1. 物理在生活中有什麼作用
物理已滲透入生活中,無處不在,不管是力學, 光學,還是熱學等都在生活的小細節中得以體現。
宏觀物理學不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的;微觀物理學的誕生,起源於宏觀物理學無法很好地解釋黑體輻射、光電效應、原子光譜等新的實驗現象。它是宏觀物理學的一個修正,並隨著實驗技術與理論物理的發展而逐漸完善。
物理學研究的領域可分為下列方面:
凝聚態物理——研究物質宏觀性質,這些物相內包含極大數目的組元,且組元間相互作用極強。最熟悉的凝聚態相是固體和液體,它們由原子間的鍵和電磁力所形成。更多的凝聚態相包括超流和玻色-愛因斯坦凝聚態(在十分低溫時,某些原子系統內發現)。
某些材料中導電電子呈現的超導相;原子點陣中出現的鐵磁和反鐵磁相。凝聚態物理一直是最大的的研究領域。歷史上,它由固體物理生長出來。1967年由菲立普·安德森最早提出,採用此名。
以上內容參考:網路-物理學 (自然科學學科)
2. 請問物理學是干什麼的
物理學專業可以在技橡核術類企業從事光學工程、研發工程、新能源、應用儀器的研製等工作,也可以在政府、科研單位帆搭從事工程技術、物理科研等工作,還梁轎掘可以在教育類企業從事物理教師、物理產品教研等工作。
物理學主要研究物質運動規律和物質基本結構,是關於大自然規律的知識,探索分析大自然所發生的現象,以了解其形成原因及過程,例如:閃電、雨水的形成原因及過程,宇宙行星的運轉規律、生活中電路短路斷路的原因。
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3. 物理學有什麼用途
什麼是物理 這是一個十分基礎的問題.翻開任何一本物理教科書,都不難找到這樣的定義:物理學是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學.但這只是對於物理這門科學在學術意義上的一種界定.而我們所面對的「物理」,它同時又是一門課程,於是就有必要從教育意義的層面上去進行一番再認識、再分析,以挖掘蘊含在其中的豐富內涵. 首先,物理是一門科學. 物理學是一門以實驗為基礎的自然科學,它是發展最成熟、高度定量化的精密科學,又是具有方法論性質、被人們公認為最重要的基礎科學.物理學取得的成果極大地豐富了人們對物質世界的認識,有力地促進了人類文明的進步.正如國際純粹物理和應用物理聯合會第23屆代表大會的決議《物理學對社會的重要性》指出的,物理學是一項國際事業,它對人類未來的進步起著關鍵性的作用:探索自然,驅動技術,改善生活以及培養人才. 上世紀初相對論和量子力學的建立,為物理學的飛速發展插上了雙翅,取得了空前輝煌的成就,以致於人們將20世紀稱譽為「物理學的世紀」.什麼21世紀呢?有一種流行的說法:21世紀是生命科學的世紀.其實,這句話更確切的表述應該是:21世紀是物理科學全面介入生命科學的世紀.生命科學只有與物理相結合,才有可能取得更大的發展. 展望物理學的未來,充滿著機遇與挑戰.李政道先生在《物理的挑戰》一文中,曾提出21世紀物理領域所面對的四大難題:為什麼一些物理現象在理論上對稱但實驗結果不對稱?為什麼一半的基本粒子不能單獨存在而且看不見?為什麼全宇宙90%以上的物質是暗物質?為什麼每個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著人們不懈探索的勇氣與熱情.可以預見,一旦撥去這幾朵籠罩在物理天空中的烏雲,物理學將會展現出更加燦爛的前景. 其次,物理又是一種智能. 誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:「如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎.」物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系.正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶,文明的瑰寶. 大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻.有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;——這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功.——反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例.這就是物理智能的力量.