物理论文【优秀10篇】

当代，论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，简称之为论文。小编为同学们整理了物理论文【优秀10篇】，希望能为您的思路提供一些参考。

物理学论文 篇一

一、有助于激发学生学习物理的兴趣，培养良好的学习习惯，树立勇于探索的献身精神。只有当学生对学习有了兴趣，才能表现出学习的自觉性、主动性，才能在学习中发扬开拓和探索精神，以顽强毅力去克服学习中遇到的困难。这就要求我们在教学中，不仅要把日常生活、生产劳动中发生的现象、问题与教材紧密联系起来，使学生认识到学习的现实意义。还须把历史引入教学中。把科学理论的建立，科学发现的过程，科技发明对人类社会发展的贡献用生动事例展示给学生。并通过了解物理学家的生平、各学派间的争端以及尚未解开的物理课题来激发学生学习物理的兴趣，让学生从中学习到物理学家严谨的科学态度和科学的思维方法，不断提高自身科学素质、养成良好的学习习惯，变被动学习为主动获取知识。例如，牛顿是举世公认的伟大科学家，在高一一开始以专题讲座的形式，介绍牛顿的生平及其科学研究历程，从而消除了科学研究的神秘感，拉近了科学家与学生的距离，激励他们把对科学家的崇拜转化为刻苦学习的动力。

同时，通过对物理学史的回顾，使学生消除对已有物理知识来源的神秘感，了解科学技术发展的过程，懂得任何一个定律的发现和理论的建立既与社会生产力密切相关也受到物理学发展内在规律的制约，任何一部分物理知识的获得都离不开实验，可靠的、精确的、可重复的实验是物理学中决定一切的基础。因此，了解物理学史可提高人们进行科学创造的自信心和自觉性，这对于培养学生实事求是的科学态度和创造力有着十分重要的意义。同时，物理学史中有许多科学家为真理献身的动人事迹，如伽利略为宣传哥白尼的日心说而被教会终身监禁，利赫曼为引雷电而捐躯，居里夫人为研制放射性而作出了巨大的牺牲，法拉第舍弃荣华富贵，几次拒绝接受封爵而甘"平民法拉第"，亚里士多德富有批判和怀疑精神等。这些科学家不畏艰险，不惜生命，不慕利禄，不怕权威，追求真理的高尚品质，有利于培养学生实事求是的科学态度、献身科学的探索精神，为以后的学习和研究打下良好的基础。

二、有助于对物理知识的理解和把握。根据教材编排特点，分单元讲解、分析发展史不仅有助于学生了解各概念、定理、定律的来龙去脉和科学知识的运动过程，而且有助于学生按规有的形式和体系来理解和把握物理知识，从而逐步掌握正确的科学思维方法。例如，在讲到力的概念时，从古希腊的亚里士多德，到伽利略、牛顿，循着伟人的研究历程，从而加深学生对力的概念的理解，在讲高二年级"电磁感应"的时候，以奥斯特发现电流的磁效应为线索，向学生介绍人类对磁及电和磁关系的认识过程。通过讲解安培、法拉弟、愣次和麦克韦等人在揭示电磁关系工作中的艰辛努力和所取得的成果，使学生在有了对电磁发展总体认识的基础上，加深对教材的理解和对左、右手定则、法拉弟电磁感应、愣次定律等关键点的把握。

三、有助于对学生进行爱国主义教育有助于学生树立辩证唯物主义观点。我国是世界四大文明古国之一，在物理学的理论和实践有着辉煌的成就。例如，在理论著作方面，《墨经》中对力学、光学的论述；《天工开物》中关于简单机械的记述；《梦溪笔谈》对磁角的论述，《论衡》中关于简单电现象的记述《考工记》中关于工程技术，声音传播的记载等在当时都是遥遥领先于世界各国，就是在今天仍有参考价值。在实用技术方法，更是举不胜举。指南针、地球仪、浑天仪、船闸、石拱桥、火箭等，都是我国最早发明的。教学中结合教材内容，介绍我国在物理学方面对世界的杰出贡献，可以使学生了解祖国古代灿烂文化，激发他们的民族自尊心和自豪感。

物理学发展的历史表明：物理学的发展与人类哲学理论的发展有着极为特殊的密切关系，中学物理教学内容中，概念、定理、定律充满了辩证唯物主义内容。在教学中，有意识地用辩证唯物主义观点去分析物理学发展历史，阐明概念、规律。结合物理学特点，进行物质第一性、物质的运动性和对立统一、量变与质变、否定之否定规律的教育，可以使学生从中领会其中所包含的辩证唯物主义观点。例如介绍爱因斯坦的相对论时，我们就可以把"新生事物不可战胜"这一哲学观点渗透进去，讲到万有引力定律时可将"物质是普遍联系的"这一哲学观点渗透进去。

物理学论文 篇二

十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。

然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！

把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。

在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。

虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。

回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。

1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。

2）在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。

我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。

3）深入探索各层次间的联系。

这正是统计物理学研究的主

要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。

上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。

爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]

现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：

1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。

2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。

三、现代物理学的理论基础是完美的吗？

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的

呢？我们来审思一下这个问题。

1）对相对论的审思

当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。

时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。

爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c＇和c是否相等；如果不相等，需要导出c＇的数值。

我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c＇是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c＇可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c＇和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。

弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。

在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用

弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c＇＇，c＇＇不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），时间t＇＇和空间（x＇＇，y＇＇，z＇＇）将是c＇的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。

1）对量子力学的审思

从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。

现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。

1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。

2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论

3）由于现代物理学尚未发生“危机”，因此目前发生现代物理学革命的条件也许还不成熟，物理学的发展和物理学革命都有赖于在物理实验和对客观物质世界的观测中获得新的结果，实验和观测是发展物理学的量重要手段，这是我们要关注的首要问题。然而，科学的发展和物理学的发展有本身的逻辑，符合客观规律的、有真知灼见的思维也是一个关键。

物理学论文 篇三

【关键词】医用物理学；教学改革

1引言

医学是以人体为研究对象的生命科学，而生命现象是物质的一种高级运动形式。现代物理学是医学发展的基础，一方面，物理学是揭示和阐述生命现象的理论基础；另一方面，物理学所提供的技术和方法也不断地应用于医学研究和临床实践。反过来，生命科学和医学的发展，又不断地向物理学提供新的研究课题。两者相辅相成，互相促进［1］。回顾现代医学的发展历史，它几乎是与物理学同步发展的［2］。

医学物理是医学生必修的专业基础课程。讲授医学物理的目的，一是让医学生掌握系统的物理理论知识，为后继课程的学习打下物理基础，二是让医学生掌握物理学的基本规律和研究方法，以提高学生的创新能力［1］。但是目前的医学物理教育现状不容乐观，本研究归纳了当前医学物理教学中存在的一些问题，结合自己的教学工作，提出了相应的改革措施。

2现状

随着高等教育的发展，在医学物理的教学中出现了一些新的情况。值得一提的是，在四川大学胡新珉教授、北京大学喀蔚波教授和第四军医大学杨继庆教授等前辈的努力下，医学物理教材得以不断完善，相应的辅导教材也层出不穷。但是，一门课程的发展和教学改革，靠几个人的努力是不够的，我们仍应面对教学中存在的问题。

2.1思想上不重视

对医学物理的不重视是教学中的最大障碍。大家都明白物理学的研究对象是物质及其运动，但很少有人把生命体和新陈代谢理解为物理学的研究对象。很多医学生不明白学习医学物理的实际意义，没有把医学物理当成是一门专业必修课，表现为学生学习兴趣严重不足，其学习的动力仅是为了通过考试。而有些高校的决策者对医学物理的认识也存在偏差，表现为一些高校把医学物理设置成选修课，有的医学专业甚至不开设医学物理，或者减少课程的教学时数。在这种思想环境下，许多担任该课程的教师，只能以一种应付的心态进行教学，严重影响了教学质量。

2.2内容上不统一

医学生学习物理的目的一是为了掌握物理理论，二是为了培养物理思维，因此，医学物理的教学内容也应围绕这两个目标进行。但现在各大高校都有一套自己的教学大纲，教学时数不同，内容上不统一。有的学校侧重于物理理论的教学，为医学生开设的课程是《大学物理》；有的学校仅讲授有限的几章内容，把医学物理中与医学联系较少的章节从教学中删除。各高校所开设的实验内容也不统一。

