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文献检索:
  • 新型光学计算机
  • 据报道 ,美国罗切斯特大学的研究人员 ,最近发明了一种集量子技术强大运算能力和光控技术操控的简易性于一体的新型计算机 .原子扭曲能让科学家们瞬时完成复杂运算 ,这一新型计算机的研制成功证明 ,光能逼真地模仿原子的扭曲 ,而与原子相比 ,光更易被人们控制利用 .根据这一理论 ,我们可以使用人们熟知的一些简单的技术 ,制造出比现在的超级计算机块 10亿倍的计算机 .这项发明的研究报告已在《激光和光电量子学》以及马里兰州巴尔的摩的激光科学会议上发布 .这种新型计算机能模拟量子干扰 ,因此在从事密码破译或搜寻庞大的数据库的工作时有着异乎寻常的速度 .传统电脑借助于电子而非量子干扰线性地进行运算 ,就像图书管理员在书架上一本一本找需要的书 .而量子干扰可以将整个图书馆克隆——为每本书克隆一个图书馆——然后一次性将所有数据全部释放出来 .新型电脑使用的光干扰和量子干扰在检索数据库方面一样高效 .量子计算机最大的局限是它需要“缠结”——就是将不同的粒子联系起来共享相同资源的一种环境 ,就好像所有图书馆的克隆体共享它们之间的相同之处一样 .但“缠结”的环境很难形成 ,后来科学家们发现 ,如果使用量子干扰的话 ,“缠结”在数据...
  • 浅谈惯性质量和引力质量
  • 在牛顿力学中 ,一个质点的质量实质上表征着质点两种不同的性质 .牛顿定律中的质量即惯性质量反映着质点保持原来状态的顽强程度 ,而万有引力定律中的质量即引力质量反映着质点吸引其它物体的能力 .要详细了解它们的区别与联系 ,还需从牛顿定律说起 .一、惯性质量牛顿第一定律的内容告诉我们 :任何物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 ,直到有外力迫使它改变这种状态为止 .这一定律实质上指出了惯性的概念 ,即物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质 .物体的惯性首先表现在物体不受外力时 ,物体将保持静止或匀速直线运动状态不变 ;还表现在受外力作用使物体运动状态改变时的难易程度上 .因此惯性是物体本身的固有性质 ,它除了与“物质的量”成正比以外与其他物体无关 .实验证明 ,在相同作用力下 ,不同质点产生的加速度不同 ,即不同质点的运动状态改变程度不同 .这表明运动状态不仅与力有关 ,还取决于质点本身的属性 .而除去力以外 ,影响质点运动状态的只有物体的固有属性——惯性 ,此外别无其他因素 .因此惯性也表现为反抗运动状态发生变化的难易程度上 .当作用在物体上的力一定时 ,物体的惯性越大 ,使它改变运动状态就越难 ,即力...
  • 系统机械能守恒定律的教学与创新思维的培养
  • 创新是新世纪的一个主旋律 .在物理教学中 ,教师应尽可能在每节课中渗透这种思想 ,给学生提供广阔的思维空间和创新的舞台 ,而创新思维的培养是中学生智力发展的一个核心问题 ,其思维的独创性、变通性、流畅性可作为创新思维的三个基本指标[1] .本文就系统机械能守恒定律的教学环节中如何培养学生的创新思维做以探讨 .一、通过定律的推导过程和守恒条件的分析 ,培养思维的独创性 .如图 1所示 ,物体 m1和物体 m2 由不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接 ,物体 m1置于光滑图 1的斜面上 ,不计摩擦和阻力 .设物体 m1距离地面高为 h1时 ,速度为 v1,物体 m2 距离地面高度则为 h2 ,其速度为 v2 (实质上 v1= v2 ) ;当物体 m1距离地面高度为 h1′时 ,其速度为 v1′,物体 m2 距离地面高度为 h2 ′,其速度为 v2 ′(实质上有 v1′=v2 ′) .物体 m1受重力、支持力和轻绳的弹力 T,而支持力不做功 .由动能定理 ,得Ts- m1g(h1′- h1) =12 m1v1′2 - 12 m1v12 ,物体 m2 受重力和绳的弹力 ,由动能定理 ,得m2 g(h2 - h2 ′) - T...
  • 视深度问题及其应用
  • 一、问题的提出在几何光学的学习中 ,我们经常会碰到例如下面的问题 .1 .一块 1 5 mm厚的玻璃板 ,放在铺有报纸的水平桌面上 ,当我们从玻璃板的正上方向下看时 ,报纸上的文字好像升高了 5 mm,该玻璃的折射率 n=     .2 .在水中同一深度有红、绿色两个点光源 ,在水面上分别从两个点光源的正上方看它们时 ,    色光源较深 .以上两个问题 ,我们通过观察分析不难看出它们的共同点 ,即必须弄清物体在介质中的实际深度和眼睛看到的深度之间的关系 .我们把这一类问题称之为视深度问题 .下面 ,先来研究问题的原型 :题目 某水池实际深度为 h,垂直于水面往下看 ,水池底的视深度为多少 ?(设水的折射率为 n)分析 如图 1所示 ,设 S为水池底的一点图 1光源 ,在由点 S发出的光线中选取一条垂直于水面 MN的光线 ,由点 O垂直射出 ,由于观察者在 S正上方 ,所以另一条光线与光线 SO成极小角度从点 S射向水面点 A,由点A远离法线折射到空气中 ,因入射角极小 ,故折射角也极小 .进入人眼中的两条折射光线的反向延长线交于点 S′,该点即为我们看到的水池底光源 S的像 ,像点 S′到水面的距离 h′,...