難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族! 當今,物理學的觸角已經伸向眾多領域,並取得了越來越大的成就,以至我們很難再用傳統的眼光去界分什麼是物理學了.1995年在我國廈門舉行了第十九屆國際統計物理學大會,會上交流論文的涉及面十分廣泛,諸如植物的花序、DNA葯物系統、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.什麼,究竟什麼是物理呢?幾年前,美國《今日物理》雜志,曾就此問題向讀者廣泛徵求意見.最後,他們推崇的答案是:物理學家所做的就是物理學.這話乍聽似覺偏頗,其實不無道理.因為在今天看來,物理學更多的是體現出一種智能,「代表著一套獲取知識、組織和應用知識的有效步驟和方法,把這套方法用到什麼問題上,這問題就變成了物理學.」(趙凱華語) 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踐過程中創造的物質財富和精神財富的總和.它包括科學文化和人文文化.同樣地,物理學家在長期科學實踐中所創造的大量物質產品與精神產品,也就構成了物理文化.物理文化是科學文化的重要組成部分. 大家知道,物理學是以實驗為基礎的科學,它的基本研究方式就是實踐,因而在客觀性上表現為「真」;物理學創造的成果最終是為了造福於人類,它在目的性上體現出「善」;另外,物理學還在人的情感、意識等多方面反映了「美」.正因為物理學本身兼具真、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. 物理學是求真的.物理最講究實證,物理學家在科學研究活動中最基本的態度就是實事求是,堅守「實踐是檢驗真理唯一標准」的原則.正如物理學家費曼所說:「不論你的想法有多美,不論你什麼聰明,更不論你名氣有多大,只要與實驗不符便是錯了,簡簡單單,這就是科學」.可以說,物理學的發展史,就是一部不斷修正錯誤、不斷逼近真理的「求真」史. 物理學是從善的.物理學致力於將人從自然中解放出來,從必然王國走向自由王國,幫助人們不斷認識自己,促使人的生活趨於高尚.這是物理學的價值取向和終極目標,因而物理學的本質是從善的;另外,物理學家的行為也是從善的.愛因斯坦曾這樣評價居里夫人和以她為代表的傑出物理學家:「第一流人物對時代和歷史進程的意義,在其道德方面,也許比單純的才智成就更大」.他們那種嚴謹求實的態度、獻身科學的精神,熱愛人民的情懷等等,對於後人無疑是一份尤為珍貴的人文財富. 物理學是至美的.德國物理學家海森伯說過:美是真理的光輝;羅馬哲學家普洛丁又說過:善是美的本原.由此,物理學因真而美、因善而美就是十分自然的了.物理的美屬於科學美,主要體現於簡單、對稱和統一;對稱則統一,統一則簡單,它們構成了物理學的基本美學准則. 翻開物理學的篇章,可以發現到處都跳動著美的音符,體現了人們對美的追求與創造.僅以統一性為例.當代物理學的發展,正朝著兩個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,它們兩者並非是分道揚鑣、越走越遠,反倒顯示出不少殊途同歸、相反相成的跡象.例如,粒子物理學的一些研究成果常被天體物理學家所借鑒,用來探尋宇宙早期演化的圖象;(正由於此,粒子物理學在某種意義上也被稱為「宇宙考古學」.) 反過來,宇宙物理學的研究也為粒子物理學家提供了豐實的信息與印證.於是,物理學中兩個截然相反的分支,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. 又如,英國物理學家狹拉克首先發現,在自然界的某些物理量之間存在著下列引人注目的關系: 宇宙半徑/電子半徑≈1040,宇宙年齡/強衰變粒子壽命≈1040, 氫核與電子的電力/氫核與電子的引力≈1040,…… 在上述比數中,宇宙這個最大的系統,與基本粒子這個最小系統之間,竟然珠聯璧合達到了如此完美的統一,讓我們再次領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,我們對於物理有了一個較為全面的認識:它既是一門科學,又是一種智能,更是一種文化.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涵,從而會更自覺、有意識的去挖掘和開發它的育人功能,全面提升教學質量;另一方面又使我們看到,物理原來有著如此美好的稟性,從而會更加鍾愛物理,更有激情地去從事物理教學.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生理解物理、應用物理,而且還進一步引導他們去感悟物理、欣賞物理. 