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物理学论文篇一
科技创新是经济发展的源动力,科技创新离不开高素质创新人才。通过从大学的概念、大学的任务、大学生、大学教师以及苏格拉底式教育五个方面,对德国哲学家雅斯贝尔斯的大学理念进行解读。探讨了大学作为创新人才的培养基地,应如何打造有利于人才成长的环境。
科技创新雅斯贝尔斯大学精神。
雅斯贝尔斯是德国“存在主义”的哲学家大师。他的思想领域涉及广泛、内容充沛丰富。其著作《大学之理念》和《什么是教育》,从他的存在主义哲学基础“生存、自由、超越”出发,深入和详尽地论述了他对大学教育的独特理解,为人们理解和认识大学教育的问题展现了一个极为宽阔的前景,引导人们去追溯大学教育意义的本真。
大学精神是科学精神和人文精神的统一。
对于大学的概念,几个世纪以来不同的哲学流派都有不同的观点。十九世纪英国教育家纽曼在《大学的理想》中说:“大学是我们重温苏格拉底的智慧与但丁的风采的地方,是一个培养性格知识完美的绅士的地方。”德国柏林洪堡大学创始者认为:“大学是发现创造现代科学、探索人类未知领域的地方。”英国人亨利约翰的观点:“大学是一个聚集了热情的年轻人,对世界进行讨论的地方。”二十世纪初美国人佛莱斯纳在他的《大学》一书中说:“大学是一个有机体,是社会的表征,是批判地把持一些永久性的观念的地方。”凡此种种都体现出大学对社会发展的重要意义。
二十世纪中期,雅斯贝尔斯也提出了他的大学观念:“大学是一种学校,但是一种特殊的学校。学生在大学里不仅要学习知识,而且要从教师的教诲中学习研究事物的态度,培养影响其一生的科学思维方式。大学生要具有自我负责的观念,并带有批判精神从事学习,因而拥有学习的自由;而大学教师则是以传播科学真理为己任,因此他们有教学的自由。”
大学存在的理由正是在于,它联合了一代代的文化精英共同对学问进行富有想象力的研究,同时大学也富有想象力地传递着知识,以保持知识的更新和对现实生活的联系。这是大学对社会应履行的职责,一所大学若不能做到这一点,它就没有存在下去的理由。
大学在今天而言是一个提供理想主义精神的场所,它可以表现在:一是对于伟大的文明传统的继承;二是对于未知领域的探索研究;三是对于个人品质的完善。这种理想使得大学成为激动人心的场所,让年轻自由的灵魂在伟大的领域游荡。正如纽曼所说:“大学不是诗人的生地,但一所大学如果不能激起年轻人的一些诗心的回荡,一些对人类问题的思索,那么,这所大学之缺少感染力是无可置疑的。”
为社会输送全面人才,为经济建设服务,是大学的责任。
在《什么是教育》一书中,雅斯贝尔斯写到:“大学有四项任务:第一是研究、教学和专业知识课程;第二是教育与培养;第三是生命的精神交往;第四是学术。”大学生应当为了获得精神的自由发展,经受各种挫折和克服各种困难,在广阔的学术环境中,靠着自身的努力学习找到发展自己的道路。但是大多数情况下,大部分学生会不知所措,因为在中学时代教师可以耳提面命,现在拥有了自主性反而什么东西也学不到。毫无疑问,我们不得不接受这样的事实,过多的教学方法、学习计划和辅导都违反了大学的精神。有人说,大学应该传授的东西,是让他们具有顺利通过考试的技巧和知识,这个说法对中学或许适用,但对大学生来说却是祸害无穷。
大学生应具备求真务实和勇敢探索的`科学精神。
大学教育的目的是从意志力极强、而且具备足够条件的人中挑选出一些人,来接受更高层次的教育。实际上来报考大学的高中毕业生,只是具有一定知识的普通人,因此,挑选人才的工作要由大学自己来完成。选择的标准是:具有追求真理的意愿,并具备为之可以做出任何牺牲的精神,同时对精神世界也具有孜孜不倦追求的愿望。但这些品质无法事先在高中毕业生身上鉴别出来。只有极少数人具有这种天分,他们分散在各阶层之中无法估计,按照大学的理想,这种天分可以间接通过鼓励和引导得出。
精神贵族与物质贵族不同,每一个有天赋进入大学学习的年轻人,都可以通过读书成为全国民众中的精神贵族。精神贵族来自社会各阶层之中,其本质特征是才华横溢、品德高尚、永不衰竭的个体精神,因此精神贵族为数很少,而普通人则在对精神贵族的憧憬中看到自身的价值。
雅斯贝尔斯认为:“大学生应是能把握自己命运、独立自主的人,他们已经成熟,不再需要教师的引导,因为他们能把自己的生活掌握在手中。”“大学生是在交往中成长,但仍保持其个性,他们不是普通人,而是敢拿自己来冒险的个人。这种冒险既是现实的,又充满想像力。同时,这也是一种精神层次上的升华,“每一个人都可以在冒险中感受到成为伟人的召唤。”
青年学生感到生活是严峻的,这是因为对他来说,现在比将来更具有决定性的意义,他还具有可塑性和发展的可能性。他已清楚地意识到要成为完整的人全在于自身的不懈努力和不断超越,并取决于日常的指向、生命的每一瞬间和来自灵魂的每一个冲动。
大学教师要有学术追求、道德理想和文化自觉意识。
雅斯贝尔斯对于大学培养精神贵族的观念,也反映在大学教师的职责要求上,在《什么是教育》中他写到:“大学教师首先应是研究者。他们所面对的不再是小学生,而是独立、成熟和精神已经有所追求的年轻人,大学教师要以身作则,指导学生,让他们学习刻苦钻研的精神。如果想把大学教师当作教书匠来用,那就错了。”
大学教学的原则是注重培养学生的创造精神,因此,课堂上的授课和练习都要采取一定的策略,不能让学生轻易追上,但又让他们感觉到其中的吸引力,因而加倍努力迎头赶上。这种方式胜过把教材解释得一清二楚的教书匠做法。
现在的大学注重整体的教育,忽视对天才的教育。艾尔文罗德有句话说:“一百个学生当中有九十九个听不懂讲课的内容,而第一百个人则不需要教师。”因此,我们要注重需要学习的极少数人,而不必降低要求照顾一般学生。讲课所要顾虑的,并不是中等能力的学生,而是具有冲动和理想,同时也需要被教诲的人。
当今社会是一个学习型社会,提倡终身学习,作为大学教师更应该如此。在象牙塔中的大学教师,要想发挥好教书育人的职责,不仅要敬畏知识,而且要发扬创新精神和批判精神,不断地更新知识。
教师和学生处于平等地位――苏格拉底式教育。
雅斯贝尔斯建立在其存在主义的理论基础上的关于教育方式的观点认为:“从教育本身而言,教育可分为三种基本类型:经院式教育、师徒式教育、苏格拉底式教育。三者的共同点是都需要学生对绝对真理和寻求真理的引路人――教师怀有敬畏心。三者的不同点在于经院式的教育要求人们,把自己的思想归属于一个可以栖身其中的观念体系,而泯灭自己鲜活的个性,即对教育制度的敬畏;师徒式教育的中心是教师,教师是知识和权威的象征,学生只能被动地依从于教师,而放弃对自我的负责,学生敬畏的是师傅个人;在苏格拉底教育中,学生的敬畏心情则表现在对精神的无限探求上。在这探求过程中,每个学生都要勇敢地承担起超越自身存在的责任,而不是把责任推给教师。”
雅斯贝尔斯非常推崇苏格拉底的教育思想,认为这种教育适合于“全人”的培养。他积极倡导这种形式的教育。他关于苏格拉底式教育的论述可归纳为四点:一、在教育过程中,师生是平等的参与者,不存在权威与中心;二、师生双方都要进行自由地思索,善意地对话和论争,无屈从与依附的现象;三、教师不靠强制性地灌输,而以反讽的形式,使学生认识到自身的不足,进而唤醒其内部潜在的自动力量,使他们“在探索中寻求自我永无止境的过程”,这种教育不是传递真理性的知识,而是探索、发现真理,“不是知者随便带动无者,而是使师生共同寻求真理”;四、对学生而言,由于这种教育是靠自己的努力逐步认识真理、探索道德,他们所受的教育就不是单单地增加知识,更重要的是学生整体精神得到成长。
按照苏格拉底式大学的理想,没有权威的平等关系也应存在于教授和学生之间,但是和这种关系并存的是彼此间严格的互相要求。在这里到处都存在着自我选择、自我证明的精神贵族。
结语。
大学教育本质上是苏格拉底式教育,大学生在学校自由气氛中,通过个人的自我教育可以获得内在的自由,这是大学教育的优越之处。大学教育是通过参与大学的精神生活,培养学生深具内涵的自由。因此,大学的第一个原则是研究和教学的统一,第二个原则是教育与培养过程的统一,研究和学习专业知识不但可以增长智能,而且可以激发学生对整体的意识,以及发展科学研究的态度。
周围的世界总是不断变化,但是自由地追求真理,坚守自己的精神家园,这是大学教育应该教会我们的,这也是我们的教育应当始终坚持着的本真,它应当将一代代人带入人类优秀文化精神之中,让他们在其中生活、交往和工作,并始终保持对真理的虔诚与热情,否则所有的教育都会变得毫无意义。
物理学论文篇二
在物理学看来,能量从一种形式转换成另外一种形式时它的总能并没有发生变化,其中所蕴含的能量既不会增加也不会减少,既不会自行产生也不会凭空消失。这就是热力学第一定律的基本思想———能量守恒定律,但是这一定律只规定了能量的数量关系,并没有涉及到能量的转换过程。热力学第二定律———能量不能自发地从低温物体转移到高温物体,就解释了能量转换的基本方向。热力学第二定律表明,只会做功而不消耗能量的永动机是永远不可能制成的,孤立系统中实际发生的过程必然会导致其中的熵不断增加,它永远没有减少的可能。最早提出热力学第二定律的学者是麦克斯韦,后期有许多学者试图证明这一理论的错误性,但终究还是没有成功,直到1951年法国物理学家布里渊将信息论与统计物理联合起来进行研究,才证实了麦克斯韦的这一假设。这一假设中的事物交换与信息交换存在本质的区别,在事物交换中不可能出现两者共同拥有的情况,一方的增加势必导致另一方的减少,但是信息交换则不同,它不必遵循热力学定律。
