物理論文精選(九篇)

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第1篇：物理論文范文

隨著新課改的實施和深入，以及社會發(fā)展的需要，學校對教育教學模式進行了改革，產生了多種多樣的教學模式。為了適應新課改的要求，物理教學也改變了傳統(tǒng)的教學方法，探索新的教學方式，現在的物理教學主要以實驗探究為主。實驗探究教學模式的應用，使得物理教學有效性得到了提高，而且強化了學生的思維和動手能力。盡管物理教學已經取得了很大的成效，但是在實際的物理教學中還是存在著一些問題的：第一，硬件設施不足。目前的物理教學以實驗探究為主，但是學校的物理實驗用具等硬件設施還不能滿足學校的教學要求，使得一部分的物理實驗沒辦法完成。物理學習中，參與探討是學習的關鍵，物理實驗是最主要的參與探討的途徑，由于有些物理實驗無法完成，使得學生無法參與物理相關知識的探討，降低了教學的有效性。第二，自主學習時間缺乏。物理學是知識內容比較復雜的學科，學生僅僅依靠課堂的時間來學習物理知識是遠遠不夠的，還需要大量的自主學習時間來復習和鞏固學過的知識，但是縱觀初中教學的課程安排，讓學生的自主學習時間相對缺乏，使得學生產生巨大的學習壓力，影響物理教學的有效實施。第三，中考教育的影響。盡管實行了新課程改革，但是考試制度依然存在，學校還是十分重視升學率，教育依然是應試教育。這樣一來，中考教育以及教育成績就限制了物理教學目標的全部有效實現。

2控制變量法在初中物理電學中的應用

2.1在探究物理規(guī)律中的應用

在初中物理電學的學習中，基礎和重點就是歐姆定律，其在電學學習中占據著非常關鍵的位置。在電學中有三個基本概念：電流、電壓和電阻，三者之間的關系是初中物理電學教學中主要的研究內容，對于這一關系，歐姆定律進行了有效的串聯。利用控制變量法對這三個要素進行控制，以明確的方法保證其中一個要素不變，進而研究其他兩個要素的變化關系，從而實現有效的歐姆定律的學習。利用控制變量法控制電阻不變，將導體兩端的電壓改變，觀察電流與電壓之間的關系。在這個過程中，為了保證電阻的值不變，就需要固定電阻值，這樣一來，研究變化關系的實施方法主要有兩種：一是改變電源兩端的電壓，實現改變導致兩端的電壓；二是調節(jié)滑動變阻器，實現改變電阻兩端的電壓。這兩種方法的實施都可以讓學生通過控制變量法研究在電阻不變的情況下，電流和電壓之間是何種關系。利用控制變量法保持導致兩端的電壓不變，通過改變電阻觀察研究電阻和電力之間的關系。在這個過程中，電阻的改變可通過更換不同電阻值的電阻來實現，這個研究過程的實施方法同樣有兩種：一是采用統(tǒng)一的電源，保持導體兩端的電壓不變，通過更換不同的電阻來研究二者之間的關系；二是保持電壓表的讀數不變，在滑動滑動變阻器的過程中研究二者之間的關系。

2.2用控制變量法學習電阻

在初中物理電學中，電阻的學習要以電流和電壓的學習為基礎，所以在學習電阻之前，必須保證電流和電壓的有效學習。當物理教師需要給學生講授電阻知識時，可以將控制變量法引入到教學中，教師可以選擇一些經典的例題，在講解例題時順帶復習以前學過的電流和電壓，這樣學生在學習電阻時就會變得容易。

3結論

第2篇：物理論文范文

當人們用望遠鏡觀測銀河系以外的星系時，可以發(fā)現絕大多數星系光譜都存在紅移或藍移現象，并且越遠的星系其光譜紅移值越大。根據多普勒效應：星系光譜存在紅移說明星系正離我們遠去，星系光譜存在藍移說明星系正向著我們運動。需要指出的是越遠的星系紅移值也越大，看起來所有的星系都好象以銀河系為中心向外爆炸形成的一樣，越遠的星系離開我們的速度也越大。鑒于此有人提出宇宙大爆炸假說：認為宇宙是由150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的，人類居住的銀河系則是宇宙的中心?？墒侨藗冊谟^測銀河系和河外星系時，卻并沒有發(fā)現銀河系有什么特別之處。有人據此懷疑宇宙大爆炸假說；也有人從星系的演化推算出宇宙的年齡大于150億年；還有人認為若宇宙大爆炸假說是正確的，那么宇宙輻射在各個方向上就會表現出各向異性；更有人擔心宇宙的膨脹沒有盡頭，遂認為宇宙的膨脹和收縮是交替進行的……。但不管怎樣，大部分人還是相信“眼見為實”，由星系光譜的紅移現象承認了宇宙大爆炸假說。更有人把紅移現象與宇宙背景輻射和宇宙元素豐度并作宇宙大爆炸假說的三大支柱。那么宇宙是否發(fā)生過爆炸并仍在向外擴張，年齡是否只有150億年呢？非也！