二、為什麼教物理 這是一個看似簡單卻又十分根本的問題,要正確回答並非易事.筆者對此問題的認識,就經歷過從「知識本位」到「學科本位」,最後又回歸到「學生本位」這樣一個曲折漸進的過程. 有很長一段時期,我都把物理教學的目標鎖定在知識層面上,認為教物理就是要把物理知識盡可能多地傳授給學生,以供他們今後一生的受用.因為我信奉「知識就是力量」.然而令人困惑的是,我們授予學生什麼多的物理知識,其中不乏象「F=ma」這類極其重要的知識,但在他們往後的生活和工作中,卻很少顯示出有什麼直接的功用.以至過了若干年後,許多學生把所學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;但每當我向他們提出「高中三年豈不白讀了」的反詰時,這些離開學校多年的學生,卻又都會異口同聲地作出否定的回答,一致認為高中階段的學習,對於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,這大概好比晚飯,誰都不會否認吃飯對於生存的意義,然而誰又都說不清楚,吃了這頓飯究竟是在身上的什麼地方長了塊肉. 一位畢業已有二十餘年的學生,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.當時為了說明重力勢能的相對性,我曾向學生提出過這樣的問題:有人站在五樓的窗檯上要往下跳,你說危險嗎?開始大家都認為這太玩命了,後來仔細一琢磨,又全都樂了:你別往窗外跳,往窗里跳不就沒事了嗎?這位學生覺得這個例子特有意思,於是經久不忘;但問他該例說明了什麼物理知識時,他說忘了.正當我面露憾色時,他緊接著的一番話卻令人寬慰,他說:「這個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果」.盡管這堂課所傳授的物理知識,這位學生已經遺忘殆盡,但通過有關知識的學習而凝煉成的思想、方法等,卻在他的心裡銘刻上深深的印記.從這個意義上說,二十多年前的這堂物理課,對他不也是極有價值的嗎?學生從高中畢業後,他們中的大多數可能將告別物理,所學的物理知識終究會被忘記,到那時再回頭審視一下:物理教學留給他們的還有些什麼呢?如果在他們的身上,體現不出物理所給予的才智與啟迪,那將是物理教學的失敗.由此看來,具體的知識通常只是作為教學的載體,在知識的背後還有更多值得我們去追求的東西.正如我國資深科學家錢偉長教授說的:「我在大學里學的是物理學,……. 以物理學為對象我學到了調查研究,收集資料,分析資料和邏輯思維的能力,物理學的知識有時是很有用的,但通過物理學學到的這些能力,比物理學知識更有用.」錢老在讀書時就是通過「物理學」這個載體,獲得了很多比物理知識更重要的能力.所以,那種將物理教學等同於物理知識教學的看法是偏面的,而以「知識本位」來確立物理教學目標取向的做法同樣是短視的. 隨著教學實踐的深入,教師一般都會對自己所任教的學科日臻熟悉,從而格外鍾愛.可能是受了這種職業情感的影響,我還一度把物理教學的目標,定位於「將盡可能多的學生培養成為物理學家或物理工作者」.尤其是當我從農村普通中學調入重點高中,面對的是一個個聰穎好學的學生時,這種願望愈顯強烈.但我不久就發現,其它學科的教師大概也出於各自的職業偏好,都對學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,沒能將各學科的分力凝聚成一股合力,實際效果當然就差強人意了.尤其令我沮喪的是,班上那些物理學習優秀的「得意門生」,日後直接從事物理專業的竟然也少之又少.正當我陷於迷惘之時,復旦大學原校長楊福家先生的一則事例給了自己極大的啟迪.當年復旦大學曾對核物理專業的畢業生的去向做過一次調查,結果發現,只有不到十分之一的學生畢業後從事與核物理有關的工作,其餘的都紛紛改行,活躍在金融、企業或行政等崗位上.對此,多數人都斷言這是物理系的失敗,而楊福家卻認為這正是「復旦」的成功.因為,通過這四年本科的物理教育,使學生具備了良好的素質,為他們今後的發展打下了堅實的基礎,於是畢業後都能很快適應各種不同領域的工作.這也印證了趙凱華先生的話:「一個人學了物理之後干什麼都可以,他的物理沒有白學.在我看來,對於學物理的人無所謂『改行』…….」 經過上述曲折的認識歷程,使我逐漸看清了物理教學最終目標的聚焦點,既不在知識的本位上,也不在學科的本位上,而應該落實在我們的教育對象——學生的本位上. 對於「為什麼教物理」這個問題,也可以反過來設問:「如果我們不教物理,學生不學物理,將會對他們今後的發展留下那些缺憾?」一種顯而易見的回答是,學生將因此學不到許多重要的物理知識.這話沒錯,但不夠全面.因為除此之外,學生還將失去更為重要的,有關科學方法、科學精神等方面的培養與熏陶,從而最終影響他們的科學素養的提高.