物理学与现代高科技
物理学与现代高科技86页PPT
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
物理学与现代高科技
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
浅谈中学物理教学与现代物理知识
二、 《 新螺 程标 准 》中现 代物 理知 识 的渗透
指 明 了方 向。
学 ，经 典物 理 学 是指 从伽 利略 、牛顿 时代 到 １世 引力 场条 件 下 的各种 现 象 ；现代 物 理是 在 经典 物理 基础 上 发展 起
来 的 ，是指２ 世纪 以来 以相 对论 量子 力学 为基 础 的物理 学 。 Ｏ
一
、
传统 的物 理教 学 内窖制 约 了学生 的创 新能 力
过去 的物 理 教学 ，只 重视 物 理知 识 的传播 ， 中学物 理 教材 编写 中密 切 联 系我 们生 活 以及 科技 发 展 的现代 物 理知 识较 少 ，大 多 数是 与物 理 学 的基
本概 念 和常 数相 关 的 内容 。尽 管它 们 是构 建经 典 物理 学 大厦 的 “ 石 ”， 基
态 为 立意 背 景 ，在题 干 中给 出解题 所 需的 新知 识、新 情 境 、新 方法 等新 信 息 。它要 求 学生 在考 场 上独 立 完成 现场 学 习 、接 受新 信 息 ，将信 息 进行 有 效 提炼 、 加 工、 联想 、类 比等 处理 ， 并与 原有 物 理知 识 衔接 ，进 而 迁移 、 创 造 ，解 决新 问题 。通过 对 高 考试 卷 中现 代物 理 知识 考 查情 况 的分 析 ，对 我 们进 行 高 中物 理教 学 内容 现 代化 的 实践 提供 了许 多有 益 的启 示 。它不 但 给 我 们在 课堂 教 学 中如何 更 好 地体 现现 代 物理 的科 学 思 想 、增 强学 生现 代 物 理 意识 以启 发 ，也 为我 们 教 师如 何搞 好 中学 物理 教 学 内容 现代 化 的改 革
物理学知识与其他学科的交融与应用
物理学知识与其他学科的交融与应用物理学是一门研究自然界中各种物理现象的科学，它不仅涉及力学、热学、光学、电磁学等传统领域，还与生物学、化学、计算机科学、经济学等众多学科有着密切的联系。
本文将详细探讨物理学知识与其他学科的交融与应用，以期为我们提供一个跨学科学习和研究的参考。
1. 物理学与数学的交融物理学与数学有着天然的联系，许多物理现象的描述依赖于数学模型。
例如，牛顿的运动定律用微积分来表达加速度与力之间的关系；麦克斯韦方程组用偏微分方程描述电磁场的传播；广义相对论中的时空弯曲则用到了复杂的张量数学。
同时，物理学的发展也推动了许多数学分支的发展，如微分几何、拓扑学等。
在交融过程中，物理学家与数学家共同研究，不断深化我们对自然界的认识。
2. 物理学与生物学的交融物理学在生物学领域中的应用十分广泛，从分子层面的结构解析到生态系统层面的能量流动，都离不开物理学的支持。
例如，X射线晶体学利用X射线与晶体相互作用的特点，揭示了蛋白质、DNA等生物大分子的三维结构；磁共振成像（MRI）技术则通过检测磁场中的氢原子信号，实现了对人体内部的无损伤成像。
此外，物理学中的量子力学原理也为生物学领域带来了新的研究方法，如量子计算在生物信息学中的应用。
3. 物理学与化学的交融物理学与化学的关系密切，两者在很多方面相互渗透。
物理学研究物质的微观结构，而化学则关注物质的组成、性质和变化。
在交融过程中，物理化学这一交叉学科应运而生。
物理化学研究内容包括物质的分子结构、电子结构、热力学性质、动力学性质等。
此外，物理学中的光谱学、激光技术等在化学分析中也发挥着重要作用。
4. 物理学与计算机科学的交融计算机科学的发展离不开物理学的基础。
计算机的存储、处理和传输技术都源于物理学的原理。
例如，半导体物理学为计算机芯片的制作提供了基础；光电器件则实现了高速数据传输。
同时，计算机科学在物理学研究中也发挥着重要作用，如数值模拟、大数据分析等。
物理学的经典与现代
物理学的经典与现代本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！物理学的经典与现代经典物理的产生一般认为从文艺复兴时期开始，前期经过许多科学家，特别是伽利略、笛卡尔、惠更斯等先贤的努力，建立起力学的实验基础。
牛顿总结前人的成果，确立了经典力学的基本理论体系，麦克斯韦、玻尔兹曼等确立了经典统计力学和电磁场理论。
经典物理经过几百年的不断发展和完善，形成了自然科学中唯一有完整的理论、思想、数学推理和研究方法体系的学科。
牛顿力学和麦克斯韦电动力学号称经典物理的两大支柱，牛顿和麦克斯韦在物理学界的位置，可以相比于中医学的先圣张仲景。
现代物理从20世纪初始兴起，由爱因斯坦、玻尔为代表的众多科学家的杰出工作，创立了相对论和量子力学，开创了物理学的新局面。
以相对论和量子力学标志的、研究微观、高速物理现象的新的理论和方法体系，统称现代物理学。
现代物理学在原子、分子、固体、原子核、天体力学和宇宙学、等离子体、激光技术、基本粒子、半导体、超导的研究中得到了广泛的应用。
有人称相对论和量子力学的创立是物理学上的一次革命。
