物理的熱點問題有哪些

⑴ 高二物理常考類型題目

世上只有自己最了解自己，學習上也一樣。根據自己的物理學習經歷，分析自己的水平，確定自己在物理學科方向上的奮斗目標，下面我給大家分享一些 高二物理 常考類型題目，希望能夠幫助大家，歡迎閱讀!

高二物理常考類型題目

1、直線運動問題

題型概述：直線運動問題是高考的 熱點 ，可以單獨考查，也可以與其他知識綜合考查.單獨考查若出現在選擇題中，則重在考查基本概念，且常與圖像結合;在計算題中常出現在第一個小題，難度為中等，常見形式為單體多過程問題和追及相遇問題.

思維模板：解圖像類問題關鍵在於將圖像與物理過程對應起來，通過圖像的坐標軸、關鍵點、斜率、面積等信息，對運動過程進行分析，從而解決問題;對單體多過程問題和追及相遇問題應按順序逐步分析，再根據前後過程之間、兩個物體之間的聯系列出相應的方程，從而分析求解，前後過程的聯系主要是速度關系，兩個物體間的聯系主要是位移關系.?

2、物體的動態平衡問題

題型概述：物體的動態平衡問題是指物體始終處於平衡狀態，但受力不斷發生變化的問題.物體的動態平衡問題一般是三個力作用下的平衡問題，但有時也可將分析三力平衡的 方法 推廣到四個力作用下的動態平衡問題.

思維模板：常用的思維方法有兩種.(1)解析法：解決此類問題可以根據平衡條件列出方程，由所列方程分析受力變化;(2)圖解法：根據平衡條件畫出力的合成或分解圖，根據圖像分析力的變化.

3、運動的合成與分解問題

題型概述：運動的合成與分解問題常見的模型有兩類.一是繩(桿)末端速度分解的問題，二是小船過河的問題，兩類問題的關鍵都在於速度的合成與分解.

思維模板：(1)在繩(桿)末端速度分解問題中，要注意物體的實際速度一定是合速度，分解時兩個分速度的方向應取繩(桿)的方向和垂直繩(桿)的方向;如果有兩個物體通過繩(桿)相連，則兩個物體沿繩(桿)方向速度相等.(2)小船過河時，同時參與兩個運動，一是小船相對於水的運動，二是小船隨著水一起運動，分析時可以用平行四邊形定則，也可以用正交分解法，有些問題可以用解析法分析，有些問題則需要用圖解法分析.

4、拋體運動問題

題型概述：拋體運動包括平拋運動和斜拋運動，不管是平拋運動還是斜拋運動，研究方法都是採用正交分解法，一般是將速度分解到水平和豎直兩個方向上.

思維模板：(1)平拋運動物體在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做勻加速直線運動，其位移滿足x=v0t,y=gt2/2，速度滿足vx=v0,vy=gt;(2)斜拋運動物體在豎直方向上做上拋(或下拋)運動，在水平方向做勻速直線運動，在兩個方向上分別列相應的運動方程求解

5、圓周運動問題

題型概述：圓周運動問題按照受力情況可分為水平面內的圓周運動和豎直面內的圓周運動，按其運動性質可分為勻速圓周運動和變速圓周運動.水平面內的圓周運動多為勻速圓周運動，豎直面內的圓周運動一般為變速圓周運動.對水平面內的圓周運動重在考查向心力的供求關系及臨界問題，而豎直面內的圓周運動則重在考查最高點的受力情況.

思維模板：

(1)對圓周運動，應先分析物體是否做勻速圓周運動，若是，則物體所受的合外力等於向心力，由F合=mv2/r=mrω2列方程求解即可;若物體的運動不是勻速圓周運動，則應將物體所受的力進行正交分解，物體在指向圓心方向上的合力等於向心力.

(2)豎直面內的圓周運動可以分為三個模型：①繩模型：只能對物體提供指向圓心的彈力，能通過最高點的臨界態為重力等於向心力;②桿模型：可以提供指向圓心或背離圓心的力，能通過最高點的臨界態是速度為零;③外軌模型：只能提供背離圓心方向的力，物體在最高點時，若v<(gR)1/2，沿軌道做圓周運動，若v≥(gR)1/2，離開軌道做拋體運動.

6、牛頓運動定律的綜合應用問題

題型概述：牛頓運動定律是高考重點考查的內容，每年在高考中都會出現，牛頓運動定律可將力學與運動學結合起來，與直線運動的綜合應用問題常見的模型有連接體、傳送帶等，一般為多過程問題，也可以考查臨界問題、周期性問題等內容，綜合性較強.天體運動類題目是牛頓運動定律與萬有引力定律及圓周運動的綜合性題目，近幾年來考查頻率極高.

思維模板：以牛頓第二定律為橋梁，將力和運動聯系起來，可以根據力來分析運動情況，也可以根據運動情況來分析力.對於多過程問題一般應根據物體的受力一步一步分析物體的運動情況，直到求出結果或找出規律.

對天體運動類問題，應緊抓兩個公式：GMm/r2=mv2/r=mrω2=mr4π2/T2 ①。GMm/R2=mg ②.對於做圓周運動的星體(包括雙星、三星系統)，可根據公式①分析;對於變軌類問題，則應根據向心力的供求關系分析軌道的變化，再根據軌道的變化分析其他各物理量的變化.