可以说信息替代能源是建筑节能的基础,从布里渊的研究可以看出,信息的传递不遵循热力学定律,可以利用这一规律在热力学允许的范围内做许多事情,例如通过技术手段降低孤立系统中熵的增长速率,在生产消费过程中用信息替代能源。能源是有限的,但是信息资源却是取之不尽用之不竭的,当前社会面临的问题是社会发展导致能源在不断减少,能源消耗造成的环境污染问题也在不断增加,而环境污染反过来又会严重阻碍社会的发展,如果一直纠结于物质系统,很难找出解决矛盾的方法,而用信息资源代替物质能源就难很好地解决这一问题。
日常生活中有许多利用信息来降低能耗的实例:出行前预先在地图上标明线路,既能节省时间又可以降低汽车的能耗;在房间安装温控设施,随时了解房间的温度可以降低取暖能耗;新信息技术应用于机械设备中可以提高机械设备的工作效率,降低设备的能耗。信息的使用能够有效降低能耗,同时信息在建筑节能方面也有着十分重要的意义,当前我国引起我国建筑界普遍关注的高层建筑节能问题,就是因为对建筑节能信息了解的缺乏,才导致了设计不合理现象频繁出现,忽视信息的建筑工程必然会对整个建筑造成极坏的影响。
物理学知识在建筑节能中的运用。
(一)以物理手段实现太阳光照明。
经医学专家研究证明,太阳光可以降低诸如忧郁症、慢性疲劳综合征之类疾病产生的几率,采用物理方法将太阳光引进室内不仅可以增加晒太阳的机会,更有利于人的身体健康。在没有机会到户外享受阳光的时候,采用导光管装置就能将阳光引入室内,它主要是通过物理学中的反射原理传递光线,但是光线的每一次传递都会造成能量的损失,这种导光管装置不适合长距离的光线传递。物理学家爱德曼兹发明了一种神奇的装置,这个装置的主体是一个塑料控板,控板上安装了许多由激光切割而成的镜片,这些镜片按照一定的规律进行排列,当太阳光照射到塑料控板上时亮度便会增强,然后传递到每一个角落。许多科学家开始将研究的重点放在彩色荧光塑料上,他们试图采用荧光塑料来采集阳光,这项研究的原理是:白色是由红、绿、蓝三个颜色组合而成,科学家们尝试将由这三种颜色的塑料收集到的阳光进行重新组合,然后就形成了人类生活中所需要的白色太阳光。通过这种物理手段形成的太阳光所发出的亮度相当于两个75瓦灯泡所发出的亮度。
(二)利用太阳能取暖。
要利用太阳能进行取暖就必须选用热阻和吸热系数较大的材料,热阻是指材阻挡能量进行传递的能力,吸热系数是指物体本身吸取热量的能力。在传统热学工艺中这种方式较为常见,为了满足工艺需求一般使用热阻与吸热系数较高的材料,在减缓热量传递的同时最大限度地吸收热量。太阳能是取之不尽用之不竭的,充分利用太阳能不仅有利于节能,更有利于降低环境污染,建筑选址最好是选择阳光充足的地方,有利于阳光的接受。建筑中的玻璃选用热阻与吸热系数较大的材料能够有效地进行能量储存,这些材料在白天吸收大量的热量,然后使用储热墙或者其他储热工具将热量储存起来,在夜间温度降低时这些储热工具便可释放出热量,增加室内温度。对于冬冷夏热地区的建筑,要组织调温,窗外应当设有可以操控的遮阳设备,夏日温度较高时这些遮阳设备可以阻挡高角度阳光的照射,冬季温度较高时这些遮阳设备又可以将低角度阳光引进室内;也可以在遮阳装置中安装双层玻璃,在冬季档有日照的时候双层玻璃的吸热作用能够提升室内温度,晚上关闭反射膜或者百叶窗,能够有效的组织热量的散失,起到保温节能的作用。
(三)纳米技术在建筑材料中的应用。
纳米原本只是一种计量单位,当某种材料的粒径小于100nm时,它便可以称作是纳米材料。纳米技术是上世纪八十年代兴起的新兴技术,制作具有小粒径材料的技术就是所谓的纳米技术,纳米科学是原子物理、量子物理等多种学科的聚集点,纳米材料具有体积尺寸小的特性,从而就成就了它不同于一般材料的特质,如纳米材料具有表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应等特殊性质。纳米技术在混凝土生产中的应用能够有效地提高混凝土的强度,通过对碱骨反应的抑制能够有效地提高混凝土材料的耐久性。由于纳米材料具有量子尺寸、光催化效应等性质,因此采用纳米技术制作而成的混凝土具有分解有毒物质、净化空气的功效。纳米材料的其它功能能够制成不同功能的混凝土材料,如能够进行智能报警与自我修复的纳米材料。纳米材料的特殊性能能够使材料的刚度、强度、韧度等发生变化,利用这些特殊的性能就可以生产出各种不同的材料,如弹性水泥、延性水泥,抗菌陶瓷、保温隔热玻璃、抗菌塑料等具有高性能的材料,这些材料不仅能够提高建筑物的使用性能,更能降低建筑物的能耗,有效的降低因能源消耗而造成的环境污染。
(四)毛细现象在建筑设计中的应用。
当液体接触到具有细微裂缝的物体或者具有较小管径的细管时,就会沿着裂缝与细管上升或下降,这种现象就被称作是毛细现象。毛细现象是由于分子间相互作用而产生的结果,纸张吸水、地下水沿着细缝上升等都属于毛细现象,这种现象在建筑中的应用能够解决许多难题。例如在装有空调的室内,无论是夏天的冷风还是冬天的热风都会使人感觉不舒适,这主要是由于空调吹出的“风”会带走人体的水分,从而引发脱水等“空调病”,而新型建筑中的温控装置则用水这一传热载体取代了传统建筑中的空气,这种新型技术能够有效的降低人体的不适感。这一技术正是使用了毛细现象的原理,建筑物的天花板上布满了网栅,它是由一根根细小的毛细管组成,这些毛细管纵横交错形成一张网,毛细管中流通着水,冬季温度较低时发电所产生的余热使管中的热水不断流动,热水的流动使室内温度上升,发电所产生的余热又使管中的冷水不断流动,从而降低室内温度。采用毛细现象制成的制冷系统大大优于传统的制冷模式,不仅能够降低能耗,更能降低身体的不舒适感。
(五)太阳墙技术的应用。
太阳墙技术的应用实际上是太阳能技术应用的一个范畴,太阳能可再生、环保、便宜等特性一直是能源研究专家观众的焦点,人们不断开发探索新的途径来实现对太阳能的利用。采用太阳墙空气集热器可以回收墙体的散热,解决新风的预热问题,在增强室内空气供给量的同时能够有效的节省能源。制作太阳墙主要采用镀锌钢薄板或铝制薄板,这些薄板外拥有许多褶皱和小孔,薄板的表面颜色较深,这些板材一般安装在距离建筑外墙20厘米的地方,并和建筑物顶部的遮雨板连接在一起形成太阳墙即热系统一个组成部分,另外一个部分由室内风机与管道组成,这两大部分就构成太阳集热系统的整体。其中薄板上的褶皱主要是用来增加板材的强度,褶皱可以根据需要的不同而设计不同的形状,板材上孔洞的数量以及分布规律则是根据实际需求确定,这主要要考虑到建筑物的功能、特点、所处地理位置、阳光充足程度等。冬季,空气通过板材上的孔洞进入集热墙,空气在流动的过程中汲取板材上吸收的热量,随后空腔的温度上升,空气就受到气压的作用进入沿着管道进入各个房间,为房间供暖;在夜间可以用风扇将由室内散失到空腔中的热空气重新扇回室内,这样既能为房间供暖,又能够为房间不断输入新鲜空气。在夏季则停止风扇的运作,室外的热空气从孔洞中进入空腔,然后又沿着空腔上端和周围的空隙流出,空气源源不断的在空腔内流动,不仅带走了室内的热量,也阻挡了热量进入室内。
物理学知识在世博馆建设中的应用。
随着传统能源的日益枯竭,环境的日益恶化,人们将更多的目光集中到节能型建筑上,中国第41届上海世博会上低碳节能型场馆成为了全世界瞩目的焦点,其场馆建设中许多技术与知识都和物理学息息相关。
(一)马德里竹屋和空气生态树。
从名称上就可以知道马德里竹屋建筑材料同其它场馆的不同之处,其外墙用一层厚厚的竹窗进行覆盖,竹窗由纵横交织的竹子编制,在空气清新的早晨将竹窗打开既可以更新室内的空气又能降低温度,在中午将竹窗关上能够抵挡热量的进入但又不会闭塞阻挡室内的空气流通,竹子由于其空心的特质能够起到很好的隔热与保温效果。空气生态树整体是由钢铁构建而成,其外观为十边形,整个场馆的直径为12米,空气生态树内部安装有可以自动开合的百叶窗与直径为7米的大型“引风机”,建筑物顶端安装有太阳能电池板,整个建筑可以实现能源自给,不必消耗额外的能源。生态树外围用黑色遮阳网遮挡阳光,虽然白色遮阳网能有有效地反射太阳光,但由于遮阳网表面不平整,太阳光在其表面会形成漫反射,白色遮阳网不利于散热,而黑色遮阳网则能吸收太阳光,同时遮阳网的结构又能有效阻挡热量的扩散。
(二)伦敦零碳馆。
伦敦零碳馆最为特别的就是安装在建筑物顶端的可以自由转动的风帽,由于夏天上海的温度较高,空气很难进入室内,风帽的自由转动就能将室外的新鲜空气引入场馆中。另外工作人员将黄浦江底层的`水通过管道引入场馆下方,底层的江水温度较低,用于对空气降温再好不过,由风帽采集而来的新鲜空气经过江水的降温后就被输入场馆中。热空气中的水蒸气较多,会使人感到沉闷,经过江水冷却后空气中的部分水蒸气会液化,空气湿度相对较低。零碳馆还采用了许多技术用于节能减排:屋顶铺设的太阳能电池与热水器能够有效的将太阳能转化成热能,供给室内的能量需求;场馆玻璃上安装的太阳能电池不仅能够增加室内的光亮度,又能为室内提供必要的电能;场馆外墙上涂有荧光材料,白天墙壁能够吸收太阳能并将其储存起来,到了夜间就能发出光亮用于照明。这些节能技术基本上都是建立在物理学的基础上,诸如太阳能电池、荧光涂料等能够有效降低场馆的能源消耗。
(三)汉堡之家馆。