更多的局外人则认为现代物理是一种全新的理论，完全推翻和取代了经典物理学，经典物理已经完成了自己的历史使命，现代社会已经不再需要她。
这其实是一种误解。
如果我们从历史和现实的的角度重新审视事实，就会发现，经典物理没有被抛弃，她不仅是现代物理产生的温床、理论与方法的启示、研究的工具，更是现代社会的顶梁柱，仍在现今众多高科技领域中发挥着不可替代的作用。
下面，我从以下三个方面讨论现代物理与经典物理的关系，从而说明重视经典是物理发展的需要，是现代科学、社会发展的需要。
1 现代是经典恰当的扩展爱因斯坦在创立狭义相对论时，提出了两个基本假定：相对性原理和光速不变原理[1]。
首先我们注意到，爱因斯坦的相对性原理与伽利略相对性原理惊人地相似，比较一下就可以看到：伽利略相对本文由论文联盟http://收集整理性原理（由伽利略等人经过反复多次的实验检验而提出）：一个相对于惯性参照系做匀速直线运动的系统，其内部所发生的一切力学过程，都不受系统运动的影响，或一切惯性系统都是等价的。
什么是物理学,为什么要学物理——物理学的过去、现在和未来
这段时间我们基本上认为是自然哲学的阶段，在这阶段，物
理与其他学科没有分开，主要是一些哲学家在思考自然界
万物运行的基本原理。
阿拉伯物理学家海什木写了本书，名叫《光学》，
公元前两三百年以后
整个自然哲学停滞不前，欧洲进入相对发展缓慢甚至倒退的
书中记载了小孔成像等光学现象。所以那段时间 的一些科学发展是转移到了中东。
物理学的发展可以说已达到相当完美、成熟的程度。一切物理现 象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。然而，经典物理 仍然有两个问题没法解决，被称为“晴空上漂浮着的两朵乌云”。
普朗克提出量子论 爱因斯坦提出相对论
第一朵乌云
出现在光的波动理论上，主要是 指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太 漂移说相矛盾。
第二朵乌云
复旦大学金晓峰教授的图片解析
PART 03
物理学的未来
物理学的未来
凝聚态物理
最早叫固体物理，但后来又将液体、液晶 加进去，合称“凝聚态”。
量子物理
量子物理不限于凝聚态，它可以是原子、 分子，也可以是光；可以作为一个信息载 体，也可以研究量子现象。对现在来讲， 量子物理最重要的是与信息技术密切相关。
冷原子领域
冷原子领域是原子、分子、光物理里面的一个 分支领域，涉及到爱因斯坦讲的波色-爱因斯 坦凝聚，特别是它与精密测量有关系。很多全 球定位系统、精密测量，都要靠冷原子物理。
物理学最有希望 发展的几个分支领域
天体物理和宇宙学
涉及宇宙是怎么起源的、宇宙中的“暗物质” 是什么。若这些问题解决了，也许会有革命 性的改变，就像上世纪的“两朵乌云”一样。
出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上， 主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热 辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果，其 中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。
物理学原理在工程技术中的应用
物理学原理在工程技术中的应用1、引言物理学是一门基础科学，更是工程技术的主要源泉和重大支柱，是许多工程技术如机械制造、土木建筑、采矿、水利、勘探、电工、无线电、材料、计算机、航空和火箭等的理论基础。
物理学作为严格的、定量的自然科学的带头学科，一直在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用。
物理学中的每一个重大发现几乎都会导致生产技术上的许多重大突破，历史上的几次工业大革命也都与物理学的发展密切相关。
19世纪，力学和热学理论的发展，使人类开创了以蒸汽机为标志的第一次工业革命；电磁理论的建立，使人们制造出了发电机、电动机、电话、电报等电器设备，人类跨进电气化时代；电磁波的发现和半导体材料的研制成功，诞生了电子技术这门应用科学，从而使广播、电视、雷达、通信、计算机等事业异军突起。
近代物理学的发展，为半导体、原子能、激光、量子器件的发现奠定了基础。
人类进入了以航天技术、微电子技术、光电子技术、生物技术计算机及信息技术等高新技术为主要内容的新时代。
正是由于物理学原理在工程技术中得到淋漓尽致的应用，使得高科技工程技术在发展中得到广大的飞跃。
物理学原理在工程技术中应用广泛，数不胜数，本文就以下几方面为例进行介绍：2、物理学原理在工程中的几个应用实例：2.1、电磁理论——发电机发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备。
发电机形式多样，但基本工作原理都一样：利用电磁感应定律和电磁力定律。
电磁感应现象：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动会使导体两端产生感应电动势，回路中产生感应电流。
这一现象称为电磁感应现象。
电磁感应现象是因磁通量变化产生感应电动势的现象。