7、機車的啟動問題

題型概述：機車的啟動方式常考查的有兩種情況，一種是以恆定功率啟動，一種是以恆定加速度啟動，不管是哪一種啟動方式，都是採用瞬時功率的公式P=Fv和牛頓第二定律的公式F-f=ma來分析.

思維模板：(1)機車以額定功率啟動.機車的啟動過程如圖所示，由於功率P=Fv恆定，由公式P=Fv和F-f=ma知，隨著速度v的增大，牽引力F必將減小，因此加速度a也必將減小，機車做加速度不斷減小的加速運動，直到F=f，a=0，這時速度v達到最大值vm=P額定/F=P額定/f.

這種加速過程發動機做的功只能用W=Pt計算，不能用W=Fs計算(因為F為變力).

(2)機車以恆定加速度啟動.恆定加速度啟動過程實際包括兩個過程.如圖所示，「過程1」是勻加速過程，由於a恆定，所以F恆定，由公式P=Fv知，隨著v的增大，P也將不斷增大，直到P達到額定功率P額定，功率不能再增大了;「過程2」就保持額定功率運動.過程1以「功率P達到最大，加速度開始變化」為結束標志.過程2以「速度最大」為結束標志.過程1發動機做的功只能用W=F?s計算，不能用W=P?t計算(因為P為變功率).

8、以能量為核心的綜合應用問題

題型概述：以能量為核心的綜合應用問題一般分四類.第一類為單體機械能守恆問題，第二類為多體系統機械能守恆問題，第三類為單體動能定理問題，第四類為多體系統功能關系(能量守恆)問題.多體系統的組成模式：兩個或多個疊放在一起的物體，用細線或輕桿等相連的兩個或多個物體，直接接觸的兩個或多個物體.

思維模板：能量問題的解題工具一般有動能定理，能量守恆定律，機械能守恆定律.(1)動能定理使用方法簡單，只要選定物體和過程，直接列出方程即可，動能定理適用於所有過程;(2)能量守恆定律同樣適用於所有過程，分析時只要分析出哪些能量減少，哪些能量增加，根據減少的能量等於增加的能量列方程即可;(3)機械能守恆定律只是能量守恆定律的一種特殊形式，但在力學中也非常重要.很多題目都可以用兩種甚至三種方法求解，可根據題目情況靈活選取.

高中物理備考方法

了解物理學科的出題特點

對於高中生來說物理考試試題還是以教材為基礎回歸教材，但是在做題的過程中又高於教材，在形式上有所創新，所以要求大家在備考的過程中注重對物理教材的學習，掌握書中知識點的含義，並且了解其出題方式，對物理教材中的例題都要做一遍，更加深層次的了解物理知識，對於不理解的地方要及時找老師或者同學幫忙解釋清楚，在備考的時候不積壓問題。近年來物理試題的出題特點都是比較關注熱點，將物理知識和日常生活生產中的知識相結合，這就要求考生能夠靈活應用知識點，並且在平時備考的時候能夠對知識點的理解也要更加的靈活。

提高物理課上的效率

對於各位考生來說想要提高物理成績，那麼提高物理的備考效率是非常重要的，因為在物理的備考中提高上課效率是事半功倍的事情，對於各位考生來說如果上課的時候能夠將知識點掌握百分之八-九十，那麼課下的時候就會更加的容易了，在課上老師會用通俗的例子將復雜的知識點簡單話，所以更加有利於大家理解，並且通過老師的講解能夠幫助考生規范整體的備考方向。

通過做物理試題查缺補漏

在做物理試題的過程中能夠通過做題幫助各位考生查缺補漏，因為在做題的過程中能夠將腦海中抽象的概念具體化，並且能夠對知識點真正的應用，才能清楚了解自己是否真正的理解了對應知識點，對於不理解的地方要技術回歸課本再次溫習。

高二學好物理的方法有哪些

圖象法

應用圖象描述規律、解決問題是物理學中重要的手段之一.因圖象中包含豐富的語言、解決問題時簡明快捷等特點，在高考中得到充分體現，且比重不斷加大。

涉及內容貫穿整個物理學.描述物理規律的最常用方法有公式法和圖象法，所以在解決此類問題時要善於將公式與圖象合一相長。

對稱法

利用對稱法分析解決物理問題，可以避免復雜的數學演算和推導，直接抓住問題的實質，出奇制勝，快速簡便地求解問題。像課本中伽利略認為圓周運動最美(對稱)為牛頓得到萬有引力定律奠定基礎。

估演算法

有些物理問題本身的結果，並不一定需要有一個很准確的答案，但是，往往需要我們對事物有一個預測的估計值.像盧瑟福利用經典的粒子的散射實驗根據功能原理估算出原子核的半徑。

採用「估算」的方法能忽略次要因素，抓住問題的主要本質，充分應用物理知識進行快速數量級的計算。

微元法

在研究某些物理問題時，需將其分解為眾多微小的「元過程」，而且每個「元過程」所遵循的規律是相同的，這樣，我們只需分析這些「元過程」，然後再將「元過程」進行必要的數學方法或物理思想處理，進而使問題求解.像課本中提到利用計算摩擦變力做功、導出電流強度的微觀表達式等都屬於利用微元思想的應用。