1．星系光譜紅移原因

20世紀初，當人們用望遠鏡觀測銀河系以外的星系時，發(fā)現絕大多數星系光譜都有紅移現象，并且越遠的星系其光譜紅移值越大。有人認為星系光譜紅移是因為星系正在離我們遠去，從而得出這樣的結論：所有的星系都是以我們銀河系為中心向外爆炸后形成的，越遠的星系離開我們的速度也越大；宇宙中所有的星系都在彼此分離，并且越遠的星系相互分離的速度越大。值得一提的是，我們銀河系正處在爆炸中心，足以值得我們自豪的是：銀河系是宇宙中獨一無二的星系—因為它是宇宙的中心。更讓我們驚奇的是，銀河系自身也在不斷運動著，然而無論它運動到哪里，它始終是銀河系的中心。我們解釋不了銀河系為什么是宇宙的中心，因為銀河系也和其它星系一樣，并沒有什么特別之處。有人以為，銀河系處于宇宙的中心是一個巧合，雖然銀河系從上個世紀至今一直在不斷運動，但它走過的距離和整個宇宙空間的尺寸比起來是微不足道的，所以銀河系目前仍然處在宇宙的中心，這種看法未免有些牽強。因為人們在觀測近處的星系時，發(fā)現近處的星系并沒有相互分離的趨勢，并且也沒有證據表明近處的星系正在以某一個中心為起點向外膨脹。因此“銀河中心說”頗值得懷疑。還有的人雖然承認宇宙大爆炸假說，但不承認“銀河中心說”，他們不認為銀河系是宇宙的中心。這種觀點同樣也是站不住腳的。我們可以這樣分析：如果宇宙大爆炸假說是正確的，那么宇宙中所有的星系必定在以某一個中心為起點向外膨脹，星系之間彼此互相分離。目前我們觀測到近處的星系并沒有相互分離的趨勢，并且也沒有證據表明近處的星系在以某一個中心為起點向外膨脹。倘若我們不是在宇宙的中心而是處于偏離宇宙中心的任一點處，因為在我們周圍的星系都沒有相互分離的趨勢，也沒有以某一個中心為起點向外膨脹，這樣一來，倘若宇宙中任一點處的星系都沒有相互分離的趨勢，那么整個宇宙也不可能在膨脹，即宇宙大爆炸假說是錯誤的。

前事不忘，后事之師。人類文明發(fā)展到今天，“地心說”和“日心說”都被證明是為科學，難道我們還要重蹈覆轍提出“銀河中心說”嗎？愚以為，我們應當承認這樣一個假設，那就是：銀河系按目前的速度運動下去，100萬年，100億年以后，我們仍然會發(fā)現自己處在宇宙的“中心”，無論我們處在宇宙的任何地方，中心也好，邊緣也好，我們都會發(fā)現宇宙中越遠的星系光譜紅移值也越大，就好象我們處在宇宙的“中心”一樣。事實上，這個“中心”是光子在宇宙空間中的傳播特性引起我們視覺上的錯誤，“眼見”未必“為實”，我們不能過分相信“眼見”的東西。

