物理论文精选(九篇)

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第1篇：物理论文范文

随着新课改的实施和深入，以及社会发展的需要，学校对教育教学模式进行了改革，产生了多种多样的教学模式。为了适应新课改的要求，物理教学也改变了传统的教学方法，探索新的教学方式，现在的物理教学主要以实验探究为主。实验探究教学模式的应用，使得物理教学有效性得到了提高，而且强化了学生的思维和动手能力。尽管物理教学已经取得了很大的成效，但是在实际的物理教学中还是存在着一些问题的：第一，硬件设施不足。目前的物理教学以实验探究为主，但是学校的物理实验用具等硬件设施还不能满足学校的教学要求，使得一部分的物理实验没办法完成。物理学习中，参与探讨是学习的关键，物理实验是最主要的参与探讨的途径，由于有些物理实验无法完成，使得学生无法参与物理相关知识的探讨，降低了教学的有效性。第二，自主学习时间缺乏。物理学是知识内容比较复杂的学科，学生仅仅依靠课堂的时间来学习物理知识是远远不够的，还需要大量的自主学习时间来复习和巩固学过的知识，但是纵观初中教学的课程安排，让学生的自主学习时间相对缺乏，使得学生产生巨大的学习压力，影响物理教学的有效实施。第三，中考教育的影响。尽管实行了新课程改革，但是考试制度依然存在，学校还是十分重视升学率，教育依然是应试教育。这样一来，中考教育以及教育成绩就限制了物理教学目标的全部有效实现。

2控制变量法在初中物理电学中的应用

2.1在探究物理规律中的应用

在初中物理电学的学习中，基础和重点就是欧姆定律，其在电学学习中占据着非常关键的位置。在电学中有三个基本概念：电流、电压和电阻，三者之间的关系是初中物理电学教学中主要的研究内容，对于这一关系，欧姆定律进行了有效的串联。利用控制变量法对这三个要素进行控制，以明确的方法保证其中一个要素不变，进而研究其他两个要素的变化关系，从而实现有效的欧姆定律的学习。利用控制变量法控制电阻不变，将导体两端的电压改变，观察电流与电压之间的关系。在这个过程中，为了保证电阻的值不变，就需要固定电阻值，这样一来，研究变化关系的实施方法主要有两种：一是改变电源两端的电压，实现改变导致两端的电压；二是调节滑动变阻器，实现改变电阻两端的电压。这两种方法的实施都可以让学生通过控制变量法研究在电阻不变的情况下，电流和电压之间是何种关系。利用控制变量法保持导致两端的电压不变，通过改变电阻观察研究电阻和电力之间的关系。在这个过程中，电阻的改变可通过更换不同电阻值的电阻来实现，这个研究过程的实施方法同样有两种：一是采用统一的电源，保持导体两端的电压不变，通过更换不同的电阻来研究二者之间的关系；二是保持电压表的读数不变，在滑动滑动变阻器的过程中研究二者之间的关系。

2.2用控制变量法学习电阻

在初中物理电学中，电阻的学习要以电流和电压的学习为基础，所以在学习电阻之前，必须保证电流和电压的有效学习。当物理教师需要给学生讲授电阻知识时，可以将控制变量法引入到教学中，教师可以选择一些经典的例题，在讲解例题时顺带复习以前学过的电流和电压，这样学生在学习电阻时就会变得容易。

3结论

第2篇：物理论文范文

当人们用望远镜观测银河系以外的星系时，可以发现绝大多数星系光谱都存在红移或蓝移现象，并且越远的星系其光谱红移值越大。根据多普勒效应：星系光谱存在红移说明星系正离我们远去，星系光谱存在蓝移说明星系正向着我们运动。需要指出的是越远的星系红移值也越大，看起来所有的星系都好象以银河系为中心向外爆炸形成的一样，越远的星系离开我们的速度也越大。鉴于此有人提出宇宙大爆炸假说：认为宇宙是由150亿年前发生的一次大爆炸形成的，人类居住的银河系则是宇宙的中心。可是人们在观测银河系和河外星系时，却并没有发现银河系有什么特别之处。有人据此怀疑宇宙大爆炸假说；也有人从星系的演化推算出宇宙的年龄大于150亿年；还有人认为若宇宙大爆炸假说是正确的，那么宇宙辐射在各个方向上就会表现出各向异性；更有人担心宇宙的膨胀没有尽头，遂认为宇宙的膨胀和收缩是交替进行的……。但不管怎样，大部分人还是相信“眼见为实”，由星系光谱的红移现象承认了宇宙大爆炸假说。更有人把红移现象与宇宙背景辐射和宇宙元素丰度并作宇宙大爆炸假说的三大支柱。那么宇宙是否发生过爆炸并仍在向外扩张，年龄是否只有150亿年呢？非也！

1．星系光谱红移原因

20世纪初，当人们用望远镜观测银河系以外的星系时，发现绝大多数星系光谱都有红移现象，并且越远的星系其光谱红移值越大。有人认为星系光谱红移是因为星系正在离我们远去，从而得出这样的结论：所有的星系都是以我们银河系为中心向外爆炸后形成的，越远的星系离开我们的速度也越大；宇宙中所有的星系都在彼此分离，并且越远的星系相互分离的速度越大。值得一提的是，我们银河系正处在爆炸中心，足以值得我们自豪的是：银河系是宇宙中独一无二的星系—因为它是宇宙的中心。更让我们惊奇的是，银河系自身也在不断运动着，然而无论它运动到哪里，它始终是银河系的中心。我们解释不了银河系为什么是宇宙的中心，因为银河系也和其它星系一样，并沒有什么特别之处。有人以为，银河系处于宇宙的中心是一个巧合，虽然银河系从上个世纪至今一直在不断运动，但它走过的距离和整个宇宙空间的尺寸比起来是微不足道的，所以银河系目前仍然处在宇宙的中心，这种看法未免有些牵强。因为人们在观测近处的星系时，发现近处的星系并没有相互分离的趋势，并且也没有证据表明近处的星系正在以某一个中心为起点向外膨胀。因此“银河中心说”颇值得怀疑。还有的人虽然承认宇宙大爆炸假说，但不承认“银河中心说”，他们不认为银河系是宇宙的中心。这种观点同样也是站不住脚的。我们可以这样分析：如果宇宙大爆炸假说是正确的，那么宇宙中所有的星系必定在以某一个中心为起点向外膨胀，星系之间彼此互相分离。目前我们观测到近处的星系并没有相互分离的趋势，并且也没有证据表明近处的星系在以某一个中心为起点向外膨胀。倘若我们不是在宇宙的中心而是处于偏离宇宙中心的任一点处，因为在我们周围的星系都没有相互分离的趋势，也没有以某一个中心为起点向外膨胀，这样一来，倘若宇宙中任一点处的星系都没有相互分离的趋势，那么整个宇宙也不可能在膨胀，即宇宙大爆炸假说是错误的。

前事不忘，后事之师。人类文明发展到今天，“地心说”和“日心说”都被证明是为科学，难道我们还要重蹈覆辙提出“银河中心说”吗？愚以为，我们应当承认这样一个假设，那就是：银河系按目前的速度运动下去，100万年，100亿年以后，我们仍然会发现自己处在宇宙的“中心”，无论我们处在宇宙的任何地方，中心也好，边缘也好，我们都会发现宇宙中越远的星系光谱红移值也越大，就好象我们处在宇宙的“中心”一样。事实上，这个“中心”是光子在宇宙空间中的传播特性引起我们视觉上的错误，“眼见”未必“为实”，我们不能过分相信“眼见”的东西。

红移现象是否由观测者自身的运动引起的呢？不是的！如果红移现象是由观测者自身的运动引起的，那么我们将观测到与我们相向运动的星系光谱将发生蓝移而与我们相背运动的星系光谱将发生红移，然而事实并非如此。再者，虽然我们“坐地日行八万里”，但这个速度和光速比起来实在算不了什么，不至于影响观测结果。换句话说，我们在观测星系红移值时，观测者自身运动速度的影响可以忽略不计。红移现象说明光子与观察者之间的相对速度变小了。产生这种情况有两种可能：第一是星系正离我们远去，第二是光子在穿越宇宙空间时速度变小了。这两种情况都可能导致星系光谱红移。我们认为导致星系光谱红移的原因是后者。光子在穿越宇宙空间时会与各种粒子(比如引力子)相互作用从而使其速度逐渐减小。当然单个粒子与光子作用时间极短，引起光子速度的改变量也是极其微小的，以致于我们观测不到。随着光子穿越宇宙空间距离的增大，与光子作用的粒子数目也逐渐增多，光子速度的减小量也越明显。可以推测：光子在穿越一定的宇宙空间距离后速度将减小到零。由于光子速度为零故相对我们的能量也为零，这样的光子当然不会被我们观测到。可见用光学法观测宇宙空间尺度时有一个极限：150亿光年(也有人认为是200亿光年)。在这个尺度以外的星系发出的光子由于在没有到达地球时速度已经降低到零，所以这样的星系不可能被我们观测到，至少目前还没有办法观测到。也有人认为，红移现象是由光子频率减小引起的，即认同第一种可能：认为星系正离我们远去。这种观点听起来很有道理，却经不起分析。我们知道，星系离我们远去时会引起光子频率减小，但各种不同频率光子的频率减小量应该相同，反应在星系光谱上，各种不同频率光子的红移量应该相同。因此，不论星系离我们多远，星系光谱虽然发生红移但不应该变宽，但事实上远处星系光谱却被拉宽了（星系光谱不会变宽是指星系光谱中任意两条谱线的距离恒定，虽然它们都发生了红移，但它们移动的距离相等，因此各谱线之间的距离不变）。而且能量越小的光子红移值越大，能量越大的光子红移值越小。不同频率光子的频率减小量不同，说明红移现象不是由光子频率减小引起的。即第一种可能站不住脚。假设宇宙中所有的星系都是静止的，宇宙空间中的物质是均匀分布的，那么光子穿越宇宙空间时的速度衰减量仅与其通过的空间距离有关。光子穿越的宇宙空间越长，其速度衰减量也越大。这样星系光谱的红移值仅与其离我们的距离有关，离我们越远的星系红移值也越大，就好象越远的星系正在以越快的速度离开我们一样。这也正是哈勃定律所揭示的：星系远离银河系的速度ν与距离成正比，ν=H*D，其中H为哈勃常数。实际上宇宙中各星系都在不断运动着，宇宙空间中的物质也并非均匀分布的，造成星系光谱红移的原因也很多，所以光谱的实际红移值要考虑许多情况。

