁學(xué),考查考生對知識的理解能力,考查考生的推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,（2007年）20．假定地球，月球都靜止不動，用火箭從地球沿地月連線向月球發(fā)射一探測器。假定探測器在地球表面附近脫離火箭。用W表示探測器從脫離火箭處飛到月球的過程中克服地球引力做的功，用EK表示探測器脫離火箭時(shí)的動能，若不計(jì)空氣阻力，則A．EK必須大于或等于W，探測器才能到達(dá)月球B．EK小于W，探測器也可能到達(dá)月球C．EK＝1/2W，探測器一定能到達(dá)月球D．EK＝1/2W，探測器一定不能到達(dá)月球,借用萬有引力的模型考查功能關(guān)系，解題兩個(gè)關(guān)鍵1、探測器在飛往月球的過程中，除要克服地球的引力外，月球的引力也會對其做功2、地月質(zhì)量比為811,,（2008年）25（20分）我國發(fā)射的“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿近似于圓形的軌道繞月飛行。為了獲得月球表面全貌的信息，讓衛(wèi)星軌道平面緩慢變化。衛(wèi)星將獲得的信息持續(xù)用微波信號發(fā)回地球。設(shè)地球和月球的質(zhì)量分別為M和M，地球和月球的半徑分別為R和R1，月球繞地球的軌道半徑和衛(wèi)星繞月球的軌道半徑分別為R和R1，月球繞地球轉(zhuǎn)動的周期為T。假定在衛(wèi)星繞月運(yùn)行的一個(gè)周期內(nèi)衛(wèi)星軌道平面與地月連心線共面，求在該周期內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射的微波信號因月球遮擋而不能到達(dá)地球的時(shí)間（用M、M、R、R1、R、R1和T表示，忽略月球繞地球轉(zhuǎn)動對遮擋時(shí)間的影響）。,,,E,,,M,,,,,,,,,,,,（2009年）2621分如圖,P、Q為某地區(qū)水平地面上的兩點(diǎn),在P點(diǎn)正下方一球形區(qū)域內(nèi)儲藏有石油,假定區(qū)域周圍巖石均勻分布,密度為石油密度遠(yuǎn)小于,可將上述球形區(qū)域視為空腔如果沒有這一空腔,該地區(qū)重力加速度（正常值）沿豎直方向當(dāng)存在空腔時(shí),該地區(qū)重力加速度的大小和方向會與正常情況有微小偏離重力加速度在原豎直方向（即PO方向）上的投影相對于正常值的偏離叫做“重力加速度反?！睘榱颂綄な蛥^(qū)域的位置和石油儲量,常利用P點(diǎn)附近重力加速度反?，F(xiàn)象已知引力常數(shù)為G1設(shè)球形空腔體積為V,球心深度為D（遠(yuǎn)小于地球半徑）,X，求空腔所引起的Q點(diǎn)處的重力加速度反常2若在水平地面上半徑L的范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)重力加速度反常值在與（K1）之間變化，且重力加速度反常的最大值出現(xiàn)在半為L的范圍的中心,如果這種反常是由于地下存在某一球形空腔造成的，試求此球形空腔球心的深度和空腔的體積。,,,,,由于萬有引力的存在，地球上的物體都受到重力的作用。因?yàn)榈貧?nèi)部是由各種種密度不同的巖石組成，有些地方可能存在著密度較大的或者密度較小的礦床，這會引起地球表面上物體重力的變化，也就是重力加速度的反常。,,,,,,R,M,M,CAB,,正常值,,非正常值,,,,CBA,返回,,（2007年）21．如圖所示，在PO、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場、磁場方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框ABCDEFA位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，BC邊與磁場的邊界P重合，導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從T＝0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場區(qū)域。以A→B→C→D→E→F為線框中的電動勢Ε的正方向，以下四個(gè)Ε－T關(guān)系示意圖中正確的是,,（2008年）21．如圖，一個(gè)邊長為L的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場；一個(gè)邊長也為L的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直；虛線框?qū)蔷€AB與導(dǎo)線框的一條邊垂直，BA的延長線平分導(dǎo)線框。在T＝0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿AB方向移動，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域。以I表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度，取逆時(shí)針方向?yàn)檎?。下列表示IT關(guān)系的圖示中，可能正確的是,,,,,,,,,（2009年）2415分如圖，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時(shí)間的變化率，K為負(fù)的常量。用電阻率為Ρ、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長為L的方框。將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場區(qū)域中。求（1）導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大?。唬?）磁場對方框作用力的大小隨時(shí)間的變化。,,返回,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本問題,1、重視物理實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,2、引導(dǎo)學(xué)生把注意力放在實(shí)驗(yàn)與理論關(guān)系的思考上或者放在實(shí)驗(yàn)探索和設(shè)計(jì)上,3、物理實(shí)驗(yàn)的功能，不僅僅在于獲得“正確”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，更重要的是使學(xué)生經(jīng)歷和體驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的探索過程,,（2007年）22．（17分）（1）在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，有人提出以下幾點(diǎn)建議A．適當(dāng)加長擺線B．質(zhì)量相同，體積不同的擺球，應(yīng)選用體積較大的C．單擺偏離平衡位置的角度不能太大D．當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過一次全振動后停止計(jì)時(shí)，用此時(shí)間間隔作為單擺振動的周期其中對提高測量結(jié)果精確度有利的是①。（2）有一電流表，量程為1MA，內(nèi)阻R1約為100Ω。要求測量其內(nèi)阻?？蛇x用器材有，電阻器R0，最大阻值為999999Ω；滑動變阻器甲，最大阻值為10KΩ；滑動變阻器乙，最大阻值為2KΩ；電源E1，電動勢約為2V，內(nèi)阻不計(jì)；電源E2，電動勢約為6V，內(nèi)阻不計(jì)；開關(guān)2個(gè)，導(dǎo)線若干。采用的測量電路圖如圖所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下①斷開S1和S2，將R調(diào)到最大；②合上S1調(diào)節(jié)R使電流表滿偏；③合上S2，調(diào)節(jié)R1使電流表半偏，此時(shí)可以認(rèn)為電流表的內(nèi)阻RG＝R1，試問（Ⅰ）在上述可供選擇的器材中，可變電阻R1應(yīng)該選擇①；為了使測量盡量精確，可變電阻R應(yīng)該選擇②；電源E應(yīng)該選擇③。（Ⅱ）認(rèn)為內(nèi)阻RG＝R1，此結(jié)果與RG的真實(shí)值相比④。（填“偏大”、“偏小”或“相等”）,,（2008年）22（18分）L（5分）某同學(xué)用螺旋測微器測量一銅絲的直徑，測微器的示數(shù)如圖所示，該銅絲的直徑為____________MM。（2）（13分）右圖為一電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連線圖。該實(shí)驗(yàn)可用來測量待測電阻RX的阻值（約500Ω）。圖中兩個(gè)電壓表量程相同，內(nèi)阻都很大。實(shí)驗(yàn)步驟如下①調(diào)節(jié)電阻箱，使它的阻值R0與待測電阻的阻值接近；將滑動變阻器的滑動頭調(diào)到最右端。②合上開關(guān)S。③將滑動變阻器的滑動頭向左端滑動，使兩個(gè)電壓表指針都有明顯偏轉(zhuǎn)。④記下兩個(gè)電壓表V1和V2的讀數(shù)U1和U2。⑤多次改變滑動變阻器滑動頭的位置，記下V1和V2的多組讀數(shù)U1和U2。⑥求RX的平均值。回答下列問題（Ⅰ）根據(jù)實(shí)物連線圖在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，其中電阻箱符號為，滑動變阻器的符號為，其余器材用通用的符號表示。（Ⅱ）不計(jì)電壓表內(nèi)阻的影響，用U1、U2、和R0表示RX的公式為RX＝_____________________。（Ⅲ）考慮電壓表內(nèi)阻的影響，用U1、U2、R0、V1的內(nèi)阻R1、V2的內(nèi)阻R2表示RX的公式為RX＝________________________。,,2009年）22、（5分）某同學(xué)利用多用電表測量二極管的反向電阻。完成下列測量步驟（1）檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn)。（2）將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔，將選擇開關(guān)拔至電阻測量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫?。?）將紅、黑表筆____①_______，進(jìn)行歐姆調(diào)零。（4）測反向電阻時(shí)，將____②______表筆接二極管正極，將____③_____表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù)。（5）為了得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤____④_______（填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“中央”）；否則，在可能的條件下，應(yīng)重新選擇量程，并重復(fù)步驟（3）、（4）。（6）測量完成后，將選擇開關(guān)拔向_____________⑤________________位置。,,23、（13分）某同學(xué)得用圖1所示裝置做“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運(yùn)動軌跡，但不慎將畫有軌跡圖線的坐標(biāo)紙丟失了一部分，剩余部分如圖2所示。圖2中水平方向與豎直方向每小格的長度均代表010M，、和是軌跡圖線上的3個(gè)點(diǎn)，和、和之間的水平距離相等。完成下列空（重力加速度取）（1）設(shè)、和的橫坐標(biāo)分別為、和，縱坐標(biāo)分別為、和，從圖2中可讀出____①_____M，____②______M，____③______M（保留兩位小數(shù)）。（2）若已測知拋出后小球在水平方向上做勻速運(yùn)動。利用（1）中讀取的數(shù)據(jù)，求出小球從運(yùn)動到所用的時(shí)間為______④__________S，小球拋出后的水平速度為________⑤__________（均可用根號表示）。,（3）已測得小球拋也前下滑的高度為050M。設(shè)和分別為開始下滑時(shí)和拋出時(shí)的機(jī)械能，則小球從開始下滑到拋出的過程中機(jī)械能的相對損失，________⑥__________（保留兩位有效數(shù)字）,扁鵲三兄弟醫(yī)學(xué)水平的三境界,教師教學(xué)水平三層次,

簡介：認(rèn)識物理學(xué),1什么是物理2學(xué)習(xí)物理有什么用,認(rèn)識物理學(xué),物理學(xué)物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本的結(jié)構(gòu),最普遍的相互作用,最一般的運(yùn)動規(guī)律及所使用的實(shí)驗(yàn)手段和思維方法的自然科學(xué)。,什么是物理學(xué),,月球和地球,太陽系,消亡的星球釋放出復(fù)雜的能量。如果滅亡的星球足夠龐大，也有可能會有新的星球從中誕生。如果大到太陽的25倍，也有可能形成一個(gè)黑洞,,,原子的構(gòu)成,物質(zhì)是由分子或原子構(gòu)成的。,最近的天文觀察和宇宙膨脹論研究表明，宇宙的密度是由79的暗能量，5的發(fā)光和不發(fā)光物質(zhì)，5的熱暗物質(zhì)和20的冷暗物質(zhì)組成。也就是說，宇宙中有90以上是看不見的暗物質(zhì)，其中可能包含宇宙早期遺留到現(xiàn)在的一種看不見的弱相互作用的重粒子，這些冷暗物質(zhì)恰恰正是支持宇宙膨脹論的關(guān)鍵所在。,暗物質(zhì),20161214歐洲核子研究中心（CERN）于周四（8日）發(fā)布消息稱，國際太空站（ISS）的觀測裝置，在宇宙空間中檢測到疑似反粒子的「反氦」。今后會進(jìn)行進(jìn)一步分析，一旦確認(rèn)屬實(shí)，將是人類首次在自然界發(fā)現(xiàn)反粒子。這是發(fā)現(xiàn)的疑似「反氦」粒子是由2個(gè)反質(zhì)子及1個(gè)反中子構(gòu)成，有著與氦原子近乎相同的重量。,反粒子,研究范圍包括宏觀和微觀,物理學(xué)物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本的結(jié)構(gòu),最普遍的相互作用,最一般的運(yùn)動規(guī)律及所使用的實(shí)驗(yàn)手段和思維方法的自然科學(xué)。,研究對象力、熱、聲、光、電等現(xiàn)象,學(xué)習(xí)物理有什么用,1、物理學(xué)是認(rèn)識世界的科學(xué),2、物理學(xué)是改變物質(zhì)世界的科學(xué),3、物理學(xué)蘊(yùn)含科學(xué)思想、科學(xué)精神和科學(xué)方法。,瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)推動了第一次工業(yè)革命。,電力技術(shù)和電子技術(shù)為基礎(chǔ)的第二次工業(yè)革命,信息技術(shù)正在改變著我們的科技、經(jīng)濟(jì)和生活。,物理學(xué)家及其貢獻(xiàn),物理學(xué)家及其貢獻(xiàn),物理學(xué)家及其貢獻(xiàn),如何學(xué)好物理,研讀課本，認(rèn)真聽講，完成作業(yè)熟記概念、規(guī)律和公式注重物理過程和方法,

簡介：§111球面成像,一、單球面折射1、單球面折射2、單球面折射公式的推導(dǎo)圖3、符號規(guī)則凡是實(shí)物、實(shí)像的距離，P、P均取正值；虛物、虛像的距離P、P，均取負(fù)值；凸球面對著入射光線則R為正，反之為負(fù)。,,,,單球面折射,,,,M,N,單球面折射系統(tǒng)的焦點(diǎn)和焦距,,,4、折射面的焦度（DEGREEFOCUS）5、第一焦點(diǎn)（）第二焦點(diǎn)（）6、單球面折射成像的高斯公式,,,例題有經(jīng)驗(yàn)的漁夫在河岸用漁叉逮魚時(shí)，都知道不能對著魚投擲漁叉，而要將漁叉向魚的下方投擲。若魚的視覺深度為30CM，水的折射率為4/3，試計(jì)算漁夫該向水下多深的地方投擲漁叉,,二、共軸球面系統(tǒng)共軸系統(tǒng)COAXIALSYSTEM成像規(guī)律順次成像法后一單球面物距與前一單球面像距的關(guān)系,,,,,例題空氣中有一半徑為2CM的玻璃球N15試求1當(dāng)物點(diǎn)緊貼玻璃球表面時(shí),其成像位置在哪里2物點(diǎn)距玻璃球多遠(yuǎn)時(shí),其成像在無窮遠(yuǎn),,N15,§112透鏡,透鏡LENS由兩個(gè)折射面組成的共軸光學(xué)系統(tǒng)。薄透鏡（THINLENS）厚度遠(yuǎn)小于物距、像距、曲率半徑。,薄透鏡成像光路圖,,,一、薄透鏡成像公式1、推導(dǎo)（圖）2、公式當(dāng)N01時(shí)，,,3、焦點(diǎn)FOCUS及焦距當(dāng)N01時(shí)，4、高斯形式5、焦度,,透鏡的焦點(diǎn)和焦距,,可見，會聚透鏡焦距為正值，發(fā)散透鏡的焦距為負(fù)值。,,二、薄透鏡的組合,透鏡組1、成像規(guī)則逐次成像法2、兩個(gè)薄透鏡緊密貼在一起后，成像公式的推導(dǎo)（圖）取得，所以即,,薄透鏡組合,,,,,,共軸光具組的三對基點(diǎn),,三、共軸光具組,,共軸光具組成像作圖,,,,H1,N1,,,,,,四、柱面透鏡CYLINDRICALLENS,,,,球差SPHERICALABERRATION和消球差光學(xué)系統(tǒng),色像差CHROMATICABERRATION和消色差光學(xué)系統(tǒng),§113眼,一、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)1、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu),,,簡約眼,,,,2、眼的調(diào)節(jié)①調(diào)節(jié)②遠(yuǎn)點(diǎn)FARPOINT眼睛不調(diào)節(jié)時(shí)能看清的物點(diǎn)的位置。正常視力遠(yuǎn)點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)處。③近點(diǎn)NEARPOINT眼睛最大調(diào)節(jié)時(shí)能看清物體的最近距離。正常視力（10～12CM）④明視距離VISUALDISTANCE最不易引起眼睛過度疲勞的距離。（正常視力25CM）,,二、視力屈光不正及其矯正1、視力VISION視角VIEWINGANGLE從物體兩端入射到眼中節(jié)點(diǎn)的光線所夾的角度。正常視力能分辨的視角為，在明視距離處（25CM）對應(yīng)的距離約為01MM。視力眼睛分辨的最小視角的倒數(shù)。,,2、眼的屈光不正及其矯正正常眼；非正常眼（屈光不正）（1）近視眼近視眼眼睛不調(diào)節(jié)時(shí)，平行光進(jìn)入眼內(nèi)經(jīng)折射后會聚于視網(wǎng)膜前面。（圖）原因曲率大，焦度大；眼球前后徑長。矯正方法需配帶凹透鏡要求該凹透鏡能使平行光線所成虛像在近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)處。（圖）,近視眼及其矯正,遠(yuǎn)點(diǎn),凹透鏡,,（2）遠(yuǎn)視眼遠(yuǎn)視眼眼睛不調(diào)節(jié)時(shí)，平行光進(jìn)入眼內(nèi)經(jīng)折射后會聚于視網(wǎng)膜后面。（圖）遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)比正視眼要遠(yuǎn)些。原因曲率半徑大，焦度?。谎矍蚯昂髲蕉?。矯正方法需配帶凸透鏡要求遠(yuǎn)視眼在看眼前較近的物體時(shí)，所選擇的凸透鏡必須將此物體的虛像成在遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)處。（圖）,,（3）散光眼,,,,§114放大鏡和顯微鏡,一、放大鏡MAGNIFIER1、放大鏡會聚透鏡，增大視角，使人能看清更近的物體。成像原理物體在凸透鏡焦點(diǎn)以內(nèi)，成放大、正立的虛像。（圖）2、角放大率ANGULARMAGNIFICATION公式的推導(dǎo),,放大鏡放大原理,,,,二、顯微鏡MICROSCOPE的成像原理顯微鏡的光路圖（圖）（對圖說明）顯微鏡的放大率,,顯微鏡成像光路,,三、分辨本領(lǐng)衍射現(xiàn)象限制了光學(xué)系統(tǒng)分辨物體細(xì)節(jié)的能力。只有物鏡能分辨的細(xì)節(jié)，經(jīng)目鏡放大視角后，才能分辨。（1）瑞利判據(jù)（圖1123）分辨距離顯微鏡剛能分辨清楚的兩物點(diǎn)間的最短距離。Z分辨本領(lǐng)1/Z,,,,,（2）分辨距離公式的推導(dǎo)（圖）,,（3）提高顯微鏡分辨本領(lǐng)的方法①減小照射光的波長（如電子顯微鏡）②增大物鏡的數(shù)值孔徑（用油浸物鏡來增大N和Β值）。圖（4）分辨本領(lǐng)和放大率的區(qū)別,,,,,,纖鏡1、纖鏡2、光學(xué)玻璃纖維的數(shù)值孔徑,光學(xué)纖維導(dǎo)光原理,