紅移現象是否由觀測者自身的運動引起的呢？不是的！如果紅移現象是由觀測者自身的運動引起的，那么我們將觀測到與我們相向運動的星系光譜將發(fā)生藍移而與我們相背運動的星系光譜將發(fā)生紅移，然而事實并非如此。再者，雖然我們“坐地日行八萬里”，但這個速度和光速比起來實在算不了什么，不至于影響觀測結果。換句話說，我們在觀測星系紅移值時，觀測者自身運動速度的影響可以忽略不計。紅移現象說明光子與觀察者之間的相對速度變小了。產生這種情況有兩種可能：第一是星系正離我們遠去，第二是光子在穿越宇宙空間時速度變小了。這兩種情況都可能導致星系光譜紅移。我們認為導致星系光譜紅移的原因是后者。光子在穿越宇宙空間時會與各種粒子(比如引力子)相互作用從而使其速度逐漸減小。當然單個粒子與光子作用時間極短，引起光子速度的改變量也是極其微小的，以致于我們觀測不到。隨著光子穿越宇宙空間距離的增大，與光子作用的粒子數目也逐漸增多，光子速度的減小量也越明顯?？梢酝茰y：光子在穿越一定的宇宙空間距離后速度將減小到零。由于光子速度為零故相對我們的能量也為零，這樣的光子當然不會被我們觀測到。可見用光學法觀測宇宙空間尺度時有一個極限：150億光年(也有人認為是200億光年)。在這個尺度以外的星系發(fā)出的光子由于在沒有到達地球時速度已經降低到零，所以這樣的星系不可能被我們觀測到，至少目前還沒有辦法觀測到。也有人認為，紅移現象是由光子頻率減小引起的，即認同第一種可能：認為星系正離我們遠去。這種觀點聽起來很有道理，卻經不起分析。我們知道，星系離我們遠去時會引起光子頻率減小，但各種不同頻率光子的頻率減小量應該相同，反應在星系光譜上，各種不同頻率光子的紅移量應該相同。因此，不論星系離我們多遠，星系光譜雖然發(fā)生紅移但不應該變寬，但事實上遠處星系光譜卻被拉寬了（星系光譜不會變寬是指星系光譜中任意兩條譜線的距離恒定，雖然它們都發(fā)生了紅移，但它們移動的距離相等，因此各譜線之間的距離不變）。而且能量越小的光子紅移值越大，能量越大的光子紅移值越小。不同頻率光子的頻率減小量不同，說明紅移現象不是由光子頻率減小引起的。即第一種可能站不住腳。假設宇宙中所有的星系都是靜止的，宇宙空間中的物質是均勻分布的，那么光子穿越宇宙空間時的速度衰減量僅與其通過的空間距離有關。光子穿越的宇宙空間越長，其速度衰減量也越大。這樣星系光譜的紅移值僅與其離我們的距離有關，離我們越遠的星系紅移值也越大，就好象越遠的星系正在以越快的速度離開我們一樣。這也正是哈勃定律所揭示的：星系遠離銀河系的速度ν與距離成正比，ν=H*D，其中H為哈勃常數。實際上宇宙中各星系都在不斷運動著，宇宙空間中的物質也并非均勻分布的，造成星系光譜紅移的原因也很多，所以光譜的實際紅移值要考慮許多情況。

2．譜線紅移與光子速度衰減

光子與宇宙空間中的粒子是如何作用的呢？可以設想，宇宙空間中存在許多比光子質量小得多的粒子(比如引力子)。由于光子在與粒子作用后仍然是光子，可以認為光子僅與粒子發(fā)生了彈性碰撞。既然是彈性碰撞，我們知道，二者質量越接近光子損失的能量越大。由于光子的質量遠遠大于引力子的質量，所以在不同頻率(質量)的光子中，頻率(質量)較小的光子損失的能量較大。于是經過同一段宇宙空間以后，在不同頻率(質量)的光子中，頻率(質量)較大的光子損失的能量較少，頻率(質量)較小的光子損失的能量較大，例如紅光損失的能量比紫光損失的能量多。由于不同頻率(質量)的光子在宇宙空間運動時都損失了能量，這樣整個星系的光譜將向紅端移動，但由于紅光損失的能量多向紅端移動的距離大，而紫光損失的能量少向紅端移動的距離小，于是整個光譜被“拉寬”了。如果不同頻率(質量)光子的能量損失率相同，雖然它們都產生紅移，但是它們紅移的距離相等，這樣星系光譜雖存在紅移但不會被“拉寬”，星系光譜存在紅移而且被“拉寬”說明兩點：第一光子在穿越宇宙空間時速度會衰減，第二不同頻率(質量)的光子速度衰減率不同。顯然，由于不同頻率(質量)光子的能量損失率不同，各種光子的速度衰減量差異將隨著空間距離的增加而增大，這樣星系光譜被“拉寬”的程度與其離我們的距離有關，離我們越遠的星系其光譜被拉寬的程度也越大。另外，星系光譜被拉寬時還有一個特點，那就是能量大的光子被拉寬的程度小，能量小的光子被拉寬的程度大。也就是說，越靠近紅端光譜被拉寬的程度越大，越靠近紫端光譜被拉寬的程度越小?？紤]到星系引力場的影響，實際情況還要復雜一些。

上面我們談到光子在宇宙空間運動時速度會逐漸減小，這和人們熟悉的“真空中光速不變”的看法相矛盾。實際上宇宙空間并非真空，即使宇宙空間是絕對真空它還存在引力場。換句話說，光子在真空中速度變不變的問題，實際上是光子受不受引力作用的問題。如果光子不受引力作用，那么真空中光速不變，但這樣一來不論星體的引力再強，對光子都沒有影響，從而宇宙中也不可能產生“黑洞”了，而現在的黑洞理論基礎將不復存在；假如光子受引力作用，則就不應該有“真空中光速不變”的結論。有人對此這樣解釋：宇宙空間中各星體的引力分布在不同的方向上，它們的作用力相互抵消，因此光子在宇宙空間中的速度不變。這種解釋也是站不住腳的。我們知道在太陽系內，引力的方向是指向太陽的；在銀河系里引力的方向是指向銀河系中心的，所以局部的宇宙空間引力總是有一定的方向的。我們認為光子作為一種物質實體，它的速度并非一成不變的。無論在真空中還是在介質中，它的運動速度都會越來越小。所以，光速不變只是一個神話，光年也不能作為距離單位，因為光子在前一年中走過的路程總比后一年中走過的路程長。