2．谱线红移与光子速度衰减

光子与宇宙空间中的粒子是如何作用的呢？可以设想，宇宙空间中存在许多比光子质量小得多的粒子(比如引力子)。由于光子在与粒子作用后仍然是光子，可以认为光子仅与粒子发生了弹性碰撞。既然是弹性碰撞，我们知道，二者质量越接近光子损失的能量越大。由于光子的质量远远大于引力子的质量，所以在不同频率(质量)的光子中，频率(质量)较小的光子损失的能量较大。于是经过同一段宇宙空间以后，在不同频率(质量)的光子中，频率(质量)较大的光子损失的能量较少，频率(质量)较小的光子损失的能量较大，例如红光损失的能量比紫光损失的能量多。由于不同频率(质量)的光子在宇宙空间运动时都损失了能量，这样整个星系的光谱将向红端移动，但由于红光损失的能量多向红端移动的距离大，而紫光损失的能量少向红端移动的距离小，于是整个光谱被“拉宽”了。如果不同频率(质量)光子的能量损失率相同，虽然它们都产生红移，但是它们红移的距离相等，这样星系光谱虽存在红移但不会被“拉宽”，星系光谱存在红移而且被“拉宽”说明两点：第一光子在穿越宇宙空间时速度会衰减，第二不同频率(质量)的光子速度衰减率不同。显然，由于不同频率(质量)光子的能量损失率不同，各种光子的速度衰减量差异将随着空间距离的增加而增大，这样星系光谱被“拉宽”的程度与其离我们的距离有关，离我们越远的星系其光谱被拉宽的程度也越大。另外，星系光谱被拉宽时还有一个特点，那就是能量大的光子被拉宽的程度小，能量小的光子被拉宽的程度大。也就是说，越靠近红端光谱被拉宽的程度越大，越靠近紫端光谱被拉宽的程度越小。考虑到星系引力场的影响，实际情况还要复杂一些。

上面我们谈到光子在宇宙空间运动时速度会逐渐减小，这和人们熟悉的“真空中光速不变”的看法相矛盾。实际上宇宙空间并非真空，即使宇宙空间是绝对真空它还存在引力场。换句话说，光子在真空中速度变不变的问题，实际上是光子受不受引力作用的问题。如果光子不受引力作用，那么真空中光速不变，但这样一来不论星体的引力再强，对光子都没有影响，从而宇宙中也不可能产生“黑洞”了，而现在的黑洞理论基础将不复存在；假如光子受引力作用，则就不应该有“真空中光速不变”的结论。有人对此这样解释：宇宙空间中各星体的引力分布在不同的方向上，它们的作用力相互抵消，因此光子在宇宙空间中的速度不变。这种解释也是站不住脚的。我们知道在太阳系内，引力的方向是指向太阳的；在银河系里引力的方向是指向银河系中心的，所以局部的宇宙空间引力总是有一定的方向的。我们认为光子作为一种物质实体，它的速度并非一成不变的。无论在真空中还是在介质中，它的运动速度都会越来越小。所以，光速不变只是一个神话，光年也不能作为距离单位，因为光子在前一年中走过的路程总比后一年中走过的路程长。

3.光子在引力场中的运动

星光在通过太阳附近时会受到太阳引力的作用而发生弯曲，说明光子也会受到引力的作用。其实光子也有质量，当然会受到引力作用了。通常我们认为：引力场中物质的加速度仅与引力场的强弱有关，而与物质的质量无关。如在地球表面不管是1吨的物体还是1千克的物体，其每秒获得的速度增量都是9.8米/秒。但引力场中光子的加速度与其质量有关：质量越小的光子加速度越大，质量越大的光子加速度越小。既然光子也受引力作用，那么很自然，光子在离开引力场时必然会被减速，在进入引力场时必然会被加速，在垂直于引力方向(或其它方向)运动时受引力影响其运动轨迹也会发生变化。既然光子在离开引力场时会被减速，而且质量越小的光子速度衰减量也越大，那么星体发出的不同频率的光子就有不同的速度。一般而言，星体引力越强，其发出的光速度也越小；当星体引力足够强时甚至可能使一部分光子摆脱不了星体引力的束缚，产生黑洞现象。对同一星体而言，在它发出的光中，质量大的光子速度大，到达地球的时间也越早；质量小的光子速度小，到达地球的时间也越晚。我们通常认为不同频率的光同时到达地球，这其实是错误的。关于这一点我们可以用实验来证实。当星体发生爆发或其它异常时，总是能量较大的X射线或γ射线先被我们观测到，其次才是可见光，然后才是红外线。虽然理论上如此，但在实际观测中总有这样或那样的因素及别的解释使大部分人不相信这一点。如果条件允许的话，我们可以用一个实验来证实我们的观点。在离我们很远的宇宙飞船上以两种不同能量的光子同时发出一种信号，这两种光子的能量差异越大它们到达地球的时间差异也越大。实际上考虑到不同能量的光子在同一介质中的传播速度不同，我们应该想到不同频率的光子在真空中的传播速度也不相同。由于光子在穿越宇宙空间时速度逐渐减小，并且质量小的光子速度衰减得快，可以想象，在经过一段相当长的距离以后，质量小的光子速度已经衰减到零而质量大的光子速度不为零，这样我们就只能观测到质量大的光子。若星体离我们更远一些，则我们只能观测到质量更大的光子……，随着空间距离的增大，最终我们将看不到远处星体发出的光，这个距离就是我们现在认为的宇宙极限--150亿光年。人们在观测宇宙时总有一个错误想法：由于真空中光速不变，所以不管离我们多远的星系，只要足够亮就可以被我们发现。事实上宇宙空间并非真空，光子在其中穿行时速度会逐渐减小，所以任何星系发出的光只能传播一定的距离，也正因为如此，不管我们在宇宙中任何地方，始终只能看到有限的宇宙空间。换句话说，目前我们能够观测到的宇宙空间的尺度实际上是光子在宇宙空间中传播的最远距离。

4.光子在宇宙空间中的运动

实际上光子在宇宙空间运动时并不总是做减速运动。在光子离开星体时它要挣脱引力的束缚而作减速运动，当它脱离星体的引力场在空间自由运动时，也作减速运动；如果它进入另一个星体的引力场向着该星体运动时，就会在该星体的引力作用下作加速运动。光子就这样减速--加速--减速--加速……不停地穿越宇宙空间，直到其速度为零。倘若星体离我们很近而引力又很小，从该星体发出的光速度衰减量不大，但进入银河系时光子的速度增加量有可能很大，当光子的速度增加量大于其速度衰减量，或者说大于刚离开星体表面时的速度，在我们看来该星体光谱就发生了蓝移。忽略距离因素，由于星体自身在不断运动，这样它相对银河系引力场的强弱也可能发生变化，所以其光谱也可能有规律的发生红移或蓝移。通常情况下，宇宙空间对光子的减速作用总大于加速作用，所以星系的光谱以红移的居多。

光子在引力场中速度变化的问题许多人恐怕不相信也不能理解。一些人认为光子没有静质量，况且光子是一种波，在引力场中的运动规律和宏观物质不同。其实持这种观点的人把光子神话了，弄的不可捉摸了。现在大多数人都接受了“黑洞”的概念，认为当一个星体的引力足够强时甚至连光子也逃脱不了，因而是漆黑的一团。这里实际上指出了光子也会受到引力作用。既然光子也受引力作用，那么它在引力场中的加速与减速自然就可以理解了。稍后我们将看到，引力作用是造成衍射现象的重要因素之一。

5.类星体

一个很明显的事实是：宇宙中离我们越远的星体能量越大，通常类星体离我们的距离都在10亿光年以上，并且远处星体发出的光中能量较大的光子占有很大的成分。有人把这作为支持宇宙大爆炸的依据，认为：若宇宙中物质是均匀分布的话，则在我们银河系或其周围就应该有象类星体这样的高能星体存在。为什么我们在近处发现不了类星体呢？一些人看见远处的星体发出的光中含有大量的X射线或γ射线成分，就推测此类星体存在着目前尚不为我们知道的能量源。这种观点未免有些片面。实际上宇宙中大部分恒星的能量都差不多，能量特别大的和能量特别小的只是极少数，恒星的能量呈中间多、两头少的分布态势。从远处的恒星发出的光，在经过漫长的宇宙空间以后，能量小的光子由于速度衰减率大而停了下来，不被我们观测到；只有X射线和γ射线才能到达地球。所以我们观测到该星体的光子中，X射线和γ射线占有很大的成分，以致于我们误认为这类星体只向外发出X射线和γ射线。实际上这类星体也向外发射可见光和红外线，但是可见光和红外线由于速度衰减到零故我们观测不到。这就导致我们观测到极远处的星体，其颜色通常是蓝色或紫色，事实上可能和该星体的真实颜色相差极大。这说明我们看到的星体的颜色未必就是星体的真实颜色，星体的颜色是由其自身能量状况和离我们的距离决定的，星体离我们的距离越大往往使其颜色中的蓝色和紫色成分增加。另外，我们认为类星体离我们非常远，是因为类星体的红移值很大。也就是说我们没有直接证据表明类星体真的离我们很远。考虑到光子在引力场中的运动，我们知道：当星体的引力足够大时，其发出的光子速度衰减量也较大，因而该星体的光谱也将发生较大的红移。这就是说，引力因素也可以使星系光谱产生红移。倘若星体引力足够大又离我们很近，由于星体红移值较大，往往导致我们认为该星体离我们很远。举例来说，假设有一个引力较大的星体处于银河系的中心，由于该星体引力很强，导致它发出的光子速度衰减量极大，我们在观测其光谱时就会观测到很大的红移值，根据该星体很大的红移值我们就会认为它离我们非常遥远，绝不会想到它就在银河系中心。

如何解释类星体离我们那么远而其发射的X射线和γ射线又是如此强烈呢？只有两种可能。第一，类星体的能量非常大，向外发出的X射线和γ射线非常强；第二，类星体离我们并没有原先认为的那么远，类星体光谱的红移是由类星体的引力造成而并非由距离因素造成的。我们认为两种因素都有。因为如果类星体离我们非常远，那么我们观测到其向外发出的X射线或γ射线就不可能很强；倘若类星体的能量不是很大，它的引力场也不可能很强，不足以使其光谱产生较大的红移。这说明：星系光谱发生红移可能是距离因素造成的，也可能是引力因素造成的，红移值大的星体未必就离我们远。那么，如何区别星体的引力红移和距离红移呢？对观测者而言，由距离因素造成红移的星体发出的光不可能很强，而由引力因素造成红移的星体发出的光往往很强，特别是X射线或γ射线的成分多。类星体的发射光谱和吸收光谱的宽度不同，通常吸收光谱的宽度比发射光谱窄，为什么呢？我们知道，吸收光谱是由于光子经过大气后产生的，这说明类星体周围也存在气体。光子从高温星体内部发出以后，总会有一部分光子没有被气体吸收而直接射向宇宙空间，这些光子形成发射光谱；还有一部分光子在与气体作用后，频率（质量）大的光子损失的能量大，频率（质量）小的光子损失的能量小；光子离开类星体在宇宙空间中运动时，则是频率（质量）大的光子损失的能量小而频率（质量）小的光子损失的能量大，总的看来各种不同频率的光子速度差异减小，所以其光谱红移值也较发射光谱小。实际上类星体的吸收光谱还可能有几种不同的宽度。

