物理“边缘知识”的复习(2014.5.7).ppt

物理“边缘知识”的复习 嘉定区教师进修学院 陈美峰 2014年5月 jdcmf@126.com 物理学经历的三次重大突破 17~18世纪，牛顿力学的建立和热力学的发展，导致了蒸汽机的发明，使人类进入蒸汽动力时代，引发了第一次工业革命。 19世纪，法拉第发现了电磁感应现象，麦克斯韦创立了电磁理论，电磁理论的创立和发展推动了电机、电器、电信设备等的发明和制造，使人类进入电气时代。 20世纪，相对论、量子论的创立和发展，极大地拓宽和加深了人们对物质基本结构和基本性质的认识，新材料、新光源、新能源的大力开发，发展了微电子技术、计算机技术，使人类进入了信息时代。 21世纪科学家在思考什么问题？ 宇宙是怎样膨胀的？是否永远膨胀下去？ 组成核子的基本单元夸克为什么总是被幽禁着，不能游离出来？ 复杂物质的结构和物性…… 比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒特和英国物理学家彼得·希格斯2013年诺贝尔物理学奖 两位科学家描述了粒子物理学的标准模型，其预测的基本粒子——希格斯玻色子，被欧洲核子研究中心运行的大型强子对撞机通过实验发现。 获奖理由：因希格斯玻色子的理论预言获奖。希格斯玻色子(Higgs boson)又称上帝粒子(God particle)，是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。它是标准模型中最后一种未被发现的粒子。它可以帮助解析为何其它粒子会有质量。 标准粒子模型理论中共预言了62种基本粒子的存在，希格斯玻色子正是该理论依赖的基石。作为物质的质量之源，希格斯玻色子连接着粒子获得质量的领域。没有希格斯玻色子，宇宙和人类就不会存在，因为其他粒子正是在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用产生惯性，最终才有了质量。 物理学家认为，希格斯玻色子来源于一种无形的领域，填补了所有的空间。但标准粒子模型理论提出后，其他61种粒子相继被实验所证实，只有希格斯玻色子难觅踪影。过去数十年中，无数全球顶级科学家苦苦捕捉着这一“上帝粒子”的存在证据。 比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒特和英国物理学家彼得·希格斯2013年诺贝尔物理学奖 虽然发现希格斯粒子（标准模型难题中缺失的一部分）是一个伟大的成就，但是标准模型并不是宇宙难题中的最终一块。其中一个原因是标准模型认为特定粒子，中微子，是几乎没有质量的；而研究显示，它们实际上是有质量的。另一个原因是，模型仅能描述可见物质，而可见物质只占宇宙中物质的五分之一。寻找神秘的暗物质是欧洲核子中心科学家继续追寻未知粒子的目的之一。 21世纪科学家在思考什么问题？ 物理学科与其他学科的交叉渗透 应用物理：微电子技术、航天技术、超导技术、纳米技术、可控核聚变技术等方面的进一步研究、开发和利用。 物理学是研究自然界的物质结构、物体间的相互作用和物体运动最一般规律的自然科学。 物质世界的层次 宇观——天体系统，如地月系、太阳系、银河系、河外星系等属宇观世界 ：大于星系尺度 （百万光年，约10 的23次方米） 宏观——你生活中感受的物质世界：毫米量级到星系尺度 介观——分子尺度到肉眼能看见的尺度（毫米量级） 微观——显微镜才能看到的物质世界：分子尺度（约10纳米） 任何物理理论都不是绝对真理 牛顿力学——适用于宏观、低速 爱因斯坦相对论——适用于宇观、高速 统计法——适用于微观 你能说出分子动理论的内容吗？ 物质是有大量分子组成的 大量分子永不停息地做着无规则热运动 分子之间存在相互作用 分子之间存在空隙 气体的大多数分子，其速率都在某个数值附近。 热现象是大量分子热运动统计平均的结果，讨论个别分子的运动是没有意义的 本实验中包含丰富的物理思想方法，你知道哪些？ 建模——把油膜分子看成球形， 将油膜看成单分子油膜 。 累积法——测一滴油的体积。 估算法——数格子测面积。 转换法——测一滴油的体积与形成油膜时的面积，不直接测分子直径。（用研究宏观的方法研究微观） 为什么稀释？为什么要撒痱子粉？ 能量守恒定律 能量既不能创生，也不能消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量不变。 做功与热传递在改变物体内能上是完全等效的 任何制造永动机的设想都是一种徒劳 热传递、摩擦生热、气体自由膨胀是三类典型的单向性过程或不可逆过程 能量的耗散与退化 内能是一种低品质的能，其他形式的能量转化为内能后，能量的品质就降低了，难以再利用。 环保能源工程：利用太阳能进行风力发电 光的本性是什么？ 实验证据是什么？ 代表人物有哪些？ 波长越长，波动性越明显； 频率越大，粒子性越明显 少数光子的行为表现为粒子性大量光子的行为表现为波动性 光子在发生相互作用时表现为粒子性 光子在传播的过程中表现为波动性 常用的探测射线的仪器有 云室——利用电离原理制成，显示射线的径迹。 盖革—