整體法

整體是以物體系統為研究對象，從整體或全過程去把握物理現象的本質和規律，是一種把具有相互聯系、相互依賴、相互制約、相互作用的多個物體，多個狀態，或者多個物理變化過程組合作為一個融洽加以研究的思維形式。

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⑵ 目前物理學前沿的問題有哪些

‍‍雖然理論推算出暗物質占整個宇宙總物質的85%，但是到現在都沒有找到明確的證據證明它們存在。所以，尋找暗物質，未來仍是科學家們努力的主要方向之一。‍‍

⑶ 冷原子物理有哪些研究熱點和難題

原子間的碰撞是原子能級的寬度增寬的主要因素。冷原子由於速度很小溫度很低，原子間的碰撞遠遠少於熱原子，因此能級寬度遠小於熱原子，具有更精確的原子能級結構和更窄的躍遷光譜，這對原子能級以及各種常數的精確測量具有重要意義。國際上已開展冷原子激光放大器的研究，獲得了線寬遠非常窄，單色性非常好的激光譜線。主要應用：冷原子鍾原子鍾的精度取決於原子能級的精確程度。目前原子鍾主要採用原子精細能級躍遷作為頻率標准。由於冷原子的能級精度遠遠優於熱原子，冷原子鍾會輸出更為精準的頻率，因此會將人類的時間精度大幅度提高，對人類的時間標准和距離標准起到革命性的改進，是未來全球定位系統和宇宙空間定位系統的核心技術。目前歐洲「伽利略」全球定位系統計劃決定逐步採用冷原子鍾，米國也計劃應用冷原子鍾來大幅度改善GPS系統的性能。冷原子鍾的研製將有著極其深遠的軍事和科技意義

⑷ 固體物理的難點和熱點

固體物理的內容：從晶體中原子和電子的特性出發，來闡述固體的各種物理特性。
難點：能帶理論，晶格振動理論和載流子輸運理論。
熱點：固體物理的每一個方向都有其熱點問題，例如半導體的熱點是新材料、新器件和超大規模集成電路；超導體的熱點問題是高溫超導體。

⑸ 凝聚態物理有哪些研究熱點和難題

從事凝聚態實驗方面的研究，主要是鐵電和多鐵材料方面的研究，但是這已經不是熱點了，我來簡單列下我認為實驗方面現在的研究熱點吧。

1. 最近及其火熱的trihalide perovskite. 不管是理論方面還是實驗方面研究的論文發表數目都是指數級別的增長。最新一期的science上面，居然有兩篇是實驗方面的Halide perovskite, 即將發表的一期science上面也有一篇（從science express可以看到）。

Perovsikite來源於最原始的氧化物 ABO3 結構，而在新的trihalide perovskite中，人們用Cl, I, F, 代替了氧位。A位和B位也可以做很多替換，甚至A位可以加入具有極化性質的化學分子. 這一系列的材料最新的特徵是可以作為solar cell的新體系的材料，很多科研都是著重於他們的光伏性質。但是他也是perovskite的一種，所以很多perovskite具有的性質都還沒有研究清楚（相信很快會有成果出來）。

2. Graphene 就不用多說了吧超級大熱點基本每一個有凝聚態實驗的物理系都會有專門的組在做這個。當然具體的問題是什麼我也不是很了解啦，可以參考wiki

Graphene

3. Topological insulator （拓撲絕緣體），這也是超級大熱點，由這個引出的各種新現象比如說上了新聞聯播的量子反常霍爾效應，由清華大學薛其坤教授領導的小組做出來的science級別的文章。當然這個拓撲絕緣體養活的不光是拓撲絕緣體本身，還有很多基於拓撲絕緣體的heterostructure，比如說Bi2Se3/NbSe2，以及各種interface的新現象。同樣，有凝聚態實驗的物理系，都會有專門負責用MBE生長topological insulator的組。