2.3学科发展落后

我国医学物理学的发展远远落后于发达国家或其他发展中国家。以欧美为代表的发达国家，医学物理不只是一门课程，而是一个完善的学科，如美国芝加哥大学医学物理研究生学科和威斯康星大学包括本科生在内的医学物理系等已有数十年的历史［3］。而国内现在许多医院的放射科、放疗科已经引进或购置了大量的的高端设备，我们培养的医学生要进入这些科室工作，仅靠医学物理的学习是远远不够的。有资料表明，中国对医学物理学人才的需求是几十万人［3］。

3教学改革思路

我国的医学物理学学科目前还没有建立，远远落后于其他国家，医学院校的医学物理教育质量不高，不能满足当前国内医学的飞速发展。因此，我们必须对医学物理教学进行改革，以提高教学质量。

3.1明确教学目的

教师要明确医学物理的教学目的，结合本校的具体情况分析当前教学中存在的问题和困难，以一种积极的心态投入到教学中去。以我校为例，原来医学物理的教学安排在大学第一学期，学生没有学过高等数学，普遍反映物理听不懂，学习困难大。针对这种现状，笔者在教学中安排两个学时向学生讲授微积分，尽可能使学生能够运用微积分的方法去解决物理问题，使学生在掌握物理基础理论的同时，也掌握物理学的思维方法，从而达到教学的两个目的。

3.2规范教学内容

目前各个医学院校的教学内容差异较大，这不利于学科的发展，也为各个高校之间的合作教学造成了障碍。物理学中的各个部分都与医学紧密联系，如分子动理论与呼吸系统、热力学与消化系统、流体力学与血液循环系统等等。因此在教学中不应对教学内容进行章节性地删减。

我校五年制临床本科教学采用的是四川大学胡新珉教授主编的医学物理学第6版，安排68学时。为达到教学目的，我们安排51学时完成前17章的理论教学，后3章安排学生自学或通过讲座的形式向学生讲授，实验安排17学时，由原来的每实验3学时减为2学时，以保证理论教学的课时数。实践证明，学生在2学时内能够完成实验。

3.3提高医学修养

医学物理是用物理学中的理论和方法去研究医学中的问题，教学对象是医学生，因此在教学中要充分体现两者的联系。但目前承担医学物理教学的老师大多毕业于物理系，没有医学基础，从而影响了学科的发展和教学质量。为让学生掌握物理理论的医学应用，医学物理的教师应该通过各种途径系统地学习医学基础知识，找出物理知识和医学之间的对应关系，并把它充实到教学当中；物理学的发展推动医学的发展，现代医学已经从宏观形态的研究进入微观机制的研究，从细胞水平的研究上升到分子水平的研究，并日益将其理论建立在精确的物理学基础之上［4］。因此，医学物理教师还应随时了解当前医学研究的新进展，并把这部分内容也充实进课堂。当前，很多医学物理教师已经认识到这方面的重要性［5，6］。

3.4激发学生兴趣

医学生对物理学缺乏兴趣是一种普遍现象，原因是多方面的。学生没有高等数学基础，上课听不懂，我们把安排在第一学期的医学物理课调整到第3学期，在学生学完高等数学、人体解剖学等课程后再进行讲授；学生觉得学习时间少，教学内容多，我们采用现代化的教学手段，通过制作多媒体课件和开设网络课堂来提高教学效率和质量；学生觉得学习物理学没有实际意义，我们通过强调物理学在医学中的应用来激发学生的学习动力，课堂上的例子也尽可能采用医学中的实际问题，引导学生用物理学的理论和方法去分析解决医学问题；有的教师则通过安排学生去医院相关科室参观学习［4］，来增加学生的感性认识，或者在教学中引入物理学史［7］，激发学生的学习兴趣。

3.5医学物理师培养

我国各级医院大量进口高档医疗设备，每年要花费大量的外汇，我国自己开发的医疗设备，虽然价格便宜，但档次低，口碑较差，很多医院仍然首选昂贵的国外设备。

为了培养能够从事高端医疗设备开发和操作的人才，教师首先应重视医学物理学科的建设，提高科研能力，把科研中产生的新思想灌输给医学生，从医学生中培养医学物理师。目前，北京大学在核技术及应用学科内已开设了医学物理方向，2001年成立了医学物理和工程重点实验室［3］。

4结束语

随着现代物理学和医学的发展，两者的联系越来越紧密，医学物理的教学内容也在不断增加，教学中会不断出现新的问题和新的情况，教师只有努力学习新知，发现问题，不断改革创新，才能提高教学质量，培养出合格的医学人才。

【参考文献】

1胡新珉。医学物理学。第6版。北京：人民卫生出版社。

2陆申龙、马世红，等。医药类物理实验课教学改革的探讨与实践。物理实验，2005，25(12):20～22.

3包尚联。促进中国医学物理学科的良性发展。中国基础科学，2004，4：48～53.

4岳萍。医学物理教学探讨。贵州教育学院学报，2004，15(2):47～48.

5王淑萍、石永锋，等。对《医用物理学》教学改革的思考。齐齐哈尔医学院学报，1997，18(3):234～235.

物理学论文 篇四

[关键词]体育教学技术教学理论教学

传统的体育课堂教学过分强调封闭，从而使课堂教学变得机械化和程式化，缺乏生气和乐趣，传统的体育课已不再受到学生的欢迎。2001年新的体育教学大纲的实施颁布，为我们高中体育教学指明了方向。根据新的体育教学大纲树立健康第一的指导思想和统一性和选择性相结合的原则，我校根据我校的实际情况，选择了室外体育课采取“半开放式”的形式；室内体育课使用电教多媒体手段进行体育理论课的教学。

一、新课标对体育教学的影响

随着新《课程标准》的实施，体育教学中很多旧观念制约着当前学校体育的发展，与新《大纲》不相适应。要想使学校体育向纵深发展，符合新《大纲》的要求，就必须转变旧思想和旧观念。

1.体育教学内容的转变

随着体育教育的发展，单纯的竞技教学和身体素质内容，已不适应现代体育教育发展的需要。面向二十一世纪，体育教学的内容覆盖着体质、生理、心理、道德、人口、经济、哲学、美学、健康等学科。(1)技术技能教学内容传统体育教学中技术、技能的内容以田径、体操和三大球为主，学习时不分性别、年龄、体质状况、技术基础全班统一，忽视了学生个人的特点，兴趣和各方面的差异，不利于学习。在现代体育教学中应根据学生的性别、年龄、兴趣、体质等进行教学，有利于学生技术、技能的学习和掌握，能调动学生学习的积极性、主动性，同时解决了教学中学生“吃不饱”和“吃不了”的难题。(2)理论教学内容。现代体育教学中要重视理论课的教学，增加理论课在教学中的比重。学生通过对营养与健康、养生与保健的学习，增强学生自觉参加体育活动的意识，养成良好的、健康的生活习惯，树立正确的体育价值观；通过对我国传统项目史、奥运渊源等体育史的学习，激发他们的爱国激情，使他们热爱祖国，热爱和平的美好愿望更强烈；通过动作技术原理、项目规则的学习，促进体育实践教学的效果。

2.体育教学组织的转变

传统体育教学忽视教学的效果，重视教学的过程，“准备部分”、“基本部分”、“结束部分”三步曲是多年的教学组织模式。“铁”的纪律，整齐的队形是课堂组织好的典范，学生在这种“死”教学环境条件下心理处于压抑状态，他们只能机械地从事与自己毫无兴趣的活动，学生的个性被抹杀。教学组织形式单一、呆板是学生爱体育却害怕上体育课的主要原因。体育课成了学生的一种沉重负担，严重影响了体育教学的效果。现代体育教学的组织必须营造一种生动、活泼、快乐的教学氛围。从知、情、意、行入手，重过程的参与、重个性的解放，重师生关系的和谐、重成功的体验，最大限度地激发学生学习的兴趣，调动学生的积极性、创造性，使课堂教学做到严而不死、活而不乱。