  • 电磁感应中易混淆的几个问题
  • 电磁感应是高中物理教学的重要内容之一 ,其教学重点和难点在于对楞次定律和法拉第电磁感应定律的理解 .前者用于判断感应电流的方向 ,后者用于求感应电动势的大小 .为了帮助学生深刻地理解电磁感应现象的本质 ,正确掌握和应用电磁感应规律解决物理问题 ,教学中应注意如下几个易混淆的问题 .一、正确理解磁通量的物理意义1 .磁通量的大小按磁通量的定义 ,穿过某一面积的磁通量大小只与穿过该面积的磁感线条数有关 .公式Φ =BS也可以用来计算磁通量 ,但它只适用于匀强磁场中 ,且该面积 S指完全处在垂直于磁感强度的磁场中的有效面积 .例 1 如图 1所示 ,磁感强度 B垂直于平图 1面 SA 和 SB,那么 ,通过平面SA 和 SB 的磁通量的大小关系如何 ?分析与解 学生由公式Φ=BS,得出ΦA<ΦB.其实从图中不难看出穿过平面 SA、SB 的磁感条数是相同的 ,故ΦA=ΦB.学生因未真正理解磁通量的物理意义 ,未注意公式Φ=BS的使用条件而出错2.磁通量有正负之分虽然磁通量是标量 ,但其与力矩一样 ,有正负之分 .磁感线穿过某一平面 ,要注意是从哪一面穿入 ,哪一面穿出 .例 2 如图 2 (a)所示 ,在磁感强度为 ...
  • 如何理解这几个物理概念的含意
  • 在中学力学中 ,有许多形似意异和形异意同的物理概念 .它们对教师来说可能是“司空见惯”,但学生对这样的概念含意的理解时常存在困惑 .物理规律是物理概念间本质联系的反映 .因此 ,理解物理概念的含意 ,特别是弄清楚与其相关概念含意的区别和联系 ,才是正确理解和应用物理规律分析、解决有关物理问题的基础 .动量守恒定律、机械能守恒定律、动量定理和动能定理是重要的力学规律 .本文针对与这些物理规律相关的几个概念的含意作一浅析 .一、“合外力”与“外力之和”对于动量守恒定律的适用条件 ,高中《物理》(修订本 )第一册中明确指出是“系统不受外力或者外力之和为零”.这里所说的“外力之和”是指把作用在系统上所有外力平移到某点(实质上指质点组的质心上 )后计算它们的矢量和 .“合外力”是指作用在某个物体 (质点 )上的外力矢量和 .不难知道 ,“合外力”和“外力之和”都是用平行四边形定则对力所作的一种运图 1算结果 ,但它们各自的含意却有差异 .表现为“合外力”中的“外力”是作用在同一物体 (质点 )上 ,“外力之和”中的“外力”是作用在系统内各物体(或质点组 )上的外力 ,它不是作用在同一个物体上 .由此我们可以这样理解 :...
  • 恒定电路与静电场
  • 在恒定电路的教学中 ,常常会出现与静电场完全割裂 ,彼此互不关联的局面 .其实在恒定电路中静电场理论仍然适用 ,下面笔者通过几个具体事例对比作一粗浅的探讨 .1 .在“电场中等势线的描绘”实验中 ,导电纸内形成的恒定电流场与正、负点电荷产生的静电场类似 .因而可以用恒定电流场来模拟静电场 ,研究静电场的分布 .2 .并联电路中各支路电压相等 ,其实质就是 :“电场力做功与路径无关 ,只由初、末位置决定”的这一性质在恒定电路中的具体表现 .3.外电路移送电荷 ,电流做正功 (电场力也做正功 ) ,把电场能转化为其它形式的能 (如内能、机械能、光能等 ) .电源内部非静电力克服静电力移送电荷 ,非静电力做正功 ,把其它形式的能 (如化学能、机械能等 )转化为电场能 ;同时电流做正功 ,把一部分电能转化为内能 .在纯电阻的闭合电路中 ,内、外电路中所转化在内、外电阻上的内能 (即热能 ) ,等于电源将其它形式的能所转化的电场能 ,即非静电力所做的功 .4.恒定电路中沿着电流方向上的 A、B两点电势降落与静电场中沿着电场线方向上 A、B两点电势降落一样 ,等于这两点间电场强度的空间累积 ,即UAB=Ed.5 .在纯电...
  • 长度测量题中的创新意识考查点评
  • 长度测量是物理学中的最基本的测量 ,它包括直接测量和间接测量 .长度测量的工具有刻度尺、游标卡尺、千分尺 ,它们属于长度的直接测量 ,也是高考物理考试的热点 .其实 ,物理学中还有一些有创意的长度测量的方法 ,即间接测量 .其与基本的长度测量仪器相比较 ,同样内涵丰富 ,考查功能明显 ,因此 ,倍受高考物理命题专家的青睐 .下面是笔者对有关长度测量方面问题的认识 ,愿与同行进行交流 .一、长度测量实验原理的创新意识1 .电学原理例 1 (1 996年上海市高考题 )  P是一根表面均匀镀有很薄发热电阻膜的长陶瓷管 (其长度 L为 5 0 cm左右 ,直径 D为 1 0 cm左右 ) .已知镀膜材料的电阻率为 ρ.管的两端有导电箍 M、N.现给你米尺、电压表 V、电流表 A、电源 E、滑动变阻器 R、开关 S和若干导线 .请你设计一个测定膜厚 d的实验方案 .(1 )实验中应测量的物理量是     ;(2 )在虚线框内用符号画出测量电路图 ;(3)计算膜厚的公式是     .图 1       图 2分析 本题虽然给有米尺 ,可以用来测量陶瓷管的长度 L和其直径 ,但却无法用来测定膜厚 ,因为发热电阻膜很薄 ....