3.光子在引力場中的運動

星光在通過太陽附近時會受到太陽引力的作用而發(fā)生彎曲，說明光子也會受到引力的作用。其實光子也有質量，當然會受到引力作用了。通常我們認為：引力場中物質的加速度僅與引力場的強弱有關，而與物質的質量無關。如在地球表面不管是1噸的物體還是1千克的物體，其每秒獲得的速度增量都是9.8米/秒。但引力場中光子的加速度與其質量有關：質量越小的光子加速度越大，質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，光子在離開引力場時必然會被減速，在進入引力場時必然會被加速，在垂直于引力方向(或其它方向)運動時受引力影響其運動軌跡也會發(fā)生變化。既然光子在離開引力場時會被減速，而且質量越小的光子速度衰減量也越大，那么星體發(fā)出的不同頻率的光子就有不同的速度。一般而言，星體引力越強，其發(fā)出的光速度也越小；當星體引力足夠強時甚至可能使一部分光子擺脫不了星體引力的束縛，產生黑洞現象。對同一星體而言，在它發(fā)出的光中，質量大的光子速度大，到達地球的時間也越早；質量小的光子速度小，到達地球的時間也越晚。我們通常認為不同頻率的光同時到達地球，這其實是錯誤的。關于這一點我們可以用實驗來證實。當星體發(fā)生爆發(fā)或其它異常時，總是能量較大的X射線或γ射線先被我們觀測到，其次才是可見光，然后才是紅外線。雖然理論上如此，但在實際觀測中總有這樣或那樣的因素及別的解釋使大部分人不相信這一點。如果條件允許的話，我們可以用一個實驗來證實我們的觀點。在離我們很遠的宇宙飛船上以兩種不同能量的光子同時發(fā)出一種信號，這兩種光子的能量差異越大它們到達地球的時間差異也越大。實際上考慮到不同能量的光子在同一介質中的傳播速度不同，我們應該想到不同頻率的光子在真空中的傳播速度也不相同。由于光子在穿越宇宙空間時速度逐漸減小，并且質量小的光子速度衰減得快，可以想象，在經過一段相當長的距離以后，質量小的光子速度已經衰減到零而質量大的光子速度不為零，這樣我們就只能觀測到質量大的光子。若星體離我們更遠一些，則我們只能觀測到質量更大的光子……，隨著空間距離的增大，最終我們將看不到遠處星體發(fā)出的光，這個距離就是我們現在認為的宇宙極限--150億光年。人們在觀測宇宙時總有一個錯誤想法：由于真空中光速不變，所以不管離我們多遠的星系，只要足夠亮就可以被我們發(fā)現。事實上宇宙空間并非真空，光子在其中穿行時速度會逐漸減小，所以任何星系發(fā)出的光只能傳播一定的距離，也正因為如此，不管我們在宇宙中任何地方，始終只能看到有限的宇宙空間。換句話說，目前我們能夠觀測到的宇宙空間的尺度實際上是光子在宇宙空間中傳播的最遠距離。

4.光子在宇宙空間中的運動

實際上光子在宇宙空間運動時并不總是做減速運動。在光子離開星體時它要掙脫引力的束縛而作減速運動，當它脫離星體的引力場在空間自由運動時，也作減速運動；如果它進入另一個星體的引力場向著該星體運動時，就會在該星體的引力作用下作加速運動。光子就這樣減速--加速--減速--加速……不停地穿越宇宙空間，直到其速度為零。倘若星體離我們很近而引力又很小，從該星體發(fā)出的光速度衰減量不大，但進入銀河系時光子的速度增加量有可能很大，當光子的速度增加量大于其速度衰減量，或者說大于剛離開星體表面時的速度，在我們看來該星體光譜就發(fā)生了藍移。忽略距離因素，由于星體自身在不斷運動，這樣它相對銀河系引力場的強弱也可能發(fā)生變化，所以其光譜也可能有規(guī)律的發(fā)生紅移或藍移。通常情況下，宇宙空間對光子的減速作用總大于加速作用，所以星系的光譜以紅移的居多。

光子在引力場中速度變化的問題許多人恐怕不相信也不能理解。一些人認為光子沒有靜質量，況且光子是一種波，在引力場中的運動規(guī)律和宏觀物質不同。其實持這種觀點的人把光子神話了，弄的不可捉摸了?，F在大多數人都接受了“黑洞”的概念，認為當一個星體的引力足夠強時甚至連光子也逃脫不了，因而是漆黑的一團。這里實際上指出了光子也會受到引力作用。既然光子也受引力作用，那么它在引力場中的加速與減速自然就可以理解了。稍后我們將看到，引力作用是造成衍射現象的重要因素之一。