汉堡之家馆外形就如同是四个打开的抽屉,这个场馆的神奇之处就在于它能够不消耗任何的能源而使场馆的温度永远维持在25℃左右。汉堡之家之所以具备如此生气的功能主要就在于其建筑中使用热传递与新能源。汉堡馆的朝向同一般建筑物有很大区别,它的整体设计是坐北朝南。设计师为了扩大北面墙体的面积,将北边一大部分墙体向抽屉一样向外延伸,而南向则采用了百叶窗与遮阳网的设计,这样的设计既能保证场馆内的光亮程度,又能有效地避免阳光直射,减少场馆的受热面积。汉堡馆的墙体有三层结构组成,其中设有很好的保温层,能够有效地阻挡室外的热量进入场馆内部;汉堡馆的每一块玻璃都是双层结构,其中充满了惰性气体,不仅能够进行保温,同时还能有效地隔绝室外噪音;汉堡馆只要能量来源就是太阳能和地热,地热所采用的就是地下水冬暖夏凉的原理,冬季温暖的地下水能够给场馆供暖,夏季凉爽的地下水又能降低室内温度,而其中地下水的抽取与输送则完全有场馆顶部的太阳能电池提供。汉堡馆拥有完整的能源系统,完全不需要额外供电。
(四)新加坡馆。
新加坡馆最为显著的特征就是场馆表面拥有许多开缝,这些开缝朝着不同方向延伸,场馆顶端一个横向的360度的大口子特别显眼。新加坡馆整体向内倾斜,下方的阴影带中不仅设有水池还有绿色植被,风从场馆上方的大口子吹入场馆内部,场馆顶端的空气流通速度同场馆内部形成极大的反差,由物理学知识可以知道空气流动迅速的地方具有较大的压强,这样场馆内部的热空气就从顶端的口子流向室外,而场馆外部的空气则经过阴影带流入场馆;空气流经阴影带时会使得阴影带中水分蒸发,变成水蒸气,而水分蒸发需要吸收热量,场馆内部的热量就这样被阴影带降低,所以场馆内部即使没有开设空调也可以很凉爽。
总结。
在中国的能源消耗排行榜中,建筑耗能位居榜首,而且随着经济发展的加剧,能源的消耗与日俱增,我国每年建成的房屋总共有16-20亿平方米,超过了所有发达国家年建筑面积的综合,这些建筑物95%以上属于高能耗建筑,且建筑单位面积的能耗差不多是发达国家能耗的三倍。在这种形式下,相关部门迫切需要采取必要手段降低建筑物的能耗,以低能耗作为建筑设计的核心思想。建筑与物理学有着密不可分的关系,建筑学的理论与思想基本上都来源于物理学知识,物理科学在环保建筑中的应用能够有效的降低能耗,20中国世博会的成功也证明了这一点,世博会建筑的核心思想就是低碳、低能耗,而物理知识的应用恰恰就帮助其实现了这一目标,相信物理技术在今后势必会更多的应用与建筑节能,为社会的可持续发展做出巨大贡献。
物理学论文篇三
高中物理教学中学生探究能力的培养。
xh_2分子激发态性质的从头算研究。
用广义线性量子变换理论求解一类含时量子问题。
高中物理概念教学中抽象思维能力培养研究。
技校物理教学中开展研究性学习的探索与实践。
基于有意义分割理论的三维模型检索算法研究。
p-laplacian算子型的奇异微分方程初边值问题的正解。
脉冲积分微分系统的定性分析。
基于无网格方法的薛定谔方程的数值解。
两类脉冲积分微分系统的稳定性分析。
物理学论文篇四
如今,随着通讯技术的空前发展,人们步入了信息时代,而有机半导体器件以其性能优良、成本低廉、取材广泛、体积轻巧等显著特点^正在成为信息时代中越来越受瞩目的焦点,因此,有机半导体材料及其在信息领域的应用也成为近年来迅速发展的研究方向。随着科技、生产力发展水平的日新月异,新型有机半导体材料的不断出现,极大地丰富了人们的视野,也引发了相关有机半导体器件的研究热潮,目前备受广泛关注的有机半导体器件包括:有机薄膜晶体管(organicthin,filmtransistors,otfts)有机电致发光器件(organiclight-emittingdiodes,oleds)有机太阳能电池和有机存储取绝益寺。
研究有机半导体最早是在1954年,日本科学家赤松、井口等人发现掺a的芳香族碳水化合物的薄膜中能产生电流,/cm,于是首次提出了有机半导体这一概念,从此开辟了有机半导体材料及其器件的研究领域。但是由于材料的迁移率最初很低,使其实用化几乎是不可能的。因此,一直没有得到足够的重视,最近十年人们重新开始关注它这一新的研究热点,最初是用存机小分子作为功能层的场效应器件和电致发光器件,并取得了令人激动的结果,引起了学术界的关注,同时也激发了工业界的兴趣,因此投入大量资金。在此研究中,从有机小分子到聚合物材料,不断发现或合成新的有机半导体材料,在功能和应用方面展现了更多结果和更多可能性:工作电压变的更低,迁移率变的更高,制作方式更加灵活简单,发光器件和激光器件具有更高效率。随着新的有机半导体材料的合成,多种多样的器件构建和制备方式也不断出现目前,有机半导体材料的迁移率和开/关电压比已经达到相当高的水平,几乎接近可以选择性应用的程度。对有机半导体薄膜器件的研究世界上比较出色的实验室有:贝尔实验室(belllaboratories,luncenttechnologies);researchcenter(在有机半导体薄膜的生长机制和器件新工艺方面较为出色);英国剑桥大学卡文迪什实验室光电子学组(s领导的小组在有机半导体器件性能研究和新工艺方面有很多出色的工作);美国宾州大学电子工程系薄膜器件中心(ii领导的该组在器件性能提高方面较为出色,有机半导体器件中场效应迁移率最高的数值就是由他们报道的。
然而,在有机半导体器件中,以有机半导体薄膜为主体的有机功能层是重要的组成部分。在加工工艺上,有机半导体薄腹具有一些特点,是无机薄膜所不具备的。无机薄膜通常采用化学气相沉积、溶胶-凝胶、溅射和电化学等方法制备,而有机薄膜除了上述制备方法外,还有真空蒸镀法、旋涂、啧墨打印、有机蒸汽喷印、有机气相沉积、丝网印刷等方法。现有的制备有机薄膜的工艺较多,不同方法制备的薄膜质量不同,直接影响着器件的效率,制备方法的选择也会影响产品的制备成本。一般为保证产品的质量,根据不同材料的性质选择不同的制备方法。目前,有机半导体薄膜被应用到有机太阳能电池中,并且已成为研究的热点。未来有机太阳能电池应用中将面临的三大挑战是:转换效率的提高,大规模生产以及稳定性。对于转换效率问题,这显而易见并早已吸引大家的广泛关注,然而有机半导体的物理与化学稳定性却从另一个方面也影响着转换效率,甚至直接构成其工业应用的制约问题。稳定性和均匀性是利用喷墨打印技术制备有机薄膜遇到的主要问题之一,必然与有机太阳能电池的工作稳定性和使用寿命相关,有必要对有机半导体膜的均勻性和稳定性的影响因素以及成膜机制做基础研究,将有助于提高有机太阳能电池的工作稳定性和使用寿命。表面浸润性,同时从物理和化学两方面,是一种既可以反映有机膜界面物理变化又能关联表面能(成分)变化的方法,是值得探索成为一种有效方法来研究有机膜的稳定性与均匀性问题。
二、研究目的和意义。
通过对有机半导体薄膜特性和应用的了解,我们可以看出这种材料性能卓越,具有独特的优势,己经在很多方面显示出巨大的潜在应用价值。对于有机半导体器件的研究,从兴起到现在虽然时间较短,但已经取得了巨大的成果,它的诸多优点使它在未来的平板显示领域内,以及太阳能电池领域具备了无限的发展潜能。从目前的发展趋势来看,拥有轻薄、便携甚至可折叠显示屏的电子产品在不久的将来就会成为现实。
有机太阳能膜相对于比较成熟的桂材料太阳能器件的一个主要挑战性是其稳定性问题,然而有机膜较低的转换效率当前已经备受关注,其稳定性问题却没有得到相匹配的重视。本论文在有机半导体膜的界面中独到地引入光浸润性(opto-wetting)概念,采用一种全新方法,即通过有机膜界面的物理化学特性与光相互作用下对其浸润性的影响,从而评估有机膜界面均勻性、稳定性,并探讨其界面能、浸润性及光电親合的物理机制,此外,由于有机半导体薄膜的表面浸润性在防腐、防静电涂层、导电性织物及生物方面的潜在应用,使得对有机半导体薄膜的浸润性的研究也成为热点,尤其是通过某些方法对其浸润性进行调控,得到所期望的结果。
三、本文研究涉及的主要理论。
有机半导体(organicsemiconductor)是具有半导体性质的有机材料,即导电能力介于有机导体和有机绝缘体之间,具有热激活电导率,且电导率在规定范围内。有机半导体可分为有机物、聚合物和给体-受体络合物三类。有机物类包括芳烃、染料、金属有机化合物,如紫精、若丹明b、酞菁、孔雀石绿等。聚合物类包括主链为饱和类聚合物和共辆型聚合物,如聚苯、聚乙稀昨挫、聚乙炔、聚苯硫醚等。对于有机半导体而言,一般来说,n型半导体具有高的电子亲和势,即容易得到电子,电子能在一定范围内传导,也称为电子受体(acceptor),而p型半导体则具有低的离子化势能,即较容易失去电子,留下空穴,空穴能在该材料中传导,也叫做电子给体(donor)。有机半导体在许多方面不同于无机,包括光学,电子,化学和结构特性。为了设计和模拟有机半导体,需要吸光质或光致发光这些光学性质的特点[15],可以透过紫外-可见光的分光光度计和光致发光谱分光光度计来描述这一类物质的光学特性。半导体膜的表面形貌和形态,可以用原子力显微镜(afm)和扫描电子显微镜(sem)来研究,游离能这样的电子特性,可以用紫外光电子能谱学(ups)来探测。
与无机半导体相比,具有如下的优点:(1)柔性,可大面积制备,可应用于软屏幕。(2)制备简便,无需高真空、高温等制备条件。(3)分子结构多样易变,可便于材料的合成和设计。(4)光电一体,制备的器件可以导电、透明、发光。(5)可做成分子器件,在超大规模集成电路中,可做成单个有机分子或单元器件,甚至更小,可达到纳米的量级。由于这些优点,使得由有机材料制备的薄膜也有了应用的优势,如在集成电路、显示元件等,尤其被应用到太阳能电池活性层中,使得与晶娃太阳能电池相比,有机半导体薄膜太阳能电池具有如下优点(1)原料来源的渠道广泛,化学可变性大;(2)改变和提高材料光谱吸收能力、提高载流子的传送能力和扩展光谱吸收范围的途径有多种;(3)加工容易,可大面积成膜,可采用旋转法等多种方法成膜;(4)易于进行物理改性,如辖照处理或高能离子注入掺杂,以提高载流子的传导能力,减小电阻损耗,提高短路电流;(5)电池制作形式多样;(6)价格较低,合成工艺比较简单,因而成本低廉。然而,它也存在着一些缺点:器件的寿命、稳定性等还有待于进一步研究和提高;应用领域也有待于进一步扩大。