电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率△Φ/△t成正比。
若线圈有n砸，则相当于有n个电源串联，E=n△Φ/△t.电磁力定律：电磁力是指电荷、电流在电磁场中所受的力。
载流导体处在磁场中会F .电磁力受到电磁力的作用，这个电磁力也叫做安培力。
论如何让高科技手段在高中物理教学中一展风采
境、 协作、 会话和 意义建构 等 四大要素 ， 教师在整 个教学 过程 中 传 统教育模式 。 起组织者 、 指导者 、 帮助者 和促进者 的作用 ， 利用情境 、 协作 、 会
第１ ２ 期
总６ ２ ４ 期
论 如 何 让 高 科 技 手 段 在 高 中 物 理 教 学 中 一 展 风 采
李 莉 （ 重 庆 市 合 川龙 市 中 学 重 庆 中 图分 类 号 ： Ｇ ６ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ ４ ０ ４ １ ０ ０ ） 文 章 编号 ： １ ６ ７ ３ — ５ ８ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ２ ７ ８ — ０ １
教学 实践 。教 学 内容是物 理课 本 （ 人 教社 ） 第 二册 的第 六 章至 着 的微观世 界和一些复杂的物理过程生 动直观地显示在学生 的 第 九章 ， 至所 以选择这部 分 内容 的原因是 ： （ １ ） 这 部分 内容 涉及 眼前 ， 如ａ 粒子散射实验 ， 原子核衰变等 ， 加上与现实问题 相联 系 近代物理 ， 网上 资源 比较丰富 。（ ２ ） 这部 分内容适宜 于学生 自主 的物理事实 ， 使学生感到物理 就在身边 ， 大大激发 了学生 的求 知
高 中物理教学也要 紧跟 时代的发展 ， 而现在 的时代 ， 是一个 与模 拟信 号 ， 电磁波与电磁 污染 ， 核能 ， 反物质与未来能源等。让
科技 飞速发展 的时代 ， 是一个 知识大 爆炸 的时代 ， 因而 ， 高 中物 学 生试 着运用各种知识 ， 从利益 、 风险 、 安 全等方面考虑 问题 ， 以
当然 ， 网络教 学 的最 终 目的是学 生 的意义 ， 是开发智力 ， 培养 能力 的过程 。 分 析评价 ， 目前 还没 有一 个 比较 科学 的评价 体 系 ， 但从 网络 教 为此 ， 必须 建立一种 以创新 的观点 、 创新 的思想构建 的创新 教育 学 的实 施情况来 看 ， 学生在 以下几方 面 比常规教学 有 了极 大的
物理学和现代科学技术的关系
物理学和现代科学技术的关系黄印旻 10212065 物理学是研究物质结构和相互作用以及它们运动规律的科学，是一切自然科学的基础。
因而，它的历史也是源远流长。
中国作为四大文明古国之一，在所有的科学文化领域都有着辉煌的成就，物理学更是如此。
我国的四大发明输入欧洲,对欧洲的文艺复兴运动起到临产催生的作用,为欧洲科学文化带来了黎明。
12世纪，造纸术传到欧洲；13-14世纪,火药、指南针相继在欧洲得到推广使用；15世纪,印刷术传到欧洲。
四大发明中，指南针促进欧洲航海事业与探险事业的发展；火药成为消除欧洲各地封建割据的有力武器；造纸术和印刷术使欧洲科学文化得到迅速普及与提高,为新教创造了良好科学文化交流条件。
由此可见，尽管物理学的发展是由欧洲主导，但我国对于欧洲物理学，对于世界物理学的发展起到了源头上的推动作用。
欧洲毫无疑问作为物理学大发展的“主阵地”，它的发展可以大致可以分为三个阶段。
古典物理时期，欧洲物理学开始萌芽。
那时，物理知识一部分包含在哲学中，一部分包含在各种技术中。
这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢，社会功能不明显。
而近代物理学时期，主要是经典物理学的诞生、发展和完善。
此时，物理学已与哲学分离，走上独立发展的道路，迅速形成比较完整严密的经典物理学科学体系。
它的特征有：在研究方法上采用实验与数学相结合、分析与综合相结合和归纳与演绎相结合等方法；在知识水平上产生了比较系统和严密科学理论与实验；在内容上形成比较完整严密的经典物理学科学体系；在发展速度上十分迅速，社会功能明显，推动了资本主义生产与社会的迅速发展。
在现代物理学时期，物理学真正诞生并取得了革命性的发展。
物理学的研究领域得到巨大的拓展，实验手段与设备得到前所未有的增强，理论基础发生了质的飞跃。
物理学与新能源技术
摩尔定律 ：集成度（容量）每1、2、1.5年（65、97年、媒体）
翻一番，而价格保持不变甚至下降。
物理学与新能源技术
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大规模集成电路的集成度是微电子技术的重要标志； 单晶片的尺寸已经从原来的5英寸发展到了今天的8英寸、12 英寸。
3、向微米工艺的极限挑战
光刻技术
目前，由Intel为代表的多家公司正在开发“极
– 阴极(Cathode, K)：释放出电子流 – 屏极(Plate，P) ：吸引和收集阴极发射的电子 （集极） – 栅极(Gird, G)：控制电子流的流量
电子管的放大作用 直热式三极管灯丝（Filament）的制作材料