  • 物理学科创新能力结构分析
  • 中学创新教育目标的核心是发展学生的学科创新能力 .中学学科创新能力是学科特殊能力和创造性思维品质的整合 .那么 ,中学物理学科创新能力就是由理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力和实验能力 ,这五种能力与五种创新思维品质(即思维的深刻性、灵活性、批判性、独创性和敏捷性 )的整合 .中学物理教学中全面提高学生物理学科创新能力的关键 ,在于突出物理思维品质的培养 .一、对物理学科创新能力的认识能力 ,就是人顺利完成某种任务的一种稳定的个性心理特征 .物理学科创新能力是学生在物理课学习中必然发展的、顺利完成物理学习任务的个性心理特征 ,是学生接受知识、掌握知识、应用知识和创新知识的本领 ,它具有创新性、整体性、层次性和发展性等特点 .随着教育改革与研究的不断深入 ,近年来我国(1 991年以后的高考物理科《考试说明》中规定 )对中学物理学科的能力进行了更具体、更详细、易操作性的研究分类 ,而且已经形成共识 ,提出了目前我国高中学生应具备的物理能力由理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力和实验能力五种构成 .物理能力以思维品质为核心 ,物理思维是人脑对客观物理事物 (包括物...
  • 世界四个最大科学难题
  • 一、人体基因结构 人的基因存储在一个螺旋形的大分子中 .现在科学家希望能准确地知道在哪一种基因中存储哪些信息 ,因为每种基因由约 3万个信息构成 ,要一个一个地检查 ,现在才查明约 10万种基因中的 10 0种 .日前 ,科学家们已解出一个志愿者的全部基因密码 ,如能揭开全部基因的秘密 ,那么由于基因受损而引起的癌症、糖尿病以及其它迄今已知的 4 0 0 0多种遗传疾病都可以通过修复基因来根治 .二、宇宙中的黑暗物质 根据新的计算 ,宇宙间存在的物质比现在天文学家看见的要多九倍 ,宇宙爆炸论才能成立 .然而这些物质在哪里 ,是什么成分 ,是否还能发现大量的黑暗物质 ,完全是个未知数 .三、受控核聚变 用 7克氢核燃料能够产生 6吨煤的能量 ,而且氢核燃料是从水中提取的 ,用之不尽 ,对人类和环境的危害也只是现在能源的 1 .现在理论问题虽然解决了 ,实际问题还没解决 .氢核聚变的前提是 1亿度高温 ,如何建造能承受如此高温的熔炉 .四、生命起源 美国科学家米勒仿造出 4 0亿年前地球上的条件 ,结果在此条件下产生出氢基酸——生命的组成部分 .但是如何演变成生命仍然是个谜 ,现在计算机科学家编制出人工生物的程...
  • 物理教学中创新能力的培养初探
  • 素质教育的核心是创新思维和实践能力的培养 .有关专家认为 ,创新能力不足是制约提高我国国际竞争力的主要因素 .2 1世纪是科学与技术革命更加深入的世纪 ,是竞争更加激烈 ,变化更加迅速 ,创新更加层出不穷的世纪 .在这个充满竞争的世界里 ,虽然我国在日新月异地进步 ,但仍然底子薄 ,资源有限 ,人口众多 .要摆脱贫困 ,跻身于世界发达国家的行列 ,就需要培养成千上万的具有创造能力的人才 .江泽民总书记强调指出 :“创新是一个民族进步的灵魂 ,国家兴旺发达的不竭的动力——一个没有创新能力的民族 ,难以屹立于世界之林”.因此 ,对于学校教育来说 ,培养学生的创新能力 ,无论对国家还是对个人都具有重要意义 .那么 ,在物理教学中怎样培养学生的创新能力呢 ?笔者在这里略陈管见 ,愿于中学物理教学界同仁共同探讨 .一、诱之以趣 ,培养学生的创新意识学习兴趣是学生力求认识世界 ,渴望获得文化科学知识和不断探索真理的情绪意向 .创新意识是人们从事创造性活动的出发点和内驱力 ,是创造性思维、想象和创造性行为的前提 .一个人的创新意识与他的兴趣、动机、情感等非智力因素紧密关联 .要培养学生的创新能力 ,首先必须强化其创新意识 ...
  • 由教材上的一张照片谈月相变化
  • 高一《物理》第一册 (试验修订本 )第 1 73面有这样一个问题 :如图 1所示 ,你能不能根据月相判断 ,这张照片是在黄昏拍摄的还是在黎明拍摄的 ?图 1要正确完整地回答这一问题 ,必须明确日、地、月三球的相对运动规律 ,以及月相变化规律 .一、日、地、月球的相对运动日、地、月球的运动如图 2所示 ,地球绕太阳运动的公转轨道平面 (黄道面 )和月球绕地球运动的公转轨道平面 (白道面 )的倾角 θ在4°5 7′~ 5°1 9′之间 ,平均值为 5°0 9′,这个角很小 .因此 ,在讨论月球和地球相对太阳运动对月相变化的影响时 ,可以忽略这个夹角 .图 2月球绕地球公转周期为 2 7.3天 ,在此相同的时间内地球绕太阳公转约 30°,分析一个月内月相变化 ,可以只考虑地球自转而忽略地球公转 .一个月内 ,月球相对地球的位置不断变化 ,月球本身不发光 ,只是反射太阳光 ,因此 ,地球上的观测者所见到的月球被照亮部分也在不断变化 ,从而产生月亮的圆缺变化 ,即形成周期性变化的月相 ,如图 3所示 .二、月相的形成月球被太阳照亮的部分始终是半个球 ,但是 ,从地球上看到的月相为什么是不断变化的 ?下面笔者结合图 3分...
  • 浅析带电小球在电场中的偏角
  • 一、问题的提出如图 1所示 ,两小球 a、b的质量分别为图 1m1、m2 ,带电量分别为 q1、q2 ,小球 a、b间的库仑力小于球 b的重力 .当加一水平向左的匀强电场 E使两球受力平衡后 ,球 a、b在空中分布情况如何 ?若两根细绝缘线 Oa、ab与竖直方向的夹角分别为 θ1、θ2 ,试探 θ1与 θ2遵循的规律 ?学生对此问题的分析、解决 ,往往抓不住实质 ,或以偏概全 .本文用整体法探索带电小球偏角的大小及方向 .二、规律的探索如图 2所示 ,在水平向左的匀强电场中 ,若 q2 >0 ,则球 b向左偏 θ2 角 ,如图 2甲所示 ;若 q2 <0 ,则球 b向右偏 θ2 角 ,如图 2乙所示 .球 b平衡时满足tgθ2 =q2 Em2 g. 1图 2如图 3所示 ,在水平向左的匀强电场中 ,取球 a、b及连线为一个整体 .现取 q1>0 ,q2 >0研究 ,两球在空中分布情况如图 3所示 .设 Oa线与竖直方向偏角为 θ1,由整体法 ,得tgθ1=(q1+ q2 ) E(m1+ m2 ) g. 2由 2式可知 ,偏角 θ1由 q1、q2 、m1、m2 、E、g共同确定 .若 (q1+ q2 ) >0 ...