簡介：物理學(xué)史,物理學(xué)院張雪,第一篇古代物理學(xué),第一章中國古代物理學(xué),第二章西方古代物理學(xué),第一篇古代物理學(xué),第一章中國古代物理學(xué),第二章西方古代物理學(xué),,一、物質(zhì)本原思想二物理學(xué)知識的積累,在古代，無論是古希臘還是中國，都談不上有“物理學(xué)”。當(dāng)時(shí)人們還不可能自覺地、系統(tǒng)地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法，也不可能通過嚴(yán)密的邏輯推理和數(shù)學(xué)形式進(jìn)行科學(xué)的概括，使之成為完整的知識體系。但這一階段仍是物理學(xué)形成和發(fā)展的先導(dǎo)和淵源。是物理學(xué)發(fā)展的孕育和萌芽時(shí)期。,在中國，自夏、商、西周起，隨著手工技術(shù)的發(fā)展，物理知識開始積累。春秋戰(zhàn)國時(shí)期科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，中國古代物理學(xué)開始形成；秦漢時(shí)期，形成一個(gè)發(fā)展高峰；宋元時(shí)期達(dá)到鼎盛。至此，在西方近代科學(xué)誕生之前，中國的科學(xué)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都居世界領(lǐng)先地位。明末至清初以后，科學(xué)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展逐漸落后于西方，這一時(shí)期，西方物理知識開始向中國輸入。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,一、老子的核心思想“道”關(guān)于鬼神（自然神與祖先神）或天主宰萬物的思想在老子中已不復(fù)存在，而具有哲學(xué)意涵的“道”則是老子思想的核心概念。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,道可道，非常道；名可名，非常名。（可以用言詞表達(dá)的道，就不是永恒的“道”；可以說得出來的名，就不是永恒的“名”。）,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,“無”與“有”在老子中究竟是在闡述“本體論”還是“宇宙生成論”,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,道宇宙的發(fā)生論（有和無）天下萬物生于有，有生于無。（四十章）,,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,道宇宙的發(fā)生論道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負(fù)陰而抱陽，沖氣以為和。（四十二章）,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,道一宇宙原始的混沌狀態(tài)二陰、陽二氣三陰、陽合氣萬物,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,畢達(dá)哥拉斯學(xué)派畢達(dá)哥拉斯前580前500年是古代希臘著名的哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家，創(chuàng)立了一個(gè)政治、學(xué)術(shù)和宗教三位一體的學(xué)派，即“畢達(dá)哥拉斯學(xué)派”。他們把數(shù)學(xué)和哲學(xué)結(jié)合起來，提出“數(shù)字是萬物本原”的核心命題。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,二、儒家的宇宙生成論易經(jīng)系辭傳上“易有太極，是生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦?！?,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,太極（有）兩儀四象八卦,,,,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,陰陽學(xué)說陰陽是中國古代哲學(xué)的一對范疇。陰陽的最初涵義是表示陽光的向背，向日為陽，背日為陰。后來，又給它賦予了一定的意義，把自然界和社會上一切對立的現(xiàn)象抽象為陰陽，用陰陽概念來解釋自然界兩種對立和相互消長的物質(zhì)勢力，用來解釋天文氣象、四季變化、萬物興衰等自然現(xiàn)象。如氣候的寒暖，方位的上下、左右、內(nèi)外，運(yùn)動狀態(tài)的躁動和寧靜，以及天地、男女、晝夜、君臣、夫妻等。陽代表積極、進(jìn)取、剛強(qiáng)、上升、溫?zé)?、明亮、雄性、太陽等陽性和具有這些特征的事物；陰代表消極、退讓、柔弱、下降、寒冷、晦暗、雌性、月亮等陰性和具有這些特征的事物。,認(rèn)為陰陽的對立統(tǒng)一運(yùn)動，是自然界一切事物發(fā)生、發(fā)展、變化及消亡的根本原因。是自然界一切事物運(yùn)動變化的固有規(guī)律。陰陽的對立和消長是宇宙的基本規(guī)律。,陰陽學(xué)說的基本內(nèi)容包括陰陽對立、陰陽互根、陰陽消長和陰陽轉(zhuǎn)化四個(gè)方面。,“陰陽有序、整體和諧”是世間的最佳狀態(tài)，也是事物穩(wěn)定的基本保證。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,周易以陰陽的范疇為基礎(chǔ)，說明天地變化及各種現(xiàn)象“易有太極，是生兩儀；兩儀生四象，四象生八卦”（易經(jīng)系辭上）。意思是宇宙的的本原是‘太極’（物質(zhì)的原始狀態(tài)），太極生出天地（陰陽），天地生出四時(shí)（春、夏、秋、冬），再生出‘八卦’（天、地、山、澤、水、火、風(fēng)、雷）。,白紙稱為無極，畫上一個(gè)圓圈，稱為無極生太極（宇宙），中間一條曲線分成黑白兩個(gè)部分，稱為太極生兩儀，中間的曲線表示了陰陽的相互運(yùn)動和相互轉(zhuǎn)化。黑白兩個(gè)半球中各有一個(gè)與之顏色相反的小圓圈，稱為陰陽子，表示陰中有陽，陽中有陰。,周易是以陰（陰爻－－）、陽（陽爻）為基本單位而形成的一種對事物的理論性把握。陰與陽二單位的不同組合形成八卦，將八卦中之任意兩卦疊合即形成六十四卦。每卦有六爻，共組成384爻。八卦的卦、爻、位之間，有復(fù)雜的關(guān)系，64卦的卦象變化和爻數(shù)就更加復(fù)雜，它反映了事物之間錯(cuò)綜復(fù)雜的相互關(guān)系。在易學(xué)中，事物的性質(zhì)即由陰與陽所占整體成份之多少及陰陽空間相對位置關(guān)系所決定。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,八卦是構(gòu)成周易卦畫的基本符號，八卦是由（陽爻）與（陰爻）兩個(gè)符號連疊三層構(gòu)成?乾，?坤，?震，?艮，?離，?坎，?兌，?巽。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,八卦兩兩重疊而成六十四卦。六十四卦每一卦都由六爻構(gòu)成，前人將三爻的八卦叫做經(jīng)卦，六爻的六十四卦叫作別卦或重卦。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，周易的六十四卦形成于殷末周初，六十四卦出自文王之手，而卦、爻辭是周公所作。現(xiàn)代學(xué)者一般認(rèn)為卦、爻辭的作者較難確定，文王、周公所作無法得到證明，卦、爻辭當(dāng)作于西周初年（有人認(rèn)為作于西周末年）。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,周易卜筮方法（蓍草→銅錢）易系辭傳“大衍之?dāng)?shù)五十，其用四十有九。分而為二以象兩，掛一以象三，揲之以四以象四時(shí)，歸奇于扐以象閏，五歲再閏，故再扐而后掛?！?第一節(jié)物質(zhì)本原思想,易傳對傳統(tǒng)易學(xué)的創(chuàng)造性改造,1、以“陰陽不測之謂神”的新概念，改造了周易中自然神與祖先神的“神”之根本性質(zhì)?！耙魂幰魂栔^道，繼之者善也，成之者性也?！薄耙魂幰魂柕倪\(yùn)行變化稱之為道，人從天道變化中得到了善，人性使天道賦予人的這種善得到完成和顯現(xiàn)?！?2、用“天一地二，天三地四”等十個(gè)自然數(shù)，奇數(shù)為陽，偶數(shù)為陰的天地陰陽之?dāng)?shù)取代了崇拜蓍草有靈的“大衍之?dāng)?shù)”。改蓍草通靈、通鬼神的性質(zhì)，而成為以天地陰陽之?dāng)?shù)的變化求證萬物變化之理。,易傳對傳統(tǒng)易學(xué)的創(chuàng)造性改造,大衍之?dāng)?shù)五十。其用四十有九，分而為二以象兩，掛一以象三，揲之以四以象四時(shí)，歸奇于扐以象閏，五歲再閏，故再閏而后卦。天一地二，天三地四，天五地六，天七地八，天九地十。天數(shù)五，地?cái)?shù)五，五位相得而各有合。天數(shù)二十有五，地?cái)?shù)三十，凡天地之?dāng)?shù)五十有五，此所以成變化而行鬼神也。乾之策三百一十有六，坤之策百四十有四，凡三百六十，當(dāng)期之日，二篇之策，萬有一千五百二十，當(dāng)萬物之?dāng)?shù)也。是故四營而成易，十有八變而成卦。八卦而小成，引而伸之，觸類而長之，天下事能畢矣。顯道神德行，是故可與酬酢，可與祐神矣。,3、六十四卦本為自然神或祖先神答占筮者的種種答案，但因易經(jīng)改造了“神”之概念與數(shù)之性質(zhì)、所以六十四卦隨著也變成了用天地陰陽之?dāng)?shù)組成的探討天地人三才之道的六十四個(gè)模式。（陳恩林）,易傳對傳統(tǒng)易學(xué)的創(chuàng)造性改造,三五行思想五行金、木、水、火、土五種基本物質(zhì)或元素。“水曰炎上，木曰曲直，金曰從革，土爰稼穡。”（尚書洪范）構(gòu)成世界萬物皆由上述五種元素構(gòu)成?！耙酝僚c金、木、火、水雜，以成百物”（國語鄭語）。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,相互關(guān)系相生與相克土生金、金生水、水生木、木生火、火生金；土克水、水克火、火克金、金克木、木克土。五行依一定的相生次序而相生；又依一定的相克次序而相征服。這種關(guān)系深刻地揭示了組成世界的五種基本物質(zhì)元素在相互轉(zhuǎn)化的復(fù)雜變換過程中，生成和消失的速率是受控的，在量上是互補(bǔ)的，因而元素的種類和總量不增不減，物質(zhì)守恒。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,發(fā)展五行說的起源早于“太極”和“道”，在殷末已普遍流傳；春秋戰(zhàn)國時(shí)期，五行說與陰陽說相結(jié)合，形成了陰陽五行說，形成了五行相生相克的關(guān)系。宋代以后，五行作為由太極到萬物的中間環(huán)節(jié)，被容納于宇宙生成體系之中。宇宙由太極而生，太極生出陰陽，陰陽生出五行，五行相互作用，生出男女及世間萬物。,和西方比較古希臘的四根說，古印度的四大說，無金。,四、元?dú)庹f,1概述中國古代的哲人們期望著將世界萬物本源歸結(jié)為一種統(tǒng)一的物質(zhì)，認(rèn)為世界應(yīng)該是由一種連續(xù)分布于整個(gè)空間的物質(zhì)所構(gòu)成，而不像“五形說”是各種元素的組合。在“道”和“太極”的思想指導(dǎo)下，逐漸形成并發(fā)展成為在中國古代自然觀中重要的、占主流地位的“元?dú)庹f”。春秋戰(zhàn)國時(shí)期，老子認(rèn)為由最高范疇的道生出陰陽二氣，進(jìn)而產(chǎn)生萬物。莊子繼承和發(fā)揚(yáng)老子的學(xué)說，提出“通天下一氣”的思想。戰(zhàn)國末期的荀（XúN）況也指出氣是構(gòu)成萬物的基本元素。元?dú)庹f在春秋戰(zhàn)國時(shí)期出現(xiàn)，在漢代逐漸成熟，經(jīng)過唐、宋得到相當(dāng)大的發(fā)展，明末清初達(dá)到高峰。由漢代的王充、唐代的柳宗元和劉禹錫為代表，形成了“元?dú)庾匀徽摗?；由宋代張載和明末清初的王夫之為代表形成了“元?dú)獗倔w論”。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,2．“元?dú)庹f”的主要思想,①氣是充滿整個(gè)宇宙客觀存在的物質(zhì)，是萬物本原。王充在論衡中說“天地，含氣之自然也。”論衡談天，“天地合氣，萬物自生”論衡自然。王充（27約97）東漢時(shí)期的唯物主義哲學(xué)家和進(jìn)步思想家，創(chuàng)立了以氣為基礎(chǔ)的元?dú)庾匀徽摗Ｖ饕饔姓摵?，?0卷，85篇，涉及力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等多方面的知識，是我國中古時(shí)期的一部百科全書。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,2．“元?dú)庹f”的主要思想,②氣有聚散兩態(tài)，太虛為氣，氣形轉(zhuǎn)化張載（1020～1077，宋）“太虛者，氣之體形聚為物，形潰反原”正蒙乾稱王夫之（1619～1692，明末清初“虛空者，氣之量，氣彌淪無崖而希微不形，則人見虛空而不見氣。凡虛空者，氣也。聚則顯，顯則人謂之有；散則隱，隱則人謂之無。”張子正蒙注太和。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,③氣分陰陽，永遠(yuǎn)處于運(yùn)動變化之中④物質(zhì)不滅思想王夫之張子正蒙注太和氣“散而歸于太虛，復(fù)其氤氳之本體，非消滅也。聚而為庶物之生，自氤氳之常性，非幻成也”“聚散變化，而氣本體不為之損益?！?；“車薪之火，一烈而盡，而為焰，為煙，為燼，木者仍歸木，水者仍歸水，土者仍歸土，特希微而人不見者?！?；“一甑（ZENG）之炊，濕熱之氣，蓬蓬勃勃，必有所歸；若蓋嚴(yán)密，則郁而不散?！?第一節(jié)物質(zhì)本原思想,3元?dú)庹f的局限、以太和場,元?dú)鈱W(xué)說注重物質(zhì)連續(xù)與不連續(xù)的相互統(tǒng)一，強(qiáng)調(diào)事物間的相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化。符合自然界的真實(shí)變化，與自然本性更接近。但元?dú)庹f終究是一種思辯理論，沒有實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)等科學(xué)方法的配合，長期停留在推測、玄想階段，致使中國沒有走上誕生近代科學(xué)的道路。,中國古代的氣概念因?yàn)樵诶碚撋弦夯嗝撾x了自然存在的一種物質(zhì)形態(tài)的范疇，另一方面在抽象程度上又沒能達(dá)到哲學(xué)的高度。在具體運(yùn)用中氣的內(nèi)涵也是可以在抽象的元?dú)馀c具體的空氣間漂移。盡管也被中國古人用來解釋自然現(xiàn)象，但在中國的文化中，氣更多地成為了自然哲學(xué)層次的概念而不是物理學(xué)層次的概念。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,五、本體論（ONTOLOGY）與形而上學(xué)本體論是關(guān)于存在及其本質(zhì)的抽象學(xué)說。古希臘的本體論研究，主要是探究世界的本原或基質(zhì)。其中米利都學(xué)派首先提出世界本原問題，開創(chuàng)了本體論的研究。亞里士多德把實(shí)體（本體）作為哲學(xué)研究的主要對象，認(rèn)為本體論是關(guān)于存在及其本質(zhì)的學(xué)問，是高于其它一切科學(xué)的第一哲學(xué)（形而上學(xué)）。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,至近代，法國哲學(xué)家笛卡爾首先把研究本體論的哲學(xué)叫做“形而上學(xué)本體論”，德國哲學(xué)家萊布尼茨則建立一套包括本體論、宇宙論、理性心理學(xué)和理性神學(xué)在內(nèi)形而上學(xué)體系。康德主張通過純粹理性的批判，建立一種可能的形而上學(xué)本體論。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,康德的本體論在古代哲學(xué)中，純粹理性的探討者在構(gòu)成感性世界的感性存在體或現(xiàn)象之外，就已經(jīng)設(shè)想出可以構(gòu)成心智世界的理智存在體（本體）。