– 钨丝 – 钍钨合金 – 氧化硷土
物理学与新能源技术
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物理学与新能源技术
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三、集成电路
“集成电路”(Integrated Circuit，IC) 把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、 实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块 小小的半导体芯片上
集成度发展神速 1962：几个、 1965：近100个（IC ） 1967：100~1000个（中规模IC ） 1967-1973：1000—10000个（LSIC） 1978：达10万~100万个单元（VLSIC） 目前集成度已突破千万单元
端紫外”光刻技术，用氙灯将波长降至0.01微米；
IBM则致力于0.005微米波长的X射线光刻技术研究
工作。
物理学与新能源技术
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二、基本元件结构
电子管 晶体管 场效应管（厚膜） 薄膜晶体管
物理学与新能源技术
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1．电子管
电子管又称“真空管”（Vacuum Tube） 电子管拥有三个最基本的极
电容等
优秀物理教学案例以及优缺点分析
优秀物理教学案例以及优缺点分析物理是一门以基本原理为研究对象的学科，它是关于物体运动规律的理论，用来解释物体运动的物理现象。
现代物理学在解决社会问题方面起着十分重要的作用，使人们认识到光、热、电、磁等物质具有多种形态和功能。
现代高科技发达，为物理知识在社会生活中广泛应用提供了技术基础。
然而，由于物理的特殊性以及物理学科与社会生活紧密相关等因素致使我们的学生缺乏对科学知识的基本认识。
所以在我们物理课堂教学中我经常采用图解和问答等方式让学生初步接触到科学知识，在知识方面给学生留有一定空间和余地。
这不仅能够锻炼我自己，也能够很好地培养学生对于科学认识能力和学习能力。
同时还可以给学生提供一些有关物理现象和实验等课外活动拓展来锻炼自己兴趣爱好、提高自身素质等。
一、基本情况我是 xx中学高二年级(3)班毕业生，在我所在的班级中，大部分同学学习态度积极、学习成绩优异。
有一部分同学由于家庭经济困难，不能像其他同学一样按时完成作业，因此很多作业在家中没有完成，而大部分同学都是自己完成作业，因此这个班级就是一个典型。
但是由于我自身学习能力较强，因此在课堂上能够很好地调动同学们学习的积极性，并且能够通过互动让全体同学都积极参与课堂管理、课堂表现等相关活动来实现管理班级成绩和增强集体荣誉感等作用。
而对于我这样热爱学生且家庭经济困难的学生来说我能够为他们提供很大支持和帮助为他们答疑解惑等帮助这让他们感受到了家一般关心、爱护、帮助他们并为他们奉献一切的感觉，从而形成了良好集体荣誉感及主人翁意识。
从这些方面来说是非常棒。
##大中学物理教学是我国基础教育重要的组成部分之一，但也是相对薄弱学科进行有效实施初中物理教学中一项十分重要而有效的措施。
因此根据实际情况有针对性地开展初中物理教学是非常必要且有价值且十分有必要的。
二、教学内容与目的教学内容：本节课的主要目的是使学生了解牛顿运动定律的原理、学习热力学第三定律；进一步掌握万有引力和磁学知识；了解水和电；认识热电池里的电子设备。
物理学的发展与人类文明进步的关系
物理学的发展与人类文明进步的关系【摘要】物理学是人类文明进步的重要推动力。
它推动了工业革命的发展，促进了信息时代的来临，影响了能源革命的进展。
物理学也对医学和生命科学的进步起到重要作用，为环境保护和可持续发展提供了重要支持。
通过不断地探索和创新，物理学不仅为人类提供了更便利的生活方式，更为人类的未来发展奠定了坚实的基础。
物理学的发展与人类文明进步密切相关，其重要性不容忽视。
【关键词】物理学、发展、人类文明、进步、工业革命、信息时代、能源革命、医学、生命科学、环境保护、可持续发展、重要性、推动力1. 引言1.1 物理学的发展与人类文明进步的关系物理学为工业革命的推动作用不可忽视。
通过研究能量转化和运动规律，物理学为工业革命提供了理论基础，推动了机械化生产的发展。
物理学的应用使得生产效率大大提高，带来了工业化生产模式的革命性变革。
在信息时代，物理学又为技术创新提供了支撑。
微电子技术的发展源于物理学对电磁现象的研究，而信息通信技术的快速发展也得益于物理学对波动和传输的深入理解。
能源革命也与物理学的发展密切相关。
从化石能源到可再生能源的转变，都需要物理学家对能量转化和储存的研究。
物理学为人类提供了更多的能源选择，推动了能源产业的持续发展。
在医学和生命科学领域，物理学的进步也发挥着重要作用。
医学影像学的发展源于物理学对射线和声波的研究，而生物物理学的兴起则为生命科学的研究带来了新的视角。
在环境保护与可持续发展方面，物理学的重要性愈发凸显。
从节能减排到资源利用，物理学为人类寻找环保和可持续发展的路径提供了科学依据。