6.黑洞与星体引力

最初在人们考虑黑洞时，认为它的引力强到连光子也逃脱不了，因而是漆黑的一团，黑洞是宇宙中物质的坟墓。后来人们认为黑洞可以向外发出X射线和γ射线。同样是光子，能量大的可以逃脱，能量小的逃脱不了，说明(黑洞的)引力对光子的作用是不一样的。事实上我们知道当星体的引力逐渐增强时，总是质量较小的光子逃脱不了，质量较大的光子则可以摆脱星体的引力，并不是所有的光子全部被吸入星体中。所以从这个意义上来说，狭义上的黑洞仅指引力强到可见光不能脱离的星体，即在可见光波段观测不到的星体；广义上的黑洞指引力强到使一部分光子不能脱离的星体，即在某一能量较小的波段观测不到的星体，这里广义上的黑洞甚至可能非常亮，可以被我们肉眼看到，但在红外线波段或能量更小的波段却观测不到。从理论上讲，“黑洞”并不黑，至少它可以向外发射X射线和γ射线或能量更高的光子，完全不向外抛射粒子的黑洞是不存在的。那么宇宙中黑洞存在吗？当然存在了。当星体离我们足够远，以致于该星体发出的红外线速度衰减为零而不被我们观测到时，它就像一个“黑洞”；若星体离我们再远一些，可见光不再为我们观测到，只能观测到X射线和γ射线，这时它就是漆黑的一团，成为名副其实的黑洞；而宇宙中150亿光年以外的星体对我们来说是完全彻底的黑洞，因为我们完全观测不到它们。除了因空间距离造成“黑洞”现象以外，星体的引力也可以造成黑洞现象。黑洞现象并不是我们原先想象的那样：“当星体的引力足够大时，所有的光子都被吸入星体中，整个星体变成黑暗的一团”。当星体的引力逐渐增大时，它对光子的束缚作用也逐渐增强。星体的引力足够大时，红外线光子将摆脱不了星体引力的束缚，而可见光、紫外线则可以摆脱星体引力的束缚；星体的引力再增大时，可见光将摆脱不了星体引力的束缚，而紫外线则可以摆脱星体引力的束缚；若星体的引力再增大，可能只有γ射线放出。应该明确指出：黑洞现象是与星系光谱的红移紧密相连的。若某一星体的光谱不存在红移现象，则它一定不是黑洞；若某一星体的光谱存在红移现象，则它可能是黑洞也可能是距离因素造成的。

总的来说，我们对黑洞的认识经历了三个阶段：第一阶段认为黑洞的引力足够强，所有的光子都不能摆脱黑洞的引力，因而整个星体是黑暗的一团；第二阶段认为黑洞可以向外发出强烈的X射线或γ射线，人们认识到黑洞的引力对不同能量光子的作用不同；第三阶段也就是现在正在探索的阶段。应该明确指出：与黑洞现象紧密联系的因素有两个，引力因素和距离因素。以往我们在考虑黑洞现象时往往只考虑引力因素而忽略了距离因素，这就导致我们认为整个宇宙空间仅有150亿光年，对150亿光年以外的宇宙空间，认为看不见的就是不存在的。

7.恒态宇宙

也许有人会问，既然光子的速度能够降低到零，那么宇宙中会不会堆积越来越多的光子呢？不会的！光子作为物质的一种存在方式，它不是永恒的，在一定条件下光子可以转化为别的物质，也就是说光子是有一定寿命的。任何一个光子不可能永远存在下去，它必将转化为别的物质形式。宇宙中的物质无时无刻不在运动，所以宇宙中不会堆积越来越多的光子。虽然我们目前并不知道光子是如何转化为别的物质的，但我们依然相信整个宇宙是稳定的、恒态的，而局部宇宙则可能是不稳定的，处于演化过程中的。同样的道理，整个宇宙也不会被光子均匀照亮。由于光子在宇宙空间中运动时速度逐渐减小，所以任何星体发出的光只能传播到有限远处。也正因为如此，我们所观测到的宇宙始终是有限的。如果想观测更远的宇宙空间，一个方法是派出宇宙飞船，另一个办法是在宇宙空间中建立许多中转站，在光信号速度未衰减到零以前接受、放大、转播它。理论上讲，只要中转站的数量足够多，我们就可以看见任意远处的宇宙空间。

8.浩瀚宇宙

假设我们能够乘座一艘高速飞行的宇宙飞船遨游太空，在刚离开地球时，我们可以观测到150亿光年的宇宙，离我们越远的星体其红移值也越大，远处的星体放出强烈的X射线或γ射线。随着我们飞行距离的增大，我们会发现银河系的红移值越来越大，并且其颜色逐渐偏蓝，而原先我们观测到呈蓝色或紫色的星体颜色逐渐偏红，最终银河系将消失在我们的视野之外。当我们飞到离银河系150亿光年的地方，我们发现展现在我们面前的宇宙范围仍然有150亿光年；而原先我们认为正在以很大速度分离的星体或膨胀的宇宙空间并没有膨胀。无论我们飞到哪里，始终只能看见150亿光年的宇宙空间，也始终能够看见150亿光年的宇宙空间，宇宙是无限的；并且我们始终是宇宙的“中心”，因为所有的星体看起来所有的星体都好象以我们为中心向外爆炸形成的一样，越远的星系(红移值越大)离开我们的速度也越大。我们认为，宇宙是无始无终的，物质的存在是永恒的，对某一特定的物质形态有其产生和消亡的过程，但整个宇宙不存在产生和消亡的过程，它是自始至终存在并且不会消亡的。同时也应该看到，宇宙是无限的，不会仅仅只有150亿光年的空间。

从上个世纪以来，人们已经探索到了上百亿光年的宇宙空间，然而这只不过是苍海一粟。也许还要几十年甚至上百年人类才能认识到宇宙的无限性，但只要天下有志之士携手合作，这一天定会早日到来。

二、浅谈光的衍射

通常情况下光总是直线传播。但当光线经过足够窄的窄缝时将形成明暗相间的衍射条纹。由于光子不带电，在电磁场中不偏转，所以光子的衍射不是电磁力作用的结果，而是引力子与光子作用产生的。光子与引力子作用不是一个简单的碰撞过程，而是一个极为复杂的过程。在光子与引力子相遇的一瞬间它们形成一个混合体，这就打破了结合前光子内部各部分的平衡，混合体内部存在着排斥力和凝聚力两种作用。若排斥力占主导作用，则混合体将在极短的时间内“裂变”放出引力子；若凝聚力占主导作用，则混合体将形成一个新的光子。那么满足什么条件的混合体(光子)才是稳定的呢？经典电磁理论指出：所有光子的能量均为某个最小能量的整数倍。也即所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍，只有这样的光子才能稳定存在。当然这并不表明能量为某个最小能量的非整数倍的光子就不存在，只不过由于它们极不稳定，在形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子，目前我们还没有观测到或注意到这类光子罢了。从这里我们可以看出，与原子核一样，所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍，说明光子也有一定的内部结构，某些质量的光子由于极不稳定，在其形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子，这就造成稳定存在的光子质量的不连续。言归正传，由于引力子质量远远小于光子的质量，所以光子不可能吸收一个引力子形成新的光子(因为这样的光子是不稳定的)。但是若在同一时刻，光子与许多引力子相互作用，而这些引力子质量之和又大于最小光子的质量，光子就有可能吸收质量和等于最小光子质量的引力子数目而形成新的光子。举例来说，若最小光子的质量是引力子质量的10万倍，那么当同一瞬间有15万个引力子作用于光子时，光子只可能吸收10万个引力子，另外5万个引力子不被光子吸收，仅对光子产生微小的冲量。倘若在同一瞬间有9万个引力子作用于光子,那么这9万个引力子都不会被光子吸收，它们仅对光子产生微小的冲量。光子可能吸收的引力子数目只可能是10万的正整数倍。只有光子吸收引力子形成新的光子才能全部吸收引力子的冲量，否则的话，光子仅受到极小的冲量。

现有一个宽度为α的窄缝，绝大多数光子经过窄缝时虽然与许多引力子作用，但大多不会形成新的光子，这样大部分光子仅以极其微小的发散角投射到屏幕上，形成宽度略大于α的中央亮纹。由于衍射条纹是对称分布的，所以我们只讨论一半。拿中央亮纹以上的条纹来说，这些条纹是由缝中心到缝顶部经过的光子偏转形成的。从缝中心到缝顶部经过的光子，若吸收10万个引力子则形成稳定的新光子，而新光子由于全部吸收了引力子的冲量因而向上发生较大的偏移，从而在屏幕上形成宽度为0.5α的第一条亮纹。从缝中心到缝顶部经过的光子，若吸收20万个引力子则它向上的偏移量是第一条亮纹偏移量的两倍，形成第二条亮纹。同样形成第3条、第4条、第5条……第n条亮纹。中央亮纹以下的亮纹也是这样形成的，并且中央亮纹的宽度约为其它亮纹宽度的两倍。由于从缝中心到缝顶部引力逐渐增大，所以与光子作用的引力子数目也可能逐渐增多。假设在离开缝中心向上的极小位移处，在该处最多只可能有10万个引力子与光子发生作用，那么经过该处的光子最多只可能偏移到第一条亮纹处。换句话说它最多只可能对第一条亮纹的形成做贡献，对第2条、第3条、第4条……第n条亮纹都没有贡献。由此在向上某处经过的光子最多只可能吸收20万个引力子，但也可能吸收10万个引力子，故经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成做出贡献而对第3条至第n条亮纹都没有贡献……；从缝顶部经过的光子可能吸收10万*1、10万*2、10万*3……10万*n个引力子，所以从该处经过的光子对第1条、第2条、第3条至第n条亮纹的形成都有贡献。这样形成的亮纹亮度依次为第一条>第二条>第三条>……>第n条。若缝变窄，则在离开缝中心向上的极小位移处，光子最多可能有20万个引力子，经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成都有贡献，这样就减小了第1条、第2条亮纹亮度的差异。也就是说，缝越窄条纹亮度越向两边分散，缝越宽条纹亮度越向中央集中。当缝很宽时，条纹亮度几乎全部集中在中央区域，两边的光子数几乎为零。这就是我们看到的光的直线传播现象。由于光子并不是一种波，其偏离直线传播(衍射)现象是由引力子引起的，所以光的衍射现象与缝的宽度无关。物体在阳光下的阴影边缘常常较模糊，这说明光子在经过物体表面时受到引力作用而偏离了直线传播。理论上来说只要光子的运动方向和引力方向不在一条直线上，光子就会偏离原来的运动轨迹，并且引力场越强光子弯曲的程度也越大。星光在经过恒星以后通常会发生弯曲，有时我们甚至能够看到星体后面的其它星体发出的光。