3.体育教学方法的转变

在传统教学中，教师采用封闭式、灌输式的教学方法，很难调动学生学习的积极性。教师对学生要求严格，他们认为“严师出高徒”,对课堂上学生的一些“出轨”行为严厉批评，甚至体罚，这样加深了学生的消极情绪，挫伤了他们的自尊心和自信心。随着新《课程标准》的实施，教师的教学方法也要随之改进提高。针对学生的个体差异采用不同的教学方法，善于发现学生的闪光点，多表扬、多肯定、多鼓励，增强他们的自信心，使每个学生学有所长、学有所成。同时合理利用多媒体等现代化教学设施，改进教法，提高教学效果。

4.教师角色理念的转变

体育教师传统上是体育教学中的领导者，往往处于至高无上的地位。在现代体育教学过程中，教师应从“独奏者”的角色转变到“伴奏者”的角色，不再是领导者，而是引导者，帮助和引导学生去发现、组织和管理知识；要由“学适应教”转变到“教适应学”;要把主动性还给学生，把体育课当成是给学生提供充分锻炼、发展自我的机会，让学生真正成课堂的主人。教师通过引导学生内在的体育需求创设一系列和谐、民主、宽松的体育学习环境，有目的、有计划地开展丰富多彩的课堂体育活动。发挥他们的主动性、积极性、创造性，使他们主动参与到课堂教学活动中来，使学生会学、乐学、善学，从而保证学生达到发挥和发展的最佳效果。

二、正确处理好体育教学中技术教学和理论教学的关系

1.通过体育理论知识传授，教会学生对体育知识的学习

体育教材是学生进行体育知识学习的主要教学资料体育教师正确引导学生对体育教材的学习是学生学习体育的基础。重点应指导学生了解体育教材的知识结构，让他们知道教材的重点和难点。指导他们边阅读、边思考、边比划、边练习。使学生对体育实践内容有一个粗略的印象，体育教科书中的插图和图示有完整动作图、分解动作图、辅助练习图、练习方法图、游戏方法图、战术配合图及卫生保健知识图等，它们是学生进行体育学习的有效资料，教师应指导学生看懂体育教学资料中的插图和与图示的内容动作顺序、动作路线及技术要求等，培养学生的识图能力和自学能力，以利于他们更好地掌握体育的基础知识与运动技能。学生体育知识的“学”习能力的培养是体育教学的一个重要方面，教师应帮助学生进行体育基础知识的学习，教会一些简单的学习方法。

2.针对体育课的不同类型进行相应的学法指导

体育课通常分为实践课和理论课，而从体育课的特点和课时分布来看，大部分为实践课。从教学内容来分可分为：新授课和复习综合课。总之根据不同的分类方法有不同类型的课型，而不同类型的课的教学目标是不一样的，因此在对学生进行学法指导时必须以课的类型为依据，才能做到有效指导。在新授课中教师的“教”的比重稍大于学生的“学”,在综合复习课时则要更注重学生的“学”,此时学生的“学”法将形成学生的体育学习习惯和能力。教学实践证明，学生在新授课学习时，在泛化和分化阶段，教师利用一定条件，对某些错误动作加以限制是行之有效的方法。因此在动作学习的泛化和分化阶段，教师自身要加强正确方法的学习，为学生建立正确的动作概念和动作示范，并利用一定量的辅助手段进行学法指导，促使学生正确学会动作。在复习综合课教学过程中体育教师要不失时机地运用示范和点拨法，引导学生“学”法的迁移和运用，促使学生会“学”。文化形成的一个标志是文化共同体的确认，也就是该文化的稳定的创造群体的形成。作为物理文化的创造群体——物理科学共同体，它的形成是在近代科学革命之后，以牛顿的《自然哲学之数学原理》的产生为标志。众所周知，物理学是研究物质、物质结构及物质运动一般规律的科学。它的起源，内源于人类对自然界的好奇与探索，外源于人类生存和生产力的发展。从古希腊先哲对物质本原的探索到亚力士多德对力与运动关系的思考，从中国古代的五行说到墨家对力与运动的本质的认识等等，都是古代物理学的成就。其特点是：研究者大多属于哲学家和神学家、研究方法基本上属于猜测和思辨的阶段并具有神秘主义色彩，其结论缺乏广泛的认知群体。随着文艺复兴运动和资本主义的产生和发展，自哥白尼的《天体运行论》拉开了近代科学革命的序幕，人们逐渐开始摆脱神学和经院哲学的束缚，研究方法也发生了质的变化。随着牛顿经典力学体系的建立和得到公认，在科学发展历程中逐渐形成了一个相对稳定的研究群体——物理科学共同体。此后，随着物理学理论和物质性成果的发展、扩展和其辐射作用，使得不但物理科学共同体的独立性逐渐增强，而且具有了更广泛的社会认知群体的基础，从而进一步有力地推动了物理文化的发展。

考虑到物理文化的整个形成过程，我们借用“群体”以及“意义网络”两个基本概念，将物理文化界定为：物理文化是由物理科学家群体在认识物理世界和相互交往中自觉形成的一种相对独立、相对稳定的社会意义网络。处在这个意义网络中的有物理科学研究者、物理科学语言符号、物理学的科学方法、研究成果、精神与价值观念及其共享群体。这里，物理科学共同体是由物理科学研究者组成的特殊社会群体，是物理文化的创造主体；物理科学语言符号是用于物理科学共同体内部相互间的交往以及成果的表达工具；物理科学方法是物理科学工作者在研究过程中所借助的并导致了成果的思想方法和研究方法；研究成果是物理学的理论、实验和实践性产品；共享群体是物理文化所辐射的广泛人类群体也是物理文化的受用主体。

三、物理文化精神

物理学论文 篇五

认识人类自身、认识人类所面对的宇宙，是科学的根本任务，并由此而衍生出人类知识的两大系统——自然科学与社会科学。二者之间最深刻的关联在于：人对自身认识有多深，对外部宇宙的认识就有多深，它们是同步进行的。作为自然科学重要分支的物理学是建立在分析与实证基础上的。在科学飞速发展的今天，物理学的研究无论在宏观还是在微观上早已超越了感官经验的范围之外。这不可避免地带来一个困惑：我们以现有的感官经验去描述、解释远在我们经验之外的对象是可能的吗？要解决这一困惑，就必须转换逻辑思维的方式。对此，古老的禅宗哲学给了我们重大的启示。

一、禅宗与禅宗逻辑

“禅”或“禅那”是梵文Dhyana的音译，原意是沉思、静虑。佛教禅宗的起源，按传统说法，谓佛法有“教外别传，以心传心，不立文字”的教义，从释迦牟尼直接传下来，传到菩提达摩。达摩于梁武帝时（约520～526年）来到中国将心传传给二祖慧可（486～593年）。如此辗转相传，终于出现了以六祖慧能（638～713年）创始的南宗顿教，以后日益丰富发展，成为具有鲜明特色的中国佛学禅宗。禅宗是佛教的一个宗派，是“中国的佛学”，它是中国道家哲学与佛教空宗（亦称中道宗）相互作用的产物，对于中国哲学、文学、艺术有着极其深远的影响。禅宗所依据的主要典籍为《金刚经》和《六祖坛经》。

其实早在达摩来华以前，空宗的代表人物僧肇与道生等就在吸收与融汇中国道家思想的基础上，为禅宗的出现提供了必要的理论准备。如在道生的理论中，就有了“顿悟成佛”、“一切众生，莫不是佛”（《法华经疏》）等禅宗的基本思想。而在被僧肇所具体化了的关于三个层次的“二谛义”理论中（《肇论·般若无知论》），空宗所谓的第三层真谛即为禅宗之“第一义”。禅宗的一切修行以及最后的顿悟，都是为了成就作为其终极目标的“第一义”。这个第一义就是宇宙的本体、佛的本体，就是最后解脱的境界。