由于他們把現(xiàn)象等同于假象，所以，只有理智存在體才有實(shí)在性。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,本體論是關(guān)于“BEING”（“是”或“存在”）的學(xué)問，是以探尋“TOBEASTOBE”（是之所以成其為是）為其宗旨的，世界的本原或終極原因、追尋本原和終極原因的方法與世界的辯證本性，皆寓于ONTOLOGY的論證之中。換言之，本體論所探討的對象集中在產(chǎn)生萬物的東西，指萬物的起始。,第一節(jié)物質(zhì)本原思想,JOSEPHNEEDHAM19001995,SCIENCEANDCIVILIZATIONINCHINA中國科學(xué)技術(shù)史,“李約瑟難題”（NEEDHAM’SQUESTION）,第一節(jié)物質(zhì)本原思想－思考,中國科學(xué)技術(shù)史全書共七卷（原版分為二十分冊出版），李約瑟第一次以令人信服的史料和證據(jù)，全面而又系統(tǒng)地闡明了四千年來中國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷史，展示了中國在古代和中世紀(jì)科技方面的成就及其對世界文明所做的貢獻(xiàn)。第一卷，主要評介中國文獻(xiàn)、地理、歷史、交通、中西科技交流，包括全書規(guī)劃等；第二卷，評介影響中國主流文化的四大家，即儒、道、墨、法，中國科學(xué)基本思想，偽科學(xué)和懷疑論傳統(tǒng)，中西方的社會法則與自然法則；,第三卷，研究中國數(shù)學(xué)、天文學(xué)、氣象學(xué)、地理學(xué)、地圖學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地震學(xué)、礦物學(xué)；第四卷，研究中國的物理學(xué)、機(jī)械工程、土木工程、水利技術(shù)；第五卷，研究中國的早期化學(xué)、煉金、制藥所用器具和理論根據(jù)、內(nèi)丹、造紙、印刷、采礦、冶金、陶瓷、火藥、火器、鹽業(yè)；第六卷，研究中國的植物學(xué)、動物學(xué)、生物技術(shù)如營養(yǎng)、發(fā)酵、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、醫(yī)療、解剖、胚胎、針炙、麻醉；第七卷，中國的社會與經(jīng)濟(jì)。,1、解高次方程的霍納法是法國數(shù)學(xué)家霍納于1819年建立的，但是宋代數(shù)學(xué)家秦九韶在1247年提出的方法實(shí)際上與霍納法一致，卻早于霍納572年。2、當(dāng)西方人爭論誰在1615年左右最先發(fā)現(xiàn)太陽黑子時(shí)，中國早在公元前18年以來便系統(tǒng)記錄了太陽黑子，比歐洲早了1500年。公元前1400年至公元1600年間，中國有90項(xiàng)超新星記錄，其中1054超新星是近代射電天文學(xué)家感興趣的蟹狀星云的殘跡，而西方過去對此聞所未聞。中國早在公元前1361年就有日食記錄,3、近代科學(xué)革命的關(guān)鍵儀器就是時(shí)鐘，而其靈魂是擒縱裝置，過去認(rèn)為是十四世紀(jì)歐洲人的發(fā)明。中國在723年僧一行已制出這種裝置，1090年蘇頌在開封研制的水運(yùn)儀象臺構(gòu)造中便有機(jī)械鐘。這種中國時(shí)鐘由英國人坎布里奇復(fù)原后，每小時(shí)誤差僅在20秒以內(nèi)。4、當(dāng)西方人對磁極性一無所知時(shí)，中國人已在關(guān)心磁偏角及磁感應(yīng)性了。在英國人尼坎姆于1190年在歐洲首次提到磁極性和磁感應(yīng)之前，沈括已于1080年對磁針作了描述并指出磁偏角。,5、西方人在十三世紀(jì)以前還不知道硝石為何物，而中國早在850年的真元妙道要略就記載以硝石、硫黃和木炭制成火藥混合物，1044年的武經(jīng)總要更給出最早的軍用火藥配方。6、1380年前，歐洲人還無法制造出一小塊鑄鐵，而中國早在公元前四世紀(jì)已在工業(yè)規(guī)模上生產(chǎn)鑄鐵了，到一世紀(jì)中國人已是鑄鐵大師，歐洲人相比之下落后了1500年。他還根據(jù)考古資料，將中國古代的冶煉爐與后來西方的冶煉爐作了對比，得出結(jié)論，中國古代在鋼鐵冶煉方面長期處于領(lǐng)先的地位。,7、在植物學(xué)方面，明代1406年刊行的救荒本草列舉可供救荒食用的野生植物414種，對其生態(tài)特征、地理分布和處理方法都作了說明，并附有精美的植物插圖。歐洲直到十八世紀(jì)布雷安特才開始注意到野生植物的食用價(jià)值，比中國晚400年。8、中世紀(jì)中國從人尿中提制性激素，是一項(xiàng)最大的生物化學(xué)成就。西方認(rèn)為尿?yàn)槲鄯x之物，直到1927年阿什海姆和宗德克才從尿中獲得性激素。在中國，葉夢得（10771148）在云水錄中已描述了從尿液中提制性激素的方法。,9、近代醫(yī)學(xué)科學(xué)中最偉大、最有益于人類的一個(gè)學(xué)科免疫學(xué)，產(chǎn)生于人類為預(yù)防天花而進(jìn)行的種痘實(shí)踐中。葛洪于300年最早記載了這種疾病，在1000年已經(jīng)發(fā)明天花預(yù)防接種，1500年中醫(yī)已公開著書介紹這種療法。這時(shí)歐洲人對此一無所知，許多患者因此失去生命。10、中國至遲在公元前200年的漢初，就有了有效的胸帶挽具，公元六世紀(jì)有了更進(jìn)步的頸圈挽具。這兩種有效的挽具直到公元1000年歐洲才開始出現(xiàn)。西方過去用頸肚帶挽具，拉力來自頸部，極易使牲畜窒息。,李約瑟難題,為什么在公元前一世紀(jì)到公元十六世紀(jì)之間，古代中國人在科學(xué)和技術(shù)方面的發(fā)達(dá)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同時(shí)期的歐洲為什么近代科學(xué)沒有產(chǎn)生在中國，而是在十七世紀(jì)的西方，特別是文藝復(fù)興之后的歐洲為什么中國傳統(tǒng)科學(xué)一直處于原始的經(jīng)驗(yàn)主義階段，而沒能自發(fā)地出現(xiàn)近代科學(xué)及隨之而來的工業(yè)革命,李約瑟難題,李約瑟在其編著的中國科學(xué)技術(shù)史中正式提出了著名的“李約瑟難題“如果我的中國朋友們在智力上和我完全一樣，那為什么像伽利略、斯蒂文、牛頓這樣的偉大人物都是歐洲人而不是中國人或印度人呢為什么近代科學(xué)和科學(xué)革命只產(chǎn)生在歐洲呢??為什么直到中世紀(jì)中國還比歐洲先進(jìn)，后來卻會讓歐洲人領(lǐng)先了呢怎么會產(chǎn)生這樣的轉(zhuǎn)變呢”,李約瑟難題,中國世界文明古國之一，在科學(xué)技術(shù)上曾有燦爛輝煌的成就。除了舉世矚目的四大發(fā)明外，領(lǐng)先于世界的科學(xué)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)還有100種之多，美國學(xué)者羅伯特坦普爾在著名的中國，文明的國度一書中曾寫道“如果諾貝爾獎(jiǎng)在中國的古代已經(jīng)設(shè)立，各項(xiàng)獎(jiǎng)金的得主，就會毫無爭議地全都屬于中國人。”然而，從17世紀(jì)中葉之后，中國的科學(xué)技術(shù)卻如同江河日下，跌入窘境。,據(jù)有關(guān)資料研究，從公元6世紀(jì)到17世紀(jì)初，在世界重大科技成果中，中國所占的比例一直在54以上，而到了19世紀(jì)，劇烈滑坡到04。其他領(lǐng)域的數(shù)據(jù)也能得出類似的結(jié)論，即中國地發(fā)展速度在18世紀(jì)晚期開始明顯落后于西方世界。,すぎたげんぱく杉田玄白（17331817）,杉田玄白が刑死者の解剖に立ち?xí)盲繄鏊扦猡ⅳ辘蓼?杉田玄白與狂醫(yī)之言,杉田玄白提倡蘭醫(yī)過程中所遇到的巨大阻力，反映了中醫(yī)學(xué)在當(dāng)時(shí)日本醫(yī)藥界所占據(jù)的重要地位當(dāng)有人問及“蘭醫(yī)”是否一定可信時(shí)，他的回答不但是肯定的，而且還講得十分具體。人們不僅可以從中想象出他當(dāng)年手持荷蘭醫(yī)書，將書上圖譜與解剖的尸體兩相核對時(shí)不斷點(diǎn)頭的情景,處州府志中的一則故事，聊堪解頤明成化年間，處州景寧有一孝子名吳翱，母患重疾，雖四方討藥而無效。一日，翱早出而晚歸，顏面慘白，手持寸余肝肉交與諸弟，曰聞言人肝可療母疾，遂往神廟祈禱，后剖腹取肝。請呈食之，母疾庶幾可救，云云。據(jù)考證，取肝療親的事例，宋代見諸史籍者不下十余人。元、明兩代亦為數(shù)不少。肝臟是人和脊椎動物所特有的消化腺，具有合成與貯存養(yǎng)料、分泌膽汁、解毒、防御等多種功能。人一旦沒有了肝臟，即等于宣布了人的死亡。在古代沒有先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)施、解剖學(xué)基礎(chǔ)知識的條件下而欲剖腹取肝，則必死無疑。然而，史書中所記載的割肝療親孝子，卻絕大多數(shù)都安然無恙，這就不能不讓人懷疑這些記載的真實(shí)性了。,杉田玄白與狂醫(yī)之言,“支那之書者有方無法也，非無法，所以為法者不明也。其法也，人人阿所好設(shè)說作論，立以為法也。故十書十說未一定焉，譬如隔銅器察熱，或云炭火，或云柴火，或云熱湯，或云熱飯，不辨湯與火，唯知其熱，而論之焉耳?！?全書略論日本西洋醫(yī)學(xué)之文化特質(zhì)與醫(yī)學(xué)爭議，點(diǎn)明日本西洋醫(yī)界之文化及社會傳承，側(cè)寫與殖民地西洋醫(yī)學(xué)發(fā)展之關(guān)系。作者盼望以此書呈現(xiàn)幕末侍醫(yī)門風(fēng)在明治醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化中的演化，并展現(xiàn)日本現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展中的文化與傳統(tǒng)特質(zhì)。,李約瑟難題的解答,政治、經(jīng)濟(jì)角度的解答1、封建社會不斷強(qiáng)化的中央集權(quán)統(tǒng)治對科技的束縛愈來愈嚴(yán)重；2、連年的戰(zhàn)爭和社會動亂使得古代中國不能保持科學(xué)發(fā)展的連續(xù)性。使很多的科學(xué)技術(shù)浪費(fèi)，失傳。3、缺乏專利與股份4、缺乏交流與交通,李約瑟難題的解答,思想，文化，哲學(xué)角度的解答1、缺乏古希臘科學(xué)哲學(xué)思想中國古代沒有完善的形式邏輯思想，很難產(chǎn)生嚴(yán)密的理論武器。“希臘哲學(xué)家發(fā)明形式邏輯體系以及發(fā)現(xiàn)通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)可以找出因果關(guān)系。我們可以知道古代中國是不具備“形式邏輯體系和通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)因果關(guān)系”這兩個(gè)基礎(chǔ)的，所以在古代中國沒有產(chǎn)生近現(xiàn)代科學(xué)，所以我國古代的一切技術(shù)只能歸結(jié)為經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，而非科學(xué)技術(shù)。,李約瑟難題的解答,2、缺乏解放普通勞動者的發(fā)明思想中國古代文明的特征主要是技術(shù)發(fā)明。大多數(shù)的發(fā)明創(chuàng)造并非是古代政府的有目的的創(chuàng)造，很難形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)，一個(gè)大方向，大多數(shù)的發(fā)明來自于普通民眾，很零散，無法集中利用，統(tǒng)一規(guī)劃，發(fā)明力量無法有力發(fā)揮。,李約瑟難題的解答,3、東西方思維方式的差異邏輯思想是整個(gè)文明與科學(xué)的極其重要的理論基礎(chǔ)。（1）東方思維方式通常不注意思維工具或手段的理性研究和系統(tǒng)鍛造，而是注重工具的直接使用。西方思維則不同，他們固然注意術(shù)的研究，注意思維手段及其他手段運(yùn)用的研究，更注重工具的系統(tǒng)的鍛造。,李約瑟難題的解答,（2）東方思維方式在思維活動中往往表現(xiàn)出較強(qiáng)的功利主義，很少進(jìn)行枯燥的純理論研究。其功利主義太強(qiáng)，并和特定的政治倫理觀點(diǎn)結(jié)合太緊密。而西方思維方式則相反。（3）東方思維方式中，更多地注意經(jīng)驗(yàn)的簡單總結(jié)和事物表面相似點(diǎn)的類比，而忽視了演繹和因果關(guān)系的探求、西方思維方式同樣與之相反。二者顯示了不同思維水平的深度和高度。,李約瑟難題的解答,（4）東方思維方式由于長期受封建專制統(tǒng)治的控制，往往注重于對占統(tǒng)治地位的思想的詮釋，而缺乏理性的創(chuàng)新精神。西方思維方式表現(xiàn)出較多的沖破框框的創(chuàng)新精神，他們較少有以權(quán)威為當(dāng)然依據(jù)的思維定勢，而較多有對權(quán)威的懷疑和挑戰(zhàn)精神?；蛟S正是由于這一差別，使得西方的新科學(xué)層出不窮，而東方總是在西方的后面模仿學(xué)習(xí)。,李約瑟難題的解答,4、科學(xué)本身所需的角度（1）純科學(xué)真空和連續(xù)性破壞（兩因論）。（2）中國古代文明的特征主要是工匠文明。中國古代的技術(shù)基本上都是經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，屬于工匠文明，并且形成了強(qiáng)大的慣性，成為了一個(gè)無法逾越的文化形態(tài)。沒有系統(tǒng)理論和基礎(chǔ)學(xué)科支撐的民間發(fā)明很難發(fā)展成為近現(xiàn)代科學(xué)。,李約瑟難題的解答,（3）科技結(jié)構(gòu)自身缺陷制約著中國科技的發(fā)展。中國古代科技過分強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，很少理論探討，沒有嚴(yán)密的邏輯體系，科技的傳播和發(fā)展是封閉的，（4）經(jīng)驗(yàn)技術(shù)相對于科學(xué)技術(shù)的嚴(yán)重不足。科學(xué)和技術(shù)是兩個(gè)內(nèi)涵完全不同的概念，不能混為一談。由于科學(xué)與思維方式密切相關(guān)，因而它具有鮮明的文化特色，而技術(shù)則不然；以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),李約瑟難題的解答,的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)與以科學(xué)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)在許多方面都存在著重大差異。近代科學(xué)的誕生是必然的到了19世紀(jì)，由于與科學(xué)結(jié)合在一起的西方技術(shù)在整個(gè)世界顯示出了強(qiáng)大威力，因此它迫使我們中國人最終拋棄了我們傳統(tǒng)的科學(xué)，而全盤接受了西方的科學(xué)。那么為什么近代技術(shù)設(shè)有誕生在中國，而且一向先進(jìn)的中國技術(shù)為什么又突然落后了呢,技術(shù)有兩個(gè)來源經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)。西方的近代技術(shù)是以實(shí)證知識的科學(xué)作為基礎(chǔ)的，它們之間的結(jié)合是由它們各自的本質(zhì)所決定的。是一種必然趨勢。近代中國既然沒有出現(xiàn)實(shí)證知識的科學(xué)，當(dāng)然也就不會出現(xiàn)以它為基礎(chǔ)的技術(shù)科學(xué)技術(shù)。由于近代以來西方的科學(xué)技術(shù)是一種前生技術(shù)、多生技術(shù)、知識技術(shù)和突變技術(shù)，因而其發(fā)展速度明星呈加速趨勢，這樣一來，它在很短的時(shí)間里超過中國緩慢發(fā)展的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)。,第二節(jié)物理學(xué)知識的積累,力學(xué)知識起源于古代人對自然現(xiàn)象的觀察和生產(chǎn)勞動中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并逐步發(fā)展為生產(chǎn)技術(shù)和初步的自然哲理，這在東西方古代都是如此。在我國古代，手工工藝技術(shù)成果遠(yuǎn)比經(jīng)驗(yàn)性的理論總結(jié)突出得多，這是中國古代對力學(xué)研究的主要特點(diǎn)。從時(shí)間來看，大體可分為春秋戰(zhàn)國、兩漢、宋明三個(gè)高潮。,第二節(jié)物理學(xué)知識的積累,一力學(xué)1物理計(jì)量①時(shí)間計(jì)量、②度量衡2時(shí)間、空間、運(yùn)動①空間和時(shí)間②運(yùn)動與靜止③運(yùn)動的相對性3對力的認(rèn)識4力學(xué)知識的應(yīng)用,一力學(xué)1物理計(jì)量①時(shí)間計(jì)量A干支紀(jì)法春秋時(shí)魯隱公三年（前722）二月己巳日至清宣統(tǒng)年（1911）。“干支”是“天干”和“地支”的合稱。天干甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。地支子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。（注十二地支對應(yīng)十二生肖子鼠；丑牛；寅虎；卯兔；辰龍；巳蛇；午馬；未羊；申猴；酉雞；戌狗；亥豬。）組成“六十干支”甲子、乙丑、癸酉、甲戊、乙亥癸亥。共60個(gè)組合，也稱“六十甲子”，周而復(fù)始，不斷循環(huán)。,把天干甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。依次定義為數(shù)字4甲5乙6丙7丁8戊9己0庚1辛2壬3癸把地支子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。也依次定義為數(shù)字4子5丑6寅7卯8辰9巳10午11未0申1酉2戌3亥天干就不用計(jì)算了，年份末位數(shù)字即是對應(yīng)的天干。比如2010年，年份末位數(shù)字是0可得出天干是“庚”1911年，年份末位數(shù)字是1可得出天干是“辛”再來說一下地支，年份除以12看余數(shù)就行了。比如2101/12余數(shù)是6,可得地支是“寅”，1911/12余數(shù)是3可得地支是“亥”這樣就可以輕松算出1911年是農(nóng)歷辛亥年，而2010年是農(nóng)歷庚寅年,一力學(xué)1物理計(jì)量①時(shí)間計(jì)量A干支紀(jì)法春秋時(shí)魯隱公三年（前722）二月己巳日至清宣統(tǒng)年（1911）?！案芍А笔恰疤旄伞焙汀暗刂А钡暮戏Q。天干甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。地支子、丑、寅、卯