⑹ 生活中有哪些物理問題呀

有很多啦，比如：
1.冰凍的豬肉在水中比在同溫度的空氣中解凍得快。燒燙的鐵釘放入水中比在同溫度的空氣中冷卻得快。裝有滾燙的開水的杯子浸入水中比在同溫度的空氣中冷卻得快。這些現象都表明：水的熱傳遞性比空氣好。
2.吊扇在正常轉動時懸掛點受的拉力比未轉動時要小，轉速越大，拉力減小越多．這是因為吊扇轉動時空氣對吊扇葉片有向上的反作用力．轉速越大，此反作用力越大
3.天然氣爐的噴氣嘴側面有幾個與外界相通的小孔，但天然氣不會從側面小孔噴出， 只從噴口噴出.這是由於噴嘴處天然氣的氣流速度大，根據流體力學原理，流速大，壓強小，氣流表面壓強小於側面孔外的大氣壓強，所以天然氣不會以噴管側面小孔噴出。
4.鍋內盛有冷水時，鍋底外表面附著的水滴在火焰上較長時間才能被燒干，且直到燒干也不沸騰，這是由於水滴、鍋和鍋內的水三者保持熱傳導，溫度大致相同，只要鍋內的水未沸騰，水滴也不會沸騰，水滴在火焰上靠蒸發而漸漸地被燒干。
5.走樣的鏡子，人距鏡越遠越走樣．因為鏡里的像是由鏡後鍍銀面的反射形成的，鍍銀面不平或玻璃厚薄不均勻都會產生走樣。走樣的鏡子，人距鏡越遠，由光放大原理，鍍銀面的反射光到達的位置偏離正常位置就越大，鏡子就越走樣．
6.自行車的剎車皮：利用了摩擦的原理，越用力剎車摩擦力越大
7.用筷子夾東西：拿筷子的高度不同，夾東西的難易程度也不同（杠桿原理）
8.門鎖打不開的時候加點油（潤滑作用）
9.人們行走時，在光滑的地面上行走十分困難，這是因為接觸面摩擦太小的緣故；汽車上坡打滑時，在路面上撒些粗石子或墊上稻草，汽車就能順利前進，這是靠增大粗糙程度而增大摩擦力；鞋底做成各種花紋也是增大接觸面的粗糙程度而增大摩擦；滑冰運動員穿的滑冰鞋安裝滾珠是變滑動摩擦為滾動摩擦，從而減少摩擦而增大滑行速度；各類機器中加潤滑油是為了減小齒輪間的摩擦，保證機器的良好運行。
10.因為物體有熱脹冷縮的性質，所以要在鐵軌銜接處留空隙。
11.有時候從保溫瓶中倒出一大杯開水後，瓶塞會跳起來是因為外界的冷空氣乘機鑽入保溫瓶，瓶塞寒上後，冷空氣被封閉在瓶子內並與熱開水發生了熱傳遞，冷空氣溫度升高，氣體受熱膨脹對外做功，就把塞子拋出瓶口，這時只要輕輕塞上瓶塞，然後搖動幾下保溫瓶，使開水蒸發出大量水蒸氣，把冷空氣這不速之客從保溫瓶中趕出去，然後按緊瓶塞後就無後顧之憂了。 7、雙層玻璃中間有一個空氣層,而空氣不易傳熱,能起到保溫和隔熱的作用，因而教室一般要裝雙層玻璃窗 。
等等有很多，呵呵。

⑺ 2021年粒子物理學熱點回眸（下） | 回眸

繆子反常磁矩研究

繆子 是粒子物理標准模型的 第二代帶電輕子 ，在標准模型的發展中扮演著舉足輕重的角色。

繆子的磁矩與自旋具有一個比例系數 gμ ，根據狄拉克方程的預測， gμ 為2，然而由於量子漲落的存在， gμ 因子還需要進行 量子輻射修正 。

目前關於繆子磁矩的討論都圍繞此修正的大小進行，一般被稱為 反常磁矩 aμ 。

在標准模型的框架內，反常磁矩的計算一般被分成： 量子電動力學 、 電弱相互作用 、 強子真空極化 以及 強子光-光散射 。

反常磁矩的 首個量子電動力學修正計算 是由斯溫格在1948年針對電子完成，a=0.00116 0.1%。

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繆子反常磁矩首次被測量是在1957年。

李政道和楊振寧在1956年提出了「 在弱相互作用下宇稱不守恆 」，後萊德曼團隊在驗證宇稱不守恆的同時也間接獲得了 與零相符的一個實驗結果 ， aμ =0.0 0.1。

之後通過歐洲核子研究中心（CERN）的一系列實驗以及美國布魯克海文國家實驗室（BNL）的Muon g-2實驗的多年測量，其精度達到了 低於百萬分之一級別 的0.54 10^-6。

此時，基於標准模型的理論計算也已經達到了相當的精確度，但比測量值還要小2.7個標准偏差，暗示可能存在著 超越標准模型的新物理 。粒子物理的理論家和實驗家開展了一系列工作，希望可以進一步提高理論計算和實驗測量的精度。

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繆子反常磁矩的 大理論團隊 自2017年開始分別在美國、德國和日本等國家召開工作會議，在2020年中旬，發布了大家達成共識的理論值，此值和實驗值兩者之差已經達到了 3.7個標准偏差 。

實驗方面，從2009年起，便有2個團隊規劃利用2種不同的實驗方案提高測量精度，分別是 費米國家加速器實驗室 （簡稱費米實驗室）的 Muon g-2實驗 和 強流質子加速器研究聯合裝置 （簡稱J-PARC）的 Muon g-2/EDM實驗 。

費米實驗室研發了 性能更好 的電磁量能器和磁場測量核磁共振探針以及其他儀器的改良，而J-PARC採用的是不同的繆子動量、繆子束流的 儲存方法 以及衰變電子的 測量方法 。

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費米實驗室的Muon g-2合作組於2009年成立，2017年中旬完成實驗搭建之後，開始實驗試運行，最終 在2018年採集到第一批物理數據 （Run-1）。

反常磁矩的物理分析主要分成： 繆子自旋的反常進動頻率 ，通過測量正電子數量隨時間的振盪獲得； 儲存環的磁場分布 ，通過安裝在儲存環上下的核磁共振探針和在儲存繆子束流區域掃描的核磁共振探針台車獲得； 繆子束流在儲存環的時間和空間分布 ，通過徑跡探測器的測量和束流動力學模擬的對比獲得。