5.類星體

一個很明顯的事實是：宇宙中離我們越遠的星體能量越大，通常類星體離我們的距離都在10億光年以上，并且遠處星體發(fā)出的光中能量較大的光子占有很大的成分。有人把這作為支持宇宙大爆炸的依據，認為：若宇宙中物質是均勻分布的話，則在我們銀河系或其周圍就應該有象類星體這樣的高能星體存在。為什么我們在近處發(fā)現不了類星體呢？一些人看見遠處的星體發(fā)出的光中含有大量的X射線或γ射線成分，就推測此類星體存在著目前尚不為我們知道的能量源。這種觀點未免有些片面。實際上宇宙中大部分恒星的能量都差不多，能量特別大的和能量特別小的只是極少數，恒星的能量呈中間多、兩頭少的分布態(tài)勢。從遠處的恒星發(fā)出的光，在經過漫長的宇宙空間以后，能量小的光子由于速度衰減率大而停了下來，不被我們觀測到；只有X射線和γ射線才能到達地球。所以我們觀測到該星體的光子中，X射線和γ射線占有很大的成分，以致于我們誤認為這類星體只向外發(fā)出X射線和γ射線。實際上這類星體也向外發(fā)射可見光和紅外線，但是可見光和紅外線由于速度衰減到零故我們觀測不到。這就導致我們觀測到極遠處的星體，其顏色通常是藍色或紫色，事實上可能和該星體的真實顏色相差極大。這說明我們看到的星體的顏色未必就是星體的真實顏色，星體的顏色是由其自身能量狀況和離我們的距離決定的，星體離我們的距離越大往往使其顏色中的藍色和紫色成分增加。另外，我們認為類星體離我們非常遠，是因為類星體的紅移值很大。也就是說我們沒有直接證據表明類星體真的離我們很遠?？紤]到光子在引力場中的運動，我們知道：當星體的引力足夠大時，其發(fā)出的光子速度衰減量也較大，因而該星體的光譜也將發(fā)生較大的紅移。這就是說，引力因素也可以使星系光譜產生紅移。倘若星體引力足夠大又離我們很近，由于星體紅移值較大，往往導致我們認為該星體離我們很遠。舉例來說，假設有一個引力較大的星體處于銀河系的中心，由于該星體引力很強，導致它發(fā)出的光子速度衰減量極大，我們在觀測其光譜時就會觀測到很大的紅移值，根據該星體很大的紅移值我們就會認為它離我們非常遙遠，絕不會想到它就在銀河系中心。

如何解釋類星體離我們那么遠而其發(fā)射的X射線和γ射線又是如此強烈呢？只有兩種可能。第一，類星體的能量非常大，向外發(fā)出的X射線和γ射線非常強；第二，類星體離我們并沒有原先認為的那么遠，類星體光譜的紅移是由類星體的引力造成而并非由距離因素造成的。我們認為兩種因素都有。因為如果類星體離我們非常遠，那么我們觀測到其向外發(fā)出的X射線或γ射線就不可能很強；倘若類星體的能量不是很大，它的引力場也不可能很強，不足以使其光譜產生較大的紅移。這說明：星系光譜發(fā)生紅移可能是距離因素造成的，也可能是引力因素造成的，紅移值大的星體未必就離我們遠。那么，如何區(qū)別星體的引力紅移和距離紅移呢？對觀測者而言，由距離因素造成紅移的星體發(fā)出的光不可能很強，而由引力因素造成紅移的星體發(fā)出的光往往很強，特別是X射線或γ射線的成分多。類星體的發(fā)射光譜和吸收光譜的寬度不同，通常吸收光譜的寬度比發(fā)射光譜窄，為什么呢？我們知道，吸收光譜是由于光子經過大氣后產生的，這說明類星體周圍也存在氣體。光子從高溫星體內部發(fā)出以后，總會有一部分光子沒有被氣體吸收而直接射向宇宙空間，這些光子形成發(fā)射光譜；還有一部分光子在與氣體作用后，頻率（質量）大的光子損失的能量大，頻率（質量）小的光子損失的能量?。还庾与x開類星體在宇宙空間中運動時，則是頻率（質量）大的光子損失的能量小而頻率（質量）小的光子損失的能量大，總的看來各種不同頻率的光子速度差異減小，所以其光譜紅移值也較發(fā)射光譜小。實際上類星體的吸收光譜還可能有幾種不同的寬度。