三个层次的“二谛义”理论认为：(1)第一个层次：普通人以为万物实“有”，而不知“无”。佛教认为万物实际上都是“空”、“无”。在这个层次上，认为万物是“有”，这是“俗谛”；认为万物是“无”是“真谛”。(2)第二个层次：认为万物是“有”与认为万物是“无”，都是片面的。因为“无”并不只是没有了“有”的结果。事实上“有”同时就是“无”。万物无时无刻不在变化之中，一物此时此刻的存在状态与其在另一时刻的存在状态是不同的，在这种意义上，此时此刻的“有”在另一时刻就是“无”了。故在这个层次上，说万物是“有”与说万物是“无”，都同样是“俗谛”。只有不片面的中道，认识到万物非有非无才是“真谛”。(3)第三个层次：说“中道”在于不片面（非有非无），这意味着进行区别，而一切区别本身就是片面的。故在这一层次上，说万物非有非无就是俗谛了。真谛是：万物非有非无，而又非非有非非无（《大藏经》卷四十五）。禅宗的第一义，指的就是这种“非有非无，而又非非有非非无”的境界。《金刚经》云：“……如来所说法皆不可取，不可说，非法，非非法”。这种“非非”的境界是经验之外的，是普通的逻辑思维达不到的，是不可言说的。所以“说似一物即不中”（《六祖坛经·机缘品第七》），“我向尔道是第二义”（《五灯会元卷第十·清凉文益禅师》），“道，可道，非常道”（《老子·第一章》）。

为了证悟禅宗的第一义，“只有打破和超越任何区分和限定（不管是人为的概念、抽象的思辨，或者是道德的善恶、心理的爱憎、本体的空有……），才能真正体会和领悟到那个所谓真实的绝对本性。它在任何语言、思维之前、之上、之外，所以是不可称道、不可言说、不可思议的。束缚在言语、概念、逻辑、思辨和理论里，如同束缚于有限的现实事物中一样，便根本不可能‘悟道’”[1]。而这也正是六祖慧能临终传授宗旨的“秘诀”：“先须学三科法门，动用三十六对，出没即菩提场，说一切法，莫离自性。忽有人问汝法，出语尽双，皆取对法，来去相因。究竟二法尽除，更无去处。……若有人问汝义，问有将无对，问无将有对，问凡以圣对，问圣以凡对。二道相因，生中道义”（《六祖坛经·付嘱品第十》）。应用六祖的这种“对法”，从“有”、“无”始，便可达到非有非无，进而证悟非非有非非无的第一义境界。

仔细分析禅宗的“第一义”以及六祖慧能的“对法”，不难发现，它实际上是给出了一种全新的逻辑，在此将其称为“禅宗逻辑”。

众所周知，作为逻辑演算的对象可以是事物、事物的类、事物之间的关系，也可以是命题之间的关系。禅宗逻辑同布尔逻辑[2][3]相似，也具有明显的类代数的特点。令全类为"1"，空类为"0"。以A和B分别代表两个类，也称之为选取符号。A代表在论域中选取所有A的结果，B代表选取所有B的结果，则

A=B表示两类之间有完全相同的分子；

AB表示两类相交，即逻辑相乘，代表既属于A类又属于B类的类；

A+B表示两类相并，即逻辑相加，代表或属于A所标记的事物的类，或属于B所标记的事物的类；

附图表示A的补类，即由论域中除去类A的事物的类。

按照上述的基本约定，在传统的布尔逻辑中，如果A表示类“有”，B表示类“无”，则明显有A+B=1，即类A和类B互为补类，即这意味着同时属于两个互补的类的类是可能存在的，即传统逻辑中的“不矛盾律”在禅宗逻辑中不一定成立。其次，由禅宗逻辑的基本求和公式可以清楚地看到，对于不可言说的本体的“认识”过程在逻辑上只能是一个无限逼近的渐进过程，这正从逻辑上显示了它的不可言说性的根源所在。逻辑原子主义的代表人物维特根斯坦曾指出：“我的语言的界限意味着我的世界的界限。……逻辑充满着世界；世界的界限也是逻辑的界限。”[4]原来不可言说的禅宗“第一义”是在传统的语言和逻辑之外的存在，现在随着逻辑的扩展，在禅宗逻辑框架内，它便不再是逻辑之外的存在了。逻辑扩展了，世界也随之扩展了。

根据禅宗逻辑的基本求和公式，在零级近似下（对应于在求和公式中只取n=0一项），逻辑求和公式变成：

A+B=1.

附图而这正是布尔逻辑，即布尔逻辑是禅宗逻辑的零级近似。可见禅宗逻辑比传统的只研究矛盾对立双方间的关系的二值逻辑具有更大的包容性。首先，它在逻辑对象上，除了包含互补的、矛盾的两个基本的逻辑类之外，它还同时容纳了与之相关联的其余所有可能的独立的类，这就为在逻辑上去研究“非非”之类（传统逻辑之外的、不可言说的）的对象奠定了基础。其次，就逻辑自身而言，禅宗逻辑包容了那些不矛盾律不再成立的逻辑，为逻辑自身的扩展提供了极大的可能性。

二、物理学中的“波粒二象性”与禅宗逻辑

物理学按照其研究对象的不同，可分为经典物理学和量子物理学（现代物理学）两大类。经典物理学所研究的是人们感官经验之内的物质客体，适用于牛顿力学。站在经典物理学的立场上，一个具体的物质客体只能以粒子的方式或波动的方式存在，不存在其它的可能存在方式，即一个物理客体要么以粒子的方式存在，要么以波动的方式存在。以粒子的方式存在的客体在某一时刻具有确定的空间位置；以波动的方式存在的客体在某一具体时刻在全空间存在而不具有确定的空间位置，例如水波和声波等。无论是经典的粒子还是经典的波，它们都存在于人们的经验范围之内，是看得见摸得着的。借助于牛顿力学理论，人们可以运用日常经验中的语言、概念来描述、理解它们，而不会产生任何逻辑上的困难。

物理学研究一旦深入到微观的领域，它的客观对象（如原子）就不再是人的感官所能直接体验的了。微观客体的微观运动本身已不再是感官所能直接观测和认识的对象。为了“认识”微观客体及其运动，只有借助于复杂的科学仪器，通过人工安排的科学实验，观测由其引起的在仪器中发生的某种不可逆放大过程所导致的宏观可观察效应。这种通过仪器的读数所“认识”到的对象已不再是微观客体本身，而这又是对微观客体的唯一的一个认识途径，即只能这样来认识微观客体，对微观客体的认识就是这种意义上的一种“认识”。

在通过各种科学实验对微观客体的研究中，人们发现微观客体（原子、电子等）在某些条件下表现出粒子性的一面，而在另一些条件下又表现出波动性的一面，这就是所谓的“波粒二象性”问题。微观粒子在某种意义上既是粒子又是波，既不是粒子又不是波，也不是粒子和波的简单综合。这种“波粒二象性”在经典物理学框架内是完全不可理解的。“物理学家们在原子物理学初期面临的自相矛盾的境遇与之（指禅宗）惊人地相似，与禅宗的情况一样，真谛隐藏在佯谬之中，这些佯谬不能用逻辑推理来解决，而只能靠一种新的认识来理解。”[5]尽管物理学家们无法在逻辑上解决“波粒二象性”佯谬，但是经过许多人的努力，最终在数学上建立起了一套完备的理论体系——量子力学来描述微观客体的运动。在量子力学体系中，微观客体一般就表现为一个数学上虚的态函数，它可以通过薛定谔方程来确定。但是，无论如何量子力学的数学形式理论本身并不能给出关于微观客体波粒二象性的物理解释，因为数学上的虚数无论如何是无法同外在的客观存在相对照的。1927年，物理学家玻尔提出了所谓的“互补原理”来解释微观客体的“波粒二象性”问题。“玻尔把两种图象——粒子图象和波动图象——看作是同一个实在的两个互补的描述。这两个描述中的任何一个都只能是部分正确的，使用粒子概念以及波动概念都必须有所限制，否则就不能避免矛盾。”[6]不难发现玻尔的互补性解释只是一种哲学上的尝试，并没有从根本上解决由“波粒二象性”所导致的逻辑困难。

通过上述分析可知，传统逻辑是无法解释微观客体的“波粒二象性”疑难的，唯一的出路是求助于比传统逻辑包容性更大的新的逻辑。本文所给出的禅宗逻辑正好可以用来解释“波粒二象性”问题。首先，波和粒子作为两个类在传统逻辑（经典物理学框架内）上是完全互补的两个类，因此可令：A表示粒子，B表示波，翻译成逻辑的语言就是：在逻辑上存在这样的类，它同时既是粒子又是波。物理学上的微观粒子就正好是这样的一种客观存在的类。这又从另一个方面证明了微观客体所遵循的逻辑是禅宗逻辑的一级近似的结论的正确性。