物理学是人类文明进步的重要推动力。
其广泛的应用领域和深刻的理论研究为人类社会的发展提供了坚实基础，为解决人类面临的各种挑战提供了科学支持。
2. 正文2.1 物理学对工业革命的推动作用物理学为工业革命时期的发明和创新提供了理论基础。
物理学家的研究成果为蒸汽机的发明提供了理论支持，推动了工业生产的快速发展。
近代物理学在当今社会的地位和作用
近代物理学在当今社会的地位和作用近代物理学在当今社会的地位和作用00众所周知，２０世纪以来物理学取得了突飞猛进的发展和极其辉煌的成就，物理学一直是整个科学技术领域中的带头学科并成为整个自然科学的基础，成为推动整个科学技术发展的最主要的动力和源泉，并对人类社会文明进步产生了极其深刻的影响。
正如杨振宁教授所说：“在２０世纪，物理学产生了奥妙的观念革命，从而改变了人类对空间、时间、运动和力这几种基本概念的认识；深入探索了物质内部结构的奥秘，通过技术进步为人类生产力带来了空前增长。
”在２１世纪，物理学将进一步获得迅速发展，物理学仍将是整个自然科学的基础，物理学的进展仍是推动整个自然科学发展的一个最重要的动力，物理学将继续是整个科学技术领域中的带头学科，这应是毋庸置疑的。
1 、物理学的发展将进一步推动整个自然科学的发展当今物理学已经发展成为研究宇宙间物质的基本组元及其基本相互作用和基本运动规律的学科。
物理学的学科性质决定了它是整个自然科学的基础。
物理学的基本概念、基本理论、基本实验手段和研究、测试方法，已经成为并将继续成为自然科学的各个学科（诸如宇宙学、天文学、地学、化学、生物学、医学等）的重要概念、理论的基础和实验、研究方法，从而推动各个学科深入而迅速地发展。
物理学向自然科学各个学科的广泛渗透和移植，促使一系列交叉学科、边缘学科不断涌现。
而正是这些交叉学科、边缘学科，有可能成为未来学科中最有希望、取得成果最多的领域。
宇宙学就是在物理学一系列研究成果的基础上而获得了迅速发展。
作为宇宙学理论基础的热大爆炸理论，就是依赖于广义相对论以及粒子物理学的飞速发展和射电望远镜等天文观察手段的提高而诞生的。
热大爆炸宇宙论被称为２０世纪后半叶自然科学的四大成就之一。
然而，该理论还存在着很多不完备性和局限性，尤其关于宇宙的起源问题仍然没有得到最终的回答。
对此朱洪元教授曾指出：“高能物理的研究成果将对甚早期宇宙的演化的理解起推进作用”。
物理学的经典与现代
物理学的经典与现代经典物理的产生一般认为从文艺复兴时期开始，前期经过许多科学家，特别是伽利略、笛卡尔、惠更斯等先贤的努力，建立起力学的实验基础。
牛顿总结前人的成果，确立了经典力学的基本理论体系，麦克斯韦、玻尔兹曼等确立了经典统计力学和电磁场理论。
经典物理经过几百年的不断发展和完善，形成了自然科学中唯一有完整的理论、思想、数学推理和研究方法体系的学科。
牛顿力学和麦克斯韦电动力学号称经典物理的两大支柱，牛顿和麦克斯韦在物理学界的位置，可以相比于中医学的先圣张仲景。
现代物理从20世纪初始兴起，由爱因斯坦、玻尔为代表的众多科学家的杰出工作，创立了相对论和量子力学，开创了物理学的新局面。
以相对论和量子力学标志的、研究微观、高速物理现象的新的理论和方法体系，统称现代物理学。
现代物理学在原子、分子、固体、原子核、天体力学和宇宙学、等离子体、激光技术、基本粒子、半导体、超导的研究中得到了广泛的应用。
有人称相对论和量子力学的创立是“物理学上的一次革命”。
更多的局外人则认为现代物理是一种全新的理论，完全推翻和取代了经典物理学，经典物理已经完成了自己的历史使命，现代社会已经不再需要她。
这其实是一种误解。
如果我们从历史和现实的的角度重新审视事实，就会发现，经典物理没有被抛弃，她不仅是现代物理产生的温床、理论与方法的启示、研究的工具，更是现代社会的顶梁柱，仍在现今众多高科技领域中发挥着不可替代的作用。
下面，我从以下三个方面讨论现代物理与经典物理的关系，从而说明重视经典是物理发展的需要，是现代科学、社会发展的需要。
1 现代是经典恰当的扩展爱因斯坦在创立狭义相对论时，提出了两个基本假定：相对性原理和光速不变原理。
首先我们注意到，爱因斯坦的相对性原理与伽利略相对性原理惊人地相似，比较一下就可以看到：伽利略相对性原理（由伽利略等人经过反复多次的实验检验而提出）：一个相对于惯性参照系做匀速直线运动的系统，其内部所发生的一切力学过程，都不受系统运动的影响，或一切惯性系统都是等价的。
2、现代物理学探求夸克的实验汇总
2、现代物理学探求夸克的实验一、欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）预计年内竣工，这确是2007年世界科技界的一件大事。
物理学家对于它运转后可能获得的一系列重大发现，满怀着美好的憧憬和急切的期盼。
因为理论上的突破、建树、延拓，离不开实验实践的步步深入；尤其是一些标志性仪器的创制，对实验探索和理论研究至为关键。
凡大型的加速器，往往是粒子物理发展的必要凭借，也是其发展水准的标志之一。
LHC当然如此，它预示着：由相对论和量子论之百年辉煌所造就的现代物理学，还会在本世纪迎来其基本理论深层发展的热潮。
LHC是世界上迄今最庞大、最高超的加速器。