當前,物理已經深入到社會的方方面面,成為每一位有教養的公民都必須懂得的知識.對於大多數學生來說,他今天學習物理的目的,恐怕不是為了明天去進一步研究物理,而是有助於他去面對或決策所遇到的大量非物理的問題,為他們今後一生的文明、健康,高質量的生活奠定基礎.正如《面向全體美國人的科學》一書中所說的:「教育的最高目標是為了使人們能夠過一個實現自我和負責任的生活作準備.」 據此,對於「為什麼教物理」這個問題,最確切的答案就是:為提高全體學生的科學素養而教.——這應該成為我們的物理教學觀. 眾所周知,生物基因對於生物進化有著非同小可的作用,極其細微的基因差異,往往會導致生物之間的巨大差別.受此啟發,有不少社會學者正致力於尋求在人類文化傳承與發展過程中,有著哪些最為核心的要素,從而提出了「文化基因」的概念,並將其定義為人類文化系統中的「遺傳密碼」.文化基因的核心是思維方式和價值觀念.人類的進化比一般的生物進化更為復雜,它具有雙重進化機制,除了生物基因進化機制外,還有文化基因進化機制.教育正是推動文化基因機制的重要途徑.學校教育的要義,不只是文化現象的展示與詮釋,而在於文化基因的傳承和發展.物理教育當然也不例外.什麼,蘊含在物理教學中的「文化基因」究竟有些什麼呢?筆者以為主要體現為三個方面,即科學知識、科學方法和科學精神,因為這三者是構成科學素養最基本的要素.如果將科學素養比擬為一座金字塔,什麼科學知識猶如塔基,科學方法就是塔身,科學精神則是塔尖.物理教學的最高宗旨,就是為了構建這座宏偉的科學素養之塔而添磚加瓦.換言之,物理教學的核心價值就在於促進學生實現三個轉化:一是把人類社會積累的知識轉化為學生個體的知識,使他們知識世界是什麼樣的,成為一個客觀的人;二是把前人從事智力活動的思想方法轉化為學生認識能力,使他們明白世界為什麼是這樣的,成為一個理性的人;三是把蘊含在知識中的觀念、態度等轉化為學生的行為准則,使他們懂得怎樣使世界更美好,成為一個創造的人
4. 學物理有什麼用
物理能擴展著我們關於大自然知識的疆界。物理是現代技術進步所需的基本知識,而技術進步將持續驅動著世界經濟發動機的運轉。物理有助於技術的基本建設,它為科學進步和發明的利用,提供所需訓練有素的人才。物理在培養化學家、工程師、計算機科學家,以及其他物理科學和生物醫學科學工作者的教育中,是一個重要的組成部分。.物理學是自然科學中的一部分,是一門研究物質、能量和它們相互作用的學科,它既包含了對物質世界普遍而基本的規律的探索,又對其他自然科學以及科學技術社會生產力的發展具有強大的推動作用。物理學是一門基礎學科與其他自然科學有密切的聯系,如天文學、地理學、生物學、化學等。我們學習物理不僅僅是為了認識客觀世界,更重要是利用物理知識改造世界,科學技術的每一次重大突破都跟物理學分不開,為祖國的社會主義現代化建設服務,為人類文明做出貢獻。 目前很多中學生是為了高考,物理在理綜中物理占據很大的比例,但我認為還有一些其他原因 。其實,我們的日常生活中有多少物理問題呀!生活其實無時無該不與物理有著密切的聯系,像是坐電梯時的超重與失重,像是雞蛋碰石頭的不自量力,像是停車時身體不自主的向前傾倒等等,這些都是物理現象的客觀存在。有時看到學市場營銷的賣中學物理實驗用的感測器,卻苦於不懂實驗原理,不能親自展示實驗;儀器設備代理人天天抱著物理書,很多人後來意識到,自己總想躲開惱人的物理,沒想到未來的工作,總是擺脫不掉物理的影響。 物理與美也有著微妙的聯系。例如人體或一些動物的形體一邊與另一邊完全相同,可以折疊重合,它具有左右對稱,它也給人以勻稱和均衡的感覺。再例如竹節或串珠,平行移動一定的間隔,圖形完全重復,它具有平移對稱性,它給人以連貫、流暢的感受。久而久之,這些對稱性的感受逐慚成為一項美學准則,廣泛應用於建築、造型藝術、繪畫以及工藝美術的裝飾之中。你可以從許多中、外著名的建築、藝術珍品中看到。天壇的建築、天安門的建築、頤和園長廊的建築以及各種花瓶、古人飲酒的爵和各種花邊等等是旋轉對稱、左右對稱和平移對稱的典型例子。 當你對物理感興趣了,通過努力學好了物理,你會發現物理是很好學的一門課程,並能從中獲得樂趣!學好物理就理所當然的成為當代學生的重要使命。
5. 物理學對我們有什麼用
物理是一門自然科學。在生活中,處處都有物理現象。物理雖然很難學,但是你會發現,物理是一個很有趣的課程。
金屬球實驗
二、填報專業
在我們廣東,高考是3+1+2的模式,首選科目是物理和歷史中任選一門,對於理科生來說,會選擇物理課程。畢竟,在高校填報專業志願時,百分之九十多的專業條件必須是物理學科。
三、未來就業
就業方面很廣泛,例如:物理老師,傳授知識;科研工作人員,為國家做出貢獻;天文學家,識辨天文。
結束語:
雖然好玩,但是很多學生物理成績出現掛科,因此要培養起對物理感興趣,愛上物理,下定決心,認真復習,成績會有所飛躍。
6. 物理學好了可以干什麼
物理學好了可去大學當老師、可以去實驗室做實驗,也可以去工作協助研發,總之,學好物理學可以有很好的前途。
物理學(physics)是研究物質最一般的運動規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科,物理學研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律,因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。
物理學起始於伽利略和牛頓的年代,它已經成為一門有眾多分支的基礎科學。物理學是一門實驗科學,也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學。物理學充分用數學作為自己的工作語言,它是當今最精密的一門自然科學學科。
物理學是人們對自然界中物質的運動和轉變的知識做出規律性的總結,這種運動和轉變應有兩種。一是早期人們通過感官視覺的延伸;二是近代人們通過發明創造供觀察測量用的科學儀器,實驗得出的結果,間接認識物質內部組成建立在的基礎上。物理學從研究角度及觀點不同,可大致分為微觀與宏觀兩部分:宏觀物理學不分析微粒群中的單個作用效果而直接考慮整體效果,是最早期就已經出現的;微觀物理學的誕生,起源於宏觀物理學無法很好地解釋黑體輻射、光電效應、原子光譜等新的實驗現象。它是宏觀物理學的一個修正,並隨著實驗技術與理論物理的發展而逐漸完善。
其次,物理又是一種智能。
誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:「如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎。」物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶,文明的瑰寶。
大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景——這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功。反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族!
總之,物理學是對自然界概括規律性的總結,是概括經驗科學性的理論認識。7. 學了物理以後可以做什麼工作
學了物理後可以從事很多不同的工作,以下是一些常見的工作方向:
研究員或舉數態科學家:在研究機構或公司從事研究工作,例如在大學或國家實驗室中進行基礎研究,或在公司中進行應用研究。
工程師:應用物理學原理設計和開發新技術、產品或系統,例如在電子、航空航天、能源、正源醫療器械等領域中。
教師畢中或教授:在中學或大學擔任物理學教師或教授,傳授物理學知識和技能,培養下一代科學家和工程師。
數據分析師:利用物理學的技術和方法分析數據,例如在金融、醫療、氣象等領域中分析數據。
科學記者或科普工作者:將物理學知識傳遞給公眾,例如在新聞媒體、科學雜志、博物館等機構中從事科普工作。
除此之外,學了物理還可以在其他領域中找到工作,例如法律、政府、環保、軍事等領域。
8. 物理在生活中有什麼作用
物理在生活中的應用
物理已滲透入生活中,無處不在,不管是力學, 光學,還是熱學等都在生活的小細節中得以體現。
隨著社會的進步與發展,人們生活水平的提高,汽車已經成為非常普通的代步工具,它不但給生活帶來了便利,並且是物理學在生活中應用的典型例子,因為已離不開它帶給便利了。
1. 力學
民以食為天,每個人都在生活中都會接觸到做飯,如果您注意生活中的細節,那麼您就會輕易的發現有很多與力學直接關聯。並且這些知識在上初中的時候就都已經接觸到了。 例如,菜刀的刀刃薄是為了減小受力面積,增大壓強,這樣您才能很容易的切菜甚至是剁很厚的肉類食品。菜刀的刀刃有油,為的是在切菜時,使接觸面光滑,減小摩擦,這樣做會更省力,給您帶來便利。菜刀柄、鍋鏟柄、電水壺把手有凸凹花紋,使接觸面粗糙,增大摩擦,使您握的更牢。磨菜刀時要不斷澆水,是因為菜刀與石頭摩擦做功產生熱使刀的內能增加,溫度升高,刀口硬度變小,刀口不利;澆水是利用熱傳遞使菜刀內能減小,溫度降低,不會升至過高。又如當您用火鏟送煤時,是利用煤的慣性將煤送入火爐。還有就是住宿舍平時免不了去提水,這個是親身可以實踐的,當往保溫瓶里注入開水時,根據聲音就可以知道水量高低。因為隨著水量增多,空氣柱的長度減小,振動頻率增大,音調升高,也就可以根據聲音調控什麼時候關水龍頭。