6.黑洞與星體引力

最初在人們考慮黑洞時，認為它的引力強到連光子也逃脫不了，因而是漆黑的一團，黑洞是宇宙中物質的墳墓。后來人們認為黑洞可以向外發(fā)出X射線和γ射線。同樣是光子，能量大的可以逃脫，能量小的逃脫不了，說明(黑洞的)引力對光子的作用是不一樣的。事實上我們知道當星體的引力逐漸增強時，總是質量較小的光子逃脫不了，質量較大的光子則可以擺脫星體的引力，并不是所有的光子全部被吸入星體中。所以從這個意義上來說，狹義上的黑洞僅指引力強到可見光不能脫離的星體，即在可見光波段觀測不到的星體；廣義上的黑洞指引力強到使一部分光子不能脫離的星體，即在某一能量較小的波段觀測不到的星體，這里廣義上的黑洞甚至可能非常亮，可以被我們肉眼看到，但在紅外線波段或能量更小的波段卻觀測不到。從理論上講，“黑洞”并不黑，至少它可以向外發(fā)射X射線和γ射線或能量更高的光子，完全不向外拋射粒子的黑洞是不存在的。那么宇宙中黑洞存在嗎？當然存在了。當星體離我們足夠遠，以致于該星體發(fā)出的紅外線速度衰減為零而不被我們觀測到時，它就像一個“黑洞”；若星體離我們再遠一些，可見光不再為我們觀測到，只能觀測到X射線和γ射線，這時它就是漆黑的一團，成為名副其實的黑洞；而宇宙中150億光年以外的星體對我們來說是完全徹底的黑洞，因為我們完全觀測不到它們。除了因空間距離造成“黑洞”現象以外，星體的引力也可以造成黑洞現象。黑洞現象并不是我們原先想象的那樣：“當星體的引力足夠大時，所有的光子都被吸入星體中，整個星體變成黑暗的一團”。當星體的引力逐漸增大時，它對光子的束縛作用也逐漸增強。星體的引力足夠大時，紅外線光子將擺脫不了星體引力的束縛，而可見光、紫外線則可以擺脫星體引力的束縛；星體的引力再增大時，可見光將擺脫不了星體引力的束縛，而紫外線則可以擺脫星體引力的束縛；若星體的引力再增大，可能只有γ射線放出。應該明確指出：黑洞現象是與星系光譜的紅移緊密相連的。若某一星體的光譜不存在紅移現象，則它一定不是黑洞；若某一星體的光譜存在紅移現象，則它可能是黑洞也可能是距離因素造成的。

總的來說，我們對黑洞的認識經歷了三個階段：第一階段認為黑洞的引力足夠強，所有的光子都不能擺脫黑洞的引力，因而整個星體是黑暗的一團；第二階段認為黑洞可以向外發(fā)出強烈的X射線或γ射線，人們認識到黑洞的引力對不同能量光子的作用不同；第三階段也就是現在正在探索的階段。應該明確指出：與黑洞現象緊密聯系的因素有兩個，引力因素和距離因素。以往我們在考慮黑洞現象時往往只考慮引力因素而忽略了距離因素，這就導致我們認為整個宇宙空間僅有150億光年，對150億光年以外的宇宙空間，認為看不見的就是不存在的。

7.恒態(tài)宇宙

也許有人會問，既然光子的速度能夠降低到零，那么宇宙中會不會堆積越來越多的光子呢？不會的！光子作為物質的一種存在方式，它不是永恒的，在一定條件下光子可以轉化為別的物質，也就是說光子是有一定壽命的。任何一個光子不可能永遠存在下去，它必將轉化為別的物質形式。宇宙中的物質無時無刻不在運動，所以宇宙中不會堆積越來越多的光子。雖然我們目前并不知道光子是如何轉化為別的物質的，但我們依然相信整個宇宙是穩(wěn)定的、恒態(tài)的，而局部宇宙則可能是不穩(wěn)定的，處于演化過程中的。同樣的道理，整個宇宙也不會被光子均勻照亮。由于光子在宇宙空間中運動時速度逐漸減小，所以任何星體發(fā)出的光只能傳播到有限遠處。也正因為如此，我們所觀測到的宇宙始終是有限的。如果想觀測更遠的宇宙空間，一個方法是派出宇宙飛船，另一個辦法是在宇宙空間中建立許多中轉站，在光信號速度未衰減到零以前接受、放大、轉播它。理論上講，只要中轉站的數量足夠多，我們就可以看見任意遠處的宇宙空間。

8.浩瀚宇宙

假設我們能夠乘座一艘高速飛行的宇宙飛船遨游太空，在剛離開地球時，我們可以觀測到150億光年的宇宙，離我們越遠的星體其紅移值也越大，遠處的星體放出強烈的X射線或γ射線。隨著我們飛行距離的增大，我們會發(fā)現銀河系的紅移值越來越大，并且其顏色逐漸偏藍，而原先我們觀測到呈藍色或紫色的星體顏色逐漸偏紅，最終銀河系將消失在我們的視野之外。當我們飛到離銀河系150億光年的地方，我們發(fā)現展現在我們面前的宇宙范圍仍然有150億光年；而原先我們認為正在以很大速度分離的星體或膨脹的宇宙空間并沒有膨脹。無論我們飛到哪里，始終只能看見150億光年的宇宙空間，也始終能夠看見150億光年的宇宙空間，宇宙是無限的；并且我們始終是宇宙的“中心”，因為所有的星體看起來所有的星體都好象以我們?yōu)橹行南蛲獗ㄐ纬傻囊粯?，越遠的星系(紅移值越大)離開我們的速度也越大。我們認為，宇宙是無始無終的，物質的存在是永恒的，對某一特定的物質形態(tài)有其產生和消亡的過程，但整個宇宙不存在產生和消亡的過程，它是自始至終存在并且不會消亡的。同時也應該看到，宇宙是無限的，不會僅僅只有150億光年的空間。