Run-1數據於2021年4月7日發表在《物理評論》系列期刊上， 精確度為迄今最好 ，結合BNL的測量值後，實驗理論差異則達到了 4.2個標准偏差 。

在費米實驗室發表結果的同時， 基於格點QCD計算強子真空極化（HVP）對反常磁矩貢獻 的BMWc團隊也在 Nature 發表了最新計算結果，表明理論實驗只有 1.6個標准偏差 的差異，且計算值與其他基於色散關系的理論值有 3.7個標准偏差 的差異。

目前其他格點QCD團隊正在驗證這一新結果的計算和系統誤差的估算，希望在近期可以解決理論值之間的矛盾。

費米實驗室的Muon g-2實驗目前正在採集 第5批數據 （Run-5），計劃至少還會運行1年，並且從Run-6開始轉向測量負繆子的反常磁矩。

此外，Muon g-2實驗的數據也可以用於尋找 繆子的電偶極矩 以及與繆子有耦合的 超輕暗物質 。

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與此同時，J-PARC的Muon g-2/EDM實驗也逐漸步入正軌，通過 產生繆子偶素 和 激光離子化 的方法產生冷繆子，然後對其進行反常磁矩精確測量。

在2018年實現了利用RF諧振腔加速繆子後，在 繆子偶素的生產額 、 繆子加速束流線 、 徑跡探測器模塊 等方面已經獲得重大進展。

該實驗計劃於2027年開始取數，以不同的測量方式互相驗證費米實驗室的測量結果。

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2021年是繆子物理非常重要的一個節點，預計2022年，美國和日本的反常磁矩實驗將取得更進一步的突破，為揭開繆子反常磁矩之謎做出貢獻。

重味與強子物理研究

在粒子物理標准模型中，三代輕子與規范玻色子具有相同的耦合強度，這被稱為「 輕子普適性 」。

檢驗重味強子衰變中的「輕子普適性」 ，是搜尋超出標准模型新物理的重要途徑之一。

B工廠 （Babar實驗與Belle實驗）此前檢驗了底介子 B +衰變中的輕子普適性，測量了所謂的「 RK 」， 未發現與標准模型預言偏離的跡象 。

LHCb實驗國際合作組 2014年發布的測量結果與標准模型預言有2.6倍標准差的偏離，2019年利用更多的數據提高測量精度後，仍有 2.5倍標准差的偏離 。

2021年，LHCb實驗國際合作組進一步提高了 RK 的測量精度，結果與標准模型預言有3.1倍標准差的偏離， 可能是新物理影響的跡象 。

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粒子物理標准模型中僅有4種可以 在正反物質粒子之間「振盪」 的粒子，而正反粒子「振盪」是 量子力學重要性質 的體現。

中性粲介子 D 0振盪頻率更小， 在實驗上難以測量 ，LHCb實驗國際合作組於2013年才在實驗上確立其振盪屬性。

2021年，LHCb實驗國際合作組測量了決定中性底介子振盪頻率的物理量——2個質量本徵態的質量差，這是實驗上 首次確立中性粲介子2個質量本徵態的質量差 。

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強子譜研究 可以幫助深入理解誇克模型和強相互作用，是粒子物理的前沿熱點課題。

繼2003年Belle實驗國際合作組發現 X (3872)粒子以來，實驗上發現了一系列的 奇特強子態 ，其中一些粒子帶電，不可能是傳統的電中性的重誇克偶素。

2021年，實驗上又發現了新型的奇特強子態，奇異隱粲四誇克態 Zcs (3985)， Zcs (4000)， Zcs (4220)和雙粲四誇克態

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北京譜儀III實驗國際合作組在

反應過程中，在

和

的質量閾值附近發現一個

增強結構 ，需要引入新的四誇克態候選者 Zcs (3985)來解釋。

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LHCb實驗國際合作組通過對底介子的衰變道進行振幅分析，在粲誇克偶素 J / ψ 和帶電 K 介子組合的不變質量譜中發現 明顯的增強結構 。進一步分析表明，該系統存在2個共振態結構 Zcs (4000)和 Zcs (4220)。

Zcs (4000)的質量與北京譜儀III實驗國際合作組發現的 Zcs (3985) 在誤差范圍內一致 ，而寬度大1個數量級，它們是否是同一個粒子，有待理論與實驗的進一步研究。

LHCb實驗國際合作組於2017年發現了雙粲重子

這一發現使得 對於含2個相同重味誇克的奇特態的研究 成為新一輪理論熱點。

在實驗方面，LHCb實驗國際合作組於2020年發現了由2對正反粲誇克組成的 X (6900)；2021年，在 D 0 D 0 π +的不變質量譜中發現一個 新的共振態 ，這是由 D *+介子與 D 0介子組成的分子態，還是緊致型四誇克態，有待理論與實驗的進一步研究。

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在 理解核子結構 方面，北京譜儀III實驗國際合作組對類時空間中子的電磁結構進行了精確測量，發現光子與質子耦合比光子與中子耦合更強，從而解決了長期存在的 光子-核子耦合反常問題 。