三、总结

禅宗哲学（包括禅宗逻辑）同现代物理学之间的平行性，早已引起过人们的关注。玻尔在1937年访华时就曾被中国的对立两极的概念所震惊。而美国著名物理学家F.卡普拉则更是为这种平行性所吸引，写出了轰动一时的《物理学之“道”——近代物理学与东方神秘主义》一书。尽管有许多人都意识到了现代物理学与古老的中国哲学思想之间具有某种相通性，但没有人能明确指出其背后的根由。通过本文的研究，不难发现这种平行性、相通性的根源在于二者所研究和指向的对象都遵循相同的逻辑——禅宗逻辑。禅宗逻辑的对象是感官经验之外的，是日常的语言、逻辑所不能言说的，物理学所研究的微观客体同禅宗所要证悟的最终本体恰恰都是这种对象。人的思维离不开形象、直观，离不开日常经验中的语言、概念和逻辑，而禅宗所要证悟的本体和物理学所研究的微观客体却又都是直接经验之外的存在，是无法从形象和直观上把握的。正如玻尔所指出的：“物理学面临的困难来源于我们被迫使用日常生活的词汇和概念，即使我们是在从事于精炼的观察也如此。我们除用粒子或波就不知道其他描写运动的方式。”[7]因此要想“认识”和“把握”这类对象，就只有超越传统逻辑的束缚，应用全新的包容性更大的逻辑进行思维，才能将其重新纳入到逻辑的框架之内加以“言说”、“认识”。

收稿日期：2002-08-30

【参考文献】

[1]李泽厚。中国古代思想史论[M].合肥：安徽文艺出版社，1994.201.

[2]朱水林。形式化：现代逻辑的发展[M].北京：人民出版社，1987.81-84.

[3]马玉珂。西方逻辑史[M].北京：中国人民大学出版社，1985.309-317.

[4]［奥］维特根斯坦。逻辑哲学论[M].郭英译。北京：商务印书馆，1985.97.

[5]［美］卡普拉F.物理学之“道”——近代物理学与东方神秘主义[M].朱润生译。北京：北京出版社，1999.36.

[6]［德］海森伯。物理学和哲学——现代科学中的革命[M].范岱年译。北京：商务印书馆，1999.12.

物理学论文 篇六

【论文摘要】针对目前医用物理学课堂教学中存在的教学内容不合理，学生学习兴趣不高等问题，应该改革教学内容，提高教师素质，优化教学方法，以实现教学目标，提高专业素质。

医用物理学是高等医药院校医学相关专业本科一年级的必修基础课。近两年我校教学改革，将临床医学专业的医用物理学课程的学时数改为36学时（理论学时），然而教学目的没有变。鉴于学时少、内容多的实际情况，怎样使医学生较好地掌握相关物理学基础理论知识的同时，科学素质也得到相应的提高，是我们迫切需要解决的问题。根据这两年本人从事医用物理学的教学实践，结合我校的实际，谈谈我的一些想法。

一、医用物理学课堂教学中存在的主要问题

1、学生的学习兴趣不高

第一，物理学是基础课，是解释生命现象的基础，却不能代替生命科学去解释生命现象，因此大部分学生认为物理学与跟自己的专业关系不大，学物理没什么用处。第二，主讲教师绝大多数不是医学专业出身，而是来自于物理学或物理教育专业，具有物理学和教育学的知识和能力，但从事医用物理教学还缺乏相关的医学知识。正是因为我们教师自身对医学知识了解不够，教学中不能很好地阐明物理学在医学中的应用，教学内容缺乏实用性，以及教学过程枯燥乏味，所以不能激发学生的学习兴趣[1]。第三，我校90%以上的学生在高中分科的时候，选读的科目是生物或化学，因此物理基础相对薄弱，很多学生认为物理学比较难学，存在畏难情绪。例如：我们学校临床医学（全科医学方向）05（2）班共63人，高中选物理的只有4人，占总人数的6%。

2、教学内容不合理

医用物理学以培养学生的逻辑思维能力和操作能力为目标，让学生通过学习物理学知识，理论联系实际去解释生命现象，学会发现问题、分析问题和解决问题，为以后的学习和研究做好铺垫。而我们的医用物理学教学中往往注重物理学体系的完整性，教学内容以讲授物理规律为主，仅仅是在每一章的最后一节加了一点物理学知识在医学上的应用，不能有效地把理论联系实际贯穿在整个授课过程[2]。另外，目前我校临床医学专业的医用物理学讲授的内容有：流体的运动、振动和波、电磁学、波动光学、几何光学、量子力学基础、原子核与放射性等部分，而与医学联系非常紧密的X射线、激光和核磁共振等，由于学时数不够没办法讲授。同时课时少、内容多的矛盾日益突出，物理教学以理论课为主，实验操作很少，使学生缺乏锻炼，仪器设备适应能力差，动手能力差。

3、考试内容不尽人意

考题内容多以理论分析、定量计算为主，偏重于物理理论的掌握和定量分析计算，纯物理味过浓，考试内容的应用性与医学相关性较差，较少涉及医学相关内容，不能体现医用物理学的特点[1]。

二、医用物理学课堂教学改革思路

1、改革教学内容

（1）精选教学内容。由于内容多，课时少的矛盾极为突出，根据基本保证物理学本身系统性，兼顾医学专业需要以及医学物理学的发展趋势的原则，选择物理学中与医学有密切联系的内容。建议将原来的量子力学基础部分换成x射线和激光。

（2）重视物理知识在实际生活特别是在医学中的应用。第一，主要介绍物理学与医学相结合的知识。例如，流体的运动部分侧重介绍与人体血液循环和呼吸过程有关的流体的运动；振动和波动部分主要介绍与人的声音和听觉有关的振动、波动和声；电磁学部分主要介绍对深入了解生物电磁现象和有效使用现代医学仪器而必备的电磁学知识；几何光学主要介绍人眼的光学结构，还有激光、X射线以及核医学物理基础等等。在教学过程中合理地引入临床医学问题，有助于综合应用物理学现象和物理规律，有助于学生理论联系实际，提高其分析问题、解决问题的能力，有助于活跃课堂气氛，提高学生的学习兴趣。第二，教学中尽量避免纯数学的推导和计算，增加与医学相关内容的讲授时间。由于高等数学与医用物理学都是大一上学期开课，医用物理学的有些内容需用到高等数学，但由于课时方面的原因，进度不能保证一致，如静电场中电场强度与电势的计算都需用到定积分，然而讲授静电场时，学生还没学到定积分。因此把高等数学中微积分的分析思路引入即可，不必定量计算，等到学生高等数学课跟上节拍后，自然就能解题。对重要的物理定律、公式、结论要讲清思路，讲明来源和应用思想，让学生了解、明白，会定性分析即可[1]。第三，注意物理新知识的延伸[3]，在适当的地方介绍一些近代物理知识及与医学相关的物理学成就，也可将教学内容中的重点和临床医学中的实际结合在一起，开展专题讲座。例如：激光医学专题、医学影像专题、电疗、磁疗等。

2、提高教师素质

（1）强化教师队伍的建设。要构建具有“医用”特色的物理学体系，就必须找到物理与医学的最佳切入点及生长点，以推动医用物理学的改革。这就要求医用物理学教师必须有较完善的知识结构，既要有充分的物理学的知识，又要有解剖学、病理学以及生理学等方面的医学基础知识。然而，主讲教师的医学知识缺乏，不能很好的将理论联系在医学实际中。为此，物理学教师必须主动适应知识的动态需求，走出课堂、调查研究、更新知识。首先，在保证教学的前提下，通过进修、攻读学位等方式，进一步强化教师队伍的建设。其次，鼓励和组织教师跨学科听课，以增长相关学科的知识和拓宽知识面，促使教学内容从单一化向多样化、综合化发展。再次，积极开展科学研究，及时追踪学科发展新动向及新技术、新方法。在此基础上，进一步了解临床和科研对物理学的需求，架构起二者联系的“桥梁”。[4]（2）加强集体备课。整合每一位教师的专长，定期召开研讨会，学重点，分解教学难点，争论教学热点，分析医学与物理在实践中的典型例子，充分发挥每个人的优势。