27千米周长的环形隧道中安装两个粒子（质子等强子或重离子）束流管道，又配有四个非常精致、灵敏度极高的探测器（左图即为最大的探测器Atlas），中国科学家也参与其研制。
两质子束分别沿两管道反向穿行，加速后对头碰撞；质子-质子相互作用的速率为109个事件/秒，而每个事件又会产生106信息组的数据。
筛选、分析如此大量的数据，要求目前已相当发达的电子信息技术“更上一层楼”。
再者，那么长的环形管道四周置有能产生甚强磁场的超导电磁铁，须用1.9K的液氦（有70万升之多）冷却，如此大规模的极低温设施实属罕见。
建造这台“顶级”加速器，不仅是粒子物理高度发展的标志，也称得上是当今高科技、“大科学”的一个里程碑式宏伟工程。
1、窥探大自然奥秘众所周知，绝大部分微观粒子是在加速器里发现的。
经过加速和碰撞，实现粒子反应，产生新粒子，并探测粒子的性状、结构以及相互作用机制。
利用加速器，不仅会发现新粒子，而且可验证，并由此修缮、扩充相关的理论模型。
譬如说，CERN的超质子同步加速器（SPS）于1983年发现了传递弱相互作用的中间玻色子W和Z0，这便证实了弱-电统一理论；美国费米实验室的太电子伏（TeV）质子-反质子对撞机（Tevatron）于1995年发现了第六种最重的夸克——顶夸克（t），由以扩充了夸克模型，并确认物质的“基底”粒子层次——夸克-轻子共有三“代”。
物理学前沿物理学与高科技ppt课件
1.1 科学
科学和文化一样，是个难以界定的名词，人们更多
地是从一个侧面对其本质特征加以揭示和描述。以英国
著名科学家J．D． 贝尔纳·（1901—1971）为代表的
科学家们认为，科学在不同时期、 不同场合有不同意
义。科学有若干种解释，每一种解释都反映出科学某一 方面的本质特征。到目前为止，也还没有任何一个人给
钋与镭两种放射性元素相继发现是物理学史上、甚至
是科学史上空前伟大的发现，从此，开辟了放射性科学的 新园地，同时也开创原子物理学新纪元。居里夫妇及贝克 勒尔共同荣获1903年度的诺贝尔物理学奖。
2.三次技术革命
17
理论基础：
1900年德国物理学家普朗克从热辐射和原子光谱的 关系中，建立了量子论。它的对象是原子、分子、以及其 他粒子，是研究物质结构的理论基础。
物理学基础与前言专题 课程
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物理学是基础学科，每一次物理学中的重大发现都
对科学技术的发展和更新都有深远的影响，反过来，科学
技术的发展都需要物理学基础知识和前言知识。
科学技术与社会经济密切相关，物理学更是如此，因 此，对物理学的发展的前沿问题的讨论，应当放在社会经 济发展的背景下来考察 。
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1.科学技术
1.科学技术
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康德拉季耶夫的资本主义经济“长波理论”
“长波理论” 是1926年俄国经济学家康德拉季耶夫 提出的一种为期50-60年的经济周期。该周期理论认为， 从18世纪末期以后，经历了三个长周期。 第一个长周期 从1789年到1849 年，上升部分为25年，下降部分35 年，共60年。第二个长周期从1849年到1896 年，上升 部分为24年，下降部分为23 年，共47年。第三个长周期 从1896年起，上升部分为24年，1920年以后进入下降 期。
漫谈物理与人类社会科技进步的关系
广度进军，探索物质世界及其运动 的规律 。物理学的每一个 走在世 界前列 ，成为 了当时称王称霸 的世界强 国。而法拉第
概念、规律都是 以自然界 中的现象和事实为依据 的，科学家们 的电磁理论 的建立推动 了物理学的第二次变革 ，使人们开始
为 了探 索 自然 界 中 的奥 秘 ，不 惜 以身 体 作 实验 ，冒着 生 命危 险 了电 的生 活 ，让 人们 从烟 熏 火 燎 的 生活 中解 放 出来 ，过 上 了 明
伽利略为什么要研究 自由落体运动，西方有句谚语；“对运动 参考文献
无知，也就对大 自然无知”。运动是万物的根本特性。于是亚 …１ 【美］弗 ·卡约里．物理学史【Ｍ】．桂林：广西师范太学出版社。２００２． 里士多德从教义 出发 ，得出了物体下落与物体重量成正比的 ［２］ 郭突玲，沈慧君．物理学史（第二版）【Ｍ】＿ｊｂ京：清华大学出版社，２００５
生命力在与它根植于人类社会科技进步 ，社会需要物理 ，需要 遨游于那奥妙无穷的科学世界。人们在追求高科技物质享受
物理学解释大千世界 中形形色色 的 自然现象，人们在科学研 的同时，希望科学家们能创造 出更多更好 的产品，这就客观上
究中把解释不了的问题交给物理学 。
推动物理学的发展 。
（２）物理学的发展和研 究也是充满艰辛和坎坷的。例如
希腊国王怀疑王冠 的纯金的含量 ，就把测量王冠黄金的任务 科 技进 步 ，没 有 社会 的需 求 就 没有 物 理 学 的发 展 ，物 理 学这 门
交给当时的物理学家阿基米德 ，阿基米德也不负众望，出色地 古老的科学至今仍发挥着灿烂 的光芒，一年一度的诺贝尔物
完成了任务，并创立了“浮力定律”。因此物理学是基础 ，它 的 理学奖就是激励着许许多多的的科学家们去探索着未知时间，