四、本文研究的主要内容。
本论文的主要工作和研究内容包括以下几个方面:
(1)对有机物被溶解到有机溶剂的过程中涉及到的几种有机溶剂进行了研究。分别研究了甲苯、氯仿和邻二氯苯对pcbm溶解性的影响,确立pcbm与有机溶剂的依赖关系,以便我们在以后的实验中将要采用哪种试剂。
(2)对含有p3ht和pcbm两种高分子有机物的液滴在ito固体基底上蒸发沉积空间均匀性及对溶液浓度依赖性、空间限域性进行研究。由于釆用喷涂、旋涂等方法制备有机半导体薄膜的过程中,核心的过程是把有机半导体溶液微液滴连续、高速附着在固体基底上,并蒸发成膜。研究不同有机半导体溶液浓度的小液滴在固体基底上缓慢蒸发所沉积的图案与沉积物空间分布的影响,基于经典的“咖啡圈”效应(coffee-ring),蒸发液滴液-气界面空间曲率与蒸发速率锅合造成的蒸发不均勻,从而使得有机半导体分子链在三相接触线(gas-liquid-solid)出严重钉扎现象,造成了有机半导体沉积层的严重不均勻性,成为威胁薄膜空间均一性的最重要因素。建立沉积图案与浓度和体积大小之间的依赖关系,重点还关注溶液浓度影响对后期蒸发动力学过程调控,即液滴整体形貌的失稳现象。
(3)对由it0/p3ht:pcbm组成的混合膜在uv光照下,非平衡载流子产生与复合过程中对其界面浸润性进行研究。不同光照时间下共混膜的表面物理形貌变化与化学变化,能够直接通过水滴在膜界面上的接触角来直观表征。讨论载流子寿命与水滴蒸发过程中水分子扩散的特征时间定量对比,确立p3ht/pcbm界面上载流子寿命时间与水分子扩散特征时间,通过接触角变化,阐明载流子浓度、共混膜厚度与水分子扩散间的竞争机制。
(4)为实现上述对界面浸润性调控,构建了ito/zno/p3ht有机-无机复合界面结构,研究界面的浸润性在光电转换过程中的变化。首先通过水热法制备均勾的zno纳米线阵列,接着旋涂法构建了ito/zno/p3ht复合薄膜结构。对其进行不同时间的uv光照,利用接触角测试方法来研究薄膜表面浸润性是否改变,通过afm和xps从物理和化学方面分析浸润性改变的原因。
物理学论文篇五
摘要:近些年来,光学在科学与技术应用中的不断发展,迫切需要培养适合当前社会发展需求的光学专业人才。文章分别从光学教学内容、教学方法及考核方式等方面提出了一些改革的方法和措施,注重提高学生学习的兴趣和探索的欲望,培养学生分析和解决问题的能力,取得了良好的教学效果。
关键词:光学;教学;改革。
光学课程是物理学专业最重要的基础课程之一,同时也是现代科学技术迅速发展、崛起的重要支柱。以激光为基础的现代光学的知识,已经渗透到日常生活中的众多领域,在工业、农业、交通、能源、医药、信息等领域发挥着越来越重要的作用。光学作为基础性学科具有很强的学术性,同时,光学课程的知识覆盖面广,应用性和可操作性也较强,它能够较好地锻炼学生的思维能力及理论与实际相结合的能力。而在传统的光学课程教学中,存在着重理论轻实践,理论与实际相脱离,缺乏创新,无法适应社会及专业领域的需求等问题。如何培养不仅具有扎实理论基础,还具备较强工程应用能力的光学类技术人才,是我们教学改革研究的重点问题。
1光学课程教学现状。
光学课程教学大纲计划68学时,教材内容分为干涉、衍射、几何光学、光学仪器、偏振及现代光学部分[1-3],内容繁多,教学任务较重。因此,光学一直是一门教师难教、学生难学的课程。在教学过程中,通常更加强调基础知识的理论性,而对知识的应用性和工程性关注偏少,理论联系实际显得不足,教学中不自觉地存在“重理论和基础,轻工程和应用”的倾向,淡化了光学类课程本身拥有的强烈应用和工程背景特性。另外,学生在大学阶段参与实习实践、接触实际工程问题和公司企业的机会偏少,教学与光学元器件的工程设计及公司企业的要求联系还不够,存在明显脱节现象。目前教学中教师的主导地位强,而学生的主体地位偏弱;第一课堂强,第二课堂弱;体现学生结合课本知识在“做中学”并培养自身实践精神、工程意识和创新能力的活动空间不够。
2光学课程改革的思考。
光学课程有其自身的特点,与力学、热学等学科之间的联系不太紧密,自身的知识体系比较繁杂。在具体的教学改革与实践中,主要从教学内容、教学方法、考核方式等几个方面着手。
2.1教学内容。
在教学内容上,首先要优选教材,认真制订教学计划。教学中,既要注重讲解光学课程中最基本的概念、理论,夯实学生的基础知识,提高学生的理论水平,又要加强现代光学基础的教学,增加一些现代光学的前沿知识,了解光学发展的最新动态,引导学生不断拓宽视野,激发学生的创新意识和科学探索精神,培养学生的`科学素养。例如,在讲解几何光学及光学仪器知识时,可以介绍海市蜃楼、扫描隧道显微镜。在讲解光的干涉时,可以介绍相干探测技术、全息照相、光学薄膜等。在讲解偏振现象时,可以介绍3d电影及偏振雷达探测技术等。让学生体会光学知识在日常生活中应用、发展及科学前景。另外,针对相关科学前沿知识,开展一些专题讲座,让同学们更深入地理解光学科技的发展,同时强化了基础知识的学习。或让学生课外查阅相关文献,提高学生学习兴趣,激发学生探索欲望。积极搜集光学在日常生活中应用的实例,引导学生运用已学相关理论知识,解释日常生活中的光学现象,真正实现从生活走向物理,从物理走向社会。
2.2教学方法。
在教学方法上,要注重重点、难点的理解和掌握,注重分析思路和处理问题的方法。积极引导学生理论联系实际,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。为了能够在有限学时内,尽可能多地讲解现代光学的内容,可以在课前布置相关的预习作业,既能节约课堂基础教学的时间,又能锻炼同学们的自学能力。在教学中,要求学生上课主动提问,培养学生自学及发现、解决问题的能力[4]。教学中针对相关课题让学生参与讨论,在讨论的过程中更透彻理解相关理论,并了解其应用,变被动学习为主动探索。在传统的理论教学基础上,尽可能多地增加实践教学的环节,改变教学观念,以任务为驱动,明确从理论到实践的具体操作过程,培养学生工程实践的能力[5]。实践教学中要求学生进行文献调研、撰写小论文及动手制作相关光学仪器,解决一定难度的实际问题、培养自身创新精神、科研意识和综合能力与素质。例如,我们在教学中将学生分组,动手制作简单光学器件,如望远镜、放大镜等,有效地激发了学生的学习兴趣、动手能力及团队合作的精神。科学技术的不断进步,使得教学方法的多样性成为可能。在教学中,针对光学课程本身的广泛应用性和工程背景,可以有针对性地介绍一两种国内外优秀光学设计软件,如zemax、oslo等。其中zemax可进行光学组件设计与照明系统的照度分析,也可建立反射、折射、绕射等光学模型。该软件还具备对光学系统进行设计、优化、分析的功能。在光学课程第三章几何光学部分,学完基础知识后,给出一些利用设计软件进行相关光学课程中涉及的光学元器件和系统设计的典型实例,如望远镜系统设计、8倍观察镜系统设计等。同时试着让同学们分组利用该软件进行相关光学设计,从而既提高学生的学习兴趣,又有效地培养学生的工程设计能力和综合应用知识的实践能力。由于在光学课程的教学过程中,有些光学现象在日常生活中比较难于观察[6],比如干涉、衍射的现象,很多感性材料只能从课本图片中获得,比如干涉条纹、衍射条纹等。为了能够使得同学们获得较多的感性材料,我们在教学过程中,利用一些计算软件,例如matlab,将干涉、衍射现象通过程序模拟展示出来,这样既给同学们提供了清晰的感性材料、直观的物理图像,也通过程序中相关参数的调节,让同学们更加深入地理解光学知识中的相关规律。图1为利用matlab软件编写的分振幅干涉中牛顿环的干涉图像,图2为氢原子光栅光谱图。物理是以实验为基础的科学。在教学过程中,改变理论与实验分开进行的现状,从教师指导演示实验,转变为学生在实验室自主实验。设置相关开放性实验课题,让学生分成实验小组,将学生自己的设计思想和实验内容相结合,鼓励学生自主创新,使课堂成为师生互动的场所。这样,即有利于将枯燥、抽象的理论生动化、具体化,又有助于对基础理论的深入理解及应用,充分调动学生学习的主动性和热情,提高了教学效果。实验室也在不断完善,力争提供更好的资源,取得更好的教学效果。
2.3考核方式。
教学考核中,摈弃一次考试决定最终成绩的做法,将平时课堂表现和论文及动手制作部分纳入最后成绩测评,关注学生学习过程而非单一的最后考试结果。充分利用学院网络资源,建立网上习题库,建立有特色的个人主页,并通过此与学生进行定期的网上交流及作业的布置和批改。网上交流的方式可以更有效地与学生沟通,实时解决学生提出的相关问题,提高了学生学习的效率。
3结语。
伴随着科技的快速进步,物理教学的手段也正在不断更新。如何培养适应新时代发展的光学专业人才,是我们教学改革的目标和方向。通过以上教学改革的探讨和在实际教学过程中的运用,使得教学活动充满了活力,极大地调动了学生学习的兴趣和探索的欲望,培养了学生自己动手实践的能力及团队合作的精神,大大提高了教学效果。
参考文献。
[1]姚启钧.光学教程[m].北京:高等教育出版社,1993.
[2]赵凯华.新概念物理教程:光学[m].北京:高等教育出版社,.
[3]郭光灿,吴强.光学[m].合肥:中国科技大学出版社,.