3、优化教学方法

（1）培养学生独立思考和自学能力。大一新生刚进入大学，思维方式还停留在中学的学习方法上。中学教师每节课讲的内容较少，课后做大量的习题，而大学课堂上每节课讲述的内容多，习题相对少，学生一时很难适应。因此我们在学期初应该在学习方法上对学生加以指导，培养学生独立思考和自学能力，帮助学生尽快地适应大学的学习方式[3]。例如：每次课结束的时候告诉学生下次课将要学习的内容，让学生提前预习，并把看不懂的地方记录下来，这样带着问题去听课，将会达到更好的效果。另外，也可以把下一节课要讲的内容分成几个主题，让学生分别去准备，要求学生带着问题去看书或者去图书馆查阅相关资料。学生通过预习书本上的内容和查阅相关文献把答案准备好，上课的时候由学生来讲，老师负责纠正错误并进行总结。这种方式不但充分调动了学生的积极性，还使讲课内容更加丰富。

（2）采用多种教学方法。例如：类比教学法：物理学中有些概念、规律较抽象，学生很难理解，我们可以拿学生熟悉的概念、规律与它们类比，这样学生就很容易接受。例如：我们讲到电势梯度的概念时，由于高等数学中与其相关矢量的知识没有学，因此有些学生不理解，如果我们拿学生很熟悉的速度的概念与电势梯度进行类比：速度是位移随时间的变化快慢，电势梯度实际上就是电势沿空间某个方向（这个方向就是等势面的法线方向）的变化快慢，这样学生就恍然大悟。归纳总结法：每学习完一节内容，我们应该做一个小结，学习完一章或者物理学一部分（例如：电磁学、波动光学、几何光学、原子核物理与放射性等）也要做总结，并且总结的时候要讲究方法，例如：对于相似的、容易混淆的物理概念或者规律，可以采用对比归纳法，这样更容易记忆，并且不容易混淆。例如：光的干涉和光的衍射都描述的是光的波动性，它们二者有什么相同点和不同点呢？我们可以从以下方面进行分析对比和归纳总结：干涉现象和衍射现象产生的条件；干涉现象和衍射现象的分类；不同类型的干涉条纹和衍射条纹中明暗条纹的条件；条纹间距；影响干涉条纹和衍射条纹的因素等等。我们可以采用列表或者框图的形式，这样更直观、更容易记忆。另外，对于有共性的物理量或者规律，可以放在一起来记忆。例如：静电场比较抽象，很多学生学习起来有些困难。例如我们可以把静电场力做功跟重力做功进行类比等等。当然，每个人都有适合自己的学习方法，如果教师做好所有的归纳总结，然后让学生被动地去接受，这样是不能达到较好的教学效果的。我们应该督促学生自己归纳总结，让所学的物理知识在他们的头脑中构建一个清晰的系统结构。

4、认真批改作业和讲评作业

每次布置的课后作业，都认真批改，作为平时成绩的一部分；指出学生的错误之处，并且把学生出错的地方都做好笔记，然后把各种不同的错误进行分析、归纳总结，做好相应的电子课件，该课件不仅展示作业的参考答案，而且还列举各种不同的错误做法，这样可以加深学生的印象，告诫他们以后不要出现此类错误。除此之外，对于学生频繁出错的地方，教师应该作自我总结，在以后的教学过程中要注意改进教学方法，着重强调这些地方。

5、改革考试内容

改变过去以计算题为主的做法，增加论述性、主观性、综合性、应用性（与医学相关的内容）和设计性的题目。这样可以帮助学生提高分析、比较、归纳、综合的能力和发现问题、解决问题的能力及语言、图形表达的能力。

总之，为了适应医学生物理基础培养的需要，落实素质教育目标，医用物理教学改革势在必行。医用物理学教学改革的宗旨应该是改过去枯燥、乏味、难学、缺乏实用性的教学模式为轻松愉快的教育形式。从总体培养目标出发，本着因材施教、因需施教的原则，改变过去物理教学中求精求深的教学方式，使教学方式多样化、内容实用化，加强与医学的有机结合，既保证医学生对物理基本概念的掌握，又保证大纲的完成。

【参考文献】

[1]艾拜都拉•肉孜，马远新，樊孝喜。医用物理学教学改革初探[J].新疆医科大学学报，2002,25(3):347-348.

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[3]童家明，陈立波，吴运平，曾兵，易红英，刘春波。医用物理学教学改革探索[J].西北医学教育，2003,11(4):305-307.

物理学论文 篇七

二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。

在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。

一、历史的回顾

十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。

然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！

把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。

在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。

虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。

回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。

1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。

2）在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。

我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。

3）深入探索各层次间的联系。

这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。

上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。

爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]

现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：

1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。

2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。

三、现代物理学的理论基础是完美的吗？

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的

呢？我们来审思一下这个问题。

1）对相对论的审思

当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。

时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。

爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c＇和c是否相等；如果不相等，需要导出c＇的数值。

我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c＇是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c＇可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c＇和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。

弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。

在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c＇＇，c＇＇不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），时间t＇＇和空间（x＇＇，y＇＇，z＇＇）将是c＇的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。

1）对量子力学的审思

从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。

现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。

1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。

2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论

3）由于现代物理学尚未发生“危机”，因此目前发生现代物理学革命的条件也许还不成熟，物理学的发展和物理学革命都有赖于在物理实验和对客观物质世界的观测中获得新的结果，实验和观测是发展物理学的量重要手段，这是我们要关注的首要问题。然而，科学的发展和物理学的发展有本身的逻辑，符合客观规律的、有真知灼见的思维也是一个关键。

我的观点与众不同，可能不算什么真知灼见，也可能被有些人认为是不合常规、有悖常理的。然而我期望这些观点能起到抛砖引玉的作用，引出大量有真知灼见的“玉”。当不合目前的“常规”和“常理”的思想在物理学花园中百花盛开的时候，我们将迎来物理学更光辉灿烂的明天！

物理学论文 篇八

二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。

在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。

一、历史的回顾

十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。

然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！

把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。

在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。

虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。

回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。

1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。

2）在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。

我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。

3）深入探索各层次间的联系。

这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。

上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。

爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]

现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：

1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。

2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。

三、现代物理学的理论基础是完美的吗？

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的

呢？我们来审思一下这个问题。

1）对相对论的审思

当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。

时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。

爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c＇和c是否相等；如果不相等，需要导出c＇的数值。

我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c＇是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c＇可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c＇和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。

弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。

在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c＇＇，c＇＇不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），时间t＇＇和空间（x＇＇，y＇＇，z＇＇）将是c＇的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。

1）对量子力学的审思

从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。

现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。

1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。

2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论

3）由于现代物理学尚未发生“危机”，因此目前发生现代物理学革命的条件也许还不成熟，物理学的发展和物理学革命都有赖于在物理实验和对客观物质世界的观测中获得新的结果，实验和观测是发展物理学的量重要手段，这是我们要关注的首要问题。然而，科学的发展和物理学的发展有本身的逻辑，符合客观规律的、有真知灼见的思维也是一个关键。

物理学论文 篇九

一、中学物理教师应更新教育思想，树立全新的教育理念目前，全国各地正在进行着轰轰烈烈的教育改革，即从传统的应试教育转变到素质教育上来，但这种改革的步伐缓慢，实质性的进展不明显，究其原因是多方面的，但教育思想严重滞后，对于传统的教育观念、教学内容、教学手段、教学方法偏爱至深，形成了一种强大的传统惯性，以至难以转向，不能不说是主要的原因之一。目前世界各国的理科教育，特别是物理教育，明显的特征是：从强调知识内容向获取知识的科学过程转变；从强调单纯积累知识向探求知识转变；从强调单科教学向注重不同学科相互渗透转变。相比之下，我国的中学物理教学忽视科学归纳，忽视发散思维、形象思维和创造性的直觉思维，忽视主动获得信息与信息交流的训练，忽视学生独立学习与思考的训练，忽视开发学生非智力因素的训练。这些弊端由来已久。