  • 《科学》杂志社论:科学发现的公式
  • 对于创造新知识的过程——也就是要提出正确问题、追求未知、作出发现等——来讲 ,人们肯定会欢迎一个能够提高发现的速度和数量的公式 .通过严格的计算机模拟、验证 ,科学家认为 ,科学发现的公式主要内容可简化为以下 5个简单的基本原则 :1.放慢脚步以探索问题 科学的发现需要一种不匆不忙的态度 .我们的结果更倾向于一种既放松又很有意图的和有准备的思维状态 ,这种状态能够抵制尽快得到某种结果的诱惑 ,而代之以一种积极态度去寻找与常规不相符合的偏差、有矛盾的和异常的结果 .常常正是这种非正常现象后面隐藏着发现的线索 ,这些线索有可能向流行的思想和传统的解释提出挑战 .2 .仔细阅读 ,但不要读得太多 了解其他人所写的东西非常重要 .已出版的著作是体现了研究同行积累起来的经验 .但是 ,专家的影响可能会过于强大 ,以至于自己初生的想法还没有成形就被彻底否定 .因此 ,只是因为别人说不可能或不重要就准备放弃一项研究之前 ,需要再三思考 .3.追求为质量而质量 花在对方法和设计进行提炼的时间几乎总是不会白费 ,常常在完善研究方法的过程中 ,会有出乎意料的发现 .宇宙的大爆炸的背景辐射是在搜索射电望远镜的噪声信号的过程中不厌其...
  • “似少条件”类习题解法
  • 有一类“似少条件”的习题 ,按常规思路求解 ,发现未知量数目多于方程数目 .这类习题常使学生感到困惑 ,认为条件缺少无法求解 .其实这类习题可从如下几方面去寻找解答 .一、运用“比例法”在求解“似少条件”类问题中 ,通过某些方程式的除法运算往往能消去一些未知量 ,使已知的一些比值得到有效应用 ,从而消除“条件少”的困惑 .比例法是处理此类物理习题最常用的数学方法之一 .例 1 甲、乙两斜面的斜面长之比和斜面高之比都是 2∶ 1 ,两斜面的机械效率之比是 1∶ 2 .现分别用平行于斜面向上的拉力 F甲 和F乙 先后沿两斜面把同一物体匀速地推到斜面的顶端 ,若 F甲 =40 N,则 F乙 等于多大 ?解析 设甲、乙两斜面长分别为 L甲 、L乙 ,高分别为 h甲 、h乙 ,机械效率分别为 η甲 、η乙 ,物体重为 G,由题意得L甲 ∶L乙 =2∶ 1 ,1h甲 ∶ h乙 =2∶ 1 ,2η甲 ∶η乙 =1∶ 2 ,3又因为 W有 =Gh,W总 =FL ,η=W有W总 =GhFL,则F甲 =Gh甲η甲 L甲,4F乙 =Gh乙η乙 L乙 . 5上述 5个关系式中有 7个未知量 ,似乎缺少条件 ,注意到“要计算的”并非是...
  • 灵活运用电流表和电压表
  • 中学《物理教学大纲》要求通过演示和学生实验 ,能够使学生理解物理概念和规律的建立与实验的关系 ,培养学生一定的实验能力 .实验能力是学生学习物理应具备的基本能力之一 ,学生应具备的实验能力包括 :会正确使用仪器进行观察、测量和读数 ,会分析实验数据并得出正确的结论 ,了解误差概念 ,会写简要的实验报告等 .对于电流表和电压表两个基本仪器的使用情况 ,从一个侧面可了解学生电学实验能力和处理电学实际问题的能力强弱 ,这正是其成为高考热点的原因之一 .一、基本使用方法初中所学的电流表和电压表的使用方法 ,如表 1所示 .表 1电流表电压表符号内阻理想电流表 RA=0理想电压表 RV→∞连接方法串联在电路中   并联在电路中电流从“+”接线柱流入 ,从“-”接线柱流出量程选择量程不宜过大也不应过小 ,以便在保护电表的同时减小读数误差   由表 1可知两种电表是完全理想化的 ,这图 1适合于初中学生的理解特点和教学要求 .实际上电流表的内阻不可能为零 ,而电压表的内阻也不会趋于无穷大 ,这样在使用伏安法测电阻 (如图 1所示 )以及进行其他电路的测量时总要分析其实验原理引起的误差 .二、伏安法测电阻误差分析伏安法测电阻...
  • 部分导体切割磁感线产生感应电动势的实验设计
  • 高中《物理》(必修 )第二册第 92面指出 :“理论和实践表明 ,长度为 L的导体 ,以速度 v在磁感强度为 B的匀强磁场中做切割磁感线运动时 ,在 B、L、v互相垂直的情况下 ,导体中产生的感应电动势的大小为 E=BLv”.由于课本中未讲法拉第电磁感应定律 ,上述结论是教材直接给出的 .学生接受起来显得生硬、机械 ,易造成对结论的死记硬背 .因此 ,教学中应增加演示实验 ,对 E与 B、L、v的关系进行定性演示 .教参上提供利用直流放大器 ,大的平板磁极的实验装置 ,虽然可以说明问题 ,但结构较为复杂、笨重 ,进行先后两次实验 ,不能保证两次有共同的切割速度 ,降低了可信度 ,且现象不明显 .为此 ,可采用下述的“双电流表法”进行定性演示 .该实验仪器结构简单 ,易于取材 ,制作简便 ,便于操作 .且采用对比的方式进行实验 ,直观性强 ,可信度高 ,具有较好的实验效果 .一、器材准备同规格的大型演示电流表 2只 ,8cm× 1 0cm矩形导线框 3个 (2 0 0匝 2个 ,1 0 0匝 1个 ) ,蹄形磁铁 3个 (同规格的 2个 ) ,细木条 1根(长约 5 0 cm) .二、实验装置如图 1所示 ,将...