三、论电子结构与原子光谱现象

1.电子发光

原子是如何发光的？要弄清这个问题首先必须明白光子是由原子的哪一部分发出的。我们知道，原子是由原子核和核外的电子组成的，原子核的结合能很大，不可能发出光子，所以光子只可能是电子发出的。在化学反应中伴随着电子的得失，常常有能量(光子)放出，光电效应、激光现象及其它一些实验也证明了光子是由电子发出的，所以可以肯定原子发光其实是电子发出光子。既然电子可以放出光子，那么光子必然是电子的组成部分，或者说电子有一定的内部结构，光子是其组成部分之一；由于光子不带电，说明电子内部电荷的分布是不均匀的，因为如果电子内部电荷是均匀分布的，则光子就应该带电。原子中原子核和电子之间的距离很小，它们之间的静电力很强，因为电子内部电荷分布不均匀，所以在原子核强大的静电力作用下电子内部电荷将重新分布，甚至可能发生裂变，这就为电子放出光子创造了条件。当电子裂变放出光子后，它的各个组成部分结合的更加紧密，在适当的时候可能吸收一个光子，这就为电子吸收光子储存能量创造了条件。而电子正是通过不停地吸收、放出光子来和外界交换能量的。稍后我们将看到，原子正是通过电子不断吸收、放出光子来和外界完成能量交换的。一般来说，电子质量越大其内部各部分结合的越松散，在静电力作用下越容易发生裂变；电子质量越小其内部各部分结合的越紧密，在静电力作用下越不容易发生裂变。与原子核“幻数”相似，总有特定质量的电子的结合力相当大，比其它质量电子的结合力大许多，这些特定质量的电子往往对应于某些稳定的轨道。

有人认为物质发光是由于物质中的原子或分子受到扰动的结果，认为光子是由原子或分子发出的。其实这是一种错误的看法。我们知道，原子是由原子核和核外电子组成的，光子是一种物质实体，或者是由原子核发出的，或者是由电子发出的，除此以外再没有别的选择。说光子是由原子发出的，这是一种不确切的说法。

2.原子核和电子之间的磁力作用

两个相距一定距离的异种点电荷在静电力作用下必然会吸引在一起，因为静电力作用在两点电荷连线上。而原子核和电子不会吸引在一起。这就启示我们在原子核和电子中必然存在一种其它作用力。这个力就是原子核和电子之间的磁力。我们知道，在通以相同方向电流的两条平行导线间会产生磁力作用，在磁力作用下它们将彼此吸引，原子核和电子的相向运动正相当于通以相同方向电流的两条平行导线，在它们之间也将产生磁力作用。静电力的作用总是使电子获得指向原子核的向心速度，而原子核和电子之间的磁力则使电子获得切向速度，并且原子核和电子之间的相对速度越大，它们之间的磁力也越大。当原子核和电子之间彼此相对静止在一定远处时，在静电力和磁力的共同作用下，它们并不会吸引在一起。因为静电力使电子获得向心速度，磁力使电子获得切向速度，电子并不是沿着直线靠近原子核，而是沿着螺旋线靠近原子核。开始时螺旋线的半径为无穷大，电子作直线运动；一旦电子相对原子核的速度不为零，磁力开始起作用，电子的运动轨迹开始发生弯曲；当电子与原子核靠近到一定的距离时，电子和原子核之间的静电力恰好等于电子作圆周运动所需的向心力，此时电子处于平衡状态，螺旋线变成了圆。同样在电子离开原子核时也是沿着螺旋线运动的。在静电力作用下，电子总要尽量靠近原子核，在磁力作用下，电子有远离原子核的离心趋势，正是在这两种力作用下，电子处于稳定的平衡状态中。电子在原子核中处于稳定状态时，它的轨迹是圆。因为当电子的轨迹不是圆时，它总要受到磁力的作用，这个力使电子的切向速度增加、运动轨迹向圆靠近。而电子受磁力作用时它的运动轨迹就要发生变化，就不是稳定的，只有当电子的轨迹是圆时才不受磁力的作用，所以说电子在原子核中的稳定轨迹是圆。太阳系中的行星在太阳引力作用下，其运动轨迹可以是圆或椭圆，但在原子系统中，电子在原子核静电力作用下，其稳定轨迹只可能是圆而不可能是椭圆。

3.基态电子的稳定性

处于基态的电子为什么是稳定的？为什么不会被原子核吸收？人们通常认为：做加速运动的电荷会向外辐射能量.如果电子在原子核中做圆周运动，则它就有加速度，必然会不断地向外辐射电磁波，随着电子能量的减小它将沿着螺旋线落入原子核中，这样整个原子就是不稳定的，然而事实并非如此。于是人们推测电子在原子核中不可能做圆周运动。我们认为以上推断是错误的，电子的确在原子核中做圆周运动，其理由如下：第一，电子辐射电磁波并不是一个只出不进的过程。电子时刻不停地向外辐射能量，也在时刻不停地吸收光子，这是一个动态平衡过程。如果电子吸收的能量大于其辐射的能量则原子的温度升高，如果电子吸收的能量小于其辐射的能量则原子的温度降低，倘若没有外界能量输入，原子总会由于向外辐射能量而降低温度，只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射电磁波。第二，电子在原子中的质量并非一成不变的。一般而言，电子离核越近质量越小，离核越远质量越大(这一点我们稍后证明)。第三，电子和原子核之间并非只有静电力作用，还存在磁力作用。正因为磁力作用的存在使电子在靠近原子核时切线速度不断增大，从而使其离心力逐渐增大，以致于可以与静电力抗衡维持电子在原子核中的稳定。

这里需要我们证明随着电子离核距离的减小，离心力的增加速度大于静电力的增加速度。设电子稳定时质量为M，速度为V，与原子核相距R，原子核电量为Q，此时静电力F正好等于电子作圆周运动的向心力，

离心力大于静电力，所以此时电子作离心运动，将回到距核R的轨道上。同样当电子受到远离原子核的扰动后，静电力F大于电子作圆周运动的向心力，电子将向原子核运动，最终要回到距核R的轨道上，这里不再证明。

另外我们认为，做加速运动的电荷会向外辐射电磁波这个提法不够确切，应该说做加速运动的自由电荷会向外辐射电磁波，而电子在原子核中做圆周运动时不会向外辐射电磁波。两者有什么区别呢？我们知道，在原子核和电子结合成原子的过程中要向外放出能量，即自由电子要在原子核静电力作用下裂变放出光子才能够成为原子中的电子，原子中的电子和自由电子是有区别的。自由电子的质量大于原子中的电子的质量，自由电子各部分结合得较为松散，受到外界扰动(有加速度)时会向外辐射电磁波；而原子中的电子质量小，各部分结合得较为紧密，受到外界扰动(有加速度)时未必会向外辐射电磁波，只有当外界扰动(加速度)足够大时才会裂变辐射电磁波，所以电子可以在原子中做圆周运动而并不向外辐射电磁波。

4.稳定轨道的形成

对于处于基态的电子来说，每秒会有许多光子与其作用。这些作用有指向原子核的，也有指向核外的。电子在吸收一个或几个光子以后质量增加，形成新的电子。我们先考虑指向核外的扰动。设电子在吸收一个或几个光子以后质量增加为M+Δm，与原子核相距R+Δr，我们知道，一定质量的电子总有与一条特定轨道与之对应，比如电子的质量为M时其轨道半径为R，那么当电子质量为M+Δm时就可能停留在半径为R+Δr的轨道。但这里我们少考虑了一个条件，那就是质量为M+Δm的电子的结合能。我们知道电子在每秒内会受到许多光子的扰动，假设质量为M+Δm的电子运行在半径为R+Δr的轨道上，若它受到一个指向原子核的扰动，离核距离变为R+Δr-r，此时原子核静电力对它的作用增强，若它的结合能小的话则电子立即裂变放出光子重新回到其原来的轨道R上；如果质量为M+Δm的电子内部的结合能非常小，以至于受到微小的扰动时立即裂变放出光子，那么它在半径为R+Δr的轨道上停留的时间也趋近于零，换句话说半径为R+Δr的轨道根本不存在；如果质量为M+Δm的电子内部的结合能非常大，以致于受到很大的扰动时它才裂变放出光子，那么电子就能够在半径为R+Δr的轨道上停留一段时间，这段时间就是原子的平均寿命。假设有一群电子处于同一激发态，由于每个电子受到的扰动情况不一样，有的电子受到的扰动大有的电子受到的扰动小，而只有电子受到足够大的扰动并运动到离核足够近的地方才会裂变放出光子，所以电子裂变回到基态的时间也不一样。处于同一激发态的原子的平均寿命和两个因素有关：一是电子的结合能，二是电子受到的扰动。电子内部的结合能与原子核“幻数”相似，只有特定质量的电子的结合能才是很大的，所以电子的轨道也是特定的、不连续的，其它质量的电子由于结合能很小，裂变时间极短，所以它们不可能稳定停留在原子中，也形成不了稳定轨道甚至根本就没有轨道。我们再来考虑指向原子核的扰动。设电子在吸收一个或几个光子以后质量增加为M+Δm，与原子核相距R-Δr，此时原子核对电子的静电力增强，电子立即裂变放出质量为Δm的光子，由前面的证明我们知道，此时电子的速度增大，离心力大于静电力，电子最终将停留在半径为R的稳定轨道上。也许有人会怀疑，这样看来电子可能存在的稳定轨道岂不是唯一的了？实际上由于电子在原子核外有几个不同的稳定质量，所以它也有几条稳定轨道，一定的质量总是与某一条特定轨道相对应。从这里我们可以看出，电子在原子核中的稳定轨道往往对应于电子结合能极大的质量，结合能小的质量由于在原子中不稳定因而不会形成稳定轨道。

5.电子结构与不同跃迁轨道

对于处于同一激发态的一群电子而言，设电子的质量为M+Δm，它们可能会有不同的跃迁轨道，放出的光子的能量(质量)也不同，但总是跃迁到离核近的电子放出的光子的能量(质量)大。电子从激发态回到基态的过程并不是先放出光子再回到基态，而是先回到比基态更近的地方放出光子然后才回到基态。当电子回到离核R-Δr处时，在静电力作用下电子裂变放出质量为Δm的光子，此时离心力大于静电力，电子将回到半径为R的稳定轨道上。那么电子为什么会有多条跃迁轨道呢？这说明处于同一激发态的电子内部结构(结合力)不同，有的结合力大，有的结合力小，结合力小的光子在离核较远的地方裂变，放出的光子能量也较小；结合力大的光子在离核较近的地方裂变，放出的光子能量也较大，电子的跃迁方式是由其内部结构决定的。同一质量的电子可能有多种裂变方式，再次向我们说明电子具有内部结构，在考虑原子光谱时一定要考虑电子的内部结构。处于激发态的电子在向基态跃迁时会发出光子；把原子的内层电子打掉以后外层电子会放出光子并向离核更近的轨道跃迁。这些现象启示我们：电子离核越近质量越小，电子离核越远质量越大。从这里也可以看出，电子质量越小其内部结合力越大。因为离核越近电子受到的静电力越大，而电子能够稳定存在说明其内部结合力越大。在同一个原子中，内层电子的质量小于外层电子的质量；同一个电子离核越近质量越小。