2.光學
還有光線在生活中的應用,光線和聲音一樣是無處不在的。在這里只重點舉一個例子—汽車。因為汽車是人類的一個很重要很偉大的發明,通過它的介紹可以對光學有一個比較基礎的認識。首先,如果您開過車的話,會發現,汽車駕駛室外面的觀後鏡是一個凸鏡, 它利用凸鏡對光線的發散作用和成正立、縮小、虛像的特點,使看到的實物小,觀察范圍更大,而保證行車安全。汽車頭燈里的反射鏡是一個凹鏡,它是利用凹鏡能把放在其焦點上的光源發出的光反射成為平行光射出的性質做成的,是看得更遠,保證夜晚行車的安全。其次,汽車頭燈總要裝有橫豎條紋的玻璃燈罩。汽車頭燈由燈泡、反射鏡和燈前玻璃罩組成。根據透鏡和棱鏡的知識,汽車頭燈玻璃罩相當於一個透鏡和棱鏡的組合體。在夜晚行車時,司機不僅要看清前方路面的情況,還要還要看清路邊持人、路標、岔路口等。透鏡和棱鏡對光線有折射作用,所以燈罩通過折射,根據實際需要將光分散到需要的方向上,使光均勻柔和地照亮汽車前進的道路和路邊的景物,同時這種散光燈罩還能使一部分光微向上折射,以便照明路標和里程碑,從而確保行車安全。
還有,有的轎車上裝有茶色玻璃後,行人很難看清車中人的面孔,因為茶色玻璃能反射一部分光,還會吸收一部分光,這樣透進車內的光線較弱。要看清乘客的面孔,必須要從面孔反射足夠強的光透射到玻璃外面。由於車內光線較弱,沒有足夠的光透射出來,所以很難看清乘客的面孔,保證您的隱私性,並且可以遮陽。
如果您更細心一點會發現除大型客車外,絕大多數汽車的前窗都是傾斜的。當汽車的前窗玻璃傾斜時,車內乘客經玻璃反射成的像在國的前上方,而路上的行人是不可能出現在上方的空中的,這樣就將車內乘客的像與路上行人分離開來,司機就不會出現錯覺。大型客車較大,前窗離地面要比小汽車高得多,即使前窗豎直裝,像是與窗同高的,而路上的行人不可能出現在這個高度,所以司機也不會將乘客在窗外的像與路上的行人相混淆。
3. 熱學
上面光學的例子,另外生活中如果仔細觀察就會發覺生活中有很多小細節都可用物理學知識來解答,不光是光學,還有熱學應用也很明顯。五香茶雞蛋是人們愛吃的,尤其是趁熱吃味道更美。細心的人會發現,雞蛋剛從滾開的鹵汁里取出來的時候,如果急於剝殼吃蛋,就難免連殼帶「肉」一起剝下來。要解決這個問題,有一個訣竅,就是把剛出鍋的雞蛋先放在涼水中浸一會,然後再剝,蛋殼就容易剝下來。 因為一般的物質(少數幾種例外),都具有熱脹冷縮的特性。可是,不同的物質受熱或冷卻的時候,伸縮的速度和幅度各不相同。一般說來,密度小的物質,要比密度大的物質容易發生伸縮,伸縮的幅度也大,傳熱快的物質,要比傳熱慢的物質容易伸縮。雞蛋是硬的蛋殼和軟的蛋白、蛋黃組成的,它們的伸縮情況是不一樣的。在溫度變化不大,或變化比較緩慢均勻的情況下,還顯不出什麼;一旦溫度劇烈變化,蛋殼和蛋白的伸縮步調就不一致了。把煮得滾燙的雞蛋立即浸入冷水裡,蛋殼溫度降低,很快收縮,而蛋白仍然是原來的溫度,還沒有收縮,這時就有一小部分蛋白被蛋殼壓擠到蛋的空頭處。隨後蛋白又因為溫度降低而逐漸收縮,而這時蛋殼的收縮已經很緩慢了,這樣就使蛋白與蛋殼脫離開來,因此,剝起來就不會連殼帶「肉」一起下來了。明白了這個道理,對很有用處。凡需要經受較大溫度變化的東西,如果它們是用兩種不同材料合在一起做的,那麼在選擇材料的時候,就必須考慮它們的熱膨脹性質,兩者越接近越好。
工程師在設計房屋和橋梁時,都廣泛採用鋼筋混凝土,就是因為鋼材和混凝土的膨脹程度幾乎完全一樣,盡管春夏秋冬的溫度不同,也不會產生有害的作用力,所以鋼筋混凝土的建築十分堅固。
4. 電學
另外還有電學的應用也極其廣泛與重要。沒用電的應用,生活將寸步難行,這里舉幾個簡單的例子。生活中的很多用具都是將電能轉化後得以使用的,例如,電飯堡煮飯、電炒鍋煮菜、電水壺燒開水是利用電能轉化為內能,都是利用熱傳遞煮飯、煮菜、燒開水的。排氣扇(抽油煙機)利用電能轉化為機械能,利用空氣對流進行空氣變換。微波爐加熱均勻,熱效率高,衛生無污染。加熱原理是利用電能轉化為電磁能,再將電磁能轉化為內能。廚房中的電燈,利用電流的熱效應工作,將電能轉化為內能和光能。廚房的爐灶(蜂窩煤灶,液化氣灶,煤灶,柴灶)是將化學能轉化為內能,即燃料燃燒放出熱量。
這樣的關於物理學的例子舉不勝舉,物理是一門實用性很強的科學,與工農業生產、日常生活有著極為密切的聯系。物理規律本身就是對自然現象的總結和抽象。9. 物理學有什麼用
物理學是研究自然界基本規律的科學.它的英文詞physics來源於希臘文,原義是自然,而中文的含義是「物」(物質的結構、性質)和「理」(物質的運動、變化規律).中文含義與現代觀點頗為吻合.現代觀點認為物理學主要研究:物質和運動,或物質世界及其各部分之間的相互作用,或物質的基本組成及它們的相互作用.