  • 第十七届全国中学生物理竞赛复赛试题
  • 一、在一大水银槽中竖直插有一根玻璃管 ,管上端封闭 ,下端开口 .已知槽中水银液面以上的那部分玻璃管的长度 l=76cm,管内封闭有 n=1.0× 10 -3 mol的空气 ,保持水银槽与玻璃管都不动而设法使玻璃管内空气的温度缓慢地降低 10℃ ,问在此过程中管内空气放出的热量为多少 ?已知管外大气的压强为 76cm Hg,每摩尔空气的内能 U=CVT,其中 T为绝对温度 ,常量CV=2 0 .5J· ( mol· K) -1,普适气体常量 R=8.31J· ( mol· K) -1二、如图 1所示 ,在真空中有一个折射率为 n( n>图 1n0 ,n0 为真空的折射率 ) ,半径为 r的质地均匀的小球 ,频率为 ν的细激光束在真空中沿直线 BC传播 ,直线 BC与小球球心 O的距离为 l( l
  • 透视自然科学竞赛中跨学科试题的设计
  • 近年来 ,随着能源科学、材料科学、生态科学、环境科学、信息科学、地球科学、基因工程等边缘学科的蓬勃发展 ,人们发现很难用单学科知识来解决这些边缘学科在发展过程中遇到的问题 ,过去延续了几十年的单学科教学体系受到严重的挑战 .在这一背景下 ,跨学科试题应运而生 .自然科学竞赛作为选拔、发现人才的手段 ,理当在跨学科试题命题中扮演重要的角色 ,为复合型人才的脱颖而出创造良好的环境 .就自然科学竞赛中的跨学科试题而言 ,它一般遵循科学性、实践性、趣味性、创新性、综合性等特点 .按照上述几个特点的要求 ,自然科学竞赛中的跨学科试题在命题上表现出以下几条设计途径 .一、以解决自然科学问题的数学工具为线索来设计由于运用数学建模、定理、公式来解决自然科学竞赛问题 ,既能突出自然科学问题中的数学意义 ,又能提高学生运用数学知识解决自然科学问题的能力 ,因而 ,以数学工具为载体的自然科学问题是设计跨学科试题的重要切入点之一 .设计时 ,具体可将数学中的方程、函数、不等式、图象、斜率、配方等知识、方法融合进自然科学问题之中 .例 1 如图 1所示 ,在 x轴的原点放一点光源 S,图 1距点光源为 a处放一不透光的边长为 a的正方...
  • 伯努利及伯努利方程的应用
  • 高中《物理》(试验必修 )教材中 ,增加了伯努利方程为选学内容 .笔者在此对伯努利与伯努利方程的运用略作介绍如下 .一、伯努利与伯努利方程1 70 0年 1月 2 9日 ,伯努利出生于瑞士尼德兰的格罗宁根 .他曾在海得尔贝格·斯脱思堡和巴塞尔等大学学习哲学、伦理学、医学 .1 72 1年取得医学硕士学位 .在 1 72 5~ 1 732年 ,伯努利在圣·彼得堡大学教数学 .1 733年他担任巴塞尔大学解剖学教授 ,1 75 0年成为物理学教授 .他不仅是一位物理学家 ,还是一位数学家 .1 8世 40年代末 ,他出版了著名的著作《流体力学》一书 .书中用能量守恒定律解决流体的流动问题 ,他分析流体流动时压强和流速的关系并得出方程 ,这就是后来以他的名字命名的“伯努利方程”.书中伯努利还明确叙述了分子动理论 ,认为气体作用在器壁上压力可以用大量的分子快速来回运动来解释 .他还发表了海水潮汐、弦振动问题等论文 .在有关微积分、微元方程和概率论等数学方面 ,他也做出了卓越的贡献 .在 1 72 5~ 1 749年期间 ,伯努利曾十次荣获法国科学院年度奖 .1 782年 3月 1 7日 ,伯努利在瑞士巴塞尔逝世 .伯...
  • 天文学家计算出的行星——海王星
  • 18 2 1年有个法国人布瓦德 ,将 1 781年以来 40年的天王星资料进行一番仔细推算 ,结果表明天王星总是不能进入开普勒的轨道 .他又将 1 781年以前的观察资料 (当时人们是将它错当恒星记录的 )再算一遍 ,又得到另一个轨道 .事情又过了 1 0年 ,即 1 830年 ,有人将天王星的轨道再算一遍 ,却又得到第三种轨道 .这一下 ,已平静了 2 0 0年的天文学界又沸腾了 ,难道哥白尼的假设、开普勒的理论都错了 ?如果没有 ,那只有天王星外还有一颗未发现的新星通过引力在影响天王星的轨道 .在宇宙中 ,这一颗新星会对其附近的另一颗星的运行轨道发生影响叫做摄动 .根据开普勒的理论 ,在当时对已知星计算摄动是不成问题的 .但现在要反过来 ,靠这么一点点的摄动来推算那颗未知的新星就成了大问题 ,犹如大海捞针 ,使人望而却步 .1 846年 8月 31日法国的勒维烈向法国科学院呈报了题为“论使天王星运行失常的行星 ,它的质量、轨道和现在位置的决定”的论文 .同年 9月 2 3日 ,德国柏林天文台的老台长 ,加勒正在自己的办公室里 ,工作人员送来一封从法国寄来的署名为勒维烈的信件 .信中说 :“尊敬的加勒台长 ...
  • 能用牛顿第三定律判断电流对磁铁的作用力吗?