人们发射的人造卫星可以设定轨道，其轨道变化可以是连续的，但对原子核中的电子来说，其轨道变化则是不连续的。怎样理解这一点呢？让我们做一个假想实验。把两个带异种电荷的点电荷放置在一定远处，并且假定它们之间除了静电力以外不在受到其它力的作用，则最终它们将互相吸引在一起。无论怎样改变这两个电荷的质量、电量，结果都是相同的。这说明：用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。说到这里，好事者马上就会解释，因为宏观电荷物质波的波长极短而电子物质波的波长较大，所以用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。换一个角度来说，宏观物质和微观物质是有区别的，用宏观物质不能模拟微观物质。但区别究竟在哪里？一个是宏观物质而另一个是微观物质，这个解释近乎无聊了。还是让我们来仔细分析为什么用宏观电荷不可能模拟原子核和电子之间的作用力。我们知道，在静电力作用下，电子和原子核开始时相向运动，而后在磁力作用下沿着螺旋线相互靠近，正是由于原子核和电子之间的磁力使电子获得了绕原子核运动的切向加速度，并使整个原子处于稳定状态。那么，两个宏观点电荷之间的运动轨迹为什么是一条直线呢？这是因为宏观电荷的荷质比远远小于原子核和电子的荷质比，在静电力作用下宏观点电荷获得的最终速度也小得可怜，因此宏观点电荷之间因相对运动而产生的磁力也微乎其微，近似于零。所以宏观点电荷在静电力作用下表现为相向运动，其运动轨迹接近直线。从这里我们可以得出这样一个结论：虽然静电力作用在两个电荷的连心线上，但是仅在静电力作用下，电荷的运动轨迹不一定就是直线，两个电荷的荷质比越小，其运动轨迹越接近直线，反之则越接近曲线。那么，如果宏观点电荷的荷质比足够大甚至可以与原子核或电子相比时，是否可以用宏观点电荷模拟原子核和电子相之间的作用呢？也不能！如果宏观点电荷的荷质比足够大，甚至可以与原子核或电子相比，那么这样的两个异种电荷在静电力作用下会沿着螺旋线相互接近，最终会处于稳定状态，但由于宏观点电荷的质量不会发生变化，因此最多只能形成一条稳定轨道，而不可能象电子那样在原子核中有多条稳定轨道。

在多电子原子中，各电子间有什么主要区别呢？有人认为离核越近的电子能量越低，越不容易失去；离核越远电子能量越高越容易失去，但这还不是最主要的区别。多电子原子中各电子间最主要的区别在于它们的质量不同。离核越近的电子质量越小，离核越远的电子质量越大，同一个原子中没有两个质量相同的电子存在。在氢原子中也是电子离核越近质量越小，离核越远质量越大。

6.原子的吸收光谱和明线光谱

在原子的吸收光谱中，只有特定能量的光子才被电子吸收；在原子的明线光谱中，同样也只能发出特定能量的光子。于是人们认为电子只能吸收或发出特定能量的光子。我们知道，只要物体的温度在绝对零度以上，就会向外发射电磁波，物质的发射光谱是连续光谱。那么其它能量的光子是由哪一部分发出又是如何发出的呢？显然还是由电子发出的，因为原子核不可能发出光子。当我们用电子束轰击汞原子蒸汽时，可以发现当电子的能量为某些特定值时，汞原子强烈地吸收其能量；对于其它能量的电子汞原子只吸收其一部分能量。汞原子只吸收电子束的能量实际是汞原子中的电子吸收电子束的能量。可见，原子中的电子可以吸收各种能量(质量)，但对特定的能量(质量)吸收能力十分强。在原子的吸收光谱中，电子可以吸收各种能量的光子，只不过大部分光子被电子吸收后与电子的结合能并不大，受到微小的扰动后立即放出光子，由于该过程极短，所以当连续光通过原子蒸汽时，大部分光子被吸收后又很快放出，看起来似乎没有与原子作用，只有极少数具有特定能量的光子与电子的结合力极大，这类光子被吸收后要保持一段时间才可能放出，故吸收光谱会出现几条暗线。至于原子的明线光谱，与其说是明线光谱还不如说原子的发射光谱中有几条线特别亮。这是因为处于激发态的电子比别的能量状态的电子稳定，停留的时间较长，所以在一群原子中处于激发态的电子数目总比别的状态的电子数目多，因而它们发出的光也更亮一些。事实上原子的发射光谱不仅仅是明线光谱，明线光谱只是原子发射光谱中极个别的具有代表性的光子，原子几乎可以发出小于一定能量的任何光子。电子在原子中时刻不停地吸收各种能量的光子，由于电子与绝大部分光子的结合力都不大，所以电子也在时刻不停地放出各种能量的光子，因此物质的发射光谱往往是连续光谱。

许多人都认为原子只能吸收特定能量的光子，原子也只能放出几种特定能量的光子，因为他们看到原子的吸收光谱中仅有几条特定频率的暗线，而子的发射光谱也仅仅是几条特定频率的明线而已。其实这种看法是错误的。我们不妨这样分析，若原子只能吸收特定能量的光子，则只有特定能量的几种光子对物体具有明显的热效应，并且每种物质的敏感光子不同。实际上并非如此。我们知道，红外线具有显著的热效应，对任何物质都是如此。此外，物质的发射光谱是连续光谱，这也说明原子或分子的吸收（或发射）出的光子是广谱性的。为了充分理解这个问题，需要作进一步的说明。现代物理学指出：氢原子吸收的光子能量只能是13.6/n*n电子伏（这里n取自然数），也就是13.6、3.4、1.5……电子伏，并且认为对于10电子伏、3电子伏这样的其它能量的光子不会被电子吸收。我们认为：电子吸收的光子能量是连续的，对于10电子伏、3电子伏这样的其它能量的光子同样会被电子吸收，只不过电子吸收这些光子后，电子和光子的结合能不够大形不成稳定的轨道，所以电子又很快放出该光子，由于作用时间极短，以致于我们误认为电子没有吸收光子。换一个角度来考虑，当大量的原子吸收了能量连续的光子时，由于大部分电子与光子的结合力都不大，所以这些电子在极短的时间内（设为t）就会裂变放出光子，而能量为13.6、3.4、1.5……电子伏的光子与电子的结合力很大，所以电子裂变放出光子的时间也很长，如果这个时间是100t，则电子放出相应的光子也比其它光子亮100倍；如果这个时间是1000t，则电子放出相应的光子也比其它光子亮1000倍……，这样，在原子的明线光谱中自然就形成几条特殊的亮线了。由此我们得出一个结论：在原子的发射光谱中，任意一条谱线的亮度与处于相应激发态的原子的平均寿命成正比，原子的平均寿命越长，谱线的亮度越大；原子的平均寿命越短，线的亮度越小。当然这有个前提，那就是被原子吸收的连续光谱中各种能量的光子是平均分布的。

7.热现象的本质

由于电子时刻不停地受到光子的扰动，不断地吸收各种能量的光子，也不停地放出各种能量的光子，所以电子在原子核中并不是处于稳定状态，它的运动轨迹也不是正圆。一般来说，温度越高，电子受到的扰动越大，其运动轨迹偏离圆形的趋势越明显；温度越低，电子受到的扰动越小，电子的运动轨迹越接近圆(只有在绝对零度时，电子的运动轨迹才可能是正圆)。从这个意义上来说，原子模型可以看作是卢瑟福的行星模型和电子云模型的结合：温度越高，原子模型越接近行星模型；温度越低，原子模型越接近电子云模型(但在某一瞬间，电子在原子核中有确切的位置)。温度的高低反映了电子偏离稳定轨道程度的大小，单个原子(分子)也有温度。电子偏离圆形轨道的程度越大，表明该原子的温度越高，电子裂变后放出的能量也越大。所以温度升高时物体发出的电磁辐射向短波方向移动。对于温度一定的物体来说，它内部包含了大量的原子，这些原子中的电子由于受到的扰动大小不同，它们裂变放出光子的质量也不同，但大致满足正态分布，即发出的光子中能量特别大的和能量特别小的都是极少数。由前面的论述我们知道，电子在原子核中的能量大小并非定值：电子离核越远电势能越大，离核越近电势能越小。与宏观电荷一样，电子的电势能是其与原子核距离的函数，电子和原子核间的作用力服从库仑定律。温度越高，电子离核越远，电势能也越大，因而也越容易失去；温度越低，电子离核越近，电势能也越小，也越不容易失去。

什么是热现象呢？这似乎是不是问题的问题。人们通常认为：热现象是大量分子无规则运动的反映，温度越高分子的平均速率越大，温度越低分子的平均速率越小。果真如此吗？我们知道，太阳时刻不停地向外抛射高能粒子，这些粒子的速度接近光速，宇宙中其它恒星也在不停地向外抛射高能粒子，所以在宇宙空间任何地方，都有许多高能粒子正在做杂乱无章的运动，这些粒子的速度通常都接近光速或亚光速。这样看来宇宙空间的温度应该很高(至少比恒星内部高)，宇宙空间应该是很明亮的。但事实上，宇宙空间是漆黑的一团，温度只超过绝对零度一点。这说明粒子运动速度大未必温度就很高，物体的温度不是由组成它的原子(分子)的平均运动速度决定的。温度升高，原子(分子)的平均速度增大。但反过来，原子(分子)的平均速度增大并不意味着温度升高。我们知道，只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射电磁波，而物质向外辐射电磁波的原因是电子受到扰动后在静电力作用下放出光子，并且光子受到的扰动越大放出的光子能量也越大，相应的物体的温度也越高。从这个意义上来说，原子是储存热量的最小单位，单个原子也有温度，因为它可以储存热能。但单个的带电粒子如质子、电子在不受外界任何扰动时，即便速度再大也不会向外界释放能量，因此它们都不能储存热能，因而也没有温度。应该看到，原子(分子)的高速运动所具有的能量仅仅是动能而不是热能，和宏观物体一样，速度大未必温度高。宏观物体的速度与其温度无关，原子(分子)也是如此。一个原子(分子)的速度比其它原子(分子)的速度大，只能说明它的动能大，储存的热能未必就多。热能仅储存于原子核和电子形成的原子体系中，两者中缺少任何一个都不能储存热能。在日常生活中我们用红外线(微波)加热而不用紫外线，紫外线的热效应远远小于红外线(微波)。这是因为红外线(微波)光子的质量小，和原子中电子的结合力大(包括内层电子)，而紫外线和原子中电子的结合力小(它几乎不与内层电子作用)，所以红外线往往容易被物体吸收，其热效应当然比紫外线强。

