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物理学是一门以实验为基础的自然

物理学在生活中的运用
研究目标:物理学是一门以实验为基础的自然科学,它是发展最 成熟、高度定量化的精密科学,又是具有方法论性质、被人们公认为 最重要的基础科学.物理学取得的成果极大地丰富了人们对物质世界 的认识,有力地促进了人类文明的进步.物理学是一项国际事业,它对 人类未来的进步起着关键性的作用:探索自然,驱动技术,改善生活以 及培养人才。物理是一门基于自然的有趣科学,他经历了亚里士多德 的自然哲学,到牛顿的经典力学,知道现代物理的相对论和量子论, 无数科学家为了探索新的物理规律而时刻努力。 但物理绝对不只是知 识渊博的物理科学家的论文,物理还是哦们生产生活中各种机械,设 备所依附的真实原理。如果你细心的观察,你会发现,你正生活在一 个各种物理理论架设的时代里, 每一次的工业革命, 技术的巨大进步, 无不渗透着物理科学的新的应用。 现状与发展趋势:自上世纪 70 年代以来,在宇观方面,物理学面 临越来越多的挑战和课题,且迟迟得不到解决,如暗物质和暗能量的 概念至今给不出合理的解释。在微观方面,提出的攸关量子场论命运 的诸多预言得不到检验,如磁单极子、希格斯粒子、质子衰变等至今 尚未找到或证实。 另一方面, 自广义相对论和量子理论创立以来, 为了实现二者的统一, 多少仁人志士前仆后继,至今已经奋斗了 80 多年,仍无结果。比较 爱因斯坦相对论和量子理论不难发现,爱因斯坦相对论是决定论的, 而量子理论遵循不确定性原理,因此在因果性上二者是相互对立的。

这两套理论是如此的互不相容,以至于直到现在,人们所做的所有试 图统一它们的努力都以失败而告终。于是,人们不得不象接受“光的 波粒二象性” 一样, 再次面对 “同时接受爱因斯坦相对论和量子理论” 的尴尬局面。 问题还远不止这些,比如,随着现代物理学的发展,它与经典物理学 间的矛盾也日趋尖锐,本来想通过深层次的研究找到弥合矛盾的方 法,然而得到的却是事与愿违的结果:变得更加难以调和;再比如, 尽管两个多世纪以来科学家们已经竭尽全力, 但万有引力常数 G 的测 量精度仍然是物理学基本常数中最差的, 科学家们期望通过测量技术 的不断改进来提高 G 值的精度,然而 G 值的不确定度却越来越大, 等等。 研究价值:在物理学发展的历史上,对物理的突破不胜枚举,充分 说明人类在探索自然过程中,一方面是自身知识积累;另一面,客观的 历史背景给予我们足够的推动力。换句话说,物理学发展的背后蕴涵 着人类社会进步的历史动力。 研究方法 1、控制变量法 当我们研究不同物理量之间的关系,为了确定一个物 理量与另一个物理量之间的关系,就需要控制其他物理量不变,看所 研究的物理量与另外一个物理量变化的关系,这种方法就是“控制变 量法” 。 2、理想化法 所谓理想化法就是借助于逻辑思维和想象力,有意识的 突出研究对象的主要因素,排出次要因素和无关的干扰因素,对实际

的研究对象加以合理的概括和描述, 在我们头脑中形成理想化地研究 客体或相互联系、代替实际的研究对象,并用来探索物理世界奥秘的 方法 3、等效替代法 将某个物理量、物理装置、物理状态(过程) ,用另 外一个物理量、物理装置、物理状态(过程)来替代,得到同样的结 论


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