物質可以小至微觀粒子——分子、原子以至「基本」粒子(elementaryparticles).所謂基本粒子,顧名思義是物質的基本組成成分,本身沒有結構.然而基本與否與人們的認識水平以及科學技術水平有關,因此對「基本」的理解有階段性.有鑒於此,物理學家簡單地稱之為「粒子」.有時為了表達認識的層次,我們仍然可以說:「現階段的基本粒子為……」.當前我們認為基本粒子有輕於(lepton)、誇克(quark)、光子(photon)和膠子(gluon)等等.科學家們正在努力尋找自由誇克.此外,分數電荷、磁單極也在尋找之列.我們周圍的物體是物質的聚集狀態.人們可以用自己的感官感知大多數聚集狀態的物質,並稱它們為宏觀(macroscopic)物質以區別前面所說的微觀(microscopic)粒子.居間的尺度是介觀(mesoscopic),而更大的尺度是宇觀(cosmological).場(field)傳遞相互作用,電磁場和引力場就是例子.
在物理學的范圍內,物質的運動是指機械運動、熱運動、微觀粒子的運動、原子核和粒子間的反應等等.運動總是發生在一定的時間和空間.時間和空間首先是作為物質運動的舞台,但最後也成了物理學研究的對象.
現在知道物質之間的相互作用有四種,即萬有引力、弱相互作用、電磁相互作用和強相互作用.
愛因斯坦(A.Einstein,1879—1955)生前曾致力於統一場論的工作,試圖用統一的理論來描述各種相互作用.在60年代,走向統一有了突破性的進展.格拉肖(S.L.Glashow)、溫伯格(S.Weinberg)和薩拉姆(A.Salam)等人發現弱相互作用和電磁相互作用可以統一,用弱電相互作用(electroweak)來描述.魯比亞(1983[1],C.Rubbia)等提供了實驗支持.大統一理論(Grand Unification Theory,GUT)試圖將強相互作用也統一進去,而超對稱理論更企圖將引力也納入其中.還有人在尋求其他的相互作用.對此,在Physics Teacher期刊上曾有一篇文章題為「存在第五種基本力嗎?」專門討論這一命題[6].在高級的理論中,相互作用只不過是交換物質,如電磁作用交換光子、強作用交換膠子.
物理學的一個永恆主題是尋找各種序(orders)、對稱性(symmetry)和對稱破缺(symmetry-breaking)[10]、守恆律(conservation laws)或不變性(invariance).物質的有序狀態比我們想像的要廣泛得多.除了排列整齊的位置序以外,還可以有指向序.超導態也是一種有序狀態.對稱性通常指靜止的空間幾何對稱,如太極圖、八卦、晶體中的平移和旋轉對稱.實際上,對稱性還可以是動態的,可以是時間反演對稱、物質—反物質對稱以及更為抽象的規范對稱等等.
就物理學和其他科學的關系而言,我們可以說:
·物理學是最基本的科學.
·物理學是最古老、發展最快的科學.
·物理學提供最多、最基本的科學研究手段.
最基本的體現是在天文學、地學、化學、生命科學中都包含著物理過程或現象.在這些學科中用到不少物理學概念和術語是很自然的.最基本還意味著任何理論都不能和物理學的定律相抵觸.例如,如果某種理論破壞能量守恆定律,那麼這一理論就很成問題.當然,某些物理理論本身或一些階段性的工作本身也是在不斷地完善.