  • 在一些高中物理教学参考资料中 ,当讲到磁场对电流的作用力 (或电流对磁体的作用力 )时 ,往往用下面的题目作为典型例子 ,有解析还有说明 ,现介绍如下 .题目 如图 1所示 ,条形磁铁放在水平桌图 1面上 ,在其正中央上方固定一根长直导线 ,导线与条形磁铁垂直 .当导线中通过垂直纸面向里的电流时 ,用 N表示磁铁对桌面的压力 ,用 f表示桌面对磁铁的摩擦力 ,则导线通电后与通电前受力相比较是 (   )A.N减小 ,f=0  B.N减小 ,f≠ 0C.N增大 ,f=0  D.N增大 ,f≠ 0原解析 如图 1所示 ,画出一条过通电电流为 I的导线所在处的磁铁的磁感线 ,电流 I处的磁场方向水平向左 ,由左手定则知电流 I受安培力方向竖直向上 .根据牛顿第三定律可知 ,电流对磁铁的反作用力方向竖直向下 ,所以磁铁对桌面压力增大 ,而桌面对磁铁无摩擦力作用 ,故正确答案为选项 C.原说明 此题若直接由直线电流的磁场对条形磁铁的作用来分析 ,将很难得出结论 .而先后分析我们所熟悉的磁铁对电流的作用 ,再由牛顿第三定律变换研究对象 ,过渡到条形磁铁受力 ,就较容易得出结论 .确实 ,上例用牛顿第三定律来判定电流对磁铁...
  • 有关测电笔使用中的问题释疑
  • 学过“生活用电”之后 ,经常会遇到一些电路故障需要排除 ,测电笔是必不可少的工具之一 .在“家庭电路”一节中 ,有关测电笔的知识虽然做了叙述 ,但在实际操作中 ,还有几个问题不能理解其原因 ,笔者在此愿与同仁共同探讨 .1 .使用测电笔时 ,手一定要接触测电笔尾部的金属体 .这样做的目的能够使人体、测电笔和火线与大地之间构成一个回路 ,有电流通过测电笔 .可有的学生在实际操作中发现 ,即使穿皮鞋或塑料底鞋 ,甚至脚底下踩一块塑料布也能看到氖管发光 .其实 ,在人体和大地之间 ,等效于存在一个电容 ,电容器不能使直流电通过 ,但能让交流电通过 ,人体和大地之间的电容对 5 0 Hz的交流电虽产生很大的阻碍作用 ,但仍能使电路中产生一定的微小电流 ,足以使氖管发光 .如果人在远离地面和墙壁的空中使用测电笔 ,即使笔尖接触带电的火线 ,氖管也不会发光 ,测电笔就失去了作用 .2 .笔尖接触电线 (或与电线连通的导体 ) ,如果氖管发光 ,表示接触的是火线 ,如果氖管不发光 ,表示接触的是零线 .但是 ,在日常生活中 ,还会遇到接触零线氖管也发光的情况 .在家庭电路中 ,如果进户零线断路 ,电路不能构成闭合回路 ,闭...
  • 初中物理实验操作技能考试的现状及对策
  • 为了全面贯彻素质教育 ,培养具有创新精神和实践能力的人才 ,临沂市初中物理学科在课堂教法改革的同时 ,近几年也对中考命题进行了大刀阔斧的改革 ,1 999年、2 0 0 0年在中考中进行了物理实验操作技能考试 .笔者参与了物理学科的实验操作考试的巡视及抽样调查等工作 ,目睹了这一新举措对物理教学工作的指导意义及所取得的可喜成绩 ,但同时也发现学生在实验技能中出现的诸多问题 ,反映出我们教师在教学中存在的缺陷和不足 .有些问题亟待于在教学中引起注意 ,以便于及时采取措施 ,大幅度提高学生的实验操作能力和实验素质 .现仅举几例考试中出现的问题 ,简单进行剖析 ,拟就其对策作初步探讨 .一、实验过程盲目 ,态度欠严谨例 1 观察水的沸腾实验 .1 .存在的问题(1 )倒入小烧杯中的水过多 ,水长时间不沸腾 .(2 )不会用酒精灯的外焰加热 .(3)温度计的液泡在水中的位置不合适 ,读温度计的示数时 ,视线未能与液柱的上表面相平 .(4)有凑数现象 ,如出现列表所记录的沸点与在图象中所作出的水的沸点及实验结论不一致 .(5 )操作顺序安排不恰当等 .2 .现状剖析从上例中的现象可看出 ,学生在实验操作时比较盲目 ,有...
  • 自然科学教学中函数思维法教学模式的构建
  • “为迁移而教”是现代教育的主要目标之一 .教师在教学中如何改进教学方法 ,创造条件 ,积极主动地促进学生学习的正向迁移 ,是摆在我们面前亟待解决的课题 .函数思维法教学模式就是在迁移理论和 J·皮亚杰“发生认识论”的指导下 ,结合函数思想而构建的一种旨在促进学习正向迁移的思维教学程序 .一、函数思维法教学模式构建的理论依据在自然科学学习中有许多问题 ,它们的处理方法、思维过程有着相同或相似之处 ,诸如密度、速度、压强等概念的建立 ,研究影响滑动摩擦力大小的因素 ,研究决定导体电阻大小的因素以及研究欧姆定律的实验设计思路等 .这些相同或相似之处 ,在学习迁移理论中称之为“共同要素”.美国心理学家贾德提出的“经验泛化说”理论认为 ,两个学习活动之间存在的“共同要素”是产生迁移的必要前提 .美国教育心理学家桑代克和武德沃斯提出的“共同要素说”认为 ,两种学习情境的相同或相似之处越多 ,则前一种学习能对后一种学习发生迁移作用 .但是 ,学生的学习往往受众多因素的干扰 ,多数学生的正向迁移很难自发产生 .那么 ,教师在教学中应如何促进学生学习的正向迁移呢 ?J·皮亚杰的“同化→顺应”论认为 ,人们总是用自己已经具有的认...