物理学论文篇六
初中物理学科的重点在于需要学生培养较强的计算能力和抽象思维能力,因此这就给物理学科教学增加了许多困难。正所谓学遍数理化,走遍世界都不怕,由此可见物理学科的重要性。初中物理知识与我们的学习和生活息息相关,学习初中物理知识,可以发现我们生活中物理知识的奇妙。提高学生的物理成绩,终身学生对物理的认识,我们就要基于学生实际情况,对初中物理教学模式和方法进行创新,唯有这样才能提高物理教学效果,提高学生的物理水平。
基于初中物理学科所学内容的特点,如果继续沿用传统的物理教学模式难以满足学生、教师、社会的需要,传统的教学模式,多采用填鸭式教学,通过大量的做题来提高物理成绩,这样的教学模式会大大打击学生学习物理的积极性。所以对于初中物理教学模式的创新,必须要注重培养学生学习物理的积极性和兴趣,才能从根本上保证提高物理教学效果。对于初中物理教学方式方法的创新应从以下几方面着手:
2.1认真研究学生。
研究学生包括了解学生的知识基础,也包括初中生心理特点。学生是学习的主体,教师只有了解清楚学生的物理知识基础和学生的心理特点,才能对教学模式教学方法有针对性的调整,建立一套适合学生自身特点的教学模式,从而提高教学效果。
2.2积极引导学生参与课堂教学。
初中物理学科既有深度难度,又充满了生活趣味,在初中物理课堂教学过程中,教师要充分发挥自己的领导能力,使学生能够参与到日常课堂教学中,增强课堂的活跃气氛。让学生在活跃的课堂气氛中,积极主动的学习物理知识。
2.3积极培养学生自主学习的意识与习惯。
良好的学习习惯与学习意识的培养直接关乎学生学习物理知识的积极性。教师在教学过程中应当充分认识学生自主学习的意识与习惯的重要性,教师在为学生提供良好氛围的同时,积极主动培养学生自主学习的意识与习惯。自主学习的模式,有助于学生思维能力的培养与形成,而且只有学会自主学习的学生才能够积极迸发自己的。想象力与创造力,从而能够在物理知识的学习中能够取得较大的进步。
在传统的教学模式中,物理教师通常采用“灌输式”的教学模式,向学生传达物理知识。而探究式的初中物理教学模式是一种全新的科学教学模式,是一种注重学生主体作用的教学方法。而在初中物理教学过程中采用探究式的教学模式,应当注重以下几个问题。
3.1注重学生探究精神。
所谓“教学”,就是简单的“教”与“学”。物理教师在物理教学中应当充分重视学生对探究精神的培养,努力的发掘学生的探究意识。探究精神是学生物理知识学习过程中至关重要的动力。教师在教学过程中注重对学生探究精神的培养,才能激起学生学习物理知识兴趣与欲望。
3.2积极开展探究式教学活动。
教师在以探究式的初中物理教学模式为导向的前提下,在教学过程中,积极开展探究式教学活动,制定合理的探究式方案,为学生合理的安排探究方法。教师在开展探究式教学模式的同时使学生自己的探究精神与探究意识不断得到提升,从根本上提升教师的教学质量。
3.3注重激发学生独立思考的意识。
物理教师在探究式活动中,应当注重对学生独立思考意识的激发,学生具有良好的学习意识,不仅有利于物理教师的日常教学,而且有利于学生发挥在教学过程中的主体意识。独立思考意识是使学生拥有特立独行的见解与培养思维能力、合作能力的前提。
科学技术的进步直接关系这各行各业的发展,在初中物理教学方法与模式上也同样适用。在初中物理教学过程中会遇到很多物理实验,而这些物理实验都与科学技术与科学知识息息相关,因此,教师只有从科学技术与科学知识的学习中,才能从本质上对初中物理教学模式与教学方法进行创新。一方面,教师应当注重物理实验教学方式的运用,在学生学习物理学习方法的同时,激发学生自主学习的兴趣。
物理实验不仅仅能够有效激发学生的学习兴趣与探究欲望,而且能够培养学生创新思维。物理老师在确保学生的安全情况下,让学生自主实验,有利于学生在充分掌握所学物理知识的同时感受学习物理知识学习的重要性与物理知识的可实践性。教师也可以教授学生一些基本的物理实验知识,使学生能够在家就能完成物理实验,使学生看到物理现象无处不在,认识到物理知识的重要性,从而提升学习能力激发学生的学习积极性。另一方面,教师可以通过借助多媒体现代信息设备展示物理过程与现象,提升学生学习物理的氛围,提高学生的理解能力。物理实验中存在一些高危实验,学生不能自主进行实验,教师可以创新教学方法,通过ppt的途径播放给学生,使学生在学习实验知识的同时,充分理解物理实验中的实验现象与内容。物理教师只有充分借助科学技术与知识,才能提升物理教学的整体质量。因此,物理教师应当自主学习科学知识与科学技术,以丰富传统的教学课堂。
综上所述,初中物理教学模式和教学方法的创新体现在教学的过程中,这不仅与物理教师有着密切的关系,同时也与学生息息相关。传统的物理教学模式与教学方法注定被科学的教学模式与教学方法所淘汰,物理教师只有充分转变教学观念,对传统的教学模式创新,对传统的教学方法进行革新,充分发挥学生在课堂中的主体作用,提升物理教学质量。
[1]张浩。浅谈如何创新初中物理课堂教学模式[j].成才之路,2010(33).
[2]刘益森。启动探究型物理课堂教学模式初探[j].新课程(教研),2010(06).
[3]李乐民。信息技术在初中物理主体参与课堂教学模式中的应用[j].新课程学习(学术教育),2009(12).
[4]严斌。纲要导学,自主建构---浅析初中物理自主型课堂教学模式[j].知识窗(教师版),2009(09).
物理学论文篇七
3、二十世纪中国原子分子物理学的建立和发展。
4、普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究。
5、从现代物理学理论发展探讨孙思邈修道养生观。
6、地震岩石物理学及其应用研究。
7、碎屑岩地震岩石物理学特征研究。
8、信息技术支持下的物理学与教的研究。
9、物理学中对称现象的语境分析及其意义。
10、本质直观视域下的量子引力学困境。
11、复杂金融系统的相互作用结构与大波动动力学研究。
13、经济物理学中的金融数据分析:统计与建模。
14、农村高中物理学困生的差异教学研究。
15、基于pd控制的拟态物理学优化算法的研究。
16、多目标拟态物理学优化算法解集分布性研究。
17、利用物理学史教育资源优化中学物理教学的研究。
18、中学生与物理学家共同体概念形成过程的对比研究。
20、物理学史融入高中物理教学的实践研究。
21、莱布尼茨物理学哲学思想研究。
22、运用高中物理教材栏目开展物理学史教育的实践。
23、新课程下高一物理学困生转化策略。
24、运用高中物理“学案教学”提高学生问题意识的实践。
25、基于书目记录的《中图法》物理学类目调整方法。
26、物理学专业师范生教学技能训练现状调查与对策研究。
27、高中物理学困生成因及转化策略研究。
28、从物理学家的研究方法看物理学的进展。
29、高中物理学困生学习动机的实证调查与影响因素分析。
30、食管癌调强放疗物理学参数对放射性肺炎的评估价值。
31、近代物理学史在高中物理教学中的应用。
32、提升物理学困生自主学习能力的教学策略研究。
33、物理学史在高中物理教学中的应用研究。
34、关于培养学生物理学科素养的教学实践研究。
35、高一物理学困生学习效率低下成因及转化策略。
36、校本课程《生活中的物理学原理diy》的开发与实践。
37、高中物理教学中物理学史教育现状调查与研究。
38、高中物理学困生学业情绪现状及影响因素的调查研究。
39、利用物理学史促进高中生理解科学本质的实践研究。
40、物理学史融入中学课堂教学的实践研究。
41、高中物理学史校本课程文本资源的开发与应用。
42、物理学史与中学物理教学结合的理论与实践研究。
43、中学物理教学中渗透物理学史教育的研究。
44、通过物理学史培养高中学生科学精神的实践研究。
45、中学物理教学中渗透近代物理学思想的研究。
46、高中物理教学中物理学史教育的理论及实践研究。
47、近代物理学在中国的本土化探索。
48、中学物理教学中引入物理学史的作用研究。
49、物理学方法教育的研究和教学实践。
50、生物物理学的物理支撑与发展历程。
物理学论文篇八
摘要:网络课程教学系统平台以课程学习的网络支持系统为目的,文章阐述了物理学主干课程网络教学平台开发的设计原则,课程教学资源建设的组织与实施,物理学主干课程网络系统的开发特点及技术。
关键词:物理学主干课程;课程资源;网络平台;网络课程。
校园网络的建立,为教学现代化以及学生的自主学习提供了坚实的硬件基础,同时网络教育的软件条件也是必不可少的,它包括网络教育资源库和网络教育支撑平台,前者提供教学内容,它包括不同层次、不同形式网上教学所需的各种材料。后者提供教学环境,它包括网络教学支持、网络教育资源库管理、教学管理与评价、系统管理等。校园网物理学主干课程教学系统平台的资源具有internet上资源无法替代的作用,它的建成能适合本校教育教学实际需要,以广大师生物理学科的学习和科研为目的,为物理学科的教学和科研服务。
一、平台的设计原则。
校园网物理学主干课程教学系统平台以课程学习的网络支持系统为目的,在各种不同的教学环节中提供灵活的、适合于多种层面的交互式教学支撑环境。它的设计遵循以下原则:
(一)服务教和学的原则。
课程资源与教学管理平台的功能主要是为教师的课程教学和学生的课程学习提供教学支撑环境,所以要服从服务教和学的原则。
(二)可扩充性原则。
系统必须优化体系结构,可扩充性强。因此,软件功能上应有进一步开发的计划,硬件环境的选型要考虑扩充方案的成本。
(三)简洁明了原则。
版面结构设计、颜色、字体简洁明了;网站导航清晰明确;指示性图形含义前后保持一致;整体页面风格一致。
(四)易操作的原则。
操作要简单,不需要进行系统应用培训;运行快捷:提示信息详尽、准确、恰当。
(五)易维护性原则。
当系统上出现小的变动或出现新的需要时,要能够方便快速地进行维护。
二、课程教学资源建设的组织与实施。
资源与教学管理平台是学生进行课程学习的重要资源,也是学生进行网上课程学习的基础,所以对课程资源的建设和组织也至关重要。网络教学课程资源建设分为两部分:资源内容的建设和资源管理系统的设计。
(一)课程资源内容的建设。
按照课程的形式组织和呈现资源,课程资源模块是本系统的核心模块。在课程资源模块中分为:课程简介、任课教师信息、教学大纲、三基方案、教学进度安排、实验安排、ppt课件、教学录像、学习资源、学生作业、试卷试题等。
(二)课程资源内容的组织管理。
课程资源具有数量大、形式多样、针对性强、教育性强等诸多特点,必须按标准规范将分散、无序的资源整合起来,使用户能够方便、高效的将其利用于自己的学习和工作之中。
1.资源组织管理:
(1)成立专门的课程开发机构,由教育技术人员和学科教师有计划、有步骤地开发、制作质量高、效果佳的网络课程。
(2)按课程组织所有资源。组织开课的教师按资源建设规范,提交课程建设的电子稿件,多媒体素材课件等数字材料。根据教学需要,从互联网上收集整理相关的素材、与专业有关的网站或网页录入到资源库中。
(3)提供资源的详细资料说明;
(4)资源下载。