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主要内容
一、物理效应及其技术应用 二、几个主要的物理技术系统 三、物理学与现代高新技术 四、物理学与高科技发展的典型案例 五、物理学与高科技发展的回顾与展望
一、物理效应及其技术应用
1、光电效应
光照射到某些物质上，引起物 质的电性质发生变化，也就是 光能量转换成电能。这类光致 电变的现象被人们统称为光电 效应（Photoelectric effect）。
Edwin Hall（1855～1938）
霍尔效应原理
当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂 直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电 势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也 被叫做霍尔电势差。
一、物理效应及其技术应用
4、 磁电效应
巨磁阻效应GMR （Giant Magneto Resistance） 所谓巨磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场 作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。
其余的到达地球表面， 其功率为8×105亿kW， 太阳每秒钟照射到地球 上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。
太阳能电池：对光有响应并能将光能转换成 电力的器件，如硅、砷化镓等
原理：光→硅原子→电子跃迁→电位差→电流
氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一 种举足轻重的二次能源。
其主要优点有： 燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽
物理学与高新技术群体的关系
物理学的发展，促进了技术的发展，引 发了一次又一次的产业革命。现代物理学更 是成为高新科技的基础。
例1、物理学与能源技术
能源危机 （1）太阳能 （2）氢能 （3）原子能
（4）水能
太阳能电池
都与太阳能有密切关系
能源类型 一次能源 二次能源 可再生能源 非再生能源
定义
实例
利用这种效应可以制 成热点偶，温差电池等。
一、物理效应及其技术应用
5、 热电效应
热电效应发电
一、物理效应及其技术应用
6、磁热效应
由磁场致热的 现象称为磁热效应。 如爱迁豪森效应:将 带流样品置于磁场 中时，样品中出现 温度梯度。
室温绝热去磁制冷机
一、物理效应及其技术应用
7、力（声）电（磁）效应
磁光盘
磁光存储原理
一、物理效应及其技术应用
4、 磁电效应
由磁场引发电变（包括产生电 动势、电阻变化等）的现象称为磁 电效应（magneto-electric effect ）。
霍尔效应是霍尔 (Hall)24岁时在美国霍普 金斯大学研究生期间，研 究关于载流导体在磁场中 的受力性质时发现的一种 磁电现象。
纳米—10-9m
纳米材料—物质到纳米尺度，物质性能 就发生突变。
其特殊性能不同于原来组成 的原子、分子，也不同于宏 观的物质。
碳纳米管
科学家们发现，当铜、银等 导体做成纳米尺度以后，将 失去原来的性质。而磁性材 料的磁性要高1000倍。
最近，科学家已经发明了纳米铲子、 纳米勺子等，血管机器 人可以在血管里 用这些工具来进行操作，这就是纳米工具。
嫦娥二号
四、物理学与现代高科技发展的 典型案例
案例之一 ——STM
1、STM的产生背景
自从1933年德国科学家Ruska和Knoll等人在柏林制成 第一台电子显微镜后，几十年来，有许多用于表面结构分 析的现代仪器先后问世。如透射电子显微镜(TEM)、扫描电 子显微镜(SEM)、场离子显微镜(FEM)等。但任何一种技术 在应用中都会存在这样或那样的局限性。
人、精密阀门、微马达以及振动控制等工程领域。 传感器敏感元件
超磁致伸缩材料除用于驱动之外，利用其磁致伸 缩效应或逆效应还可以制作检测磁场、电流、应变、 位移、扭矩、压力和加速度等的传感器敏感元件。
磁致伸缩液位传感器，可实现对液位的高精度计 量,其测量分辨率高于0.11 mm。
一、物理效应及其技术应用
超声波探测器
超声波探测
超声波清洗器
超声波焊接器
二、几个主要的物理技术系统
5、激光技术
激光是20世纪60年代的新光源。由于激光具有方 向性好、亮度高、单色性好等特点而得到广泛应用. 利用激光特性发展起来的技术系统叫做激光技术。主 要包括：① 激光检测技术（激光测距、激光测速）
② 激光加工技术（激光处理、激光焊接）
λ为磁致伸缩系数
λ l l
常用磁致伸缩材料室温下的饱和磁致伸缩系数为10-8-10-6
常用磁致伸缩材料
常用磁致伸缩材料
镍 铁镍 铁铝 铁钴钒 铁氧体
磁致伸缩材料的应用
在磁（电） - 声换能器中的应用 声纳、超声换能器、扬声器等。
在磁(电) - 机械致动器中的应用 精密流体控制、超精密加工、超精密定位、机器