再进一步考虑，什么是热现象呢？热现象和温度之间有什么关系呢？我们认为：对一个物体而言，倘若它储存了热能它就有温度，并且它储存的热能越多它的温度就越高，反之则温度越低；倘若物体没有储存热能则它就没有温度或者说它的温度是绝对零度；倘若物体不能储存热能，则用温度来衡量该物体是没有意义的。我们知道，原子是储存热能的最基本单位，原子的热能实际上是储存在电子中的。单独的原子核、单独的电子都不能储存热能，所以单独的原子核、单独的电子都没有温度。同样的道理，光子也不能储存热能，它仅仅是热能的载体，因为单独的原子可以储存热能，所以单独的原子有温度，但由于单独的光子不能储存热能，所以单独的光子没有温度，不同能量的光子之间只有能量的差异而没有温度的差异，用温度来衡量光子是毫无意义的。倘若光子也有温度，则在太阳系中离太阳越近的空间温度就应该越高，离太阳越远的空间温度就应该越低，事实上完全不是这么回事。

第3篇：物理论文范文

论文关键词：密切协作，物理课改

 

物理实验员是物理实验仪器装备的管护者和准备者，也是物理新课程资源的重要组成部分。由于实验员长期从事仪器设备的维修、养护和使用工作，他们积累了比较丰富的管护和熟练使用仪器装备的方法经验。任课教师是物理演示实验、学生探究实验的主要实施者和指导者，在物理实验教学中起主导作用。实验员与任课教师由于在实验教学中的角色分工、侧重点不同，所起的主要作用也各不相同。

为了最大限度地提高物理实验效益，有效延长仪器设备的使用寿命，把物理新课程改革“凸显物理学的学科特点，全面培养学生的实验操作、实践和创新能力”的理念真正落到实处，彻底消除有些教师认为实验员所从事的工作只是一些教学辅工作，对物理教学所起的实际作用不大，自己才是物理教学的主要承担者等一些偏见，以及个别实验员对自己工作的性质认识模糊，认为只要自己工作努力、不需要任课教师的协助支持就会做好实验管护工作等的错误观点。实验员与任课教师都是课程资源的有机组成部分，共同构成物理实验教学的整体系统，互为依存。

因此，二者在实验教学中必须互相尊重、通力合作、取长补短，发挥各自的专业优势，而不是相互脱节、相互指责、要求不统一，让学生无所适从。这样，即使再好的仪器装备也发挥不出它应有的效用物理论文，实验教学的效果就会大大折扣！只有二者在工作中紧密协作，各司其职、相互补充，就会有效地提高物理实验教学的课堂效益，把新课程改革的理念真正落到实处。下面阐述一些笔者的做法与经验，与各位同仁交流和共享：

一、互相尊重、密切协作

互相尊重、互相理解、互相信任是做好一切工作的重要前提和思想基础论文的格式。由于物

理学特有的以实验为基础的学科特点，实验员与课任教师所从事的工作都是教学系统中不可分割、紧密联系的重要组成部分，只是教学分工的不同，没有地位的高低、主次之分。实验员是任课教师的参谋和助手，课任教师是实验教学的主导者和引领者，彼此要相互理解、相互尊重、相互信任、默契配合、各负其责。

课任教师要尊重、理解、支持实验员的工作。督促要求学生严格按实验的操作规程进行，带头爱护实验仪器，实验毕与实验员一起检查验收仪器装备的使用情况，督促学生按实验要求，认真填写实验记录档案，培养学生良好的实验素养和严谨的实验习惯等。随着地区经济的发展和各地教育资源的合理整合，大多数学校的学生探究实验都是按两人一组配备的，组数较多，仅凭课任教师一人进行全面指导会难以兼顾，这就需要实验员给予积极协助指导。

同时，二者在实验教学中的指导方向各有其侧重，优势互补，实验员侧重于仪器设备等使用方法指导，而任课教师则侧重于实验原理、实验步骤方法、实验数据的处理等方面，二者恰当有机的结合、互为补充，将会发挥各自的长处，最大限度地提高物理实验教学的整体水平。

二、互相学习、取长补短

任何人都有自己的长处和短处，实验员与课任教师也毫不例外。实验员熟悉物理

仪器装备的性能及操作方法，课任教师要虚心向实验员学习请教，熟练掌握仪器的使用方法。特别是年轻教师更要向实验员拜师学艺，逐步摸索仪器设备的使用要领，在学习和使用中提高自身的实验技能，改进实验方法，这也是物理新课程资源建设的需要。实验员应把平时发现和积累取得最佳实验现象的技巧，及时传授给任课教师。由于科学技术的飞速发展及地区经济的日益强大，物理实验设备也在不断地更新换代，这就需要课任教师必须同步更新实验技术，凭过去的老经验是行不通的。

如现今条件较好的学校都更换了过去简陋的实验台，代之以美观漂亮、功能齐全的综合性实验台，数字化的实验设备也逐步走进了中学物理实验室，成为物理实验教学中的一大“亮点”物理论文，课任教师就必须熟练地了解和掌握其使用方法，便于在实验指导中做到心中有数。

实验员也应该向课任教师学习。由于他们长期直接从事课堂教学，对物理实验原理，教学重、难点的确定与突破，学生观察点的把握，以及物理实验效果的是否明显，对物理规律、物理概念的认识理解都有深刻的体会与感悟，在仪器的使用和实验的改进中也积累了丰富的经验，有独到的见解，实验员必须悉心关注和收集，这虽然是一些点滴经验，但都是最实际、最有效的思维“火花”，长期积累应用，就会促进教学资源的共同利用。

如做静电感应的演示实验时，有的教师为了使学生直观地观察到感应起电的实验现象，在球形导体上贴上了几根红丝线，这虽是一个简单的改进，但实验效果却非常生动直观。实验员保留了这个微小的改动，一直沿用至今。

三、相互支持、形成合力

物理实验员与课任教师的工作是衔接紧密、协调一致的，二者互为依存、各有特

点。实验员为物理实验的顺利进行提供了可靠的物质保证和技术支持，而任课教师是实验教学的具体实施者。二者相互支持、配合默契，才能取得物理仪器管护与提高实验效益的双嬴！

如物理仪器的管护离不开任课教师的支持配合，而物理实验器材、材料的充足提供、实验指导也离不开实验员的全力以赴，只有二者相互支持，形成合力，才能实现实验课堂结构、实验效益的最大化论文的格式。

四、相互补充、全面发展

实验员与课任教师是组成实验教学最关键的两个因素，课任教师在演示实验中要

爱护仪器设备，严格遵守有关仪器装备的管理要求，在学生探究实验中事先了解仪器的使用方法，强调仪器设备的安全防范措施，要求学生树立爱护仪器设备的自觉意识，真心诚意地理解支持实验员的工作。

而实验员在实验中深入课堂，一方面，检查督促学生严格按操作规程使用仪器，及时处理实验中的突发问题；另一方面，协助任课教师做好实验指导，当好课任教师的得力助手。同时，由于学生之间的智力差异、生源地的差异、及动手操作能力等的差异影响，全部学生不可能在有限的实验时间内都能达到预期的实验要求，总有一些学生希望在课外时间继续进行实验练习。因此物理论文，实验员可在课余时间开放实验室，指导有实验需求的学生在课余时间进行练习探究，以作为课内实验的有效补充和延伸。

五、相互交流、彼此沟通

相互交流是人们之间消除矛盾、的最好办法。实验员与课任教师在仪器

使用和准备实验时，由于他们对问题的理解、认识上必定存在一定的差异，必须相互交流、坦诚相见、反复实验、尊重科学、大胆改进，以提高物理实验效果为共同目标。

如笔者用摩擦力演示仪演示滑动摩擦力时，实验员提出要用硬塑料、硬纸片等材料制作几种不同的接触面，和原仪器较粗糙的接触面相比，既减小了摩擦力，保持了测力计指针的相对稳定，便于学生观察，又直观地显示了不同材料制作的接触面相对滑动时产生摩擦力的明显不同的现象。最后，实验的实际效果也验证了这一点。

第4篇：物理论文范文

论文关键词：内燃机

 

燃料燃烧要放出热量，相同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量是不一样的。热值这个物理量的引入就是为反映燃料燃烧的放热本领。我们把1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。热值的单位是焦/千克，读做焦每千克。

知道了某种燃料的质量和热值，计算它燃烧时放出热量的公式是：放出热量＝燃料热值×质量。若用Q表示放出热量，q表示热值，m表示质量，则公式写成Q=qm。

二、两种热机

关于内能的利用，有两个重要方面。内能的一个重要应用就是用它来加热物体。内能的另一个重要应用就是用它来做功。各种热机就是利用内能做功的机器。

内燃机是使燃料直接在气缸里燃烧，也就是全部能量转换过程在发动机内完成的热机。应用最广泛的内燃机有汽油机和柴油机两种。

汽油机和柴油机在构造上大致相同，它们在构造上的区别是汽油机气缸顶部装有火花塞，用它产生的火花来点燃从汽化器送进气缸里的雾状燃料混合物。而柴油机气缸顶部没有火花塞，但有一个喷油嘴，没有汽化器，但有高压油泵中国期刊全文数据库论文开题报告范文。柴油机的点火是在压缩冲程末由高压油泵经喷油嘴向汽缸内喷射雾状柴油，雾状柴油遇到远远超过它的燃点的热空气，便立即燃烧。

汽油机和柴油机的工作过程，都是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程这四个冲程组成。完成每个工作过程初中物理论文初中物理论文，曲轴要转两周。在柴油机里，推动活塞做功的燃气的温度和压强都比汽油机里高，燃气做的功较多，所以效率比汽油机高，功率较大。

汽油机和柴油机的区别我们可以用下面的表格表示：

三、热机的效率

在热机里，用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比，叫做热机的效率。

如果用Q表示燃料完全燃烧放出的热量。Q1表示与有用功相当的热量，表示热机的效率。那么有：

オ

蒸汽机的效率很低，只有6%～15%，内燃机效率比蒸汽机的高，汽油机的效率为20%～30%，柴油机的效率为30%～45%。热机效率是热机性能的一个重要指标。

四、内能的利用与环境保护

关于内能的利用和环境保护的问题。要知道工业企业，交通运输工具，家庭炉灶和取暖设备，它们都要用煤、石油等燃料，以取得和应用内能。它们排放的烟尘废气是大气污染的主要来源。