2.资源上传管理:普通用户上传的资源在入库前,必须进行审核。资源的审核者通常是一些学科专家,学科专家按照网络资源的评价标准对资源数据进行评价,将合格的资源提供给终端用户使用。目前,还没有一套实用或可操作的对网络教育资源进行恰当评价的量表。资源的审核主要依靠资源审核专家从资源的科学性、正确性和技术性及规范性几个方面对资源进行审核,以主观评价为主。在本课题中资源的审核授权给创建课程的教师,即课程管理员,以及系统管理员。资源上传管理实现:资源上传功能;对上传资源的`审核;对上传资源的信息修改。
(三)课程资源管理系统的设计。
本系统是以课程的形式组织和呈现资源,所以资源的组织和建设是以课程为单位的。系统的部分资源是系统创建的时候提供的,但是,建设阶段添加的资源毕竟有限,要使平台不断壮大,资源不断增加,后期平台运行过程中,教师和学生对资源的不断积累是非常重要的。
在本系统中,用户可以使用所有的相关资源,也可以把自己收集的相关资料上传到服务器中供其他用户浏览和使用。课程网络教学资源系统的用户分为系统管理员、教师、学生和一般用户四类,每类具有不同的使用权限。根据用户权限不同,用户进入系统后,所呈现的课程资源相关页面内容也不一样:
(1)系统管理员:浏览课程资源或信息;修改和删除课程简介、任课教师信息、教学大纲、教学进度安排、实验安排;添加和删除ppt课件、学习资源、试卷试题;管理学生作业、课程公告和课程留言。
(2)教师:浏览课程资源或信息。课程管理员还可以修改和删除课程简介、任课教师信息、教学大纲、教学进度安排、实验安排;添加和删除ppt课件、学习资源、试卷试题;查看学生作业,对学生作业给出反馈信息;删除学生作业;管理课程公告和课程留言。
(3)学生:浏览课程资源或信息;上传学生作业;查看教师对作业的反馈信息;上传自己积累和搜集的与课程相关的资源或自己的作品;签写课程留言。
(4)一般用户:浏览课程资源或信息;上传与课程相关的资源或自己的作品;签写课程留言。
(四)系统的技术实施。
网络教学资源系统在客户与资源库之间采用b/s结构模式,管理员与资源库之间采用的是b/s和c/s相结合的混合结构模式。b/s结构可以为用户提供一个友好的界面并尽可能减少用户操作的复杂性,而对系统管理员采用b/s和c/s相结合,增强了系统管理的灵活性、可靠性,提高系统的处理能力,保证系统高效安全稳定地运行。系统采用的编程语言为xml,数据库为sqlsever7.0,网页平面设计工具为dreamweavermx,图形、图像平面设计工具photoshop7.0,操作系统为windowsxp,web和ftp服务器为iis5.0。
三、物理学主干课程网络的开发。
物理学专业主干课程网络的开发是台州学院于立项的校级科研项目,它包括了理论力学、量子力学、热学、光学、电磁学、数学物理方法、普通物理实验等基础主干课程的学习内容。系列网络课程由物理与电子电子学院组织力量进行开发工作,由教育技术专业课教师编写脚本,集中了所有专业课的任课教师或专家。
网络课程以面向新世纪教学内容和课程体系改革成果为依托,以先进的教育思想为指导,以现代教育技术为手段,充分体现了教学内容和教学手段的先进性和科学性。“物理学专业主干课程”网络课程的知识涵盖面广,内容丰富全面,信息量巨大,带有数量极大的文本、图形、动画等媒体素材及教学模块等,同时在教学内容上,随着时间的推移,不断更新知识内容,上传最新学科动态,有利于学生自我学习和教师辅助教学的功能。课程在功能模块之间、学科之间可以方便灵活地进行跳转,同时能较方便地浏览相应的站和文件检索功能,具有良好交互性及可控性。
四、结语。
物理学主干课程网络平台的开发与建设,正是适应当前国家大力推广网络课程和精品课程建设的需要,充分利用网络教学课程和教学资源库在网络教学上的优势,为师生之间提供多层次、多角度的交互平台,实现理想的学习环境,为学生进行研究、探索性学习提供了良好的条件。
参考文献。
[1]岳辉麟.关于网络教学资源建设的分析[j].电化教育研究,,(2).。
[2]赵海兰.高职高专院校网络教学资源的建设与研究[j].教育信息化,,(1).。
[4]于伟建,庄学真.论高等学校网络教学资源建设[j].电化教育研究,,(6).。
物理学论文篇九
1.导课多媒体资源选取:有利于创设问题情境,激发学生质疑。
根据物理学科特点,物理知识源于生活,而又运用服务于生产生活。而物理学科新课程理念着重培养学生的探究精神,是从质疑起始的。所以在导课中可以运用图片、动画、音乐与视频等形式,创设问题情境。从相关知识的生活现象、物理故事、物理实验等入手搜集选取材料,激发学生质疑。例如:《声音的特性》一课可以搜集《春江花月夜》纯音频作为导课素材,在《流体压强与流速的关系》这一课中,可以搜集有关龙卷风的视频作为导课素材等。
在“四环节循环”教学模式中,合作释疑环节由教师针对本节教学目标预设每循环学习指导问题,编制学案;学生根据课本文本素材、实验、多媒体等学习资源自主、合作解决问题。因此本环节的多媒体的资源选取应是针对问题的文本、图片、视频等学习资源,并且是课本文本学习资源、演示实验或分组实验学习资源的补充,不能以现代教育技术的仿真实验代替教师的演示实验及学生的实际操作,应有利于突破重难点。如在《变阻器》一课可以搜集变阻器的构造和动态连接的动画资源等。3.展示评价环节的多媒体资源选取:有利于教师对知识点汇总的展示。学生对合作释疑环节的问题处理结果的展示,教师在评价环节应做精当的点评并对该环节的知识点进行汇总。此时资源的选取根据需要针对知识点内容,可以是文本、知识脉络图等。
教学目标是教学活动的出发点和最终归宿,所以选取多媒体素材的整合应以“辅助”教学为立足点。调研发现,部分物理教师制作的多媒体课件只是在形式上符合“四环节循环教学模式”,课件结构非常完整,操作性强,但教师使用后教学效果不好。原因是教师在课堂中没有充分发挥主导作用,过于依赖现代教育技术,不能展现教师的.主观能动课堂设计,“隶属”于课件,课件的“辅助”变成“统领”,自始至终处于被动状态,这就谈不上以学生为主体进行教学。如把四个环节内容制作进课件,按顺序演示,教学中并没引导学生进行四个环节的学习活动;又如自学质疑环节不能充分运用现代教育技术资源创造问题环境;还有把自学指导的学案内容放入课件,分页播放时一带而过,学生无法记录自学需要解决的问题等。多媒体课件的结构可以做得比较松散,只提供导课资源、学习资源、知识点展示或课堂训练题,创设学习情境。内容比较多的自学指导的学案可以选取纸质媒介,如课堂练习册、印制学案等,不应制作入课件,因为不方便学生记录。课件内在的结构联系并不重要,这样的课件可能看起来没有成型,但教学是动态的过程,教学效果的好坏是以能否有效达到时教学目标为尺度衡量的,在使用时,把握住“度”,要给学生看、听、想、做留足发挥的空间,充分突出学生的主体地位,最终实现多媒体技术与物理教学的有效整合。
三、综合运用现代教育技术手段,打造四环节循环教学高效物理课堂。
在现代教育技术手段中,除了应用多媒体课件外,还可以运用实物展台辅助教学。例如:。
(1)不方便观察现象的演示实验,老师可以在展台上进行实验;
(2)在展示评价环节,对于学生问题处理结果展示,实物展台可以发挥很大优势,把学生自主合作学习得出的结论以文本、图片、实验等方式,通过实物展台展示给全班学生,引导全体学生进行评价,使得“四环节循环教学模式”更高效。现代教育技术辅助教学促进了教育教学的发展,推动了传统的教学方式和手段的改革,为新课程改革提供了有利的辅助手段。如何提高我市现代教育技术在“四环节循环教学模式”中的应用水平,打造现代教育技术环境和新课程改革下的高效课堂,提高教育教学质量和效益,需要我们继续在实践中不断探索、改进和完善。
物理学论文篇十
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尊敬的领导:
您好!
首先感谢您在百忙之中翻阅我的求职信。
我叫gdyjs,是xx省xxx大学物理与电子工程学院物理学应届毕业生。作为一名物理学专业的学生,我喜欢自己的专业,毕业在即,欣闻贵单位向社会广纳贤才,特呈上自荐信一份,以期能与贵单位共同发展。
我深知我没有知名大学的名牌效应,唯有靠自己的实力加入激烈的竞争中。大学期间,我严格要求自己,孜孜不倦,在取得学业优秀的同时,注重人格的培养和知识的拓展,家庭和学校双重熏陶,培养了我吃苦耐劳,脚踏实地,团结协作的精神。
在这里我学会了如何与人沟通,共处合作,养成了自信乐观,沉着冷静,善于思考,积极进取的个人品质,这笔财富我终身受用不尽,我将靠自己的聪明才智与勤奋努力,永不放弃对理想的追求。
贵单位充满着机遇与挑战,但我坚信凭着我对生活和工作的热爱,我一定能胜任这份工作,我希望贵单位能给我一次机会,让我融入到你们发展的大熔炉中,我将会献出我的全部才学为贵单位添砖加瓦。或许我不是最好,但我会是最适合贵单位的人选。我将以谦逊务实的作风和奋发进取的精神为我们共同的明天努力。感谢您的惠览,如蒙赐复,不胜感激!
此致
敬礼
求职人:gdyjs。
日期
物理学论文篇十一
曾经在公交车上遇见一位小学老师,在交谈过程中发现我们的学生最需要的是对待学习的能力,而不是有老师在旁边不断督导的填塞式学习,学习过程中一旦没有老师在旁边的敦促,马上就会变成一锅粥,原因不在于学习知识太少,自制力过差,而在于学习能力过差,对学习毫无兴趣。那么,怎样做能让学生自己抓住关键点爱上学习。
一、营造充实融洽的课堂气氛。
传统的教学方式是以教师讲授为主,学生被动接受的填鸭式学习。虽然课堂上也有师生互动,但是教师在提问过程中会对学生造成无形的压力,怕答错问题受到学生耻笑,害怕受到老师的批评。营造良好融洽的课堂气氛,师生共同学习,激发学生对于问题的思考灵感。在这样的氛围下加上物理学科贴近生活的特质很容易激发学生对于物理学习的兴趣,建立良好的师生关系,使学生热爱教师,听从教师教诲,从而培养其在物理学习中的兴趣。
二、应用好课堂中的合作探究环节。
我们在教学方法上推行“导学探练清”的教学模式,其中的合作探究既是重要的教学方式,又是重要的自学方式。在此过程中主动地学习物理知识与技能,体验物理学习的乐趣,从而进入自主学习的轨道中来。要做好科学探究需要做到以下几方面:
1.鼓励学生积极大胆地参与到科学探究中。要鼓励学生积极动手动脑,通过自主的探索活动学习物理知识和规律,遇到问题积极解答,遇到困难积极思索,迎难而上。激发学生兴趣,帮助学生克服怕出错,怕困难等思想障。在困难出现时给于学生一定程度的指导,引导其得出属于自己的正确答案。对于学生得出的一些意义不大的问题或不正确的思想,不要先给与否定,应先找出问题中的意义,以免打击学生积极性。让学生看到自己的成绩,增强学习的勇气和决心。
2.选择合适的探究活动。根据课标要求,以及物理学科贴近生活的特点,从生活点滴入手,让学生热爱自然热爱生活,达到学习物理探究生活现象的兴趣。从简单到复杂,逐步培养学生的'学习思维能力,并且在较难的地方给于适当的帮助,克服难关,使学生保持不断探究的信心。3.重视探究活动中的交流与合作。物理的探究活动大都适用于小组4人探究模式,组长带领组员提出猜想,组员之间交流信息,直到达到共鸣。要注意的是组内分工要明确,每个组员都应积极发挥作用,使每个学生都能得到全面均衡的练习,体现分工与协作,增强学生的学习自主性。