19世紀中葉之前,物理學曾是完完全全的實驗科學.力學中的理論問題被認為是數學家的事.19世紀末,在當時處於世界物理學中心的德國的大學里,開始設置理論物理學教授的席位.此後,隨著人類的認識能力逐步深入,逐步深入到不能靠直覺把握的微觀、高速、宇觀現象,20世紀初建立了狹義和廣義相對論,以及量子力學這些深刻的物理理論.到了20世紀中葉,物理學已經成為實驗和理論緊密結合的科學.20世紀後半葉由於電子計算機的發展,既改變了理論物理的工作方式,也擴大了實驗的涵義.目前物理學已經成為實驗物理、理論物理、計算物理三足鼎立的科學.實驗提供的條件比自然界出現的更富變化和更靈活可控,而物理理論則給出了對自然界的數學描述.計算物理學是重要的新分支,有自己獨特的研究方法.計算機實驗可以提供比通常的實驗更為變化豐富和靈活控制的條件.不過通常需要用到超級計算機.
物理學中最重大的基本理論有下面5個:
·牛頓力學或經典力學(Mechanics)研究物體的機械運動;
·熱力學(Thermodynamics)研究溫度、熱、能量守恆以及熵原理等等;
·電磁學(Electromagnetism)研究電、磁以及電磁輻射等等;
·相對論(Relativity)研究高速運動、引力、時間和空間等等;
·量子力學(Quantum mechanics)研究微觀世界.
後兩個理論主要是在20世紀發展起來的,通常認為是現代物理學的核心.以上理論中沒有一個被完全推翻過,也沒有一個是永遠正確的.例如,牛頓力學在高速情形下,應該用狹義相對論來代替;而對於強引力,它又偏離於廣義相對論,但在它的適用范圍內仍然是精確的.科學的理論總是要發展的,需要根據新發現的事實進行修正.在教科書中只介紹一種版本的做法很可能導致「理論是唯一的」這樣的觀念.事實上,理論決不是唯一的.科學理論往往在美學上令人賞心悅目,在數學上優雅而普適,但是僅僅有這些是決不可能流傳下來的.理論和思想必須經受實驗的檢驗和驗證.物理學中的理論和實驗在相互促進和豐富中得到發展.
一個沒有思想的實驗工作者可以發現無窮無盡的事實,不過毫無用處.理論家如果不受實驗檢驗這一約束也可能產生出極其豐富的思想,不過與大自然毫無關系而已.
通常的科學研究方法是:
·通過觀測、實驗、計算機模擬得到事實和數據;
·用已知的可用的原理分析這些事實和數據;
·形成假說和理論以解釋事實;
·預言新的事實和結果;
·用新的事例修改和更新理論.
上述的後3步都是關於理論的.以上所說的科學研究的步驟是常規的.有時候,有的人可能並不遵循這樣的過程.常常直覺(intuition)或者預感(premonition)會起相當的作用.有時候,機遇(運氣或偶然)對於成功也會起作用,使你獲得一則重要的信息或發現一個特別簡單的解.要學會在恰當的時機提出恰當的問題,並找到問題的答案.有時還必須忽略一些「事實」,原因是這些並不是真正的事實或者它們無關緊要、自相矛盾;或者是由於它們掩蓋了更重要的事實或考慮它們使問題過於復雜化.據說,有一次有人問愛因斯坦:如果邁克耳孫-莫雷(Michelson-Morley)實驗並不導致光速不變你怎麼辦?他說:他將忽略那些實驗結果,他已經得到了結論,光速必須被認為是不變的.關於愛因斯坦1905年提出狹義相對論時是否知道邁克耳孫-莫雷實驗,曾發生過長時間的爭論.有人認為愛因斯坦在他的著作中沒有留下他知道邁克耳孫-莫雷實驗的絲毫痕跡,他可能純粹通過理論推理和他們(邁克耳孫與莫雷)得出了相同的結論.愛因斯坦的首席傳記作家培斯(Abraham Pais)篩選了許多歷史記載,得出結論說,愛因斯坦確實知道這一實驗.新近有一篇愛因斯坦在1922年的演說的英文翻譯稿刊登在Physics Today上[8].此文是根據原來的德語演講的日文記錄整理、翻譯的[見第九章參考文獻(13)].譯者讓愛因斯坦「本人」表示,他知道這一實驗.
在大學物理的學習中,除了學習事實、定律、方程和解題技巧外,還必須努力從整體上掌握物理學.要了解各分支間的相互聯系.現代觀點認為,應該從整體上邏輯地、協調地來把握物理學.學習中,對於基本物理定律的優美、簡潔、和諧以及輝煌應該有所體會,要學會鑒賞其普適程度,了解其適用范圍.還要學會區別理論和應用,物理思想和數學工具,一般規律和特殊事實,主要和次要效應,傳統的和現代的推理方式等等