從上個世紀以來，人們已經探索到了上百億光年的宇宙空間，然而這只不過是蒼海一粟。也許還要幾十年甚至上百年人類才能認識到宇宙的無限性，但只要天下有志之士攜手合作，這一天定會早日到來。

二、淺談光的衍射

通常情況下光總是直線傳播。但當光線經過足夠窄的窄縫時將形成明暗相間的衍射條紋。由于光子不帶電，在電磁場中不偏轉，所以光子的衍射不是電磁力作用的結果，而是引力子與光子作用產生的。光子與引力子作用不是一個簡單的碰撞過程，而是一個極為復雜的過程。在光子與引力子相遇的一瞬間它們形成一個混合體，這就打破了結合前光子內部各部分的平衡，混合體內部存在著排斥力和凝聚力兩種作用。若排斥力占主導作用，則混合體將在極短的時間內“裂變”放出引力子；若凝聚力占主導作用，則混合體將形成一個新的光子。那么滿足什么條件的混合體(光子)才是穩(wěn)定的呢？經典電磁理論指出：所有光子的能量均為某個最小能量的整數倍。也即所有光子的質量均為某個最小質量的正整數倍，只有這樣的光子才能穩(wěn)定存在。當然這并不表明能量為某個最小能量的非整數倍的光子就不存在，只不過由于它們極不穩(wěn)定，在形成后瞬間就“裂變”生成能夠穩(wěn)定存在的光子，目前我們還沒有觀測到或注意到這類光子罷了。從這里我們可以看出，與原子核一樣，所有光子的質量均為某個最小質量的正整數倍，說明光子也有一定的內部結構，某些質量的光子由于極不穩(wěn)定，在其形成后瞬間就“裂變”生成能夠穩(wěn)定存在的光子，這就造成穩(wěn)定存在的光子質量的不連續(xù)。言歸正傳，由于引力子質量遠遠小于光子的質量，所以光子不可能吸收一個引力子形成新的光子(因為這樣的光子是不穩(wěn)定的)。但是若在同一時刻，光子與許多引力子相互作用，而這些引力子質量之和又大于最小光子的質量，光子就有可能吸收質量和等于最小光子質量的引力子數目而形成新的光子。舉例來說，若最小光子的質量是引力子質量的10萬倍，那么當同一瞬間有15萬個引力子作用于光子時，光子只可能吸收10萬個引力子，另外5萬個引力子不被光子吸收，僅對光子產生微小的沖量。倘若在同一瞬間有9萬個引力子作用于光子,那么這9萬個引力子都不會被光子吸收，它們僅對光子產生微小的沖量。光子可能吸收的引力子數目只可能是10萬的正整數倍。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沖量，否則的話，光子僅受到極小的沖量。

現有一個寬度為α的窄縫，絕大多數光子經過窄縫時雖然與許多引力子作用，但大多不會形成新的光子，這樣大部分光子僅以極其微小的發(fā)散角投射到屏幕上，形成寬度略大于α的中央亮紋。由于衍射條紋是對稱分布的，所以我們只討論一半。拿中央亮紋以上的條紋來說，這些條紋是由縫中心到縫頂部經過的光子偏轉形成的。從縫中心到縫頂部經過的光子，若吸收10萬個引力子則形成穩(wěn)定的新光子，而新光子由于全部吸收了引力子的沖量因而向上發(fā)生較大的偏移，從而在屏幕上形成寬度為0.5α的第一條亮紋。從縫中心到縫頂部經過的光子，若吸收20萬個引力子則它向上的偏移量是第一條亮紋偏移量的兩倍，形成第二條亮紋。同樣形成第3條、第4條、第5條……第n條亮紋。中央亮紋以下的亮紋也是這樣形成的，并且中央亮紋的寬度約為其它亮紋寬度的兩倍。由于從縫中心到縫頂部引力逐漸增大，所以與光子作用的引力子數目也可能逐漸增多。假設在離開縫中心向上的極小位移處，在該處最多只可能有10萬個引力子與光子發(fā)生作用，那么經過該處的光子最多只可能偏移到第一條亮紋處。換句話說它最多只可能對第一條亮紋的形成做貢獻，對第2條、第3條、第4條……第n條亮紋都沒有貢獻。由此在向上某處經過的光子最多只可能吸收20萬個引力子，但也可能吸收10萬個引力子，故經過該處的光子對第1條、第2條亮紋的形成做出貢獻而對第3條至第n條亮紋都沒有貢獻……；從縫頂部經過的光子可能吸收10萬*1、10萬*2、10萬*3……10萬*n個引力子，所以從該處經過的光子對第1條、第2條、第3條至第n條亮紋的形成都有貢獻。這樣形成的亮紋亮度依次為第一條>第二條>第三條>……>第n條。若縫變窄，則在離開縫中心向上的極小位移處，光子最多可能有20萬個引力子，經過該處的光子對第1條、第2條亮紋的形成都有貢獻，這樣就減小了第1條、第2條亮紋亮度的差異。也就是說，縫越窄條紋亮度越向兩邊分散，縫越寬條紋亮度越向中央集中。當縫很寬時，條紋亮度幾乎全部集中在中央區(qū)域，兩邊的光子數幾乎為零。這就是我們看到的光的直線傳播現象。由于光子并不是一種波，其偏離直線傳播(衍射)現象是由引力子引起的，所以光的衍射現象與縫的寬度無關。物體在陽光下的陰影邊緣常常較模糊，這說明光子在經過物體表面時受到引力作用而偏離了直線傳播。理論上來說只要光子的運動方向和引力方向不在一條直線上，光子就會偏離原來的運動軌跡，并且引力場越強光子彎曲的程度也越大。星光在經過恒星以后通常會發(fā)生彎曲，有時我們甚至能夠看到星體后面的其它星體發(fā)出的光。