三、创新课堂。
人类的发展最重要的就是“创新”。在课堂教学中同样适用,每节课花样百出,让学生应接不暇,在学习中不断探索发现,我们的应试教育最重要的是考试成绩,那么课堂上的45分钟弥足重要,如果每节课都能充分吸引每个学生的眼球,让他们积极主动地要学习知识,应用知识。虽然是应试教育,仍然提高了学生的素质。要做到创新课堂自主学习,需要做到以下两点:
1.放手让学生去学习。但不是放任自流,而是有节有度,安排得当,把握好学情。
2.培养学生积极参与到问题当中,有以下两方面:
(1)围绕任务。教师课前准备充分,学生解答问题前布置并强调任务,组长做好监督管理,组员自己总结,得到答案后,组内交流分析,小组各个展示成果,在此基础上教师总结归纳,点评优点,补充不足。
(2)课堂辩论。物理学科是一门严谨的科学,最初遇到问题往往会产生不同的答案,但是结果却是归于同一的。那么我们就可以针对提出的几个猜想分组讨论,支持者各抒己见,用理论和实验正视自己的观点,深化印象。在此过程中充分学习知识,达到对知识点的完美应用,直到最后得出统一答案。
我认为教师应当充分运用各种教学手段,根据物理的学科特点,并针对中学生的特点,尽量让教学内容具体化形象化,让教学形式丰富多彩,培养学生学习兴趣,寓教于乐,让学习不再枯燥,达到师生的完美互动,希望每一名学生都能爱上学习,并且学会学习。
物理学论文篇十二
本文是以工程管理毕业论文《六西格玛方法在光纤生产中的应用》为例,以下是论文提纲。
第一章绪论。
1.1选题背景。
1.2选题意义。
1.3本论文的主要内容。
1.4本文主要研究方法。
第二章六西格玛管理概述。
2.1六西格玛管理定义。
2.1.1六西格玛的定义。
2.1.2六西格玛的统计含义。
2.1.3六西格玛的管理含义。
2.1.4六西格玛的价值观。
2.2dmaic改进模式。
2.2.1dmaic的过程活动。
2.2.2dmaic各阶段的内容及其工具。
2.3六西格玛管理在企业中的实施。
2.3.1企业实施六西格玛管理的具体步骤。
2.3.2企业实施六西格玛管理的注意点。
第三章a公司质量管理现状。
3.1企业简介。
3.2光纤生产工艺流程。
3.2.1预处理工序。
3.2.2拉丝工序。
3.2.3筛选工序。
3.2.4检测工序。
3.3光纤产品的主要质量问题。
3.3.1光纤强度差。
3.3.2pmd超标。
3.3.3几何尺寸超标。
3.3.4涂覆不良。
3.3.5光纤排线不良。
3.4企业的主要质量问题。
第四章六西格玛管理在光纤涂覆层质量改进项目中的应用。
4.1定义阶段。
4.1.1光纤涂料。
4.1.2uv固化系统。
4.1.3光纤搓动装置。
4.2测量阶段。
4.3分析阶段。
4.3.1光纤表面发粘。
4.3.2光纤涂层损伤。
4.3.3光纤涂层中有气泡。
4.3.4光纤涂层不均匀。
4.4改进阶段。
4.5控制阶段。
第五章六西格玛理论在改善光纤几何性能方面的应用。
5.1定义阶段。
5.1.1拉丝炉的设计。
5.1.2改进机会。
5.2测量阶段。
物理学论文篇十三
摘要:素质教育不仅是传授给学生知识,更要注重对学生的思想教育,在教学中要适时对学生渗透德育。
关键词:适时、渗透、德育。
素质教育的一个重要要求就是教会学生“学会做人”,因此在传授知识的同时更要注重对学生德育,要适时地对学生渗透世界观、道德情感意志方面的思想教育,使学生的德育和智育同时发展,为将来走上社会打下正确的思想基础。结合物理学科的特点,我认为在课堂教学中我们可以对学生渗透以下几方面的思想教育。
一、在课堂教学中渗透辩证唯物主义的思想。
青少年时期正是世界观形成的重要时期,中学生渴望了解认识缤纷多彩的物质世界,如果在他们成长的过程中不加以引导,将不利于他们的健康成长,因此在物理教学当中就有必要对学生科学世界观的形成进行必要的渗透。在课堂教学中根据具体情况对他们进行辩证唯物主义的教育。如:在学习电热、摩擦力的知识点时,指出电热、摩擦力有对人类有利的一面,同时也有不利的一面,它们在为我们的生活提供便利的同时也会给我们带来不便,甚至危害我们的生命财产安全(举例说明),进一步分析指出看问题不能片面,要一分为二,具体情况具体分析。
二、在实验教学中培养实事求是的作风和严谨的科学态度。
物理实验是物理教学的重要环节,对于初中物理教学来说其重要性更为突出,但实验不仅仅只是为了获得几组数据来验证课本的结论或培养学生的技能,在实验过程中还要注意学生表现出来的一些不良现象,如:试验组之间相互核对数据甚至有个别学生抄写别人的数据、有的实验数据是错误的但结论仍然正确等等,对于这种不良的作风和态度老师要要严肃批评,在讲清道理后还要作必要的引导,培养他们实事求是的作风和严谨的科学态度。这不只是学好物理,而且会受益一个人的一生。
三、适时渗透爱国主义教育。
中华民族历来具有爱国的优良传统,对于这一传统美德,我们要把它发扬光大,所以有必要在物理课堂教学中适时地渗透这方面的教育,激发学生的爱国热情。例如:在讲“热机”这一节时,我就指出,火箭是我们老祖宗的发明,但是到了现代我们却落后了,现在我们的科技工作者经过艰苦努力慢慢赶上来了,于是有了今年“神七”的成功发射,使我国挤身于航天大国之列,为我们国家赢得了荣誉。但跟发达的国家相比还是有一定的.差距,希望同学们加倍努力,好好学习,将来建设好自己的家园,使我们祖国更强大起来。
四、培养学生的环保意识。
环境问题是当今世界的主要问题之一,培养学生的环保意识也是中学的一个重要课题,所以在课堂教学中,我们要有目的、有步骤的渗透这方面的教育,逐步提高学生的环保意识。如在讲授“热机”时可结合现在出现的能源危机对学生进行节能意识的教育,在学“电压”可适当讲讲废旧电池对环境的危害,在讲到“声学”“光学”时教育大家不要制造“声污染”和“光污染”……这样把环保问题不断的渗透到实际教学当中,从而不断的培养学生的环保意识,提高他们的环保意识,使他们从小养成爱护环境的良好习惯。
五、用自己良好的行为习惯思想品德影响学生。
人可以影响人,一个人在生活中的每一个动作,每一句话语都会直接或间接的影响周边的人。
在教学上老师对学生的影响是很深的,一名具备良好师德的教师往往会在教学中以他的言行举止、思想品德来影响每一位学生,慢慢潜移默化,使之效仿、学习,进而修身、修心。这也就是说,在一定程度上能使学生的思想品德得以提高,更好的去学会做人。作为新世纪的教育者,我们不仅要用语言来引导学生,更要用行动来感动感染学生。
就物理而言,中学物理教材的每一章节在德育方面都有渗透,这就要求我们教师在教学过程中认真挖掘教材适时地对学生进行德育,这样我们才能培养出既有一定文化知识又具备优秀品德的人,这也是我们进行素质教育的根本。
物理学论文篇十四
众所周知,物理学中有惯性的概念,惯性力的概念;而且惯性是有大小的,惯性力是不存在的。笔者在长期的教学研究中发现,认为惯性有大小是不合理的,惯性力也未必是一种假想的力,它很可能是一种客观存在。博士论文,惯性。
1.惯性力的概念。
惯性1.1惯性力的原始概念。
大家知道:牛顿定律只适用于惯性系而不适用于非惯性系。例如在由静止加速前进的火车上,受合力为零的小球会相对于火车向后加速运动。为了使牛顿运动定律在火车中同样成立,需要引入惯性力的概念,所引入的惯性力大小,其方向与火车的加速度方向反向。这样就有牛顿第二定律得以成立。也就是说:相对于地面(我们认为是惯性系)有加速度的参照系是非惯性系,非惯性系中牛顿运动定律不成立,欲使牛顿运动定律成立,需要引入惯性力。正是在这些问题中,我们认识了什么是惯性力。然而本文所要定义的惯性力与上述惯性力的概念是完全不同的。
1.2惯性力的新定义。
我始终有这样一个猜想:“所有物质组成的宇宙具有这样的一种性质,它可以允许任何物体对其保持原有的运动状态,而不允许任何物体对其有加速度;如果物体对宇宙有加速度,物体就会受到宇宙对它的一种约束力,这种力就是我所定义的惯性力。即惯性力是宇宙对物体的一种约束力,它并不是假想的力,是一种真实作用力。”[需要说明的是,我这里所说的惯性力只是真正的惯性力在我们所能看到的参考系中的分力,而真正的属性力我们是无法知道的,因为我们不可能知道绝对的加速度。以上这段文字在英语稿中没有]惯性力的施力物体是宇宙,就好象重力的施力物体是地球一样。宇宙中的一切物体只要对宇宙有加速度,就一定受到惯性力。惯性力的大小与其相对于惯性系的加速度成正比,与相对于惯性系的加速度的方向相反。如果物体的质量为m,对惯性系的加速度为a,则惯性力的大小为f=ma。显然惯性力是非平衡状态下才受到的一种力。关于惯性力的产生机理,我猜想应该类似于变化的电场产生磁场。当然这仅仅是一种猜想,有待于实验的验证。
2.从做功和能量转化角度能够论证惯性力存在的合理性。
众所周知:在粗糙水平面上拉动物体匀速运动的过程中,外力克服摩擦力做功,使其它能转化力内能;物体在外力作用下匀速上升,外力克服重力做功使其它能向重力势能转化;电场中,外力作用下使物体逆电场力方向匀速运动,其它能转化为电势能;磁场中,外力克服安培力做功,其它能转化为导体中的电流能;上述过程中,都有一个共同的特征:“在不同的能量转化的过程中,总有一种力克服另一种力做功,即能量转化的过程是两种力对物体共同作用的过程,而且一个力做正功,另一个力做负功的过程,也就是说不同的能量形式与不同的作用力相对应”。我们也注意到这些过程都是匀速运动,不应当存在惯性力。
如果我们在光滑水平面上拉动物体做加速运动,物体动能增加,当然在我们已有的物理知识体系内,可以解释为外力做的功等于物体动能的增加。如果不认为存在惯性力,这里就产生一个究竟克服什么力做功,其它能转化为动能的问题;有了惯性力的概念,我们就可以回答:“外力克服惯性力做功使其它能转化为动能。”;同样地,如果一个具有一定初动能的物体,在粗糙水平面上运动,其动能越来越小,这里也有一个什么力克服摩擦力做功,使动能转化为其它能的问题。确立了惯性力的概念,我们就可以回答:“物体动能减小的过程中,是向前的惯性力克服摩擦阻力做功,使物体的动能转化为内能。”。也就是说,在其它能向动能转化,或动能向其它能转化中,只有承认惯性力的存在,才能更好地解释能量转化的过程。所以物体在对惯性系有加速度的运动过程中,应当受到惯性力。
3.惯性的大小问题。
由牛顿第二定律可知,物体所受的合外力不为零时,物体将产生加速度,加速度的大小与物体所受的合外力成正比,与物体的质量成反比。
我们知道,加速度是速度的变化率,是描述物体运动状态变化快慢的物理量;牛顿第二定律说明:物体的加速度由合外力和物体的质量共同决定,相同外力时,物体的质量越大加速度就越小,因此质量越大的'物体运动状态就越难改变。由此得出结论:物体的质量越大,物体维持原有运动状态的本领就越大――即物体的惯性越大。也就有了质量是物体惯性大小的量度,物体的惯性与质量成正比的说法。以上说法即传统又权威,以至于在长期的教学和科研中,对于以上关于惯性大小的认识,是没有人提出过怀疑的!