  • 初中物理图象专题教学
  • 近几年的中考突出了用物理图象对学生应用数学知识解决物理问题能力和分析能力的考查 .初中物理图象类型虽不复杂 ,但学生对图象的认识是分散的、不完整的 ,需要通过专题教学 ,使学生上升到相互关联的、整体的认知水平 ,从而搞好初中物理总复习 .一、物理图象的共性1 .横、纵坐标轴认识图象时 ,首先要从横、纵坐标轴开始 ,弄清两个坐标轴各代表什么物理量 ,以便了解物理图象反映的是哪两个物理量之间的相互变化关系 .如图 1所示 ,纵坐标表示速度 v,横坐标表示时间 t,图象表示速度随时间的变化关系 .若将纵坐标改成路程 s,横坐标不变 ,则图象反映的是路程随时间的变化关系 .  图 1          图 22 .图象中的点物理图象中任意一个点往往对应着一个物理状态 .如冰在加热时的温度随时间变化的关系图象 (如图 2所示 ) ,点 A表示冰在吸热升温过程中处于温度为 - 4℃的固体状态 .物理图象中的“拐点”又具有特殊的物理意义 ,它是两种不同情况的交界 ,是物理量发生突变的点 .如图 2中的点 B表示冰将要开始发生熔化现象 ,点 C表示冰的熔化现象将结束 .3.图象中的线图象中的一段线往往表示一个物理过程 ,例如...
  • 有关滑轮组机械效率的计算
  • “机械效率”是初中物理教学的难点之一 .学生对机械效率公式 η=W有用W总 及 W总 =W有用 +W额外 记忆牢固 ,但涉及到具体的问题时感到无从下手 ,或者得出错误的结论 .笔者在教学实践中 ,选择典型例题帮助学生正确理解额外功产生的原因 .额外功是由两方面的因素产生的 :(1 )克服摩擦力所做的功 ;(2 )克服机械的重力所做的功 .使用同一机械提升不同重物 ,机械效率也不相同 .下面笔者通过两个例题来说明 .例 1 用滑轮组匀速提升重为 2 0 0 0 N的物体 ,作用在绳子自由端的拉力大小为 6 2 5 N,拉力做功为 1 2 5 0 0 J,滑轮组的机械效率为80 ,不计摩擦和绳的重力 .求 :(1 )重物上升的高度 ;(2 )如果同样使用这个滑轮组匀速提升重为 35 0 0 N的物体 ,那么作用在绳子自由端的拉力是多少 ?解  (1 )由 η=W有用W总=GhW总,得h=ηW总G =80× 1 2 5 0 02 0 0 0 m=5 m.(2 )一部分学生的解法如下 :因为对同一个滑轮组 ,η是不变的 .由拉力 F=6 2 5 N,拉力做功 1 2 5 0 0 J,则s=W总F =2 0 m,s...
  • 借学科渗透 考综合能力
  • 随着素质教育的全面推进 ,中考改革也不断深化 ,由注重知识的考查转向综合素质和能力的考查已是必然 .在此形势下 ,跨学科综合题应运而生 ,成为近年来中考物理的又一热点 .下面列举几例 ,以供参考 .一、物理与语文学科的知识综合例 1 (山西 ,2 0 0 0年 ) 阅读下面短文 ,要求从中找出三个跟物理知识有关的短语或句子 ,并分别说出涉及到的物理知识 ,填入表 1的空格内 .表 1短语或句子对应的物理知识  “啪 !”发令枪响了 ,校运会 1 5 0 0 m的赛跑开始了 .运动员穿着短裤、背心、底有花纹的运动鞋 ,在跑道上 ,小勇和队员们你追我赶 ,竞争激烈 ,一个个大汗淋漓 .“啦啦队”队员们递给运动员湿毛巾 ,让他们擦汗降温 .田径赛场上 ,精彩纷呈 :小强快速助跑 ,用力蹬地 ,腾空而起 ,跃过高杆 ;小明手托铅球 ,侧身垫步 ,猛然用力 ,铅球离手而去 ,5 kg的铅球在约 1 1 m处落地时 ,把地砸了个很深的坑……忽然 ,一阵“加油”声传来 ,原来 1 5 0 0 m赛跑结束了 ,小勇用时最短 ,率先冲线 ,荣获冠军 .析与解 本题类似于语文学科中的阅读理解型题目 .其特点 ,一是解题指向性不明...
  • 优化习题结构 提高教学质量——谈习题课教学的选题与审题
  • 习题课教学是物理教学的重要组成部分 ,它是深化知识、活化知识、提高能力不可缺少的环节 ,是理论与实际相结合的桥梁 .如何通过习题教学 ,使学生从题海中解脱出来 ,更有利于知识的掌握和能力的提高呢 ?上好习题课至关重要 ,下面笔者谈谈自己对习题教学的一点体会 .一、精选习题在习题教学中 ,根据教学大纲的要求和学生的实际情况 ,在精选习题上做到 :1 .习题具有典型性所谓典型性 ,是指题目中所涉及的内容和解决问题的方法上具有代表性 .在内容上能充分展现物理概念和规律的应用 ,帮助学生从不同侧面、不同角度来完善对概念和规律的理解 ;在方法上能起到举一反三 ,触类旁通的效果 .例 1 一个小瓶装满水时总质量为 32 g,装满酒精时总质量为 2 8g,求这个小瓶的质量和容积 ?(ρ水 =1 .0× 1 0 3kg/m3,ρ酒 =0 .8× 1 0 3kg/m3)分析 本题是利用密度知识来解决问题的 ,其中隐含两个等量关系 :1前后两次过程中 ,瓶的容积不变 ;2前后两次过程中 ,瓶的质量也不变 .为此 ,以瓶的容积不变为前提 ,得32 - m瓶ρ水=2 8- m瓶ρ酒,以瓶的质量不变为前提 ,得32 - ρ水 V瓶 =...