我国中学物理教学传统的讲课风格是细嚼慢咽式的，教师把知识组织得井井有条，滴水不漏，对课程内容的每一个细节都作详尽的解说，对学生可能出现的问题一一予以告诫，久而久之，学生养成了唯书、唯师的学习习惯，缺乏创造的热情和竞争的态势。同样，我国的中学物理教师长期在统一的教学大纲，统一的教材，统一的考纲，统一的考试下，已习惯于把自己的思想和兴趣局限于这统一的框架内。教师的创造性逐渐地被磨灭，多数教师不敢轻易地将有争议的尚未定论的或正处于发展之中的科技新成就，科学新思想介绍给学生，将物理学的前沿知识排斥于教育之外。在这样的物理教育思想指导下，只让中学生了解物理学的昨天，而不懂得重要的是应让中学生知道物理学的今天，更不会让他们去探索物理学的明天。出现这一系列现象的根源是陈旧的教育观念。

教育部长陈至立最近强调：必须转变教育只为分数服务的目标观，树立教育为提高人民素质，为社会主义现代化服务的目标观。我们的中学物理教学一定要给学生日后接受各种新观念、新思想作好铺垫，而不能将中学物理讲得太“绝对”，太“确定”，太“线性”。应当让中学生体验到物理学是一门发展中的科学，是现代前沿科学中最为激励人心的学科之一。这就要求我们每个中学物理教师不盲从权威，不迷信教条，敢于大胆想象，大胆创新。同时，我们必须要对物理学现代进展的各个前沿领域，如超导技术、同步辐射、遥感技术、核磁共振、可燃冰、新材料、纳米技术等，有一概括的清晰的了解。中学物理教师应树立全新的教育理念。

二、中学物理教师应补充新知识，提高自身的文化素养由于历史的原因，目前绝大多数的中学物理教师是狭窄的专业模式中培养出来的，教师在大学时代学习的知识很多已经陈旧、过时，如果试图靠吃老本，那是绝对行不通的。现代社会青少年学生的知识信息来源非常广泛，各种渠道的信息扩大了学生的知识面，但也给他们带来了各种新问题，他们希望从教师那里找到正确答案。“要想给学生一杯水，教师就得有一桶水”。当今学生这个“杯子”越来越大了，如果教师还靠自己桶里原来那么点水，怎么能够学生舀的呢？更重要的是，我们应有一桶流动的水，常言说，流水不腐，即我们的知识应该吐故纳新，使我们具有一桶永远是新鲜、富有营养、受学生欢迎的高质量的水。

杨振宁教授曾经指出：“中国的研究生兴趣太窄，对物理学方面的兴趣太窄，对一般的事物的兴趣也显得太窄。……我觉得这是一个不好的普遍现象。”这种兴趣狭窄的普遍现象的造成，不是一朝一夕形成的，这当中也有因我们中学物理教师的知识陈旧、知识面狭窄而应负的不可推卸的责任。随着“3+X”高考模式在全国的普遍推广，各学科之间相互联系、相互渗透的趋势日益明显，这就更要求我们中学物理教师注意利用一切机会充实自己，扩大自己的知识面，提高自身的文化素养，在掌握精深的专业知识基础上，广泛涉猎相关学科的知识，如生命科学、文史知识、教育理论知识等。无论社会如何发展，丰富的知识底蕴、广博的信息含量始终是教师取得成功的基础之一。

20世纪的物理学已取得的成就是极其辉煌的。时至今日，物理学仍是一门充满生机和活力的学科，它的创造性进展仍日新月异，整个物理学，在21世纪将有一个更加辉煌的发展。由于物理学研究对象的扩展，从宏观到微观，从传统的物理过程到化学过程，从无生命到有生命，以至很难用传统的眼光来界定什么是物理学了。正如国外物理学家风趣地说：“什么是物理学？物理学家所做的工作就叫物理学。”

例如，1995年在我国厦门召开的第国际统计物理学大会，有相当一部分论文的题目看起来不大像物理学，如“心率、蟑螂、曲折的河流、文字的存储”等。今天的物理学已代表着一套获得知识、组织知识和运用知识的有效步骤和方法，把这套方法运用到什么问题上，这问题就成了物理学。2001年3月2日，等党和国家领导人到北京展览馆参观了“863”计划15周年成就展，在展区内陈列着“世界上第一辆载入高温超导磁悬浮实验车”，“长了人耳的老鼠”，“种在海水里的蔬菜”，“高温气冷实验堆”等。这些成就均可划归到物理学的范围内，从这种发展趋势来看，中学物理教师必须跟踪物理学的前沿进展，按照物理学发展的趋势，改变我们单一的知识结构，以适应新形势的要求。

三、中学物理教师应掌握现代教育技术，改进物理教学方法从传播学的角度看，教育是凭借一定的媒体与相应的教学方法与手段才能进行的活动。我国传统的教学方法与手段以传授知识为主，强调以课本、课堂、教师为中心，运用灌输式、一言堂的教学方法，使用黑板加粉笔的教学手段，这种现象对目前教学改革的进一步深化将成为“瓶颈”因素，严重地制约与阻碍了教学改革的深入。现代教育技术的发展，特别是多媒体教学、远程教育、网络教育的发展，突破了时间与空间的限制，极大地方便了中学物理教学，使中学物理知识与现代物理学的前沿知识更能有机地联系起来。

如用微机来模拟宇宙大爆炸，使学生了解宇宙初始阶段的物理过程：从宇宙大爆炸开始，宇宙经历了一个由热到冷、由密到稀的演化史，经历了漫长的年代，弥漫的气体凝聚为气体星云，气体星云再慢慢地收缩成星系和恒星，逐渐成为今天我们所观测到的宇宙，这就为学生将来进一步探索宇宙起源和演化的奥秘，揭开暗物质之迷，建立新的时空观埋下了伏笔，从而为学生提供了广阔的视野。

现代教育技术可以使学生充分地利用视觉和听觉去获取知识，综合利用各种仪器进行学习，并极大地丰富了教学内容，可使学生在有限的时间里获取更多的知识，提高了教学效益。现代教育技术可以达到形声并茂，色彩逼真，表现手法灵活多样，寓教于乐，寓教于美，对学生掌握知识、形成技能、发展能力、提高素质都具有显著的促进作用。现代教育技术的多种功能，优化了教育教学过程，现代教育技术的发展，必然引起教育思想、教育观念、教育体制以至教学内容、教材形式、教学手段、教学方法、教学模式等方面的变革。

当然，现代教育技术绝不是强加在传统教育体系上的一堆仪器，也不是传统程序上的增添或扩大一些什么东西，只有当教育技术真正统一到整个教育体系中去的时候，只有当教育技术促使我们重新考虑和革新这个体系的时候，现代教育技术才具有价值，否则现代教育技术将无用武之地。诚然，现代教育技术能否成功地为中学物理教育服务，关键在于教师要学会对媒体的使用，并熟练运用现代教育技术的理论和方法指导教学活动及整个学习过程进行优化设计，促成有效学习发生在每个学生身上，这对中学物理教师掌握信息技术的水平提出了新的要求，为此，中学物理教师必须紧跟时展的步伐，了解物理学近展的前沿领域。

四、中学物理教师应积极参与物理教育科学研究要提高广大中学物理教师的业务水平素质，必须进行教育科学研究，物理学的现代进展将为中学物理教师科学研究提供宽广的研究领域。用现代的观点来重新审视中学物理的概念、原理、规律、观点是否过时，各规律的相对位置是否发生了变化，在中学物理各部分内容的讲授中如何渗透现代物理知识等都是值得深入研究的。也许有的教师会认为现代物理学发展的前沿与我们相距遥远，把它们介绍给中学生更不现实，但事实并非如此。

物理学的近展或前沿领域，是在原有内容的基础上骤步发展起来的，或者说，物理学的现代进展的根基仍然可以在基础物理中找到。物理学最新的发展其实离我们并不遥远，在中学物理教学过程中，完全可以向现代物理学前沿开“窗口”，也完全能够找到与现代物理学前沿相衔接的“接口”。著名物理学家杨振宁教授曾谈到：量子力学在20世纪30年展迅速，那时他在中学图书馆读到有关量子力学的中译本，尽管作为中学生，他对这门新学科不全部了解，但学科崭新的发展，奇妙的知识使他产生了一种向往，这与他后来专攻物理学不无关系。这就是一个很有说服力的典范。