当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料 的电阻最大。上下两层为铁磁材料，中间夹层是非铁磁材料。
铁磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁场控制的，因而较 小的磁场也可以得到较大电阻变化的材料。
一、物理效应及其技术应用
5、 热电效应
由热引起电变（如 产生电动势）的现象称 为热电效应。其中，塞 贝克效应是指由于两种 不同电导体或半导体的 温度差异而引起两种物 质间的电压差的热电现 象。
8、声光效应及光声参考系效应
声波在物质中传播时会引起光的传播特性发生变 化的现象称为声光效应。
用强度被调制的光照射介质（气体、液体或者固 体），会在介质中产生声信号，这种光转为声的现象 称为光声效应。
观测者相对于光（声）源运动时，光（声）频率 改变的现象称为光（声）参考系效应，也叫多普勒效 应。
二、几个主要的物理技术系统
直接来自自然界 化石燃料、太阳
而未经加工转化 能、核能、生物
的能源
燃料、水能
由一次能源直接 电能、煤气、汽
或间接转化而来 油、沼气、氢能
的能源
等。
不随其本生的转 太阳能、生物能、
化或被人利用而 水能、风能、地
减少的能源
热能等
人类随其本身的 化石燃料、核燃 转化或的利用而 料等 减少的能源
1/20亿到达地球大气层 30%被大气层反射， 23%被大气层吸收，
二、几个主要的物理技术系统
6、 光纤技术
光纤是光导纤维的简写，是一种 利用石英、玻璃等光透射率很高的介 质拉制而成的极细纤维。利用光纤在 外界环境（温度、电磁场等）的变化 时光波量（光强、频率等）产生变化 的性质形成的技术称为光纤技术。主 要包括： ①光纤通信技术
②光纤传感技术
光缆
光纤传感器
二、几个主要的物理技术系统
7、等离子体技术
等离子体技术（plasma technology）是应用 等离子体发生器产生的部分电离等离子体完成一定 工业生产目标的手段。
等离子体的温度高，能提供高焓值的工作介质， 生产常规方法不能得到的材料，加之有气氛可控、 设备相对简单、能显著缩短工艺流程等优点，所以 等离子体技术有很大发展。
一、物理效应及其技术应用
光电倍增管
光敏电阻
一、物理效应及其技术应用
2、 电光效应
将物质置于电场中时，物质的光学性质发 生变化的现象称为电光效应。
电光效应实验仪
一、物理效应及其技术应用
发光二极管
半导体激光器
一、物理效应及其技术应用
3、 磁光效应
磁光效应（Magneto-optical effect）是 指处于磁化状态的物质与光之间发生相互作用而 引起的各种光学现象。包括磁光克尔效应、法拉 第效应、塞曼效应和科顿-穆顿效应等。这些效 应均起源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间 的联系。
油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产 物是水，是世界上最干净的能源。
资源丰富，氢气可以由水制取 循环利用、持续发展
几大瓶颈及进展：
①制备—电解水，矿物燃料，生物质制氢，化 工副产品
②储存—气态、低温储氢，金属氢化物，储氢 材料的研制
③运输—象煤气那样但有自身问题，特别轻， 易泄漏， 液氢的温度极低
微波物位计
微波杀菌
二、几个主要的物理技术系统
3、红外技术
①红外探测技术（红外探测器） ②红外照相技术（红外摄像机）
红外探测器
红外摄像头
二、几个主要的物理技术系统
4、超声技术
超声波是频率高于20000Hz的声波，它方 向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声 能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、 清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、 军事、工业、农业上有很多的应用。
纳米新材料
科学家已发明纳米剪刀 —调控生物分子
人们经常说的纳 米洗衣机、纳米 冰箱等，有的有 科学依据，大多 数纯粹是商业炒 作！
例3、物理学与空间技术
物理学与航天
“长征”二号
F型火箭载着神 州五号飞船载 人航天器直入 云霄。物理学 的基本理论是 空间技术的基 础。
物
理
学
与
空
间
科
学
神州九号
技
术
激光测距
激光雕刻
激光及其应用： 激光—Laser, 镭射
特点—方向性强
穿透力强
功率密度高
线宽窄
军用高能激光器
用途—生活、科研的方方面面：激光切割、
激光唱片、激光测距仪、激光手术
激光枪、激光炮……
三超激光—超高强度 超短脉冲 超短波长
1022W/cm2 fs, as 100~101nm
用途： 激光武器 跟踪核振动、电子 研究生物分子 激光操控 立体反应动力学
压电效应
正压电效应和逆压电效应
当作用力方向改变时, 电荷的极性也随之改变。 这种 机械能转为电能的现象, 称为“正压电效应”
当在电介质极化方向施加电场, 这些电介质也会产生变 形, 这种现象称为“逆压电效应”（电致伸缩效应）。可将 电能转换为机械能。具有压电效应的材料称为压电材料, 压 电材料能实现机—电能量的相互转换。