难道惯性真的有大小吗?如果惯性有大小之说,且与质量成正比,那么质量不同的物体惯性不同。博士论文,惯性。既然质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小,如果一个质量很大的物体具有很大的惯性,而另一个质量远比前者小的另一物体惯性必可以认为忽略不计,也就不能保持原运动状态了。但是由惯性定律可知:对于任意物体无论质量大小,在不受外力时同样都能保持原有的运动状态,这一点并不因为质量的不同而有差异,即同样有惯性,也就是说质量不同的物体在拥有惯性上是平权的。博士论文,惯性。根据惯性的这一特征,就使笔者对惯性大小的说法产生怀疑,因为我们已知的所有描述物质某种性质的物理量、化学量以及其它量,都有一个其大小表示这种性质程度的问题。博士论文,惯性。例如:描述物体导电性能的电阻率、描述弹簧弹性的劲度系数、描述化学中酸碱性的ph值。如果描述某一性质的物理量接近或等于零则表示这种性质很弱或不存在。但是物体的质量无论多么小,其不受外力时同样能够保持原有的运动状态,以上事实说明:其它描述物质属性的物理量或化学量,都有一个由量变到质变的过程,而对于物体的惯性不存在上述现象。因此得出结论:任何物体都具有相同的惯性――无大小之别。
4.惯性大小问题的本质。
有了惯性力的概念,我们重新分析一下惯性的大小问题。笔者认为惯性是没有大小的,原因是无论质量大小,在不受外力时都能保持原有的运动状态,即物体保持原运动状态的性质是一样的。质量大小不同的物体运动状态改变难易不同的原因是:使质量不同的物体产生相同的加速度时,物体所受的惯性力与质量正比,因此需要更大的外力作用。是惯性力有大小,而惯性无大小。
5.从惯性力角度分析惯性质量与引力质量。
很多物理学家们探索过惯性质量与引力质量之间的关系,到目前为止尚未发现二者的差异。所谓惯性质量即中的,而引力质量即中的。事实上只要确立了惯性力的客观存在性,二者相等就是必然的,或者说二者就是同一个质量,不应该存在差异。
证明如下:设在重力场中,惯性质量为的物体做自由落体运动,其加速度为g,其引力质量为,由于加速度g向下,所以惯性力必为且方向向上,必有引力与惯性力等值反向,而,所以,问题得证。
6.惯性力概念与牛顿运动定律的关系。
6.1惯性力概念与牛顿第一定律不矛盾。
重新建立了惯性力的概念之后,我们再来审视一下运动定律。牛顿第一定律:由于物体受到的其它外力为零,物体保持静止或匀速直线运动状态。此时物体没有加速度,惯性力也为零,惯性力概念与牛顿第一定律不矛盾。
6.2惯性力概念与牛顿第二定律不矛盾。
牛顿第二定律告诉我们:物体的加速度与所受外力成正比与质量成反比,即,。根据前文惯性力的定义,因为物体在外力f的作用下有了加速度a,加速运动的物体本身必然受到来自宇宙的大小为,方向与加速度相反的惯性力作用。我们知道,物体实际受到的力不以参考系的改变而改变,因为它们是真实存在的力。现在我们以物体本身为参考系,它必然是平衡的。
由平衡条件必有:即,这样牛顿第二定律就成了在承认惯性力前提下的一个必然结论。这说明在承认惯性力存在的前提下,对物体重新受力分析,列出的平衡方程与牛顿第二定律是不矛盾的。
物理学论文篇十五
3、新课改下如何提高中学物理教学的有效性。
4、浅析如何高效开展初中物理教学。
5、浅析高中物理教学中有效提问的开展。
6、试论多媒体在高中物理教学中的应用。
7、浅谈多媒体在农村初中物理教学中的应用。
8、再谈初中物理教学中探究性实验教学的应用。
9、实验教学法在初中物理教学中的应用。
10、高中物理教学中提高学生抽象思维能力的对策研究。
11、高中物理教学中促进学生学习的途径研究。
12、浅谈思维导图在初中物理教学中的应用。
13、浅谈新课程改革背景下的高中物理教学。
14、初中物理教学中合作探究教学法的应用。
15、学案导学法在初中物理教学中的应用。
16、高中物理教学中调动学生积极性的策略探析。
17、探究式教学在初中物理教学中的应用。
18、信息技术在物理教学中的运用。
19、3+1+2高考模式下大学物理教学的改革与探索。
20、geogebra软件在中学物理教学中的应用。
21、大学物理教学中培养学生创新能力的探讨。
22、基于原始物理问题的初中物理教学初探。
24、在物理教学设计中引入任务分析程序的探讨。
25、实验在物理教学中的有效性探讨。
26、高考改革背景下的高中物理教学。
27、新课改下初中物理教学中的合作探究模式探析。
28、浅谈高中物理教学中学生自主学习意识的培养。
29、高中物理教学中问题情境的创设。
30、初中物理教学中学生有效性学习的探讨。
31、虚拟仿真实验技术在大学物理教学中的应用。
32、民族地区高中物理教学现状及应对策略。
33、论如何利用导学案提高农村初中物理教学效率。
34、微视频在初中物理教学中的运用。
35、微课在中学物理教学中的应用。
36、将问题情境创设于初中物理教学中。
37、初中物理教学中合作学习方法的有效应用。
38、以问题为导向的初中物理教学模式探究。
39、谈在初中物理教学中培养学生的创新能力。
40、以研究性教学为导向的“粒子物理”教学改革。
41、初中物理教学中如何培养学生的创造性思维。
42、以美育人以文化人--中职物理教学中的美育价值。
43、互联网时代微课在初中物理教学中的应用研究。
44、浅析探究性学习模式在高中物理教学中的应用。
45、分析探究性学习模式在高中物理教学中的具体应用。
46、实验室在高中物理教学中的实践与思考。
47、浅谈初中物理教学与信息技术的整合。
48、浅谈“项目学习”法优化初中物理教学的策略。
49、新课程改革下初中物理教学方式的转变探讨。
50、在高中物理教学中落实情感态度与价值观的策略。
物理学论文篇十六
摘要:对经典力学范围内现行的惯性观提出了不同的看法,认为对于惯性要区分:个别研究对象的性质与存在的性质;保持某种状态的性质与改变某种状态的性质;物理学规律的动力学特性与审美性。
关键词:惯性;存在;时间;空间。
惯性是经典力学中的一个基本概念,同时它又是人们日常生活中的一个基础性观念,并且惯性问题也是经常被物理学界讨论的一个话题(1)。可是,尽管经典力学经过了漫长的发展时期,大部分的物理教师在此问题上还存在着很多的混乱性(2),本文试从几个方面对惯性进行了讨论,望引起大家的共识。
一、惯性的意义。
大家知道,惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质(3)。一个物体,只要不受外力作用,原来静止的就会一直静止下去,而原来运动的则会一直作匀速直线运动。这里的问题在于:惯性是否是物体的性质?依据牛顿第一运动定律,任何物体均具有惯性。因而,看来惯性不是被研究物体的性质,因为这一性质是一切物体所具有的,也就是说它与物体的个别特征无关。因而,惯性只能是存在的一个特征,是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。换一句话说,它是存在于物体周围的一种条件,一种约束。
二十世纪初,德国数学家诺特尔(4)证明了:空间平移对称性导致动量守恒、空间转动对称性导致角动量守恒、而时间均匀性导致能量守恒。事实上,物体的惯性是时间均匀性与空间对称性的必然结果。因而它与个别的特殊研究对象无关。惯性不是个别存在物的性质,个别存在物只是惯性的显现者,惯性的本质与个别存在物的特性无关。从而我们就不能用反映个别存在物性质的量(例如质量)来测度惯性。因为惯性作为存在的一种显现,并无大小可言,它只是存在之状态的表达。
二、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关。
通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由:质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化,物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。惯性所揭示出的物体之性质不在于其使(或抗拒)物体运动状态的改变或代表改变的难易程度的能力,而在于它的保持某种特定状态(静止或匀速直线运动)的本领:在最相似的物之间,错觉说着最巧妙的谎;最小的罅隙是最难度(5)。因而惯性与物体的质量无关。倘若惯性与物体的质量有关的话,则我们也可以说力与惯性也有关系。因为对于相同质量的物体而言,力越小其运动状态就越难改变。因而,也即力越小物体的惯性越大。事实上,在惯性概念发展的最初时期,牛顿就将惯性与力进行等价的思考,当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。如果要说质量与惯性确有联系的话,作者以为也只能从这样的一个视角来看:惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。这是因为,根据广义相对论,空间的性质是由天体质量的分布所决定的。至于时间,自从奥古斯丁(6)提出“什么是时间?”以来,人们还没有认清它的真面目,也因而从更深的层次上而言,人们只认识到什么是惯性而还没有搞清惯性是什么。
惯性不是一种由个别物体自身所具备的原因(诚然,所有物体均会表现出惯性),它不是我们的一种吃力的、需要支撑的、痛苦感的反映,事实上,它是存在之美感的绽开。因而“惯性是物体对任何改变其运动状态的外来作用的阻抗的性质”(7)这样一种说法就是不当的。因为这一注释还是从对牛顿第二定律的基本分析而来的,在这一注释中已经隐藏了牛顿第二定律及对惯性与物体质量等价的认同感。其实,惯性是一种令人十分安全的、舒适的、和谐的存在之性质,它使物体的存在行为非常简单,而人们也往往由于常见到这种存在的简单性而忽视了它的深层含义。静止的永远静止,运动的永远作匀速直线运动,惯性就是将存在如此单调而重复地显现在人们眼前。凡是背离了这两种物体的存在情况而用惯性去解释其存在原因的,作者以为均属一种不当的诡辩行为。可是这种诡辩行为不仅麻木了人的脑神经而且充斥着各种各样的教科书(8),我们来看一些下面的例子。
例1.惯性也有不利的一面,高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成交通事故。所以,在城市的市区,对机动车的车速都有一定的限制,以利于行车安全。(9)。
在这里,不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大?略作思考,读者就可判断出是由于后者。将惯性看成一种破坏力是十分荒唐的。而发生交通事故的真正原因是,由于车辆质量较大,而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小,不能使车辆很快地减速,从而在短时间内停下来。倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大,那么作者认为还是可以在一定的时间内制动车辆的。
并且,这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。这对于初学者来说是一个很大的误导。
例2.把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下,斧头就牢牢地套在斧柄上了,这是什么缘故呢?(10)。
通常标准答案是这样的:开始斧头和斧柄同时向下运动,当斧柄遇到障碍物时突然停止,而斧头由于惯性保持原来的运动状态,这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。
事实上,斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运动了一段位移,而惯性不是克服某种阻力使斧头运动的原因。在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种(克服一定力的)运动,因而我们必须以斧柄为参照系来考察此种运动的实质。当以斧柄为参照时,实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系,它相对于惯性系有一个向上的加速度。因而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”,正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧柄之间的弹力与摩擦阻力使斧头相对于斧柄前进了一段位移,从而使斧头在斧柄上套牢。如果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题,那么可以这样认为:虽然斧头在斧柄上向下套牢的过程中没有受到除重力以外的向下的另外力,但相对于地面而言斧头具有一定的动能和重力势能,正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。所以从效果上看,一是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移,二是斧头与斧柄的接触面上在发热。
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