随着素质教育的深入实施，创新教育越来越为人们所关注。作为创新教育主体的教师，对学习者有着表率作用，对学习者创造性的培养有着潜移默化的影响。心理学家托兰斯的研究发现：教师在创造性动机测验中的成绩与学生的创造性能力之间存在一定的正相关。这说明了教师创造性能力的高低对学生创造能力的培养是至关重要的，只有教师具有较高的创造能力，才可能具有创新教育观念、教学方法及人格力量，也才可能发现、鼓励具有创造能力的学习者，才有可能激发学习者的创造潜能，因此，时代更呼唤创造型教师，作为一个创造型的教师，就必须跟踪学科发展的前沿。

结合各学科的特点分析，物理教学理应走在创新教育的前列，这就要求我们每一位中学物理教师都应该去抢占创新教育的先机和制高点。我们不能仅仅停留在“传道，授业，解惑”这一层面上，更要善于“启疑”。正是由于20世纪初物理学上空的“两朵云”，才引发出相对论和量子论，由此产生了整个20世纪的高科技的迅猛发展。

整个物理学，在21世纪将有一个更加辉煌的发展，李政道教授认为：“目前的情况与20世纪初很相似，同样面临两个疑问：其一，目前的物理理论都是对称的，而实验却发现了不少对称的破缺；其二，有一半基本粒子是至今一点都独立不出来的。”只有我们中学物理教师积极参与物理教育科学研究，追踪物理学的现代前沿领域，努力提高自身的学术水平，才能对现代物理学知识理解得越深刻，才有可能深入浅出、简明生动地向学生阐述深奥的物理学理论。

物理学论文 篇十

模型化指的是在研究和探索事物的过程中为了便于发现其中本质和规律而建立的一种抽象的，理想的事物形态是对某些事物中所包含的本质及规律采用逐步逼近的描述方法。例如，在电学中研究电荷间的相互作用时，其作用力的大小受带电体的形状、大小、所带电荷量的多少、电荷的分布、电荷之间的相对位置及介质等诸多因素的影响，若不分主次的考虑各种因素，会感到无从下手，也就无法得到最终的结果。在人类历史发展过程中，通过大量实验表明：随着电荷间距离的增大，带电体的形状、大小、电荷的分布等因素的影响逐渐减小，距离增加到一定程度时，起决定作用的就是电荷的电量和介质的介电常数，其形状大小、电荷的分布可忽略不计．从而建立起“点电荷的理想模型这样．突出了对所研究问题起主要的因素忽略次要的因素，建立“理想模型”，有效的解决了对复杂问题的研究。库仑定律描述的就是两个点电荷之间的相互作用规律在研究气体的性质和描述气体的物理量间的关系中，麦克思韦建立了气体模型：气体是由很小的、完全弹性的、只在接触时才发生相互作用的固体小球组成的系统从而奠定了气体分子运动论。在此基础上进一步对气体进行模型化：当分子间的距离接近十倍或大于十倍分子直径时，就可以忽略分子之间的相互作用力，从而建立了理想气体模型。这样就比较容易得出描述气体的物理量间的关系一一气体状态方程。显然，如果没有“点电荷”这个理想模型的建立，就没有库仑定律。没有气体模型和理想气体模型的建立，就没有气体状态方程。同样，如果没有质点的建立，便不会有牛顿定律和万有引力定律。物理学中的物理模型非常多，如铁磁性物质磁化模型、稳恒电流模型、原予核式结构模型等等。可以说，物理的全部定理、定律和公式都是对物理模型的刻画。物理模型化是物理学研究普遍采用的方法，是建立和发展物理理论的重要手段离开物理模型，物理学的研究就寸步难行。

2物理过程的理想化

自然界中各种运动过程非常复杂，为了研究问题的方便我们可以忽略次要因素，突出物体运动的主蔡特征和规律，把运动过程想象为一种简单化的、实际上不存在但又经得起实践验证的运动过程。

在研究物体的碰撞问题时，认为该系统只在碰撞物体间内力的相互作用下发生的，其他力与内力相比，均可以忽略不计。在此条件下，这一系统遵循动量守恒定律。而完全弹性碰撞规律又是建立在理想碰撞的这一理论过程的基础之上，只要相互的物体所受合外力为零，而且物体间相互作用的内力存属弹力，这样的形变就能完全恢复。显然整个碰撞过程只存在动能和弹性势能之间的相互转化，因此碰撞前后系统动量守恒。力学中研究物体在光滑平面或无摩擦轨道上的运动过程，热学中研究珲想气体等质纂过程中能量的转换等都采用的是理想化过程。所谓等容、等压、等温及绝热过程也是理想化过程。

同样在研究地球表面上物体的下落运动时，往往被视为自由落体运动，那是因为在落体运动过程中忽略了空气阻力、重力随高度变化等因素，认识物体只在恒定的重力作用下的下落过程。显然，满足自由落体运动条件的物体在自然界中无法实现，但在许多情况下，物体的下落很接近自由落体，完全可以用自由落体运动规律来处理，所以自由落体理想过程的建立有着重要的现实意义。

物理学中的过程处处可见，如所有运用机械能守恒定律处理的运动过程、匀速直线运动过程、原予核的衰变过程等等。理想过程是对实际过程的一种科学的近似，也是对实际过程进一步研究的基础。对理想过程的研究，很容易发现实际过程中所包含的规律，能更准确更深刻的抓住问题的实质。这种方法也普遍运用于其他领域。

3物理实验的理想化

物理学是一门建立在实验基础上的学科，物理概念的建立以及物理定理、定律的发现，往往是以实验事实作为依据的，已经建立起来的物理定理或理论，也必须经得起非常严格的科学实验的检验，同时，它又指导实验，并在新的实验的基础上逐步完善理论。

理想实验是一种假想的实验，是人们在思想意识中塑造的一种理想过程，但它是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。它不是脱离实际的主观意想，因为理想实验是以实践为基础，是在真实的科学实验的基础上，抓住主要因素，排除次要因素，对实际过程作出更深层次的抽象分析，指出客观现象的过程之间的内在联系及其规律，并由此得出重要结论。

爱因斯坦就十分重视理想实验的研究，他通过设想的闪电理想实验，提出了同时性的相对性概念。他设想当两道闪电同时下击一条东西方向的铁路轨道时，对站在两道闪电中的观察者来说，这两道闪电是同时发生的，但是对于乘坐一列由东向西高速行驶的火车上的观察者来说，这两道闪电不是同时下击的，同时性的相对性概念是建立狭义相对论的一个关键。伽利略的“平斜槽”理想实验，一方面使人们对力和运动的关系的认识有了划时代的转变，阐明物体的运动并不需要外力来维持，既奠定了牛顿第一定律的建立，另一方面又论证了自由落体运动是匀加速直线运动。而惯性定律是无法用实验验证的，很多的自由落体运动也不便通过实验验证，而采用理想实验来论证，人们可以深信不疑。人类历史的长河中的大量实践已证实了理想化方法的合理性，并在科学研究中已成为一种独特的、无法替代的理论思维方法。

论文关键词：模型化理想化理解过程

论文摘要：理想化方法是人们在认识事物、探索事物内在本质及规律的过程中形成的一种理论思维方法。物理学中的很多概念、定理和定律的形成，都是在通过对研究对象进行抽象概括，对研究过程进行简化的条件下得来的。本文以物理学中所涉及的部分概念、定理和定律为例，并结合多年来教学中对他们的认识和理解，针对物理概念如何模型化、物理过程以及物理实验如何理想化进行阐述，这样有助于对物理概念、定理和定律的进一步理解，也是研究和探索其他事物的一种很好的手段。

在研究物理过程中，往往由于过程的影响因素比较多，要发现过程中的本质及规律不容易的，或者是不可能的．因此我们需要对整个过程或过程中的某一部分进行假设而建立过程简单化的理想模型，目的是抓住问题的主要的、本质的因素．舍弃其次要的、非本质的因素，变复杂条件的实际过程为简单的理想化过程。这样。我们就可以透过事物的表面现象，比较容易地发现事物的本质及变化规律。物理学中的许多物理概念和物理定理、定律就是通过这样的方法建立起来的。所以，理想化方法是物理研究中广泛采用的理论思维方法之一。