大气污染不但直接危害人体健康，而且会影响植物的正常生长，甚至影响全球的气候。保护环境，控制和消除大气污染，已经成为当前需要解决的重要课题。

第5篇：物理论文范文

论文关键词：《万有引力理论的成》就教学设计

 

1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2、掌握应用万有引力定律计算天体质量的两种方法。3、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。（二）过程与方法1、通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。2、了解天体中的知识。（三）情感、态度与价值观体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点

教学重点

根据已知条件求天体质量。

教学难点

根据已有条件求中心天体的质量及解决天体运动的思路与方法。

教学方法

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、总结规律。

教学过程

知识回顾：

1、物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。

2、解决匀速圆周问题的一般思路是什么？

3、万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？

4、重力和万有引力的关系？

引入新课

师：阿基米德在研究杠杆原理后说了一句振奋人心的话：“给我一个支点，我可以撬起地球！”同样给你一个天平，能否称出地球的质量呢？

生：不能。

师：地球的质量不能用天平直接称量，那么用什么办法才能称出地球的质量呢？

新课教学

一、科学真是迷人--------称量地球的质量

1、教材上提供了一种称量地球质量的方法，我们一起去看看是如何称量地球质量的？

引导学生阅读教材完成下面问题

（1） 推导出地球质量的表达式初中物理论文，说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？

（2）表达式成立的依据是什么？

2、思考：利用万有引力的知识还有没有其他方法能够计算出地球的质量？

帮忙：（同学讨论完成）

某同学根据以下条件，想要计算地球的质量。已知引力常量G，月球绕地球公转的半径为 r ，月球绕地球公转周期为T ，你能帮助他计算出地球的质量吗？

提示：（1）月球在做什么运动？

（2）解决这类运动的思路是什么？

3、总结：求解地球质量的方法：

方法1：若不考虑地自转的影响，地面上物体的重力等于地球对它的引力。

方法2：若已知地球一卫星的轨道半径和线速度、角速度或周期其中之一，也可求得地球的质量。

练习1：

算地球的质量，除已知的一些常数（G,g)外还须知道某些数据，现给出下列各组数据，可以计算出地球质量的有哪些组：

A. 已知地球半径R

B. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v

C. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T

D. 地球公转的周期 及运转半径

通过对上题D项的分析引导学生实现知识的迁移中国知网论文数据库。从而把求解地球质量的方法推广到求解其他天体的质量。

4、知识迁移：

受到地球质量求法的启发，能否求出太阳、月亮等其他天体的质量呢？如果能求，需要哪些已知条件？如何求？

学生讨论完成上面问题。

5、小结：求解中心天体质量的方法：

方法1：表面重力加速度法：

若已知天体表面的重力加速度与天体的半径，可利用万有引力与重力的关系求得。

方法2：环绕天体法：

若已知天体一卫星的轨道半径和线速度、角速度或周期其中之一，可利用万有引力与向心力的关系求得。

提醒：

1.利用上述方法求天体质量时，只能求中心天体的质量，不能求环绕天体的质量。

2.在求天体质量时，地球的公转周期、地球的自转周期，月球绕地球的运行周期可做为已知条件用。

练习2：

A、B两颗行星，质量之比为MA/MB=p半径之比为RA/RB=q初中物理论文，则两行星表面的重力加速度为（ ）

A、p/qB、pq2 C、p/q2D、pq

练习3：

某一绕月卫星的轨道半径为r，周期为T，月球的半径为R，求

（1）月球的质量M为？

（2）月球的密度ρ为？

（3）若该卫星贴近月球表面飞行，则月球的密度ρ为？

二、发现未知天体

学生通过阅读教材，阐述海王星、冥王星的发现过程。

三、考题回顾

宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L.若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为 L.已知两落地点在同一水平面上。

求（1）该星球表面的重力加速度g。

（2）若该星球的半径为R，万有引力常数为G，求该星球的质量M和密度ρ

四、课堂小结：

1、如何求解天体的质量。

2、运用万有引力定律解决天体问题的一般思路是什么。

五、作业：

1、完成教材课后习题。

2、完成练习册23、24页习题。

六、板书设计：计算天体的质量（只能计算中心天体的质量）

（1）表面重力加速度法

万有引力理论的成就（2）环绕天体法

发现未知天体：海王星、冥王星的发现

第6篇：物理论文范文

论文关键词：分子在不断运动实验改进

 

人教版义务教育课程标实验教科书化学九年级上册第三单元“自然界的水”中，课题2“分子和原子”P50“分子在不断运动”探究实验，虽说实验现象明显，反应速度较快，但实验过程中挥发出来的氨气没做处理易挥发，污染环境，加之用小烧杯装氨水，所需药品量大，不能充分体现绿色化学实验量少，回收重复利用，对环境污染小（无污染）的原则。在实际工作中，笔者对该装置进行了五个改进，一是用塑料瓶（或塑料管）代替大烧杯形成密闭环境；二是用废弃药瓶代替小烧杯装浓氨水;三是用滴有酚酞溶液的滤纸代替加有无色酚酞试剂的小烧杯；四是实验药品一次使用为多次重复利用；五是将氨气分子和滴有无色酚酞试剂接触瞬间变色改为依据氨气分子运动路径（总体向上运动）滴有酚酞溶液的滤纸自下而上逐渐变红,取得明显的实验效果.

一、改进优点

1、污染小。用塑料瓶代替大烧杯，实验后用橡皮塞密闭后集中处理，整过实验在密闭环境中进行，挥发的氨气对教室、实验室空气污染小初中物理论文，确保学生和教师身体健康。

2、药瓶用量少。改小烧杯盛装氨水为带瓶塞的小药瓶盛氨水，改两个盛放滴有酚酞溶液的小烧杯为直接在滤纸条上滴加酚酞溶液，药品用量少（若用装棒冰的塑料管等直径小的塑料管代替塑料瓶作为密闭容器，药品用量更少）。

3、可回收重复利用。小药瓶中的氨水和用过的滤纸都可重复利用。

4、速度快。将实验装置改为直立状态，氨气分子向上运动速度快，达到实验目的所需的时间缩短，实验速度快，节约实验时间，能提高课堂效率。

5、凸现分子扩散运动的痕迹。在整个实验过程中，悬挂滴有酚酞溶液的滤纸自下而上逐渐变红，很直观的反映了实验中氨气分子运动路径（总体向上运动），现象明显，趣味性浓，效果好。

二、实验装置

1、实验装置图

1.制作实验装置（图1）

步骤一：准备

2、实验原理

利用浓氨水的挥发性，打开盛装浓氨水的小药瓶瓶盖（见图二），通过由塑料瓶制作的密闭通道，氨气分子运动到滴有酚酞溶液的滤纸，氨气分子溶于水形成氨水使滴有无色酚酞溶液的滤纸变红色，随着氨气分子向上运动，氨分子遇到滤纸条上滴入的酚酞溶液，由下自上依次变红。

3、实验装置制作

（1）材料：废旧矿泉水（纯净水）瓶2个，宽透明胶一圈，橡皮塞2个，小铁夹1个，小药瓶1个（根据所选塑料瓶口径的大小选择注射用头孢美唑钠、参麦注射液等废药瓶），浓氨水，无色酚酞溶液，滤纸条cssci期刊目录。

(2)制作：取2只规格一致的塑料瓶保留16CM去掉底部（除掉的底部可以做盛水的容器做图四的实验），用宽透明胶带将去掉底部两只塑料瓶粘在一起（见图一）；取一只废旧胸牌上的小夹子，用细铁丝固定在一只橡皮塞上（见图一）；将滤纸剪成宽0.8-1.0CM，滤纸条长度也可根据密闭容器的长度灵活掌握；将浓氨水装入小药瓶用瓶盖盖紧备用。

三、实验步骤及现象

1、操作

（1）、实验前按实验装置图制作和准备实验仪器（见装置图一）。

（2）、在滤纸条上自下而上按一定间距（见装置图一）滴加无色酚酞溶液，为增加趣味性，也可以在滤纸条上用无色酚酞溶液按一定间距画圆圈、小花等图案。展示初中物理论文，滤纸条上不变红。

（3）将滴有无色酚酞溶液的滤纸条用橡皮塞上连接的小夹子夹住，固定在塑料瓶瓶口的一端。

（4）、拔掉塑料瓶另一端瓶口的橡皮塞，打开装有浓氨水小药瓶的瓶塞，将塑料瓶瓶口罩在小药瓶的瓶口上，尽量压紧（见装置图二）。观察实验现象。

（5）、实验结束后，盖紧装有浓氨水的小药瓶的瓶塞，以备下次使用；用橡皮塞盖紧塑料瓶瓶口以便处理实验废气（见装置图三）。

2、现象

悬挂滴有酚酞溶液的滤纸条自下而上逐渐变红。

3、结论

氨气分子运动到滴有酚酞溶液的滤纸，氨气分子溶于水形成氨水使滴有无色酚酞溶液的滤纸变红色。说明分子在不断地运动。

第7篇：物理论文范文

1、反思实验原理

围绕实验原理进行反思，可变通实验原理公式，使实验方案更为简洁，实验结果更为准确。例如，“测量滑轮组机械效率”实验原理公式是η＝Gh/Fs，需用弹簧测力计测出重物的重力G，绳子自由端的拉力F，用刻度尺测出重物提升的高度h，绳子末端移动的距离s。若反思一下实验原理公式可变通为：η=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF此时可只需用弹簧测力计测出重物的重力G，绳子自由端的拉力F，观察承担物重的绳子的段数，即可方便地测出滑轮组的机械效率。

2、反思实验方法

引导学生思维求异，寻求多种实验方案，然后对实验方法进行反思，找出其特点和不足，从而优化实验方案，选取最佳策略。例如“测盐水密度”实验时，学生可探求以下多种方法。方法一：⑴用天平称出空烧杯的质量m1⑵烧杯内倒入盐水称出总质量m2⑶把烧杯内的盐水全部倒入量筒中，读出盐水的体积v⑷计算：ρ=（m2－m1）/v；方法二：⑴用天平测出烧杯和盐水的总质量m1⑵把烧杯内的水全部倒入量筒内读出盐水的体积v⑶用天平称出空烧杯的质量m2⑷计算：ρ=（m1－m2）/v；方法三：⑴用天平称出空量筒的质量m1⑵量筒内倒入适量的盐水，读出盐水的体积v⑶用天平称出量筒和盐水的总质量m2⑷计算：ρ=（m2－m1）/v；方法四：⑴用天平测出烧杯和盐水的总质量m1⑵把烧杯内的盐水倒入量筒中一部分，读出盐水的体积v⑶用天平称出烧杯和剩余盐水的质量m2⑷计算：ρ=（m1－m2）/v引导学生对以上四种方法进行反思，方法一中，烧杯内盐水倒入量筒时，烧杯壁上沾有盐水，使测出的盐水的体积变小，密度变大；方法二中，烧杯内盐水倒入量筒后，烧杯内壁沾有盐水，用天平称得空烧杯的质量变大，算出盐水的质量变小。从而使所求盐水的密度变小；方法三中，由于量筒高，放在天平上称量易发生倾斜、歪倒，容易损坏仪器，不便于操作；方法四弃掉了以上三种方法弊端，使测量简洁而又准确，确为最佳策略。