  • 突破力电综合 注重四个“用活”
  • 一、用活“隐含条件”物理问题的解题条件 ,不少是间接或隐含的 .有的隐含在物理概念或物理过程中 ,有的隐含在关键词语、物理常识、器材规格或数学关系中 .有的隐藏较浅 ,有的隐藏较深 .挖掘和用活隐含条件是解题的关键 ,一旦寻找出隐含条件 ,就会使问题迎刃而解 .例 1 如图 1所示 ,在一水平匀强电场里 ,图 1一初速度为 v0 的带电微粒 ,沿图中竖直平面内的直线由点 A运动到点 B,其能量变化情况是[   ]A.动能减少 ,重力势能增加 ,电势能减少B.动能减少 ,重力势能增加 ,电势能增加C.动能不变 ,重力势能增加 ,电势能减少D.动能增加 ,重力势能增加 ,电势能减少解析 本题要求判断带电微粒的动能、重力势能及电势能的变化情况 .因功是能量转化的量度 ,很显然 ,需用合外力的功、重力的功、电场力的功分别来判断这三种能量的变化 .但题目中给出的是带电微粒 ,其重力是否考虑不明确 ,当然重力的功也就无法确定 ,电场力做功也不知道 .解决问题的关键 ,就在于用好题中隐含条件 .图中给出了带电微粒在电场中的运动轨迹为直线 ,且其运动方向与电场线有一恒定夹角的隐含信息 .若不计重力 ,只受电场力 ,而电场力与...
  • 物理问题中的“木桶原理”
  • “木桶原理”本属管理学范畴 ,其原理是 :用长短不一样的木板围成的木桶盛满水时 ,水位高度不可能同时满足每一木块高度 ,只能与最短的那块相平 ,即最大盛水量取决于最短的那块木板的高度 .这一原理在物理问题中也常常得到应用 ,现举例说明 .一、力学问题中的木桶原理例 1 如图 1所示 ,用轻绳 AC和 BC悬挂一重物 ,绳与水平天花板的夹角分别为 6 0°和30°.绳 AC能承受的最大拉力为 1 5 0 N,绳 BC能承受的最大拉力为 1 0 0 N.为了不使轻绳被拉断 ,所悬重物的重力不能超过多少 ?解析 解决此类问题容易发生错误之处就是学生武断地认为 ,要使重物达到最大的重力 ,则绳子 BC、AC所受的拉力同时达到最大 .实际上并非如此 ,它有三种情形 :(1 )绳子 AC、BC所受的拉力同时达到最大值 (此题不可能 ,一般情况下也很少如此巧合 ,除非两绳满足一定的比例关系 ) ;图 1        图 2(2 )绳 AC先达到最大值 1 5 0 N,则绳 BC上承担的拉力由图 2分析得FBC=FAC· tg 30°=5 0 3N<1 0 0 N;(3)绳 BC先达到最大值 1 0 0 N,则绳 AC上承...
  • 信息高速公路中的通信线路
  • 现在人们常说“世界是多么的小”,是因为有了高速的运输工具 ,特别是信息高速公路 ,人们可以通过网络利用计算机方便地上网 ,与远隔万里的亲人、朋友通信、聊天 ;通过网络快捷地查阅和获取最新信息与资料 .信息高速公路的网络分为广域网和局域网 ,广域网中信息的传输是利用光纤电缆和微波 ;局域网中信息的传输是利用光纤电缆和双绞线电缆 .利用光纤电缆 (简称光缆 )和双绞线电缆(简称双绞线 )传输信息的通信线路是怎样的 ?本文结合信息高速公路通信线路中的主要器件、设备作一简单介绍 ,如图 1所示是它的示意图 .1 .光纤电缆光纤电缆由防护套管及多芯的光导纤维组成 .一般规格有 4芯、6芯、1 2芯、1 6芯等 .由于管内的光导纤维很细 (直径几微米~几十微米 ) ,通信光缆较通信电缆直径要小得多 ,例如1 6芯的通信光缆直径只有约 1 2 mm左右 .通信光缆内只有这几根细细的光导纤维 ,通信的带宽就可以达到千兆以上 .通信光缆的直接传输距离与光导纤维的直径及镀膜情况有关 ,最图 1远不超过 5 0 km.通信光缆为保证激光束在其内部光导纤维中的顺利传输 ,铺设时其拐弯半径不能小于其光导纤维直径的 5 0 0倍 .我国...
  • 新型光学计算机
    浅谈惯性质量和引力质量(秦凤娥)
    系统机械能守恒定律的教学与创新思维的培养(张志锋)
    视深度问题及其应用(冯德强)
    电磁感应中易混淆的几个问题(邓建宁)
    如何理解这几个物理概念的含意(金仕虎)
    恒定电路与静电场(田久武)
    长度测量题中的创新意识考查点评(李永科)
    物理学科创新能力结构分析(靳建设)
    世界四个最大科学难题
    物理教学中创新能力的培养初探(江楚桥)
    由教材上的一张照片谈月相变化(范振宏)
    浅析带电小球在电场中的偏角(朱承江)
    《科学》杂志社论:科学发现的公式
    “似少条件”类习题解法(侯娟 李磊)
    灵活运用电流表和电压表(林观乾)
    部分导体切割磁感线产生感应电动势的实验设计(赖建明)
    第十七届全国中学生物理竞赛复赛试题
    透视自然科学竞赛中跨学科试题的设计(陈道平)
    伯努利及伯努利方程的应用(余学昌)
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    能用牛顿第三定律判断电流对磁铁的作用力吗?(王小勇)
    有关测电笔使用中的问题释疑(董之庚)
    初中物理实验操作技能考试的现状及对策(王广泰)
    自然科学教学中函数思维法教学模式的构建(李孝昂)
    初中物理图象专题教学(寇昌奎)
    有关滑轮组机械效率的计算(田丰)
    借学科渗透 考综合能力(章敏跃)
    优化习题结构 提高教学质量——谈习题课教学的选题与审题(郎金平)
    突破力电综合 注重四个“用活”(岳振军)
    物理问题中的“木桶原理”(陈穆)
    信息高速公路中的通信线路(冯冀)
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