同時，北京譜儀III實驗國際合作組觀測到中子電磁形狀因子隨質心能量變化的 周期性振盪結構 ，其振盪頻率與質子相同，相位接近正交。暗示核子內部存在尚未理解的 動力學機制 ，有待理論與實驗進一步研究。

高能量前沿希格斯物理、

電弱物理與新物理尋找

希格斯玻色子是標准模型預言的 質量起源粒子 ，是電弱對稱性破壞機制的 理論基礎 ，同時也是標准模型中 最後一個被發現的粒子 。它的發現補全了標准模型的理論框架、提升了人類對於粒子物理微觀世界的認知。

在後希格斯發現時代， 精確測定希格斯粒子的性質 、研究希格斯粒子與其他標准模型粒子的 作用機制 以及通過希格斯作為探針來尋找 超越標准模型的新物理現象 成為高能量前沿對撞機實驗研究的核心之一。

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希格斯粒子的壽命很短，它的存在只能通過具體的 衰變末態 進行測量。

ATLAS與CMS國際實驗合作組基於LHC Run-2實驗數據，聯合希格斯的主要衰變道測量希格斯玻色子的主要產生模式的反應截面和衰變分支比，以及耦合參數等。

以ATLAS結果為例，最終全局擬合獲得希格斯粒子總體信號強度為1.06 0.06，測量誤差相比以前實驗結果有顯著的改善， 在誤差范圍內與標准模型預言吻合 ，是2021年度標准模型希格斯測量的重要代表性進展。

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雙希格斯過程 是LHC上希格斯產生的稀有過程，對於 探索 希格斯自耦和機制、研究希格斯勢的形狀、 探索 反常自耦和及雙希格斯超標准模型共振態新物理有著重要意義。

ATLAS與CMS合作組在該研究方向上深耕Run-2 13 TeV對撞數據，獲得了重要研究進展。

ATLAS標准模型雙希格斯聯合測量（a）與CMS雙希格斯共振態新物理最新實驗限制（b）

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此外， 希格斯衰變寬度與壽命測量及離殼衰變研究 至關重要。

CMS合作組基於希格斯雙Z玻色子衰變道，給出了離殼希格斯的實驗證據和希格斯寬度測量的最新結果， 與標准模型預言高度吻合 。

作為希格斯復雜衰變道的未來挑戰之一， 二代費米子湯川耦合研究 至關重要，繼希格斯繆子衰變道測量取得突破後，ATLAS於2021年完成了粲誇克衰變道的完整測量研究。

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ATLAS與CMS實驗中三玻色子產生過程與矢量玻色子散射過程探測器示意（a）三規范玻色子的強子衰變；（b）輕子衰變過程；（c）ZZ散射示意圖；（d）VV散射強子衰變示意圖

（1）CMS合作組在 W-玻色子衰變分支比精確測量 中取得重要突破，所獲結果首次超過LEP正負電子對撞機的高精度 歷史 結果。在電弱精確測量全局擬合中PDG2020指出了2倍標准偏差，有待實驗和理論的進一步論證。

（2）在 電弱稀有過程三規范玻色子產生 研究中，ATLAS和CMS合作組先後獲得研究突破，首次在實驗中觀測到三規范玻色子協同產生過程。

（3）在 矢量玻色子散射 （VBS）的研究中，ATLAS和CMS實驗進一步發現了 W +光子、 Z +光子末態和異號 WW 散射過程，並獲得具有很大挑戰性的 Z +光子散射過程中微子衰變道散射的首次發現。

（4）此外，ATLAS在 四頂誇克產生稀有過程測量 、CMS在 3 J / ψ 產生測量 等方向均有重要進展發表。

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在新物理現象的實驗尋找過程中，ATLAS與CMS實驗開展了廣泛的研究，目前 尚未發現足夠顯著的偏離標准模型的實驗跡象 ，相關工作為新物理理論的進一步研究提供了大量的實驗數據參考和檢驗，並為未來理論與實驗的發展發揮重要的指引與借鑒作用。

ATLAS與CMS實驗關於新物理尋找統計限制的部分結果展示

結論

2021年粒子物理研究領域熱點不斷，在多個研究方向取得了一系列令人矚目的研究成果。

目前中國與國際同行一起在粒子物理學科前沿開展全面而深入的理論與實驗研究，並進一步全面布局如江門中微子實驗、未來環形正負電子對撞機、超級陶粲工廠、中國電子離子對撞機等一系列緊跟學科前沿發展的基於加速器與非加速器裝置的 未來大科學設施 ，為解鎖宇宙物質構成之謎、聯系並探秘宏觀無窮大與微觀無窮小尺度的物理現象而不懈努力。