3、反思实验现象

针对学生实验过程中观察到的现象，进行深入地反思，可加深对物理规律的理解，增强学生分析判断能力。例如“组成串、并联电路”实验中，两灯泡串联时发现一只灯泡亮，另一只灯泡暗，学生提出疑问：“串联电路中各处的电流相等，两灯泡会同样亮，怎么会一只亮一只暗呢？”为此，引导学生进行反思，决定灯泡亮暗的是灯泡的实际功率。根据P=I2R，串联电路中电流相等，功率的大小取决于灯泡电阻的大小。一亮一暗是因为两只灯泡的电阻不同，亮的灯泡电阻大，暗的灯泡电阻小。如果其中一个灯泡电阻很小，实际功率很小，达不到亮的程度，则出现一亮一灭的现象。通过对上述现象的反思，使学生加深了对决定灯泡亮暗的是实际功率，而不单是电流或电阻大小的理解。

4、反思实验规律

让学生在实验操作的基础上，观察实验现象，分析产生实验现象的原因，深入反思实验条件和实验现象的变化，总结实验规律，加深对知识的理解和应用。例如在研究“凸透镜成像”的实验中，把蜡烛放在2倍焦距以外，观察到“倒立缩小的实像”，把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间，观察到“倒立放大的实像”，把蜡烛放在焦点以内，观察到“正立放大的虚像”。根据上述实验现象引导学生反思，可总结出以下规律：⑴物体由2倍焦距向焦点移动过程中，像逐渐变大。⑵物距小，像距大，像变大。反之亦成立⑶2倍焦距是成放大与缩小像的转折点，1倍焦距是成实像与虚像、正立与倒立的分界点。以上规律化的知识，学生印象深刻，为知识的迁移和灵活运用打下了良好的基础。

5、反思实验异同点

对多个实验，可进行联系与比较，反思实验异同点，更易使学生掌握实验的本质，理解实验规律，巩固知识与技能。例如做过“伏安法测电阻”，“伏安法测电功率”实验后，提出以下问题引导学生反思：⑴两实验根据的原理各是什么？⑵两实验的电路图是怎样的？⑶两实验共同用到的实验仪器有哪些？⑷两实验需要测量的相同物理量是什么？通过以上问题，鼓励学生大胆质疑，发表见解，展开讨论，分析对比寻找异同点，有效地培养学生思维的深刻性和批判性。

6、反思实验注意事项

第8篇：物理论文范文

论文关键词：八（12）班的汽化、液化恳谈会

 

老师：同学们，学习了汽化和液化的知识后，如果你能够在课余时间细心观察的话，你会发现生活中有许多汽化和液化现象。如果你已经有所发现，请说出来和大家分享！

小虎：我和爸爸一起在浴室洗澡时发现，浴室里每一个淋浴用的莲蓬喷头，都与两根管子相连，爸爸说这两根管子分别是冷水管和热水管，我们通过调节冷热水管的阀门，就可以从喷头喷出温度合适的温水了。我发现这两根管子中有一根外面是湿漉漉的水珠，有一根却很干燥。有一次我觉得好奇，就伸手去摸摸这两根管子，结果那根干的管子很烫手，而那根湿的却是冷冰冰的。我很是奇怪了一阵子，现在回想起来我明白了：冷水管外壁温度低，浴室里热的水蒸气遇到冷的管外壁会放热液化，形成的小水珠聚集在管子外壁，看起来冷水管就是湿漉漉的。热水管外壁温度高，比浴室里的热水蒸气温度还高，所以热水蒸气遇到它无法放热液化，而热水管子外壁即使因为其他原因沾上水珠，也会很快吸热汽化变成水蒸气看不到的，所以热水管外壁很干燥。

小雨：在家里烧开水时我有一个发现，嘻嘻，不过这个发现耗时很长的。我发现夏天水烧开时，茶壶口冒出的白气很少，而冬天水烧开时，茶壶口冒出的白气很多。而且无论白气的多少，都是壶嘴附近白气明显少，离壶嘴远一点的地方白气多一些。今天我可以解释啦！夏天水烧开时，因为厨房温度高，从壶嘴冒出来的水蒸气不容易迅速放热液化成小水珠，所以我们看到的白气少；冬天则相反，厨房温度低，水烧开时从壶嘴冒出的水蒸气可以很容易地迅速放热液化成小水珠，于是我们就看到了大量的小水珠在空气中飘荡而形成浓浓的白气。至于为什么总是壶嘴处白气少稍远处白气多也好解释免费论文下载。因为无论什么季节初中物理论文，总是壶嘴近处温度高，冒出来的水蒸气不容易放热液化，所以白气少；壶嘴稍远处温度低，冒出来的水蒸气容易放热液化，所以白气多！

小慧：我爸爸喜欢喝啤酒，夏天他还喜欢喝冷藏过的。我发现夏天爸爸从冰箱里拿出啤酒放在桌上后，一会儿瓶外面就会有很多小水珠，有时候连啤酒瓶外面的商标都会被水浸泡得一揭就下来了。现在我知道了，啤酒在冰箱里放了一段时间后温度会和冰箱冷藏室一样低，只有几摄氏度。拿出来放到房间里，夏天的房间温度有几十摄氏度，因此房间里热的水蒸气遇到冷的啤酒瓶就会放热液化，形成的小水珠附着在啤酒瓶外。

小名：嘿嘿，听了小萱的话，我顺便弄懂了自己的一个疑问。我从冰箱冷冻室里拿出冷饮时，冷饮周围也会冒白气，这些白气一般都是飘飘荡荡地向下散发。小时候我还以为这是妖怪在作祟呢，现在我明白了，这白气就是空气中相对较热的水蒸气遇到冷的冰棒迅速液化形成的小水珠，在无风的环境里，这些小水珠因为重而向下降落，所以看到白气慢悠悠地向下弥漫。

小华：我暑假回老家爷爷奶奶家时，看见院子里的爷爷栽着荷花的大水缸外面有水珠，然后不多久就下起了瓢泼大雨。奶奶说，水缸穿裙子，天就要下雨。现在我明白了，其实是这样的：夏天下雨前，空气中充满了水蒸气，而大缸里的水在不断地蒸发吸热，导致大缸外面的温度明显低于空气温度，于是空气中的热水蒸气遇到冷的大缸外壁就放热液化成小水珠，这些小水珠附着在缸外，就成了一条水淋淋的裙子。晴天没有这个现象是因为空气中水蒸气相对较少，即使有水蒸气液化在缸外，也会很快蒸发变成水蒸气，缸外不会有水珠长时间存在，看不到这条“裙子”。

老师：说的真好！我们就是要这样观察生活中的物理现象，并且用所学知识解释这些现象。

第9篇：物理论文范文

一、认真审题、明确对象、联想图景、启动思维。

力学习题有的给出一个物体，有的给出两个或多个相关联的物体。从物理过程看，有的给出部分，有的给出全部。认真审题就是要实现几个转换：1．由个别向一般转换。

所有的力学解题开始应对研究对象进行受力分析，代入运算时统一用力学的国际单位制（SI制），解题结束应对结果的合理性作出判断。

2．研究对象的实体向物理图景转换。

宏观物体（大到天体）；有做匀速运动的，也有做变速运动的；有个体，也否相关联的群体。对题目给定的研究对象进行抽象思维，形成一定条件下的清晰的物理图景。有趣的物理图景促进学生的注意转移，情感与图景贴近，达到情景结合，有助于学生思维的正常启动。

3．物理过程向物体的状态转化。在力学范畴内物体的运动状态有平衡状态（静止、匀速直线运动、匀速转动）和非平衡状态。物体处于何种状态由所受的合力和合力矩决定。学生对物理过程和物体所处状态的了解，减少了解题的盲目性。

4．已知条件向解题目标转换。力学解题目标一般包括：画出研究对象的示意图。在图上进行受力分析（不能遗漏所受到的每一个力，也不能凭空增加力），物体在各个时刻的状态、位置、运用的物理规律、公式、要求的物理量等。

5．文字叙述向示意图形转换。在根据题意画出的图上标明受力情况（按重力、弹力、摩擦力顺序思考）。某一时刻或某一位置的运动状态，也用符号标出。学生通过画图对物理图景有了直观了解，触景生情，增强了解题的信心。

二、弄清概念，策略认知，分配注意，发散思维。

物理概念是物理知识的重要组成部分。物理概念有严格的科学界定。同一物理概念在不同的物理学识水平阶段严密的程度不同。一些能力较差的学生对物理概念的界定模糊不清，思维混乱，解题注意分配不合理。为了解决这个问题，我引导学生强化以下几方面意识：1．增强物理概念的物质意识。每引入一个力学概念，应充分利用实验或学生生活积累的已有经验，把物理概念建立在充实的物质基础上。

2．强化物理概念的界定意识。速度与加速度二者仅一字之差，都是力学中的重要物理量。一些认知策略较差的学生把速度与加速度归结在一个“光环”上，认为速度为零，加速度必为零。在这里描述物体运动快慢与运动状态变化快慢是速度与加速度的界定。速度和速率、功和功率、动能和动量、重量和质量等也是一字之差，它们的物理意义却不相同。功和能的单位相同，前者是过程量，后者是状态量，它们也有严格的界定。

学生树立界定意识可养成良好的科学素质，有利于增强解题思维的自我调控意识。

3．培养创造思维意识。力学解题时“双向思维”的设计，给学生创造了发散思维的条件。

三、运用规律、感知范围、网络信息、逻辑思维

中学学习的力主要有：牛顿运动三定律、万有引力定律、机械能守恒定律、动能定理、动量定理、动量守恒定律等。一些能力中下的学生把物理规律成立的条件及适用范围置于思维盲区，需要对已建立的解题信息加以选择。

1．根据物理过程选择规律。

2．从已知条件选择物理规律。

3．从解题结果检验物理规律选择的合理性。

四、设疑开拓、点拨解惑、触类旁通、深化思维

课本上的力学习题是教学大纲的最低要求，一些能力较强的学生从中获取了探求知识的方法，思维敏捷。一些能力较差的学生解题一旦受阻，思维停滞，需要点拨才能展开。通过设疑点拨探究解惑，学生思维进入新的层次。

1．指导语点拨。

2．资料点拨。

3.情境点拨。

4．交流点拨。