簡介：第二章激光的物理基礎(chǔ),21光的波粒二象性,一、人類認(rèn)識光的本質(zhì)的過程,1、戰(zhàn)國初期墨子的著作墨經(jīng)中記載了豐富的幾何光學(xué)知識。并記錄了世界上最早的“小孔成像”實(shí)驗(yàn)。,“小孔成像”實(shí)驗(yàn)，對光的直線傳播作了科學(xué)解釋，并用此原理解釋了物體和投影的關(guān)系。,墨子,墨經(jīng),2、古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里德（公元前330275）在光學(xué)里總結(jié)了關(guān)于光現(xiàn)象的知識。并知道，光線是直線，入射角和反射角相等。,歐幾里德,3、古希臘天文學(xué)家、地理學(xué)家和光學(xué)家托勒密，約90－168）最早做了光的折射實(shí)驗(yàn)。,托勒密,4、英國科學(xué)家羅吉爾培根（12141292）通過實(shí)驗(yàn)研究了凸透鏡的放大效果以及光的反向和折射規(guī)律，證明了虹是太陽光照射空氣中的水珠而形成的自然現(xiàn)象。,羅吉爾培根,5、意大利著名美術(shù)家、科學(xué)家達(dá)芬奇14521519描述了光的反射，眼睛判斷距離及光產(chǎn)生陰影。,達(dá)芬奇,6、德國天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家開普勒（15711630）對光的折射現(xiàn)象進(jìn)行了深入的研究，并出版了折射光學(xué)一書。,開普勒,7、荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳（15911626）1621年發(fā)現(xiàn)了光的折射定律，也稱斯涅耳定律，卻未正式公布。,斯涅耳,即光的入射角與折射角的正弦之比為常數(shù),8、法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家笛卡兒159616501637年提出了著名的折射定律并從理論上進(jìn)行了推導(dǎo)。,笛卡兒,9、1655年，意大利數(shù)學(xué)家格里馬第（16181663）提出最早的光波動說。他認(rèn)為，物體顏色的不同是因?yàn)檎丈湓谖矬w上的光波頻率不同引起的。,格里馬第,10、格里馬第的實(shí)驗(yàn)引起了英國物理學(xué)家胡克（16351703）的興趣。他重復(fù)了格里馬第的工作，提出了“光是以太的一種縱向波”假說。,胡克,11、英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家牛頓164217271666年用三棱鏡進(jìn)行了著名的色散試驗(yàn)，提出了光的“微粒說”,牛頓,12、荷蘭物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家惠更斯（16291695）提出了光波面在媒體中傳播的惠更斯原理，打破了當(dāng)時(shí)流行的光的微粒學(xué)說。,惠更斯,PK,牛頓的“微粒說”,惠更斯的“波動說”,13、英國物理學(xué)家托馬斯楊（17731829）對牛頓的光學(xué)理論產(chǎn)生了懷疑。在1800年的論文關(guān)于光和聲的實(shí)驗(yàn)和問題中指出光是以縱波形式傳播的，光的不同顏色和聲的不同頻率相似。,1801年，楊氏進(jìn)行了著名的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。證明了光是一種波，首次提出了光的干涉的概念和光的干涉定律。,托馬斯楊,14、1808年，法國著名的天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家拉普拉斯（17491827）用微粒說分析了光的雙折射線現(xiàn)象，批駁了楊氏的波動說。,拉普拉斯,15、1809年，法國物理學(xué)家及軍事工程師馬呂斯（17751812）發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象。成為了反對波動說的有利證據(jù)。,16、1811年，蘇格蘭物理學(xué)家布儒斯特（17811868）在研究光的偏振現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)定律。,馬呂斯,布儒斯特,17、1817年，楊氏提出了光是橫波的假說，比較成功地解釋了光的偏振現(xiàn)象。,橫波縱波,光,托馬斯楊,18、法國科學(xué)家阿拉果17861853。發(fā)現(xiàn)了旋光現(xiàn)象。,阿拉果,19、法國物理學(xué)家菲涅耳（1788－1827）以楊氏理論為基礎(chǔ)，1819年成功完成了兩平面鏡產(chǎn)生的相干光源干涉實(shí)驗(yàn)，再次證明了光的波動說。與阿拉果一道建立了光波的橫向傳播理論。,菲涅耳,20、1814年，德國天文學(xué)家夫瑯和費(fèi)（1787－1826）在重復(fù)做牛頓分解太陽光的實(shí)驗(yàn)時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了太陽光譜中的一些重要現(xiàn)象。1821年夫瑯和費(fèi)在波動學(xué)說的基礎(chǔ)上導(dǎo)出了從衍射圖形求波長的關(guān)系式。,夫瑯和費(fèi),21、英國物理學(xué)家麥克斯韋（1831－1879）建立了電磁學(xué)，并將光和電磁現(xiàn)象統(tǒng)一起來，,麥克斯韋,22、1887年，德國科學(xué)家赫茲（18571894）實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。同時(shí)也證實(shí)光電效應(yīng)，后來成了愛因斯坦建立光量子理論的基礎(chǔ)。,赫茲,23、德國物理學(xué)家普朗克（18581947）1900年創(chuàng)立了量子假說。又提出了電磁波這種形式的能量輻射，認(rèn)識到電磁波是某種粒子，既光量子。稱之為“光子”。,普朗克,24、德國科學(xué)家愛因斯坦（18791955）愛因斯坦1905年創(chuàng)立了狹義相對論，揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)聯(lián)系，提出了光量子論，解釋了光電現(xiàn)象，揭示了微觀客體的波粒二重性。,愛因斯坦,1916年美國物理學(xué)家密立根18681953發(fā)表了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了愛因斯坦的光量子說。,美國物理學(xué)家康普頓（18921962）1921年在實(shí)驗(yàn)中證明了X射線的粒子性。進(jìn)一步證實(shí)了愛因斯坦的光子理論，揭示出光的二象性。,密立根,康普頓,二、光的本質(zhì),2、光速、頻率和波長三者的關(guān)系,1波長振動狀態(tài)在經(jīng)歷一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)向前傳播的距離。,3頻率和周期光矢量每秒鐘振動的次數(shù),4三者的關(guān)系,各種介質(zhì)中傳播時(shí)，保持其原有頻率不變，而速度各不相同,2光速,在真空中,3、單色平面波,1平面波,2單色平面波具有單一頻率的平面波。,波陣面或同相面光波位相相同的空間各點(diǎn)所連成的面。,平面波波陣面是平面。,準(zhǔn)單色波實(shí)際上不存在完全單色的光波，總有一定的頻率寬度，如果稱為準(zhǔn)單色波。,理想的單色平面波（簡諧波）,兩式統(tǒng)一寫為,其中，U為場矢量大小，代表或的大小，U0為場矢量的振幅。,設(shè)真空中電磁波的電矢量在坐標(biāo)原點(diǎn)沿X方向作簡諧振動，磁矢量在Y方向作簡諧振動，頻率均為，且T0時(shí)兩者的初位相均為零。則、的振動方程分別為,2單色平面波具有單一頻率的平面波,波場中Z軸上任一點(diǎn)P的振動方程，設(shè)光波以速度C向Z方向傳播,電磁波的傳播,分析AZ一定時(shí)，則U代表場矢量在該點(diǎn)作時(shí)間上的周期振動,BT一定時(shí)，則U代表場矢量隨位置的不同作空間的周期變化,CZ、T同時(shí)變化時(shí)，則U代表一個(gè)行波方程，代表兩個(gè)不同時(shí)刻空間各點(diǎn)的振動狀態(tài)。從下式可看出，光波具有時(shí)間周期性和空間周期性。時(shí)間周期為T，空間周期為?；時(shí)間頻率為1/T，空間頻率為1/?,簡諧波是具有單一頻率?的單色波，但通常原子發(fā)光的時(shí)間約為10－8S，形成的波列長度約等于3M，因此它的波列長度有限即必然有一定的頻率寬度。,,3平面波的復(fù)數(shù)表示法光強(qiáng),線偏振的單色平面波的復(fù)數(shù)表示,光強(qiáng)光強(qiáng)與光矢量大小的平方成正比，即,或,復(fù)振幅模量代表振幅在空間的分布，輻角KZ代表位相在空間的分布,我們一般取,4球面波及其復(fù)數(shù)表示法,球面簡諧波方程,球面波的復(fù)數(shù)表示法,在真空中一個(gè)光子的能量為?，動量為，則它們與光波頻率，波長之間的關(guān)系為,式中H是普朗克常數(shù)，H6631034JS。,4光子,三、原子的能級和輻射躍遷,1、原子的能級,（1）原子是由原子核和繞原子核旋轉(zhuǎn)的核外電子組成。近代物理的大量試驗(yàn)證明，原子只能在一定的量子態(tài)中運(yùn)動。,硅原子的能級圖,以硅原子為例，原子中共有14個(gè)電子繞著帶正電荷的原子荷旋轉(zhuǎn)，14個(gè)電子運(yùn)行的軌道是有區(qū)別的，各代表不同的量子態(tài)。,（2量子態(tài)的根本特點(diǎn)量子態(tài)能量只能取某些特定值,量子態(tài)電子在原子核中的微觀運(yùn)動狀態(tài)原子中電子的狀態(tài)由下列四個(gè)量子數(shù)來確定主量子數(shù)，輔量子數(shù),磁量子數(shù),自旋量子數(shù)電子具有的量子數(shù)不同，表示有不同的電子運(yùn)動狀態(tài),電子軌道是量子化的，它必須滿足下列條件,式中H是普朗克常數(shù)，,電子軌道量子化條件,當(dāng)電子在每一個(gè)這樣的軌道上運(yùn)動時(shí)，原子具有確定的能量，稱為原子的一個(gè)能級。,電子的能級，依次用E0，E1，E2，EN表示,基態(tài)原子處于最低的能級狀態(tài),激發(fā)態(tài)能量高于基態(tài)的其它能級狀態(tài),簡并能級能級有兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同運(yùn)動狀態(tài),簡并度同一能級所對應(yīng)的不同電子運(yùn)動狀態(tài)的數(shù)目,3能級電子具有的量子數(shù)不同，表示有不同的電子運(yùn)動狀態(tài)。同一個(gè)量子態(tài)不能有兩個(gè)電子，電子按量子態(tài)運(yùn)動應(yīng)遵循泡里不相容原理。,2、原子的躍遷,如果能級E1和能級E2間滿足輻射躍遷選擇定理，則原子中的電子可以通過和外界交換能量的方式發(fā)生量子躍遷，稱為能級躍遷。,,3、玻爾茲曼分布,原子體系在熱平衡時(shí)，各能級上的粒子數(shù)服從玻爾茲曼分布。,設(shè)原子體系的熱平衡溫度為T，則在能級EN上的原子數(shù)NN為,玻爾茲曼常數(shù)K＝13810－23J/K,可見?能級越高，粒子數(shù)越少。?室溫下，絕大部分粒子處于基態(tài)。?在給定溫度下，能量差值越大，N2相對N1就越小。,、分別為能量E1、E2狀態(tài)的簡并度。,其中,

簡介：1,一電勢,令,2,電勢零點(diǎn)的選取,物理意義把單位正試驗(yàn)電荷從點(diǎn)A移到無限遠(yuǎn)處時(shí)靜電場力作的功,有限帶電體以無窮遠(yuǎn)為電勢零點(diǎn)，實(shí)際問題中常選擇地球電勢為零,3,將單位正電荷從A移到B時(shí)電場力作的功,電勢差,4,靜電場力的功,原子物理中能量單位電子伏特EV,5,二點(diǎn)電荷電場的電勢,令,6,三電勢的疊加原理,點(diǎn)電荷系,7,電荷連續(xù)分布時(shí),,,,8,計(jì)算電勢的方法,（1）利用,已知在積分路徑上的函數(shù)表達(dá)式,有限大帶電體，選無限遠(yuǎn)處電勢為零,（2）利用點(diǎn)電荷電勢的疊加原理,9,例1正電荷Q均勻分布在半徑為R的細(xì)圓環(huán)上求環(huán)軸線上距環(huán)心為X處的點(diǎn)P的電勢,解,,,,,,,,10,討論,11,通過一均勻帶電圓平面中心且垂直平面的軸線上任意點(diǎn)的電勢,,,,,,,,,12,例2真空中有一電荷為Q，半徑為R的均勻帶電球面試求（1）球面外兩點(diǎn)間的電勢差；（2）球面內(nèi)兩點(diǎn)間的電勢差；（3）球面外任意點(diǎn)的電勢；（4）球面內(nèi)任意點(diǎn)的電勢,13,解,（1）,,,,,,,,,,,,,14,,,,,,,,,,,,,（4）,15,例3“無限長”帶電直導(dǎo)線的電勢,解,令,討論能否選,,,,,,,,,,,,,END,

簡介：1,一電場線,1切線方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度方向,1規(guī)定,2特點(diǎn),1始于正電荷，止于負(fù)電荷，非閉合線,典型電場的電場線分布圖形,2疏密表示電場強(qiáng)度的大小,2任何兩條電場線不相交,2,二電場強(qiáng)度通量,通過電場中某個(gè)面的電場線數(shù),1定義,2表述,3,二電場強(qiáng)度通量,通過電場中某個(gè)面的電場線數(shù),1定義,2表述,勻強(qiáng)電場，與平面夾角,,,,,,,,,,,,,,,,,4,非勻強(qiáng)電場，曲面S,,,,,,,,,,,,,5,非均勻電場，閉合曲面S,6,例1三棱柱體放置在如圖所示的勻強(qiáng)電場中求通過此三棱柱體的電場強(qiáng)度通量,解,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,7,8,在點(diǎn)電荷Q的電場中，通過求電通量導(dǎo)出,三高斯定理,1高斯定理的導(dǎo)出,高斯,,,高斯CFGAUSS1777?1855）,德國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和物理學(xué)家，有“數(shù)學(xué)王子”美稱，他與韋伯制成了第一臺有線電報(bào)機(jī)和建立了地磁觀測臺，高斯還創(chuàng)立了電磁量的絕對單位制,10,,,點(diǎn)電荷位于球面中心,,,,11,,點(diǎn)電荷在閉合曲面內(nèi),,,,,,,,12,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,點(diǎn)電荷在閉合曲面外,13,,,,,,,,,,,,,,,點(diǎn)電荷系的電場,14,15,在真空中靜電場，穿過任一閉合曲面的電場強(qiáng)度通量，等于該曲面所包圍的所有電荷的代數(shù)和除以,2高斯定理,高斯面,16,3高斯定理的討論,1高斯面閉合曲面,2電場強(qiáng)度所有電荷的總電場強(qiáng)度,3電通量穿出為正，穿進(jìn)為負(fù),4僅面內(nèi)電荷對電通量有貢獻(xiàn),5靜電場有源場,17,四高斯定理應(yīng)用舉例,用高斯定理求電場強(qiáng)度的一般步驟為,對稱性分析；根據(jù)對稱性選擇合適的高斯面；應(yīng)用高斯定理計(jì)算,18,,,,Q,例2設(shè)有一半徑為R,均勻帶電Q的球面求球面內(nèi)外任意點(diǎn)的電場強(qiáng)度,對稱性分析球?qū)ΨQ,解,高斯面閉合球面,R,19,2,,,Q,20,例3設(shè)有一無限長均勻帶電直線，單位長度上的電荷，即電荷線密度為?，求距直線為R處的電場強(qiáng)度,解,,,,,,,,,對稱性分析與高斯面的選取,21,例4設(shè)有一無限大均勻帶電平面，電荷面密度為?，求距平面為R處某點(diǎn)的電場強(qiáng)度,解,,,?,對稱性分析與高斯面的選取,22,23,無限大帶電平面的電場疊加問題,,,,24,,?正點(diǎn)電荷與負(fù)點(diǎn)電荷的電場線,?一對等量異號點(diǎn)電荷的電場線,?一對不等量異號點(diǎn)電荷的電場線,?帶電平行板電容器的電場線,?一對等量正點(diǎn)電荷的電場線,典型電場的電場線分布圖形,,25,正點(diǎn)電荷與負(fù)點(diǎn)電荷的電場線,,,26,,一對等量正點(diǎn)電荷的電場線,,27,一對等量異號點(diǎn)電荷的電場線,,,28,,29,帶電平行板電容器的電場線,,,END,