⑻ 高中物理研究性課題有哪些

高中物理研究性學習課題

高一上：

1、牛頓對經典力學的貢獻

2、生活中的物理

3、物體形狀對物體抗壓影響

4、剎車時車輪被抱死的利與弊。

5、研究「放大」作用的實現

6、關於籃球投籃問題的研究

7、關於數學知識在物理上的應用探索

8、人為什麼要有兩隻眼睛和耳朵？

9、自行車上的力學知識

10、諾貝獎中的物理學家的共性

11、高科技物理在生活中的應用

12、汽車中的物理學

13、牛頓的一生

14、物理與現代軍事科技

15、從伽利略望遠鏡到哈勃太空望遠鏡—人類對宇宙的認識史

16、鉛球比賽中拋擲最佳角分析

17、體育運動中的力學

18、關於足球弧線球的研究

19、「整體法」在物理學中的應用

20、小刀、菜刀、斧頭中的力學知識

21、「圖解法」題型歸類

22、歷史上的中國物理

23、高中物理學習困難調查

24、研製水「火箭」

25、自製孔明燈

26、力與生活

27、橋梁的研究

28、汽車加速性能的研究

高一下：

1、「神州號」宇宙飛船的發射回收過程

2、求力對物體做功的方法

3、「和平號」墜毀始末

4、高中物理學習困難調查

5、生活中的能的轉化

6、物理學習中常用的數學知識歸納

7、物體在通過彎道時傾斜的物理原理

8、淺談可再生能源

9、歷史上的中國物理

10、物理問題與模型

11、愛因斯坦的一生

12、自製孔明燈

13、宇航生活

14、太空梭

15、求力對物體做功的方法

16、男女生對高中物理的學習差異

17、關於籃球投籃問題的研究

18、鉛球比賽中拋擲最佳角分析

19、體育運動中的力學
20、關於足球弧線球的研究

21、關於宇宙形成學說的研究

22、能源的研究

23、從伽利略望遠鏡到哈勃太空望遠鏡——人類對宇宙的認識史

24、太陽能的利用

25、萬有引力與天體運動

26、如何安置軍事偵察衛星？

27、空間彎曲，時間倒流----愛因斯坦相對論

28、黑洞

29、火箭原理與空間探測

30、什麼是質量

高二上：

1、時代呼喚納米科技

2、「圖解法」題型歸類

3、有關超導體的知識

4、物理實驗中基本儀器的正確使用

5、生活中的電磁輻射

6、高中物理學習困難調查

7、自製火災報警器

8、樓道燈聲控開關的研製

9、無線電收音機的製作

10、手機輻射對人體的影響，如何減少手機污染？

11、紫外線產生、檢測和預報

12、關於潮汐發電的總結報告

13、節能燈的節能探究

14、研究材料的保溫性能

15、用電解法測定元電荷

16、自來水電阻率的測定

17、估測高壓鍋內的水溫

18、攝影技術（相機自備）

19、靜電對人體及動物機體的效應的研究

20、磁卡和IC卡

21、測定家用電器的電功率

22、對地磁場的分析與討論

23、靜電屏蔽與動電屏蔽的區別

24、唱片、磁帶、磁碟和光碟

25、射線的應用與防護 26、 核能的利用

⑼ 物理學十大難題（未解決）都有哪些

1.表達物理世界特徵的所有（可測量的）無量綱參數原則上是否都可以推算，或者是否存在一些僅僅取決於歷史或量子力學偶發事件，因而也是無法推算的參數？
愛因斯坦的表述更為清楚：上帝在創造宇宙時是否有選擇？想像上帝坐在控制台前，准備引發宇宙大爆炸．「我該把光速定在多少」？「我該讓這種名叫電子的小點帶多少電荷」？「我該把普朗克常數--即決定量子大小的參數--的數值定在多大」？他是不是為了趕時間而胡亂抓來幾個數字？抑或這些數值必須如此，因為其中深藏著某種邏輯？
2. 量子引力如何幫助解釋宇宙起源？
現代物理學的兩大理論是標准模型和廣義相對論．前者利用量子力學來描述亞原子粒子以及它們所服從的作用力，而後者是有關引力的理論．很久以來，物理學家希望合二為一，得到一種「萬物至理」--即量子引力論，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何隨著大爆炸自然地誕生的．實現這種融合的首要候選理論是超弦理論，或者叫M理論--這是其名稱的最新「升級版」，M代表「魔法」、「神秘」或「所有理論之母」．
3. 質子的壽命有多長，如何來理解？
以前人們認為質子與中子不同，它永遠不會分裂成更小的顆粒．這曾被當成真理．然而在70年代，理論物理學家認識到，他們提出的各種可能成為「大一統理論」--該理論把除引力外的所有作用力匯於一爐--的理論暗示：質子必須是不穩定的．只要有足夠長的時間，在極其偶然的情況下，質子是會分裂的．
辦法是捕捉到正在死去的質子．許多年來，實驗人員一直在地下實驗室中密切注視大型的水槽，等待著原子內部質子的死去．但迄今為止質子的死亡率是零，這意味著要麼質子十分穩定，要麼它們的壽命很長--估計在10億億億億年以上．
4. 自然界是超對稱的嗎？如果是，超對稱性是如何破滅的？
許多物理學家認為，把包括引力在內的所有作用力統一成為單一的理論要求證明兩種差異極大的粒子實際上存在密切的關系，這種關系就是所謂的超對稱現象．第一種粒子是費密子，可以把它們粗略地說成是物質的基本組件，就像質子、電子和中子一樣．它們聚集在一起組成物質．另一種粒子是玻色子，它們是傳遞作用力的粒子，類似於傳遞光的光子．在超對稱的條件下，每一個費密子都有一個與之對應的玻色子，反之亦然．
物理學家有杜撰古怪名字的沖動，他們把所謂的超級對稱粒子稱為「sparticle」．但由於在自然界中還沒有觀察到sparticle，物理學家還需要解釋這種對稱性「破滅」的原因：隨著宇宙冷卻並凝結成現在的這種不對稱狀態，在其誕生之際所存在的數學上的完美被打破了．
5. 為什麼宇宙表現為一個時間維數和三個空間維數？
這只是因為還沒有想到一個可以接受的答案，只是因為除了上下、左右、前後，人們無法想像在更多的方向上運動．這並不意味著宇宙原本就是這樣的．實際上，根據超弦理論，肯定還存在著另外六個維數，每一維都呈捲曲狀，十分微小，因而無法察覺．如果這一理論是正確的，那麼為什麼只有這三個維數是伸展開來的，留給我們這個相對幽閉恐怖的空間呢？
6. 為什麼宇宙常數有它自身的數值？它是否為零，是否真正恆定？
直到最近，宇宙學家仍然認為宇宙是以一個穩定的速度在膨脹．但最近的觀察發現，宇宙可能膨脹得越來越快．人們用一個叫宇宙常數的數字來描述這種輕微的加速．這個常數是否如人們早期所認為的是零，或者是一個非常小的數值，物理學家現在還無法做出解釋．根據一些基本計算，這個常數應該很大--是我們觀測結果的大約10到122倍．換句話說，宇宙應該以跳躍般的速度在膨脹．而實際情況並非如此，肯定有什麼機制在壓制這種作用．如果宇宙真是超對稱性的，那宇宙常數就該被完全抵消掉．但這種對稱性--如果確實存在的話--看來已經破滅．如果這個常數隨時間的變化而變化的話，那情況就更加復雜了．
7. M理論的基本自由度（M理論的低能極限是11維的超引力，它包含5種相容的超弦理論）是多少？這一理論理否真實地描述了自然？
多年來，超弦理論最大的弱點是它有5個不同的版本．到底哪一個--如果有的話--描述了宇宙？反對這一理論的人最近已經接受了被稱為M理論的最主要的11維理論框架．但情況卻因此變得更加復雜．
在M理論前，所有的亞原子粒子都被說成是由微小的超弦組成的．M理論給組成亞原子的物質譜加了一種叫做「膜」（brane）的更為神秘的物質，它就像生理學上的膜一樣，但最多有9個維數度．現在的問題是，什麼是更基本的物質組成單位，是膜組成了弦還是剛好相反？或者另外存在著一些更基本的物質單位，只是人們沒有想到罷了？最後，這兩種東西中是否有一種確實存在，或者M理論僅僅是一種迷人的大腦游戲？
8. 黑洞信息悖論的解決方法是什麼？
根據量子理論，信息--無論它描述的是粒子運動的速度還是油墨顆粒組成文件的確切方式--是不會從宇宙中消失的．但物理學家基普·索恩、約翰·普雷希爾和斯蒡芬·霍金卻提出了一個固定的假設：如果你把一本大不列顛網路全書扔進黑洞中去，將會發生什麼事？宇宙中是否有其他同樣的網路全書是無關緊要的．正如物理學中所定義的，信息並不等同於含義，信息僅指二進制的數字，或是一些其他的代碼，它被用來精確地描述一個物體或一種方式．所以看起來那些特定的書本里的信息將被吞沒，並永遠地消失．但人們覺得這是不可能的．
霍金博士和索恩博士相信那些信息確實消失了，而量子力學必須對此作出解釋．普雷希爾博士推測信息其實並沒有消失；它也許以某種形式顯示於黑洞的表面，如同在一個宇宙中的銀幕上．
9. 何種物理學能夠解釋基本粒子的重力與其典型質量之間的巨大差距？
換言之，為什麼重力比其他的作用力（如電磁力）要弱得多？一塊磁鐵能夠吸起一個回形針，即使整個地球的引力在把它往下拉．
根據最近的一種說法，重力實際上要大得多．它僅僅是看上去比較弱而已，因為大部分重力陷入了某一個額外的維數度之中．如果我們可以用高能粒子加速器俘獲全部的重力，也許就有可能製造出微型黑洞．雖然這看上去會引起固體垃圾處理業的興趣，但這些黑洞很可能剛一形成就消失了．
10. 我們能否定量地理解量子色動力學中的誇克和膠子約束以及質量差距的存在？
量子色動力學（QCD）是描述強核子力的理論．這種力由膠子攜帶，它把誇克結合成質子和中子這樣的粒子．根據量子色動力學理論，這些微小的亞粒子永遠受到約束．你無法把一個誇克或膠子從質子中分離出來，因為距離越遠，這種強作用力就越大，從而迅速地把它們拉回原位．
但物理學家還沒有最終證明誇克和膠子永遠不能逃脫約束．他們也不能解釋為什麼所有能感受強作用力的粒子必須至少有一丁點兒的質量，為什麼它們的質量不能為零．一些人希望M理論能提供答案，這一理論也許還能進一步闡明重力的本質．