簡介：第三章廣義反演法,,正演模型?數(shù)據(jù)反演數(shù)據(jù)?模型,M模型,D數(shù)據(jù),,,正演,反演,第一節(jié)廣義逆矩陣的概念,逆矩陣G矩陣非奇異求逆方法伴隨矩陣法（低階）初等變換法（高階）,G矩陣奇異廣義逆,,代數(shù)余子式,伴隨矩陣法,初等變換法,第一節(jié)廣義逆矩陣的概念,超定問題MNR最小方差解,欠定問題RMN模型最小長度解,,,,第一節(jié)廣義逆矩陣的概念,廣義逆條件PENROS定義試證明最小方差解和模型最小長度解滿足以上條件。,,第二節(jié)奇異值分解和自然逆,,奇異值分解SVD（SINGULARVALUEDECOMPOSITION）,G是M階實(shí)對稱、非奇異矩陣,U是G的M個(gè)特征向量組成的特征向量矩陣，正交矩陣Λ是G的M個(gè)特征值組成的對角線矩陣,第二節(jié)奇異值分解和自然逆,,奇異值分解SVD（SINGULARVALUEDECOMPOSITION）,2G是M階非對稱、非奇異矩陣,U、V分別是GGT和GTG對應(yīng)的特征向量組成的特征向量矩陣，正交矩陣Λ是GGT或GTG的特征值正根組成的對角線矩陣,第二節(jié)奇異值分解和自然逆,,奇異值分解SVD（SINGULARVALUEDECOMPOSITION）,3G是MN階奇異矩陣奇異值分解,R是矩陣G的秩UR、VR分別是GGT和GTG對應(yīng)的特征向量組成的特征向量矩陣，半正交矩陣ΛR是GGT或GTG的R個(gè)非零特征值正根組成的對角線矩陣,第二節(jié)奇異值分解和自然逆,,奇異值分解SVD（SINGULARVALUEDECOMPOSITION）,3G是MN階奇異矩陣奇異值分解,LANCZOS逆自然逆（NATURALINVERSE）廣義逆,正交分解和奇異值分解,第三節(jié)廣義反演法,概念采用廣義逆算子建立起來的解線性反演問題的方法,,,正定、超定、欠定和混定,第四節(jié)數(shù)據(jù)分辨矩陣,數(shù)據(jù)分辨矩陣DATARESOLUTIONMATRIX,M階,純欠定,超定,數(shù)據(jù)分辨矩陣性質(zhì)1主對角要素表明理論數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)之間的逼近程度。純欠定情況下的數(shù)據(jù)分辨力最高；2數(shù)據(jù)分辨矩陣與觀測數(shù)據(jù)無關(guān)，只與核函數(shù)（系數(shù)矩陣）和先驗(yàn)信息相關(guān)。,第五節(jié)參數(shù)分辨矩陣,參數(shù)分辨矩陣PARAMETERRESOLUTIONMATRIX,N階,純欠定,超定,參數(shù)分辨矩陣性質(zhì)1主對角要素表明構(gòu)制模型與真實(shí)模型之間的接近程度。超定情況下的參數(shù)分辨力最高；2參數(shù)分辨矩陣與觀測數(shù)據(jù)無關(guān)，只與核函數(shù)（系數(shù)矩陣）和先驗(yàn)信息相關(guān)。,數(shù)據(jù)分辨矩陣參數(shù)分辨矩陣純欠定單位矩陣非單位矩陣超定非單位矩陣單位矩陣混定非單位矩陣非單位矩陣,CTCOMPUTERIZEDTOMOGRAPHY技術(shù)與地震層析成像技術(shù),地震ＣＴ,數(shù)據(jù),,層析成像原理,天然地震層析成像,混定情況,求F和R,超定情況,求F和R,第六節(jié)特征值的應(yīng)用,判斷反演問題的穩(wěn)定性條件數(shù)特征值對觀測數(shù)據(jù)的影響（正演）特征值對模型參數(shù)的影響（反演）特征值在誤差傳遞中的作用（結(jié)果評價(jià)）,,,判斷反演問題的穩(wěn)定性條件數(shù),條件數(shù)事實(shí)上表示了矩陣計(jì)算對于誤差的敏感性。對于線性方程組AXB，如果A的條件數(shù)大，B的微小改變就能引起解X較大的改變，數(shù)值穩(wěn)定性差。它也可以表示B不變，而A有微小改變時(shí)，X的變化情況。,,,,,,,,例1,,,,,,,,,,,,,,,,例2,條件數(shù)事實(shí)上表示了矩陣計(jì)算對于誤差的敏感性。對于線性方程組AXB，如果A的條件數(shù)小，B有微小的改變，X的改變也很微小，數(shù)值穩(wěn)定性好。它也可以表示B不變，而A有微小改變時(shí)，X的變化情況。,判斷反演問題的穩(wěn)定性條件數(shù),2特征值對觀測數(shù)據(jù)的影響（正演）,特征值越大，對重建觀測數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)越大；反之，越小,3特征值對模型參數(shù)的影響（反演）,特征值越小，對構(gòu)制模型參數(shù)的影響越大；反之，越小,4特征值在誤差傳遞中的作用（結(jié)果評價(jià)）,例子一個(gè)混定問題課本例4,完畢,

簡介：第四章BG反演理論,,1在連續(xù)介質(zhì)中，處理數(shù)量有限而又有誤差的觀測數(shù)據(jù)；2在連續(xù)介質(zhì)中，處理解的非唯一性，即BG評價(jià)理論。,主要解決,1在精確數(shù)據(jù)情況下連續(xù)介質(zhì)的反演理論,1在精確數(shù)據(jù)情況下連續(xù)介質(zhì)的反演理論,11最小模型（SMALLESTMODEL）,,1在精確數(shù)據(jù)情況下連續(xù)介質(zhì)的反演理論,11最小模型（SMALLESTMODEL）,,,1在精確數(shù)據(jù)情況下連續(xù)介質(zhì)的反演理論,11最小模型（SMALLESTMODEL）,,STEP1,STEP2,STEP3,1在精確數(shù)據(jù)情況下連續(xù)介質(zhì)的反演理論,11最小模型（SMALLESTMODEL）,例兩個(gè)觀測數(shù)據(jù)的地球密度問題,11最小模型（SMALLESTMODEL）,例兩個(gè)觀測數(shù)據(jù)的地球密度問題,STEP1,11最小模型（SMALLESTMODEL）,例兩個(gè)觀測數(shù)據(jù)的地球密度問題,STEP2,11最小模型（SMALLESTMODEL）,例兩個(gè)觀測數(shù)據(jù)的地球密度問題,STEP3,11最小模型（SMALLESTMODEL）,例兩個(gè)觀測數(shù)據(jù)的地球密度問題,1在精確數(shù)據(jù)情況下連續(xù)介質(zhì)的反演理論,12最平緩模型（FLATTESTMODEL）,,新數(shù)據(jù),新模型,新核函數(shù),12最平緩模型（FLATTESTMODEL）,STEP1,12最平緩模型（FLATTESTMODEL）,STEP2,12最平緩模型（FLATTESTMODEL）,STEP3,12最平緩模型（FLATTESTMODEL）,STEP4,由地表密度，可推得,最平緩模型,最小模型,12最平緩模型（FLATTESTMODEL）,最平緩模型,最小模型,1在精確數(shù)據(jù)情況下連續(xù)介質(zhì)的反演理論,13最光滑模型（SMOOTHESTMODEL）,,新數(shù)據(jù),新模型,新核函數(shù),

簡介：地球物理學(xué)概論,海洋與地球科學(xué)學(xué)院吳健生,第一講緒論,地球物理學(xué)的研究對象，研究內(nèi)容，方法特點(diǎn)，與其他分支學(xué)科的關(guān)系及其在經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展中的重要作用等方面,一、地球物理學(xué)是以地球?yàn)檠芯繉ο蟮囊婚T現(xiàn)代應(yīng)用物理學(xué)。,地球物理科學(xué)的研究對象就是地球。地球物理科學(xué)是研究地球的物理性質(zhì)、地球自身產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。認(rèn)識地球揭示地球本身的結(jié)構(gòu)、探索地球的演化過程、總結(jié)地球形成演化過程中的基本規(guī)律。資源探查、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害防治國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。,1、空間地球物理學(xué)與固體地球物理學(xué),將地球作為一個(gè)天體來研究，這便確定了固體地球物理學(xué)和天體物理學(xué)之間的關(guān)系。地球物理學(xué)固體地球物理學(xué)空間地球物理學(xué),,地球上有大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈其大氣圈、水圈和生物圈都有相應(yīng)的研究學(xué)科，如空間地球物理學(xué)、大氣物理學(xué)，水文學(xué)，物理海洋在地球科學(xué)領(lǐng)域里，地球物理學(xué)通常就指固體地球物理學(xué)。,2、固體地球物理學(xué)的研究內(nèi)涵,大體上可以分為以下七個(gè)方面1彈性波場地震波天然和人工源，包含核爆炸在地球內(nèi)部的傳播。2重力場地球內(nèi)部物質(zhì)產(chǎn)生的引力場。3磁力場地球內(nèi)部磁性物質(zhì)產(chǎn)生的引力場。4電磁場主指地球的直流電場和電磁感應(yīng)場。5地?zé)釄鲋髦傅厍虻臏囟葓龊痛蟮責(zé)崃鳌?,6物理化學(xué)場即放射性場；7地球運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)即通過綜合地球物理場分析來研究地球系統(tǒng)和其深部的介質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)組成、狀態(tài)及物質(zhì)的運(yùn)動，特別是深部圈層耦合、地球內(nèi)部物質(zhì)與能量的交換及其深層動力過程。,,,二、固體地球物理學(xué)功能,固體地球物理學(xué)是地球科學(xué)重要分支，其功能是認(rèn)識地球、資源勘察、地質(zhì)災(zāi)害防治、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。其中認(rèn)識地球，特別是認(rèn)識地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)移、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、深層過程與動力學(xué)機(jī)制，是地球物理學(xué)，也是地球科學(xué)的最根本的任務(wù)。,1、認(rèn)識地球的重要性,地球在給人類帶來“福音”和生存空間的同時(shí)，也給人類帶來了無窮的災(zāi)難。地球的演化過程、地質(zhì)活動不可避免的會對地球上的動植物的生命活動過程，對人類活動發(fā)生影響。自然資源的開發(fā)、利用在使人類的物質(zhì)文明發(fā)展的同時(shí)，也使地球的生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，使地球上的某些演化過程加速，可能造成某些地質(zhì)變化和災(zāi)害。如由于使用化石燃料產(chǎn)生的CO2持續(xù)升高而使全球大氣層變暖的過程加速，繼之而來的土地荒漠化問題、淡水資源的匱乏及污染問題。,,地球上有些局部的短時(shí)間的地質(zhì)活動也會造成極為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境變化，甚至使局部區(qū)域內(nèi)全部生命死亡，人類活動停止。人類歷史上的大地震，尤其是20世紀(jì)發(fā)生的若干次大地震，以及伴隨地震發(fā)生的海嘯等自然災(zāi)害和火災(zāi)等災(zāi)害，都是自然界的變化在短時(shí)間內(nèi)引起生態(tài)環(huán)境的惡性變化的事例。我國云南祿勸的一次山體滑動毀滅了幾個(gè)村鎮(zhèn)；臺風(fēng)掃過，使智利沿海村鎮(zhèn)蕩然無存；1976年的唐山強(qiáng)烈地震7．8級，不過幾秒鐘就使99％的房屋倒塌，24萬余人喪生，16萬余人受傷，整個(gè)城市被毀，造成了不可估量的經(jīng)濟(jì)損失；,04年年底印度洋大地震發(fā)生后，結(jié)果引發(fā)了04年12月26日發(fā)生的東南亞大海嘯。,英國專家利用高清晰度的多束激光聲吶對海底進(jìn)行了掃描，這些圖片顯示，受地震影響，印度洋海底中高達(dá)1500米的山脊已出現(xiàn)了巨大的倒塌，并形成數(shù)公里寬的山崩地段。科學(xué)家初步評估，地震發(fā)生時(shí)，印度和緬甸兩塊板塊構(gòu)造突然運(yùn)動相碰時(shí)，印度板塊構(gòu)造被向下擠壓，造成海床隆起一道山脊，海水因此向上涌出，結(jié)果引發(fā)了12月26日發(fā)生的東南亞大海嘯。圖片顯示，受地震影響，印度洋海底山脊已倒塌，并形成數(shù)公里寬的山崩地段。,,,,海嘯往往是由于大洋底部深層發(fā)生強(qiáng)烈地震引起的。地震震波可傳到很遠(yuǎn)的地方引發(fā)海嘯。,12月26日發(fā)生的東南亞大海嘯遇難人數(shù),印度尼西亞238,945斯里蘭卡30,957印度16,389泰國5,393馬爾代夫82馬來西亞68緬甸61孟加拉2索馬里298坦桑尼亞10肯尼亞1總計(jì)292,206注該統(tǒng)計(jì)數(shù)字包括印尼127774名失蹤人員及印度5640名失蹤人員；為避免重復(fù)計(jì)算，該數(shù)字沒有包括泰國的3071名失蹤人員，斯里蘭卡的5637名失蹤人員也沒有計(jì)算在內(nèi)。,,,這是1960年4月智利瓦爾迪維亞遭受強(qiáng)烈地震的資料照片。這次地震就在太平洋另一側(cè)的日本引發(fā)海嘯，造成數(shù)百人死亡。,,又例如，發(fā)生在公元79年8月24日的維蘇威火山爆發(fā)，使在距離那不勒斯西南23KM處的龐貝POMPEII古城在極短時(shí)間內(nèi)毀滅，全城生命瞬息死滅先是火山噴發(fā)出的熔巖碎塊、浮石和其他火山巖屑將龐貝城埋了3M多深，全城房舍均遭滅頂，隨后火山灰塵落如雨，積灰又厚達(dá)3M，全城居民和動物多數(shù)是被火山灰悶死的。這是有歷史記錄并被考古發(fā)掘證實(shí)的地質(zhì)活動引起生態(tài)環(huán)境急劇變化的事例。,,,,,,,從大的地質(zhì)時(shí)空演變尺度來說,地球表面的海陸變遷，氣候變異冰期等地質(zhì)演化過程時(shí)間變化過程以數(shù)百萬年計(jì)，空間范圍則是地球的全部或大部會使某些生物滅絕，而另一些生物繁衍。這種地質(zhì)活動對地球上生物的生命活動的影響是全球性的、長時(shí)間的。但是對這類地質(zhì)演化過程對生態(tài)環(huán)境的影響側(cè)重在有人類活動以前如恐龍的滅絕，或雖有人類活動，但還不屬于歷史范疇如樓蘭古國的消失。,

簡介：二、巖石和礦石,利用巖石和礦石的電化學(xué)活動性一般情況下物質(zhì)都是電中性的，即正，負(fù)電荷保持平衡。但是，某些巖石和礦石在特定的自然條件下，在巖石中產(chǎn)生的各種物理化學(xué)過程作用下，巖石可以形成面電荷和體電荷。巖石的這一性質(zhì)稱為巖石極化。,巖石極化分為兩種類型1、自然極化，是由不同地質(zhì)體接觸處的電荷自然產(chǎn)生的表面極化或由巖石的固相骨架與充滿空隙空間的液相接觸處的電荷自然產(chǎn)生的兩相介質(zhì)的體極化；2、激發(fā)極化，是在人工電場作用下產(chǎn)生的極化。由巖石自然極化和人工極化產(chǎn)生的面電荷和體電荷形成自然電場或激發(fā)極化電場。,一巖石和礦石的自然極化特性1電子導(dǎo)體的自然極化當(dāng)電子導(dǎo)體和溶液接觸時(shí)，由于熱運(yùn)動，導(dǎo)體的金屬離子或電子可能具有足夠大的能量，以致克服晶格間的結(jié)合力越出金屬進(jìn)入溶液中。從而破壞了導(dǎo)體與溶液的電中性，使金屬帶負(fù)電，溶液帶正電。金屬上的負(fù)電荷吸引溶液中過剩的陽離子，使之分布于界面附近，形成雙電層，產(chǎn)生一定的電位差。,此電位差產(chǎn)生反向電場，阻礙金屬離子或電子繼續(xù)進(jìn)入溶液。當(dāng)進(jìn)入溶液的金屬離子達(dá)到一定數(shù)量后，便達(dá)到平衡，此時(shí)，雙電層的電位差為該金屬在該溶液中的平衡電極電位。它與導(dǎo)體和溶液的性質(zhì)有關(guān)。若導(dǎo)體和溶液都是均勻的，則界面上的雙電層也是均勻的，這種均勻、封閉的雙電層不產(chǎn)生外電場。,如果導(dǎo)體或溶液是不均勻的，則界面上的雙電層呈不均勻分布，產(chǎn)生極化，并在導(dǎo)體內(nèi)、外產(chǎn)生電場，引起自然電流。這種極化所引起電流的趨勢是減少造成極化的導(dǎo)體或溶液的不均勻性。所以，如果不能繼續(xù)保持原有的導(dǎo)體或溶液的不均勻性，則因極化引起的自然電流會隨時(shí)間逐漸減小，以至最終消失。,因此，電子導(dǎo)體周圍產(chǎn)生穩(wěn)定電流場的條件必須是導(dǎo)體或溶液的不均勻性，并有某種外界作用保持這種不均勻性，使之不因極化放電而減弱。,如圖134所示，賦存于地下的電子導(dǎo)電礦體，當(dāng)其被地下潛水面切過時(shí)，往往在其周圍形成穩(wěn)定的自然電流場。我們知道，潛水面以上為滲透帶，由于靠近地表而富含氧氣，使?jié)撍嬉陨系娜芤貉趸暂^強(qiáng)；相反，潛水面以下含氧較少，那里的水溶液相對來說是還原性的。潛水面上、下水溶液化學(xué)性質(zhì)的差異通過自然界大氣降水的循環(huán)總能長期保持。,這樣，電子導(dǎo)體的上、下部分總是分別處于性質(zhì)不同的溶液之中，在導(dǎo)體和溶液之間形成了不均勻的雙電層，產(chǎn)生自然極化，并形成自然極化電流場，簡稱自然電場。在上述特定自然條件下，導(dǎo)體上部處于氧化性質(zhì)溶液中，其電極電位較高，導(dǎo)體帶正電，其周圍溶液帶負(fù)電；導(dǎo)體下部處于還原性質(zhì)溶液中，電極電位較低，導(dǎo)體帶負(fù)電，周圍溶液帶正電。,這種因極化形成的電流，在導(dǎo)體內(nèi)部自上而下；而在導(dǎo)體外部是自下而上，如圖134中的電流線。從地平面看，自然電流是從四面八方流向?qū)w，因此，沿剖面觀測自然電位時(shí)，離礦體愈近，電位愈低，在導(dǎo)體正上方電位最低，稱為自然電位負(fù)心。,通常，在硫化金屬礦上可觀測到幾十到幾百毫伏的自然電位負(fù)異常。順便指出在化學(xué)性能十分穩(wěn)定的石墨礦或石墨化程度較高的地層上，自然電位負(fù)異常的幅度可達(dá)－800～－900MV，甚至－1000MV以上。,2離子導(dǎo)體的自然極化在離子導(dǎo)電的巖石上所觀測到的自然電場主要是由于動電效應(yīng)所產(chǎn)生的流動電位所引起。1過濾電場當(dāng)?shù)叵滤鬟^多孔巖石時(shí)，在地表就可以觀測到過濾電場。,溶液能平行于孔壁自由流動，而把正離子帶走在水流的上游負(fù)離子過多，而在水流下游正離子過多，形成了過濾電場。,地殼中自然形成的過濾電場主要包括裂隙電場、上升泉電場、山地電場和河流電場等。例如地下的喀斯特溶洞、斷層、破碎帶或其它巖石裂隙帶，常成為地下水的通道。當(dāng)?shù)叵滤蛳聺B漏時(shí)，上部巖石吸附負(fù)離子，下部巖石出現(xiàn)多余的正離子，這就形成裂隙電場見圖136，A。,與以上的情況相反，當(dāng)?shù)叵滤ㄟ^裂隙帶向上涌出形成上升泉時(shí)，由于過濾作用，在泉水出露處呈現(xiàn)過剩的正電荷，而在地下水深處留下過多的負(fù)電荷，于是形成上升泉電場見圖136，B。此外，由于河水和地下水之間的相互補(bǔ)給形成的地下水流產(chǎn)生的過濾電場為河流電場見圖137。,山地電場常常是雨水滲入多孔的山頂巖層向山腳流動形成的。山地電場總是山頂電位為負(fù)，山腳電位為正，電場的分布與地形成鏡象關(guān)系見圖138。,2擴(kuò)散吸附電場當(dāng)兩種濃度不同的溶液相接觸時(shí)，會產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象。溶質(zhì)由濃度大的溶液移向濃度小的溶液里，以達(dá)到濃度平衡。正、負(fù)離子將隨著溶質(zhì)移動，但因巖石顆粒的吸附作用，正、負(fù)離子的擴(kuò)散速度不同，使兩種不同離子濃度的巖石分界面上分別含有過量的正離子或負(fù)離子，形成電位差，這種電場稱為擴(kuò)散吸附電場。,擴(kuò)散吸附電場強(qiáng)度較小例如在地面觀測到的河水與地下水接觸處由于離子濃度差別形成的擴(kuò)散吸附電場，一般約10～20MV。擴(kuò)散吸附電場更多的是用在電測井工作中。,以上各種原因產(chǎn)生的自然電場不是孤立存在的。應(yīng)用自然電場找礦時(shí)，主要研究電子導(dǎo)體周圍的電化學(xué)電場，而把河流電場、裂隙電場視為找礦的干擾；應(yīng)用自然電場解決水文地質(zhì)問題時(shí)，將礦體周圍的電場視為干擾。,二巖石和礦石的人工極化成因1電子導(dǎo)體的人工極化成因在討論電了導(dǎo)體的自然極化時(shí)，我們已經(jīng)知道浸沉于同種化學(xué)性質(zhì)溶液中的單一電子導(dǎo)體表面形成的雙電層為一封閉系統(tǒng)，它不顯示電性，也不形成外電場見圖139，A。這種自然狀態(tài)下的雙電層電位差是導(dǎo)體與溶液接觸時(shí)的電極電位，又稱平衡電極電位。,當(dāng)有電流通過上述系統(tǒng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的電荷將重新分布自由電子逆著電場方向移向電流流入端，使這里相當(dāng)于等效電解電池的“陰極”；而在電流流出端呈現(xiàn)出相對增多的正電荷，相當(dāng)于等效電解電池的“陽極”。與此同時(shí)，溶液中的帶電離子也在電場作用下發(fā)生相應(yīng)的運(yùn)動，分別在“陰極”和“陽極”處形成正離子和負(fù)離子的堆積圖139，B。,使通電前的正常雙電層發(fā)生了變化“陰極”處，導(dǎo)體帶負(fù)電，圍巖帶正電；而“陽極”處，導(dǎo)體帶正電，圍巖帶負(fù)電。在電流作用下，導(dǎo)體的“陰極”和“陽極”處雙電層電位差相對于平衡電極電位的變化值稱為超電壓。超電壓的形成過程即是電極極化過程。,不難理解，隨供電時(shí)間的延長，導(dǎo)體界面兩側(cè)堆積異性的電荷逐漸增多，超電壓值隨之增大，最后達(dá)到飽和狀態(tài)。斷去供電電流之后，界面兩側(cè)堆積的異性電荷通過界面本身，導(dǎo)體內(nèi)部和周圍溶液放電，使整個(gè)系統(tǒng)逐漸恢復(fù)到供電之前的均勻雙電層狀態(tài)，超電壓也隨時(shí)間的延續(xù)逐漸減小，最后消失圖139，C。,介紹兩個(gè)重要概念面極化和體極化在激電法的理論和實(shí)踐中，為使問題簡化，將巖、礦石的激發(fā)極化分為理想的兩類。第一類是“面極化”，其特點(diǎn)是激發(fā)極化均發(fā)生在極化體與圍巖溶液的界面上，如致密的金屬礦或石墨礦屬于此類。,第二類是“體極化”，其特點(diǎn)是極化單元指微小的金屬礦物、石墨或巖石顆粒呈體分布于整個(gè)極化體內(nèi)，如浸染狀金屬礦石和礦化、石墨化巖石以及離子導(dǎo)電巖石均屬這一類。,雖然每個(gè)小顆粒與圍巖膠結(jié)物的接觸面很小，但它們的接觸面積的總和卻是很可觀的。所以，盡管浸染狀礦體與圍巖的電阻率差異很小，仍然可以產(chǎn)生明顯的激發(fā)極化效應(yīng)，這就是激發(fā)極化法能夠成功地尋找浸染狀礦體的基本原因。,應(yīng)該指出，面極化和體極化的差別只具有相對意義。嚴(yán)格說來，所有激發(fā)極化都是面極化的，因?yàn)閺奈⒂^來看，體極化中每一個(gè)極化單元的激發(fā)極化也都是發(fā)生在顆粒與其周圍溶液的界面上。然而，實(shí)踐中應(yīng)用激電法又都是宏觀地研究礦體、礦帶或地層等大極化體的激電效應(yīng)。故在此討論體極化體的激發(fā)極化特性。,2離子導(dǎo)體的激發(fā)極化成因一般造巖礦物為固體電解質(zhì)，屬離子導(dǎo)體。野外和室內(nèi)觀測資料表明，不含電子導(dǎo)體的一般巖石，也能產(chǎn)生明顯的激電效應(yīng)。關(guān)于離子導(dǎo)體的激發(fā)極化機(jī)理，所提出的假說和爭論均較電子導(dǎo)體的多，但大多認(rèn)為巖石的激電效應(yīng)與巖石顆粒和周圍溶液界面上的雙電層結(jié)構(gòu)有關(guān)見圖1310，A。,主要假說都是基于巖石顆粒溶液界面上雙電層分散結(jié)構(gòu)和分散區(qū)內(nèi)存在可以沿界面移動的陽離子這一特點(diǎn)提出來的。其有代表性的假說是雙電層形變說?，F(xiàn)簡述如下在外電流作用下，巖石顆粒表面雙電層分散區(qū)之陽離子發(fā)生位移，形成雙電層形變圖1310，B；,當(dāng)外電流斷開后，堆積的離子放電，恢復(fù)平衡狀態(tài)圖1310，C，從而可以觀測到激發(fā)極化電場。雙電層形變形成激發(fā)極化的速度和放電的快慢，決定于離子沿顆粒表面移動的速度和路徑的長短，因而較大的巖石顆粒將有較大的時(shí)間常數(shù)即充電和放電時(shí)間長，這是用激電法尋找地下含水層的物性基礎(chǔ)。,三巖石和礦石的激發(fā)極化特性1、時(shí)間特性1礦化巖石的激發(fā)極化特性細(xì)粒浸染狀礦石或礦化巖石的激發(fā)極化體極化是其中許多細(xì)小顆粒極化效應(yīng)的總和，為了考察體極化巖、礦石的激電效應(yīng)，通常采用圖1311，A所示的封閉裝置。,將待測的體極化巖、礦石標(biāo)本置于盛有水溶液的長方形容器中，使其露出水面。標(biāo)本與容器壁之間的空隙用石蠟或橡皮泥等絕緣材料封嚴(yán)，使標(biāo)本兩側(cè)的水溶液不相連通。在容器兩端各放一塊長方形銅片A和B，作供電電極，借以向容器內(nèi)供入穩(wěn)定電流。在標(biāo)本兩側(cè)水溶液中緊靠標(biāo)本處，安置測量電極M和N，用毫伏計(jì)測量其間的電位差ΔＵＭＮ。,圖1311，B是用上述裝置對黃鐵礦化巖石標(biāo)本測得的電位差隨時(shí)間變化曲線。電位差隨時(shí)間的變化是因?yàn)榧ぐl(fā)極化效應(yīng)產(chǎn)生的電位差簡稱二次場電位差，在供電時(shí)記為ΔＵ２（Ｔ），斷電后記為ΔＵ２（T）在供電后從零開始逐漸增大充電過程，而在斷電后逐漸衰減為零放電過程。,在無激電效應(yīng)時(shí)，電流通過標(biāo)本由于電阻電壓降所形成的電位差為一次場電位差ΔＵ１。在穩(wěn)定電流條件下，ΔＵ１不隨時(shí)間而變?？梢?，標(biāo)本被激發(fā)極化后，供電時(shí)間T時(shí)觀測到的電位差ΔＵ（Ｔ）為ΔＵ１和ΔＵ2（Ｔ）之和，稱之為總場電位差，它隨供電時(shí)間T而變化，并有關(guān)系,由于剛供電時(shí)T0二次場電位差為零，即ΔＵ２（０）＝０，故由上式得于是ΔＵ２Ｔ＝ΔＵＴ－ΔＵ０,體極化比面極化的充、放電速度快得多，這是體極化與面極化的一個(gè)重要不同之處。對星散浸染狀礦石或礦化、石墨化標(biāo)本的實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果表明若在相當(dāng)大范圍內(nèi)改變供電電流I，直到測量電極處的電流密度高達(dá)N１０２ΜＡ／ＣＭ２時(shí)，二次場電位差總是與供電電流成正比，且其比值與供電方向無關(guān)。,因此，在地面電法通常所能達(dá)到的電流密度范圍內(nèi)，星散浸染狀巖、礦石的激電效應(yīng)沒有明顯的非線性和正、負(fù)極極化的差異。這是體極化和面極化的又一重要區(qū)別。,2描述穩(wěn)定電流場激發(fā)極化效應(yīng)的參數(shù)上已述及，在二次場與電流成線性關(guān)系的條件下，引入表征體極化巖、礦石的激電性質(zhì)參數(shù)－極化率Η，其值按下式計(jì)算極化率為用百分?jǐn)?shù)表示的無量綱參數(shù),由于二次場和總場均與供電電流成正比，故極化率是與電流無關(guān)的常數(shù)。但極化率與供電時(shí)間T和放電時(shí)間T有關(guān)，必須予以特別說明。為簡單起見，我們將長時(shí)間供電T→∞，即充電達(dá)飽和和斷電瞬間T→0測得的飽和極化率Η（∞，０）定義為極化率，記為Η。,體極化巖、礦石的極化率除了與觀測時(shí)的充放電時(shí)間有關(guān)外，還和巖、礦石的成分、含量、結(jié)構(gòu)及含水性等多種因素有關(guān)。我國物探工作者對大量礦化巖、礦石標(biāo)本作了系統(tǒng)觀測，研究了多種因素對巖、礦石極化率的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明，在上述諸多因素中，影響巖、礦石極化率的主要因素是電子導(dǎo)電礦物的含量和巖、礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。,3非礦化巖石的激發(fā)極化效應(yīng)不含電子導(dǎo)電礦物的非礦化巖石，屬純離子導(dǎo)體，在電流激發(fā)下的激發(fā)極化都發(fā)生在細(xì)小巖石顆粒與周圍溶液的界面上，也是體極化。但其激電性質(zhì)又與礦化巖石不同①巖石的極化率通常很低，一般不超過1～2，少數(shù)能達(dá)到4～5。表135列舉了一些巖石和礦石極化率的實(shí)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，它表明了一般情況下，巖、礦石極化率的數(shù)量概念。,②非礦化巖石的充電和放電速度比礦化巖石更快。其中，礦物顆粒小例如由粘土礦物組成的巖石，充放電速度尤其快；而顆粒較粗如砂或砂粒組成的巖石之充、放電速度則較慢。巖石激電效應(yīng)的這種時(shí)間特性，對評價(jià)激電異常和應(yīng)用激電法找水均有實(shí)際意義。,2頻率特性1在超低頻交變電流場中巖、礦石的激電現(xiàn)象前面所討論的激電效應(yīng)是在穩(wěn)定電流激發(fā)下，根據(jù)電場隨時(shí)間的變化充、放電過程來研究激發(fā)極化效應(yīng)即時(shí)間域激電法。實(shí)踐表明，激電效應(yīng)也可在交變電場激發(fā)下，根據(jù)電場隨頻率的變化頻率特性觀測到激電效應(yīng)即頻率域激電法。,為了認(rèn)識交變電流激發(fā)下的激電效應(yīng)，我們考察下述實(shí)驗(yàn)在圖1311，A所示的裝置中，將直流電源改為超低頻信號發(fā)生器，向水中供以超低頻交變電流I；在供電時(shí)，用交流毫伏計(jì)測量M、N間的交流電位差ΔＵ。當(dāng)保持交變電流的幅值IＦ不變，而逐漸改變頻率F時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)電位差ΔＵ將隨之而變。,這種在超低頻段上FN１０２～Ｎ１０２ＨＺ電場隨頻率變化的現(xiàn)象，與介電極化和電磁耦合效應(yīng)無關(guān)，而是巖、礦石激發(fā)極化的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)證明，在地面電法野外工作通常所能達(dá)到的電流密度條件下，以上實(shí)驗(yàn)中的ΔＵ與I成線性關(guān)系。在此情況下，可將ΔＵ對I和裝置進(jìn)行歸一化，按下式計(jì)算交流電阻率,由于激發(fā)極化作用，Ρ通常是頻率的復(fù)變函數(shù)，即Ρ為復(fù)量，一般ΔU相對于I有相位移Φ。復(fù)電阻率Ρ隨頻率的變化乃是交流電位差ΔU隨頻率變化的結(jié)果，這正是激電效應(yīng)的“頻率特性”。圖1312是在一塊黃鐵礦標(biāo)本上實(shí)測的激電效應(yīng)頻率特性曲線。,這一結(jié)果與穩(wěn)定電場激發(fā)下激電效應(yīng)的時(shí)間特性有很明顯的對應(yīng)關(guān)系在時(shí)間域里，激電作用隨充電時(shí)間延長從零逐漸增大，并當(dāng)充電時(shí)間相當(dāng)長時(shí)趨于飽和值。在頻率域中，隨著供電電流頻率從高到低，對應(yīng)的單向供電時(shí)間T從零增大，激電效應(yīng)增強(qiáng)，總電場電阻率幅值隨之變大；,當(dāng)頻率趨于零時(shí)，單向供電持續(xù)時(shí)間T→∞，激電效應(yīng)最大，因而總場趨于飽和值。圖1312中還給出了實(shí)測的激電效應(yīng)相頻特性曲線相位Φ隨頻率的變化曲線。由圖可見，在各個(gè)頻率上，相位皆為負(fù)值當(dāng)頻率很低或很高時(shí)，相位皆趨于零，于中間某個(gè)頻率上，相位取得負(fù)極值。,將圖中的相頻和幅頻特性曲線對比可看到，相位值與幅頻特性曲線的斜率約成正比；振幅值隨頻率增大而下降的愈陡，相位值負(fù)得愈大；幅頻曲線的拐點(diǎn)約與相頻曲線的極值點(diǎn)對應(yīng)。,相頻特性曲線的特點(diǎn)，也可對照穩(wěn)定電流激發(fā)下的時(shí)間特性進(jìn)行解釋如在頻率很高F→∞時(shí)，因二次場趨于零，總場等于一次場，故無相移；而頻率很低F→０時(shí)，相當(dāng)于長時(shí)間單向供電T→∞激發(fā)極化達(dá)飽和的情況，這時(shí)二次場雖最大，但其與電流同步即二次場無相位差，故總場相位也為零。,此外，不難證明，若已知直流激電效應(yīng)的時(shí)間特性，便可換算出交流激電效應(yīng)的頻率特性；反之，也一樣。這說明直流激電時(shí)間域的觀測與交流激電頻率域的觀測，本質(zhì)上是一致的，在數(shù)學(xué)意義上是等效的；其間的差別主要在于觀測的方法技術(shù)。,2描寫交流激發(fā)極化效應(yīng)的參數(shù)既然交變電流場中的激電效應(yīng)以總場或交流電阻率的頻率特性為標(biāo)志，并且與穩(wěn)定電流場中激電效應(yīng)的時(shí)間特性有對應(yīng)關(guān)系，故可仿照直流激電特性參數(shù)極化率的表示式1314，定義下列參數(shù)以描述交流激電特性,式中ΔＵＦＤ和ΔＵＦＧ分別表示在兩個(gè)頻率低頻FＤ和高頻FＧ時(shí)測得的總場電位差幅值。參數(shù)PFＤ，F(xiàn)Ｇ）為電場幅值在該兩頻率間的相對變化，稱為頻散率。頻散率也以百分?jǐn)?shù)表示，故西方國家稱其為“百分頻率效應(yīng)”。,在交流激電觀測中，除了頻散率外，還可觀測總場相對于供電電流的相位Φ。前已述及，激電效應(yīng)引起的相位移與幅頻特性曲線的斜率或電場幅值隨頻率的變化率近似有正比關(guān)系；另一方面，頻散率PFＤ和FG也與幅頻特性曲線在頻率FＤ和FG之間的平均斜率約成正比。,由于實(shí)際觀測所用的兩個(gè)頻率FD和FG一般相差不大十倍左右，可近似認(rèn)為PFD，F(xiàn)G與在頻率上測得的激電相位成正比。可見在某個(gè)頻率F上測得的交流激電場相對于供電電流的相位移Φ，與該頻率附近測得的頻散率P實(shí)測等效。因此，如同P實(shí)測一樣，有關(guān)極限極化率Η的規(guī)律，也定性地適用于激電相位的測量結(jié)果。,綜上所述，各種交流激電參數(shù)和直流激電參數(shù)均可相互聯(lián)系起來，即相位和頻散率及極限極化率和實(shí)測極化率參數(shù)間，都近似地存在正比關(guān)系。研究其中某種參數(shù)的性質(zhì)便可代表其余參數(shù)的有關(guān)特征。,以上討論的全是純粹反映激電效應(yīng)的參數(shù)。在激電法實(shí)際工作中，有時(shí)還采用某些綜合反映巖、礦石激電性和導(dǎo)電性的參數(shù)。其它參數(shù)介紹在時(shí)間域中有金屬因素,激電率在頻率域中，相對應(yīng)的參數(shù)為,顯然，金屬因素參數(shù)J有利于用來突出低阻極化體的異常；而激電率參數(shù)G便于突出高阻極化體的異常。,3譜激電法的柯爾－柯爾COLE－COLE模型參數(shù)自激發(fā)極化法用于尋找礦產(chǎn)資源以來，在一個(gè)較長的時(shí)間內(nèi)，人們常用那些表征激電響應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)，主要是極化率（時(shí)間域）和頻散率。但石墨化的巖石或無工業(yè)價(jià)值的礦化都會產(chǎn)生與礦體十分相似的激電異常。造成干擾,為了識別礦與非礦異常（評價(jià)激電異常源），人們進(jìn)行多方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究。其中最為突出是PELTON等人（1978）研制的譜激電法。他是用柯爾－柯爾模型參數(shù)描述激電譜特性的激發(fā)極化法。,他們的研究證實(shí)了大多數(shù)巖、礦石的激電譜可以用4個(gè)柯爾－柯爾參數(shù)很好來定量地描述，并指出了可以根據(jù)巖、礦石的這4個(gè)參數(shù)（主要是時(shí)間常數(shù)和極化率）來評價(jià)激電異常。,A、柯爾－柯爾（COLE－COLE）模型對礦化巖石來說，可以把它的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元簡化成下圖13－14（A）所示的結(jié)構(gòu)，其中包括被金屬硫化物阻塞的溶液孔隙通道和未被阻塞的溶液孔隙通道。此基本結(jié)構(gòu)單元可以用圖13－14（B）所示的等效電路來模擬。,電阻R1模擬未被阻塞的溶液孔隙通道中的溶液的電阻；電阻R2模擬被阻塞的溶液孔隙通道中的溶液的電阻與金屬顆粒的電阻的和；復(fù)阻抗（JΩX）－C和R3的并聯(lián)組合模擬金屬－離子溶液界面阻抗。,（1328）,這一表達(dá)式稱為柯爾－柯爾阻抗表達(dá)式式中Z（0）－零頻率時(shí)的阻抗；M－極化率（相當(dāng)于Η）；Τ－時(shí)間常數(shù)；C－頻率相關(guān)系數(shù)。上述4個(gè)參數(shù)稱為柯爾－柯爾參數(shù),2、復(fù)電阻率的柯爾－柯爾表達(dá)式及其頻譜特性,式中Ρ0是零頻率時(shí)的電阻率，其余參數(shù)與上述相同。用此式可計(jì)算出用柯爾－柯爾表達(dá)式表示的復(fù)電阻率的實(shí)、虛分量和振幅、相位的頻譜。,四個(gè)參數(shù)小結(jié)Ρ0和M表征導(dǎo)電性和激電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)；C表征激電譜的陡緩的參數(shù)；Τ表征激電譜沿頻率軸或時(shí)間軸的位置的參數(shù)。,大量實(shí)測資料表明C01－06；導(dǎo)電礦物顆粒不均勻者C??；反之，C較大，常用值為025；Τ有較大的變化范圍N102～N102S,（A）、導(dǎo)電礦物顆粒大，相互連通較好的稠密、浸染狀、塊狀和細(xì)脈狀，Τ值大。導(dǎo)電礦物連通越好，Τ值越大，可達(dá)100S；（B）、無礦化的純離子導(dǎo)電巖石和導(dǎo)電礦物成細(xì)粒，互不相連的巖礦石，Τ＜1S。,三、表征巖石和礦石介電極化的參數(shù)利用巖礦石的介電性在利用交變電場進(jìn)行電法勘查的情況下，巖石、礦石的電性除顯示出與電阻率有關(guān)的傳導(dǎo)電流外，還顯示出與巖、礦石介電常數(shù)Ε有關(guān)的“位移電流”。因此，在導(dǎo)電介質(zhì)中總電流密度J為,JΡ為傳導(dǎo)電流密度JD為位移電流密度,,（1339）,當(dāng)M1時(shí)，介質(zhì)中傳導(dǎo)電流起主要作用，此時(shí)可忽略位移電流作用；反之，當(dāng)M10和介電體M01的范圍示于圖1324,考慮到野外實(shí)際情況，圖中取ΕＲ為550。由圖13－24可見，對于頻率F＜N1000HZ及介質(zhì)電阻率＜105ΩＭ范圍內(nèi)皆可忽略位移電流作用。在自然條件下，巖石電阻率一般很少超過該值。故在低頻電磁法中不考慮位移電流影響。只是在頻率超過106ＨＺ的高頻電磁法如探地雷達(dá)、無線電波透視法及其它電波法中才考慮位移電流作用。,在諧變場情況下分析麥克斯韋第一方程時(shí)，如果以復(fù)介電常數(shù)對于導(dǎo)電介質(zhì)代替Ε對于介電體，則在導(dǎo)電介質(zhì)和介電體中場滿足同一形式的方程,復(fù)介電常數(shù)的虛部對實(shí)部的比值等于電磁系數(shù)，并給出由介質(zhì)導(dǎo)電性引起的能量損耗特性。它等于損耗角的正切，即,絕大多數(shù)造巖礦物的相對介電常數(shù)不超過10～11，見表136。然而，一些氧化物、硫化物和碳酸鹽的ΕR值可達(dá)20至80～170如金紅石。對于廣泛分布的巖石，尤其是沉積巖，影響介電常數(shù)的主要因素是其含水性，且水分子的張弛極化是介電極化的重要原因。只是對于堅(jiān)固和干燥的巖石，礦物成分方為影響介電常數(shù)值的重要因素。,火成巖的相對介電常數(shù)ΕR變化范圍為7～15。在超基性巖石和基性巖石中其值相對偏高，而在酸性巖石中其值較低。變質(zhì)巖的ΕR數(shù)在5～17范圍內(nèi)變化，沉積巖的ΕR變化范圍較寬25～40。最低值是對干燥的多孔隙巖石測得的，最高值是這些孔隙被地下水充滿時(shí)測得的。,對大多數(shù)疏松沉積巖而言，相對介電常數(shù)隨巖石中相對水分含量的增加而增大，見圖1325。由圖可見，隨著濕度的增加，ΕR一開始很快增加，最后達(dá)到飽和值100。在低頻電場中，濕度較低1條件下已出現(xiàn)飽和現(xiàn)象；而在高頻電場中，當(dāng)濕度很高10～30時(shí)才出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。,圖1326是濕態(tài)和干態(tài)輝長巖的相對介電常數(shù)、損耗角正切、電阻率等參數(shù)與頻率依賴關(guān)系的標(biāo)本測量曲線。由圖可見，隨著頻率的增高，濕態(tài)標(biāo)本的介電常數(shù)和損耗角下降，且趨近于干態(tài)的常數(shù)值。,相反，對復(fù)電阻率曲線而言，濕態(tài)標(biāo)本的電阻率從10５10６HZ開始下降，并趨近于干態(tài)的45°角漸近線。這一頻率可稱為臨界頻率。由此可見，在低頻感應(yīng)法的野外工作中，可認(rèn)為電阻率是不隨頻率變化的。,四、巖石和礦石的磁性磁導(dǎo)率是電磁感應(yīng)法中利用的另一重要物性參數(shù)，它表征物質(zhì)在磁化作用下集中磁力線的性質(zhì)。在交變電磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H間存在如下關(guān)系BΜH其中Μ為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，或稱絕對磁導(dǎo)率。,通常表示為Μ＝Μ0ΜＲ式中Μ０＝４Π１０－７Ｈ／Ｍ，為真空的磁導(dǎo)率，ΜＲ為相對磁導(dǎo)率。除極少數(shù)鐵磁性礦物磁鐵礦、磁黃鐵礦和鈦鐵礦外，其它礦物的磁導(dǎo)率Μ皆與Μ０值相差很小。,只當(dāng)巖石或礦石中含有大量鐵磁性礦物時(shí)，其相對磁導(dǎo)率ΜR才明顯大于1。由于鐵磁性巖、礦石的剩余磁性在觀測交變電磁場時(shí)無影響，故在電磁法中，可以利用巖、礦石導(dǎo)磁性的差異來尋找磁性鐵礦或評價(jià)磁法異常。,

簡介：初中物理學(xué)科價(jià)值和認(rèn)知規(guī)律,主講人吳琪西藏大學(xué)理學(xué)院物理系,1生活中的物理2物理的定義3物理是一門學(xué)科3物理是一種智能4物理是一種文華5為什么教物理6如何學(xué)物理,目錄,當(dāng)我們談?wù)撐锢淼臅r(shí)候，我們在談?wù)撌裁?物理是我的噩夢物理公式，物理定律太可怕了學(xué)物理畢業(yè)能干什么學(xué)什么都可以，就是不想學(xué)物理,,,,,,,?,?,生活中的物理,生活中的物理,物理是一門歷史悠久的自然學(xué)科，隨著科技的發(fā)展，社會的進(jìn)步，物理已滲入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域；物理學(xué)存在于物理學(xué)家的身邊；物理學(xué)也存在于我們每個(gè)人身邊。,為什么,你認(rèn)為睡哪種床會讓人感覺更舒服,生活中的物理,,汽車中的光學(xué)知識,為什么汽車駕駛室外面的觀后鏡是一個(gè)凸鏡,生活中的物理,,為什么,,除大型客車外，絕大多數(shù)汽車的前窗都是傾斜的,生活中的物理,一個(gè)雞蛋引發(fā)的故事,蒸發(fā)吸熱,把剛煮熟的蛋從鍋內(nèi)撈起來，直接用手拿時(shí)，雖然較燙，但還可以忍受。過一會兒，當(dāng)?shù)皻ど系乃じ闪撕?，感到比剛撈上時(shí)更燙了。,將硬紙片平放在平口玻璃杯口，用手按住，并倒置過來，放手后看到什么現(xiàn)象,空杯,物理是有趣的,物理是有趣的,有趣的熱現(xiàn)象,有趣的力現(xiàn)象,物理是有用的,,掛鉤為什么會吸在墻上,燒叮螺必須將尾部剪掉，否則吃的時(shí)候無法吸出。,抽出空氣的袋子，市場上賣的空氣枕頭，打開開口，枕頭自動充氣鼓起,為什么筷子看起來像被折了,,你知道拉鏈的原理嗎,二十世紀(jì)的十大發(fā)明,,你觀察過圓珠筆嗎,想一想這是為什么,物理與社會,,聯(lián)系實(shí)際，聯(lián)系社會,,,,物理與科技,飛離地球遨游太空是中華民族很久以來的夢想，自古就有嫦娥奔月的神話，經(jīng)過成千上萬人的不懈努力，于03年終于實(shí)現(xiàn)了飛天夢想。,知識的碩果累累,太空探測－奇妙的宇宙之旅,航天事業(yè)我國、前蘇聯(lián)、美國的,電子顯微,激光技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、通信、能源,信息技術(shù)電腦芯片,超導(dǎo)技術(shù)（極低的溫度下金屬塊在磁場中會自動漂浮起來）,我們的衣食住行、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、科學(xué)技術(shù)中都離不開物理．,物理學(xué)存在于物理學(xué)家的身邊,牛頓英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。,比薩斜塔實(shí)驗(yàn),同時(shí)從塔的頂端落下，哪個(gè)先著地,,10英鎊,1英鎊,,,勤于觀察的意大利物理學(xué)家伽利略，在比薩大教堂做禮拜時(shí)，懸掛在教堂半空中的銅吊燈的擺動引起了他極大的興趣，后來反復(fù)觀察，反復(fù)研究，發(fā)明了擺的等時(shí)性。,愛迪生（1847～1931）美國電學(xué)家和發(fā)明家，被譽(yù)為“發(fā)明大王”。,天才就是百分之一的靈感，加上百分之九十九的汗水。,,瓦特與蒸汽機(jī),勇于實(shí)踐的美國物理學(xué)家富蘭克林，為認(rèn)清“天神發(fā)怒”的本質(zhì)，在一個(gè)電閃雷鳴、風(fēng)雨交加的日子，冒著生命危險(xiǎn)，利用司空見慣的風(fēng)箏將“上帝之火”請下凡，由此發(fā)明了避雷針。,史蒂芬威廉霍金1942年1月8日在英國倫敦出生，剛好出生于伽利略逝世300周年紀(jì)念日之時(shí)。,,宇宙之王霍金,,曾先后畢業(yè)于牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)，并獲劍橋大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。他在輪椅上坐了40年，全身只有面部肌肉會動，演講和問答只能通過語音合成器來完成。英國劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)及理論物理學(xué)系教授，當(dāng)代最重要的廣義相對論和宇宙論家，是本世紀(jì)享有國際盛譽(yù)的偉人之一，被稱為在世的最偉大的科學(xué)家，還被稱為“宇宙之王”。,物理學(xué)科與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系十分緊密，學(xué)習(xí)物理，光身邊的事物就是取之不盡的，用身邊的事例去解釋和總結(jié)物理規(guī)律。只要時(shí)時(shí)留意，經(jīng)?？偨Y(jié)，就會不斷發(fā)現(xiàn)有不少的物理知識。,物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。在生活和學(xué)習(xí)中，有意識地去聯(lián)系生活實(shí)際，分析物理現(xiàn)象；利用身邊物品，進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，都能激發(fā)我們的學(xué)習(xí)興趣，加深對物理現(xiàn)象的體會。,1生活中的物理2物理的定義3物理是一門學(xué)科3物理是一種智能4物理是一種文華5為什么教物理6如何學(xué)物理,目錄,WHATISPHYSICS,物理,“物理”一詞源子自莊子的“判天地之美，析萬物之理，察古人之全”,“物”的含義是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)“理”的含義是物質(zhì)的運(yùn)動、變化規(guī)律,HTTP//ENWIKIPEDIAORG/WIKI/PHYSICS,物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)相互作用和運(yùn)動規(guī)律的自然科學(xué)。,什么是物理,物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動最一般規(guī)律及物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)說。按所研究的物質(zhì)運(yùn)動形態(tài)和具體對象，它涉及的范圍包括力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)和分子物理學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子和原子核物理學(xué)、基本粒子物理學(xué)、固體物理學(xué)以及對氣體和液體的研究等,WHATISPHYSICS,PHYSICSISWHATPHYSICISTDO,WELLTHEN,WHATDOPHYSICISTSDO,蛇吞尾圖,按空間尺度劃分量子力學(xué)經(jīng)典物理學(xué)宇宙物理學(xué),按速率大小劃分相對論物理學(xué)非相對論物理學(xué),按客體大小劃分微觀系統(tǒng)宏觀系統(tǒng),按運(yùn)動速度劃分低速現(xiàn)象高速現(xiàn)象,,實(shí)驗(yàn)物理,理論物理,計(jì)算物理,今日物理學(xué),物理學(xué)的發(fā)展,,費(fèi)米的紙片試驗(yàn),美國新墨西哥州南的沙漠上，熾烈無比的閃光，震耳欲聾的巨響。緊接著是一個(gè)明亮的眼的火球迅速膨脹、上升，同時(shí)地面上掀起一個(gè)粗大的塵柱，當(dāng)塵柱追上直徑達(dá)五百米的大火球時(shí)，便形成高達(dá)十幾公里的蘑菇狀煙云世界上第一顆原子彈試驗(yàn)成功啦這是1945年7月6日凌晨。參加試驗(yàn)的科學(xué)家、工程技術(shù)人員全部蹲在附近的掩體里。因?yàn)樗麄冎涝訌棻ㄊ且环N劇烈的原子核裂變過程，它的巨大的能量，在一瞬間以三種形式釋放出來一種是在爆炸中心產(chǎn)生極高的溫度，輻射出大量的熱；一種是空氣受熱劇烈膨脹，產(chǎn)生激烈的沖擊波；還有一種是產(chǎn)生相當(dāng)多的放射性物質(zhì)，造成放射性污染。,費(fèi)米的紙片試驗(yàn),可是，一個(gè)出人意料的情景出現(xiàn)了身穿防護(hù)衣的意大利物理學(xué)家費(fèi)米，突然躍出了掩護(hù)體，直向原子彈爆炸的試驗(yàn)場飛跑。一邊把小紙片舉在頭上，使它隨著氣流飄落。當(dāng)他跑回來時(shí)，揚(yáng)了揚(yáng)手中的小紙片，眼中閃爍著奇異的光，他興奮地宣布道“我測出來啦第一顆原子彈爆炸的威力，相當(dāng)于兩萬噸梯恩炸藥爆炸時(shí)放出的能量”,兩小時(shí)后，經(jīng)過精密儀器測定的結(jié)果送來了，居然和費(fèi)米的紙片實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符。人們感到萬分驚奇，紛紛向費(fèi)米詢問，他是怎么計(jì)算出來。費(fèi)米平靜地答道“我根據(jù)原子彈爆炸時(shí)三種形式能量之間的關(guān)系，選擇了其中最容易測量的一種利用空氣受熱劇烈膨脹產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流的功能，作為推算整個(gè)爆炸能量的依據(jù)，而氣流的功能，又可根據(jù)它的速度推算出來。我用紙片來作實(shí)驗(yàn)氣流的速度可以看作紙片飄流的速度，紙片的速度可以根據(jù)紙片飄落的時(shí)間和距離計(jì)算出來，而時(shí)間和距離又可以根據(jù)我特定的腳步求得。當(dāng)然，推算出來的結(jié)果，只能是個(gè)近似的數(shù)值?！?19011954,費(fèi)米的紙片試驗(yàn),費(fèi)曼的比喻,美國著名物理學(xué)家費(fèi)曼（FEYNMAN）在他著名的物理學(xué)講義中，把一群物理學(xué)家比喻成一群看足球比賽的孩子，由于對足球比賽著了迷，在那兒冥思苦想，想發(fā)理比賽的現(xiàn)則，當(dāng)裁判偶爾地亮出紅牌（或黃牌）時(shí)，他為發(fā)現(xiàn)了一條比賽場上不允許出現(xiàn)的犯規(guī)動作而欣喜若狂．,1918－1988,人類至今對自然的了解知之甚少,愛因斯坦有兩個(gè)兒子，長子叫漢斯，次子叫愛德華；漢斯成為和他父親名聲相稱的美國伯克利學(xué)院橋梁動力學(xué)教授，次子愛德華由于早年生病未能成材．有一次愛德華問愛因斯坦說“爸爸你為什么這么出名，似乎全世界每個(gè)人都知道你．”愛因斯坦沉思了片刻，然后告訴愛德華說“我們?nèi)祟惥图以谝粋€(gè)蘭球上爬行的一群螞蟻，這群螞蟻沒有一個(gè)發(fā)現(xiàn)自已行走的路徑是一條曲線，而我發(fā)現(xiàn)了．”到現(xiàn)在為止，我們對自然的了解是極其可憐的，正如牛頓在臨終很謙虛地留下的名言“我不知道世人怎樣看我，但我自以為我不過像一個(gè)在海邊玩耍的孩童，不時(shí)為找到比常見的更光滑的石子或更美麗的貝殼而欣喜，而展現(xiàn)在我面前的是全然未被發(fā)現(xiàn)的浩翰的真理海洋．”,問題來源于生活,1921年，印度科學(xué)家拉曼在歐洲求學(xué)時(shí)，有一次船在地中海上，一個(gè)小男孩向他的母親發(fā)問大海為什公是藍(lán)色的母親回答不出來，這時(shí)剛好被拉曼聽見了，便主動向這個(gè)小男孩解釋說“海水呈藍(lán)色是由于它反映天空的結(jié)果．”這是歷史上的傳統(tǒng)看法；可是，在這位小男孩所提出問題的激發(fā)下，拉曼事后一直在思考自己的回答是否正確，后來正是在這一問題的指導(dǎo)下，他開始把海水為什么是藍(lán)色的作為自己的研究課題，并進(jìn)行了認(rèn)真的探討．經(jīng)長期的反復(fù)實(shí)驗(yàn)拉曼終于發(fā)現(xiàn)海水之所以呈藍(lán)色，是因?yàn)楹Ｋ肿釉诮邮芄獾恼丈浜蟀l(fā)生散射效應(yīng)，即著名的拉曼效應(yīng)．這種效應(yīng)使海水呈籃色，從而科學(xué)地解釋那位小男孩所提出的問題．后來拉曼就是由于這一重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，而成為亞洲第一個(gè)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)這一殊榮的人．（注科學(xué)很可能起源于一個(gè)不起眼的小問題，拉曼效應(yīng)在激光、電磁輻射、化學(xué)濃度測定等有許多重要應(yīng)用．）,RAMAN,18881970,一個(gè)受過高等教育的人與他人的關(guān)鍵區(qū)別在于，前者生活經(jīng)驗(yàn)的視野比后者更為廣闊。作為21世紀(jì)的青年人，不能做有智商沒有智慧，有知識沒有思想，有文化沒有教養(yǎng)，有目標(biāo)沒有信仰，有欲望沒有理想，有青春沒有熱血的愚昧之人。僅有知識的人，看到一塊石頭就是石頭，一粒沙子就是沙子；而有思想、有智慧的人，卻能從一塊石頭中看到風(fēng)景，從一粒沙子里發(fā)現(xiàn)靈魂。,1生活中的物理2物理的定義3物理是一門學(xué)科3物理是一種智能4物理是一種文華5為什么教物理6如何教物理,目錄,物理是一門科學(xué)。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，它是發(fā)展最成熟、高度定量化的精密科學(xué)，又是具有方法論性質(zhì)、被人們公認(rèn)為最重要的基礎(chǔ)科學(xué)。物理學(xué)取得的成果極大地豐富了人們對物質(zhì)世界的認(rèn)識，有力地促進(jìn)了人類文明的進(jìn)步。,物理是一門科學(xué),正如國際純粹物理和應(yīng)用物理聯(lián)合會第23屆代表大會的決議物理學(xué)對社會的重要性指出的，物理學(xué)是一項(xiàng)國際事業(yè)，它對人類未來的進(jìn)步起著關(guān)鍵性的作用探索自然，驅(qū)動技術(shù)，改善生活以及培養(yǎng)人才。上世紀(jì)初相對論和量子力學(xué)的建立，為物理學(xué)的飛速發(fā)展插上了雙翅，取得了空前輝煌的成就，以致于人們將20世紀(jì)稱譽(yù)為“物理學(xué)的世紀(jì)”。,物理是一門科學(xué),那21世紀(jì)呢有一種流行的說法21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)。其實(shí)，這句話更確切的表述應(yīng)該是21世紀(jì)是物理科學(xué)全面介入生命科學(xué)的世紀(jì)。生命科學(xué)只有與物理相結(jié)合，才有可能取得更大的發(fā)展。展望物理學(xué)的未來，充滿著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。李政道先生在物理的挑戰(zhàn)一文中，曾提出21世紀(jì)物理領(lǐng)域所面對的四大難題為什么一些物理現(xiàn)象在理論上對稱但實(shí)驗(yàn)結(jié)果不對稱為什么一半的基本粒子不能單獨(dú)存在而且看不見為什么全宇宙90以上的物質(zhì)是暗物質(zhì)為什么每個(gè)類星體的能量竟然是太陽能量的1015倍這些問題極大地激勵(lì)著人們不懈探索的勇氣與熱情?？梢灶A(yù)見，一旦撥去這幾朵籠罩在物理天空中的烏云，物理學(xué)將會展現(xiàn)出更加燦爛的前景。,物理是一門科學(xué),1生活中的物理2物理的定義3物理是一門學(xué)科3物理是一種智能4物理是一種文華5為什么教物理6如何教物理,目錄,大量事實(shí)表明，物理思想與方法不僅對物理學(xué)本身有價(jià)值，而且對整個(gè)自然科學(xué)，乃至社會科學(xué)的發(fā)展都有著重要的貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)中葉以來，在諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、生物及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)?wù)咧?，有一半以上的人具有物理學(xué)的背景；這意味著他們從物理學(xué)中汲取了智能，轉(zhuǎn)而在非物理領(lǐng)域里獲得了成功。反過來，卻從未發(fā)現(xiàn)有非物理專業(yè)出身的科學(xué)家問鼎諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的事例。這就是物理智能的力量。國外有專家十分尖銳地指出沒有物理修養(yǎng)的民族是愚蠢的民族當(dāng)今，物理學(xué)的觸角已經(jīng)伸向眾多領(lǐng)域，并取得了越來越大的成就，以至我們很難再用傳統(tǒng)的眼光去界分什么是物理學(xué)了。,物理是一種智能,誠如諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、德國科學(xué)家玻恩所言“如其說是因?yàn)槲野l(fā)表的工作里包含了一個(gè)自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，倒不如說是因?yàn)槟抢锇艘粋€(gè)關(guān)于自然現(xiàn)象的科學(xué)思想方法基礎(chǔ)。”物理學(xué)之所以被人們公認(rèn)為一門重要的科學(xué)，不僅僅在于它對客觀世界的規(guī)律作出了深刻的揭示，還因?yàn)樗诎l(fā)展、成長的過程中，形成了一整套獨(dú)特而卓有成效的思想方法體系。正因?yàn)槿绱?，使得物理學(xué)當(dāng)之無愧地成了人類智能的結(jié)晶，文明的瑰寶。,物理是一種智能,在廈門舉行的第十九屆國際統(tǒng)計(jì)物理學(xué)大會，會上交流論文的涉及面十分廣泛，諸如植物的花序、DNA藥物系統(tǒng)、交通的流量、文字的存儲等等，光看這些篇目，似乎都不太象是物理。究竟什么是物理呢幾年前，美國今日物理雜志，曾就此問題向讀者廣泛征求意見。最后，他們推崇的答案是物理學(xué)家所做的就是物理學(xué)。這話乍聽似覺偏頗，其實(shí)不無道理。因?yàn)樵诮裉炜磥恚锢韺W(xué)更多的是體現(xiàn)出一種智能，“代表著一套獲取知識、組織和應(yīng)用知識的有效步驟和方法，把這套方法用到什么問題上，這問題就變成了物理學(xué)?！保ㄚw凱華語）,物理是一種智能,1生活中的物理2物理的定義3物理是一門學(xué)科3物理是一種智能4物理是一種文華5為什么教物理6如何學(xué)物理,目錄,再次，物理還是一種文化。從廣義來說，文化指的是人類歷史實(shí)踐過程中創(chuàng)造的物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富的總和。它包括科學(xué)文化和人文文化。同樣地，物理學(xué)家在長期科學(xué)實(shí)踐中所創(chuàng)造的大量物質(zhì)產(chǎn)品與精神產(chǎn)品，也就構(gòu)成了物理文化。物理文化是科學(xué)文化的重要組成部分。大家知道，物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，它的基本研究方式就是實(shí)踐，因而在客觀性上表現(xiàn)為“真”；物理學(xué)創(chuàng)造的成果最終是為了造福于人類，它在目的性上體現(xiàn)出“善”；另外，物理學(xué)還在人的情感、意識等多方面反映了“美”。,物理是一種文華,正因?yàn)槲锢韺W(xué)本身兼具真、善、美的三重屬性，我們完全有理由說，物理不僅是一種文化，而且是一種高層次、高品位的文化。物理學(xué)是求真的。物理最講究實(shí)證，物理學(xué)家在科學(xué)研究活動中最基本的態(tài)度就是實(shí)事求是，堅(jiān)守“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理唯一標(biāo)準(zhǔn)”的原則。正如物理學(xué)家費(fèi)曼所說“不論你的想法有多美，不論你什么聰明，更不論你名氣有多大，只要與實(shí)驗(yàn)不符便是錯(cuò)了，簡簡單單，這就是科學(xué)”?？梢哉f，物理學(xué)的發(fā)展史，就是一部不斷修正錯(cuò)誤、不斷逼近真理的“求真”史。,物理是一種文華,物理學(xué)是從善的。物理學(xué)致力于將人從自然中解放出來，從必然王國走向自由王國，幫助人們不斷認(rèn)識自己，促使人的生活趨于高尚。這是物理學(xué)的價(jià)值取向和終極目標(biāo)，因而物理學(xué)的本質(zhì)是從善的；另外，物理學(xué)家的行為也是從善的。愛因斯坦曾這樣評價(jià)居里夫人和以她為代表的杰出物理學(xué)家“第一流人物對時(shí)代和歷史進(jìn)程的意義，在其道德方面，也許比單純的才智成就更大”。他們那種嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度、獻(xiàn)身科學(xué)的精神，熱愛人民的情懷等等，對于后人無疑是一份尤為珍貴的人文財(cái)富。,物理是一種文華,物理學(xué)是至美的。德國物理學(xué)家海森伯說過美是真理的光輝；羅馬哲學(xué)家普洛丁又說過善是美的本原。由此，物理學(xué)因真而美、因善而美就是十分自然的了。物理的美屬于科學(xué)美，主要體現(xiàn)于簡單、對稱和統(tǒng)一；對稱則統(tǒng)一，統(tǒng)一則簡單，它們構(gòu)成了物理學(xué)的基本美學(xué)準(zhǔn)則。,物理是一種文華,翻開物理學(xué)的篇章，可以發(fā)現(xiàn)到處都跳動著美的音符，體現(xiàn)了人們對美的追求與創(chuàng)造。僅以統(tǒng)一性為例。當(dāng)代物理學(xué)的發(fā)展，正朝著兩個(gè)相反的研究方向延伸最宏大的宇宙與最微小的粒子。令人感到驚訝的是，隨著研究的深入，它們兩者并非是分道揚(yáng)鑣、越走越遠(yuǎn)，反倒顯示出不少殊途同歸、相反相成的跡象。例如，粒子物理學(xué)的一些研究成果常被天體物理學(xué)家所借鑒，用來探尋宇宙早期演化的圖象；正由于此，粒子物理學(xué)在某種意義上也被稱為“宇宙考古學(xué)”。反過來，宇宙物理學(xué)的研究也為粒子物理學(xué)家提供了豐實(shí)的信息與印證。于是，物理學(xué)中兩個(gè)截然相反的分支，就這般奇妙地銜接在了一起猶如一條怪蟒咬住了自己的尾巴。,物理是一種文華,又如，英國物理學(xué)家狄拉克首先發(fā)現(xiàn)，在自然界的某些物理量之間存在著下列引人注目的關(guān)系宇宙半徑/電子半徑≈1040次，宇宙年齡/強(qiáng)衰變粒子壽命≈1040次，氫核與電子的電力/氫核與電子的引力≈1040次，在上述比數(shù)中，宇宙這個(gè)最大的系統(tǒng)，與基本粒子這個(gè)最小系統(tǒng)之間，竟然珠聯(lián)璧合達(dá)到了如此完美的統(tǒng)一，讓我們再次領(lǐng)略到了物理世界的美，一種動人心弦的壯麗的美。正是這許多美不勝收的事例，激發(fā)起人們對大自然由衷的贊嘆與敬畏，難怪愛因斯坦會說“宇宙間最不可理解的，就是宇宙是可以理解的”。通過以上分析，我們對于物理有了一個(gè)較為全面的認(rèn)識它既是一門科學(xué)，又是一種智能，更是一種文化。,物理是一種文華,作為一名物理教師，能對自己所任教的物理作一番全方位的審視與剖析，這是十分必要的。一方面可使我們看到，物理原來有著如此豐富的的內(nèi)涵，從而會更自覺、有意識的去挖掘和開發(fā)它的育人功能，全面提升教學(xué)質(zhì)量；另一方面又使我們看到，物理原來有著如此美好的稟性，從而會更加鐘愛物理，更有激情地去從事物理教學(xué)。我以為，只有真正熱愛物理的物理教師，才能做到不僅教會學(xué)生理解物理、應(yīng)用物理，而且還進(jìn)一步引導(dǎo)他們?nèi)ジ形蛭锢?、欣賞物理。,物理是一種文華,1生活中的物理2物理的定義3物理是一門學(xué)科3物理是一種智能4物理是一種文華5為什么教物理6如何學(xué)物理,目錄,這是一個(gè)看似簡單卻又十分根本的問題，要正確回答并非易事。筆者對此問題的認(rèn)識，就經(jīng)歷過從“知識本位”到“學(xué)科本位”，最后又回歸到“學(xué)生本位”這樣一個(gè)曲折漸進(jìn)的過程。有很長一段時(shí)期，我都把物理教學(xué)的目標(biāo)鎖定在知識層面上，認(rèn)為教物理就是要把物理知識盡可能多地傳授給學(xué)生，以供他們今后一生的受用。因?yàn)槲倚欧睢爸R就是力量”。然而令人困惑的是，我們授予學(xué)生什么多的物理知識，其中不乏象“FMA”這類極其重要的知識，但在他們往后的生活和工作中，卻很少顯示出有什么直接的功用。,為什么教物理,以至過了若干年后，許多學(xué)生把所學(xué)的物理知識幾乎忘得一干二凈，用他們的話說，“全部都還給老師了”。我為此感到深深的失落；但每當(dāng)我向他們提出“高中三年豈不白讀了”的反詰時(shí)，這些離開學(xué)校多年的學(xué)生，卻又都會異口同聲地作出否定的回答，一致認(rèn)為高中階段的學(xué)習(xí)，對于他們的成長起到了重要的奠基作用，可又說不清究竟是哪些具體知識所起的作用。我想，這大概好比吃飯，誰都不會否認(rèn)吃飯對于生存的意義，然而誰又都說不清楚，吃了這頓飯究竟是在身上的什么地方長了塊肉。,為什么教物理,一位畢業(yè)已有二十余年的學(xué)生，曾與筆者聊起他“印象最深”的一堂物理課。原來那堂課講的是重力勢能。當(dāng)時(shí)為了說明重力勢能的相對性，我曾向?qū)W生提出過這樣的問題有人站在五樓的窗臺上要往下跳，你說危險(xiǎn)嗎開始大家都認(rèn)為這太玩命了，后來仔細(xì)一琢磨，又全都樂了你別往窗外跳，往窗里跳不就沒事了嗎這位學(xué)生覺得這個(gè)例子特有意思，于是經(jīng)久不忘；但問他該例說明了什么物理知識時(shí)，他說忘了。正當(dāng)我面露憾色時(shí)，他緊接著的一番話卻令人寬慰，他說“這個(gè)例子使我懂得凡事都是相對的，從不同角度看會有不同的結(jié)果”。盡管這堂課所傳授的物理知識，這位學(xué)生已經(jīng)遺忘殆盡，但通過有關(guān)知識的學(xué)習(xí)而凝煉成的思想、方法等，卻在他的心里銘刻上深深的印記。從這個(gè)意義上說，二十多年前的這堂物理課，對他不也是極有價(jià)值的嗎學(xué)生從高中畢業(yè)后，他們中的大多數(shù)可能將告別物理，所學(xué)的物理知識終究會被忘記，到那時(shí)再回頭審視一下物理教學(xué)留給他們的還有些什么呢如果在他們的身上，體現(xiàn)不出物理所給予的才智與啟迪，那將是物理教學(xué)的失敗。,為什么教物理,由此看來，具體的知識通常只是作為教學(xué)的載體，在知識的背后還有更多值得我們?nèi)プ非蟮臇|西。正如我國資深科學(xué)家錢偉長教授說的“我在大學(xué)里學(xué)的是物理學(xué)，以物理學(xué)為對象我學(xué)到了調(diào)查研究，收集資料，分析資料和邏輯思維的能力，物理學(xué)的知識有時(shí)是很有用的，但通過物理學(xué)學(xué)到的這些能力，比物理學(xué)知識更有用。”錢老在讀書時(shí)就是通過“物理學(xué)”這個(gè)載體，獲得了很多比物理知識更重要的能力。所以，那種將物理教學(xué)等同于物理知識教學(xué)的看法是偏面的，而以“知識本位”來確立物理教學(xué)目標(biāo)取向的做法同樣是短視的。,為什么教物理,隨著教學(xué)實(shí)踐的深入，教師一般都會對自己所任教的學(xué)科日臻熟悉，從而格外鐘愛?？赡苁鞘芰诉@種職業(yè)情感的影響，我還一度把物理教學(xué)的目標(biāo)，定位于“將盡可能多的學(xué)生培養(yǎng)成為物理學(xué)家或物理工作者”。尤其是當(dāng)我從農(nóng)村普通中學(xué)調(diào)入重點(diǎn)高中，面對的是一個(gè)個(gè)聰穎好學(xué)的學(xué)生時(shí)，這種愿望愈顯強(qiáng)烈。但我不久就發(fā)現(xiàn)，其它學(xué)科的教師大概也出于各自的職業(yè)偏好，都對學(xué)生有著與我類似的期望。這樣一來，大家自掃門前雪，各唱各的調(diào)，沒能將各學(xué)科的分力凝聚成一股合力，實(shí)際效果當(dāng)然就差強(qiáng)人意了。尤其令我沮喪的是，班上那些物理學(xué)習(xí)優(yōu)秀的“得意門生”，日后直接從事物理專業(yè)的竟然也少之又少。正當(dāng)我陷于迷惘之時(shí)，復(fù)旦大學(xué)原校長楊福家先生的一則事例給了自己極大的啟迪。,為什么教物理,當(dāng)年復(fù)旦大學(xué)曾對核物理專業(yè)的畢業(yè)生的去向做過一次調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有不到十分之一的學(xué)生畢業(yè)后從事與核物理有關(guān)的工作，其余的都紛紛改行，活躍在金融、企業(yè)或行政等崗位上。對此，多數(shù)人都斷言這是物理系的失敗，而楊福家卻認(rèn)為這正是“復(fù)旦”的成功。因?yàn)?，通過這四年本科的物理教育，使學(xué)生具備了良好的素質(zhì)，為他們今后的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，于是畢業(yè)后都能很快適應(yīng)各種不同領(lǐng)域的工作。,為什么教物理,這也印證了趙凱華先生的話“一個(gè)人學(xué)了物理之后干什么都可以，他的物理沒有白學(xué)。在我看來，對于學(xué)物理的人無所謂‘改行’?！苯?jīng)過上述曲折的認(rèn)識歷程，使我逐漸看清了物理教學(xué)最終目標(biāo)的聚焦點(diǎn)，既不在知識的本位上，也不在學(xué)科的本位上，而應(yīng)該落實(shí)在我們的教育對象學(xué)生的本位上。,為什么教物理,對于“為什么教物理”這個(gè)問題，也可以反過來設(shè)問“如果我們不教物理，學(xué)生不學(xué)物理，將會對他們今后的發(fā)展留下那些缺憾”一種顯而易見的回答是，學(xué)生將因此學(xué)不到許多重要的物理知識。這話沒錯(cuò)，但不夠全面。因?yàn)槌酥?，學(xué)生還將失去更為重要的，有關(guān)科學(xué)方法、科學(xué)精神等方面的培養(yǎng)與熏陶，從而最終影響他們的科學(xué)素養(yǎng)的提高。,為什么教物理,當(dāng)前，物理已經(jīng)深入到社會的方方面面，成為每一位有教養(yǎng)的公民都必須懂得的知識。對于大多數(shù)學(xué)生來說，他今天學(xué)習(xí)物理的目的，恐怕不是為了明天去進(jìn)一步研究物理，而是有助于他去面對或決策所遇到的大量非物理的問題，為他們今后一生的文明、健康，高質(zhì)量的生活奠定基礎(chǔ)。正如面向全體美國人的科學(xué)一書中所說的“教育的最高目標(biāo)是為了使人們能夠過一個(gè)實(shí)現(xiàn)自我和負(fù)責(zé)任的生活作準(zhǔn)備。”據(jù)此，對于“為什么教物理”這個(gè)問題，最確切的答案就是為提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)而教。這應(yīng)該成為我們的物理教學(xué)觀。,為什么教物理,眾所周知，生物基因?qū)τ谏镞M(jìn)化有著非同小可的作用，極其細(xì)微的基因差異，往往會導(dǎo)致生物之間的巨大差別。受此啟發(fā)，有不少社會學(xué)者正致力于尋求在人類文化傳承與發(fā)展過程中，有著哪些最為核心的要素，從而提出了“文化基因”的概念，并將其定義為人類文化系統(tǒng)中的“遺傳密碼”。文化基因的核心是思維方式和價(jià)值觀念。人類的進(jìn)化比一般的生物進(jìn)化更為復(fù)雜，它具有雙重進(jìn)化機(jī)制，除了生物基因進(jìn)化機(jī)制外，還有文化基因進(jìn)化機(jī)制。教育正是推動文化基因機(jī)制的重要途徑。學(xué)校教育的要義，不只是文化現(xiàn)象的展示與詮釋，而在于文化基因的傳承和發(fā)展。物理教育當(dāng)然也不例外。,為什么教物理,什么，蘊(yùn)含在物理教學(xué)中的“文化基因”究竟有些什么呢筆者以為主要體現(xiàn)為三個(gè)方面，即科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)精神，因?yàn)檫@三者是構(gòu)成科學(xué)素養(yǎng)最基本的要素。如果將科學(xué)素養(yǎng)比擬為一座金字塔，什么科學(xué)知識猶如塔基，科學(xué)方法就是塔身，科學(xué)精神則是塔尖。物理教學(xué)的最高宗旨，就是為了構(gòu)建這座宏偉的科學(xué)素養(yǎng)之塔而添磚加瓦。換言之，物理教學(xué)的核心價(jià)值就在于促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)化一是把人類社會積累的知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生個(gè)體的知識，使他們知識世界是什么樣的，成為一個(gè)客觀的人；二是把前人從事智力活動的思想方法轉(zhuǎn)化為學(xué)生認(rèn)識能力，使他們明白世界為什么是這樣的，成為一個(gè)理性的人；三是把蘊(yùn)含在知識中的觀念、態(tài)度等轉(zhuǎn)化為學(xué)生的行為準(zhǔn)則，使他們懂得怎樣使世界更美好，成為一個(gè)創(chuàng)造的人。,為什么教物理,1生活中的物理2物理的定義3物理是一門學(xué)科3物理是一種智能4物理是一種文華5為什么教物理6如何學(xué)物理,目錄,1、物理學(xué)基本概念2、基本原理3、基本方法以及它們之間的關(guān)系,2,物理學(xué)科的基本結(jié)構(gòu),1、物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。2、物理學(xué)是一門嚴(yán)密的理論科學(xué)。3、物理學(xué)是一門定量的精密科學(xué)。4、物理學(xué)是一門應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)科學(xué)。5、物理學(xué)是一門帶有方法論性質(zhì)的科學(xué),3,物理學(xué)的學(xué)科特點(diǎn),這五個(gè)特點(diǎn)表明物理學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)中的五個(gè)基本成分,實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)邏輯關(guān)系數(shù)學(xué)表述思想方法應(yīng)用價(jià)值其中核心的本質(zhì)特征有三實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)物理思想主干（概念、定理邏輯、方法）數(shù)學(xué)工具（定量、公式、推理）,4,物理學(xué)的三要素,“實(shí)驗(yàn)”、“物理思想”、“數(shù)學(xué)”。物理學(xué)始原于伽利略找到根基“實(shí)驗(yàn)”奠基于牛頓找到“物理思想”、“數(shù)學(xué)方法”才發(fā)展到今天的規(guī)模。,5,