三、論電子結構與原子光譜現象

1.電子發(fā)光

原子是如何發(fā)光的？要弄清這個問題首先必須明白光子是由原子的哪一部分發(fā)出的。我們知道，原子是由原子核和核外的電子組成的，原子核的結合能很大，不可能發(fā)出光子，所以光子只可能是電子發(fā)出的。在化學反應中伴隨著電子的得失，常常有能量(光子)放出，光電效應、激光現象及其它一些實驗也證明了光子是由電子發(fā)出的，所以可以肯定原子發(fā)光其實是電子發(fā)出光子。既然電子可以放出光子，那么光子必然是電子的組成部分，或者說電子有一定的內部結構，光子是其組成部分之一；由于光子不帶電，說明電子內部電荷的分布是不均勻的，因為如果電子內部電荷是均勻分布的，則光子就應該帶電。原子中原子核和電子之間的距離很小，它們之間的靜電力很強，因為電子內部電荷分布不均勻，所以在原子核強大的靜電力作用下電子內部電荷將重新分布，甚至可能發(fā)生裂變，這就為電子放出光子創(chuàng)造了條件。當電子裂變放出光子后，它的各個組成部分結合的更加緊密，在適當的時候可能吸收一個光子，這就為電子吸收光子儲存能量創(chuàng)造了條件。而電子正是通過不停地吸收、放出光子來和外界交換能量的。稍后我們將看到，原子正是通過電子不斷吸收、放出光子來和外界完成能量交換的。一般來說，電子質量越大其內部各部分結合的越松散，在靜電力作用下越容易發(fā)生裂變；電子質量越小其內部各部分結合的越緊密，在靜電力作用下越不容易發(fā)生裂變。與原子核“幻數”相似，總有特定質量的電子的結合力相當大，比其它質量電子的結合力大許多，這些特定質量的電子往往對應于某些穩(wěn)定的軌道。

有人認為物質發(fā)光是由于物質中的原子或分子受到擾動的結果，認為光子是由原子或分子發(fā)出的。其實這是一種錯誤的看法。我們知道，原子是由原子核和核外電子組成的，光子是一種物質實體，或者是由原子核發(fā)出的，或者是由電子發(fā)出的，除此以外再沒有別的選擇。說光子是由原子發(fā)出的，這是一種不確切的說法。

2.原子核和電子之間的磁力作用

兩個相距一定距離的異種點電荷在靜電力作用下必然會吸引在一起，因為靜電力作用在兩點電荷連線上。而原子核和電子不會吸引在一起。這就啟示我們在原子核和電子中必然存在一種其它作用力。這個力就是原子核和電子之間的磁力。我們知道，在通以相同方向電流的兩條平行導線間會產生磁力作用，在磁力作用下它們將彼此吸引，原子核和電子的相向運動正相當于通以相同方向電流的兩條平行導線，在它們之間也將產生磁力作用。靜電力的作用總是使電子獲得指向原子核的向心速度，而原子核和電子之間的磁力則使電子獲得切向速度，并且原子核和電子之間的相對速度越大，它們之間的磁力也越大。當原子核和電子之間彼此相對靜止在一定遠處時，在靜電力和磁力的共同作用下，它們并不會吸引在一起。因為靜電力使電子獲得向心速度，磁力使電子獲得切向速度，電子并不是沿著直線靠近原子核，而是沿著螺旋線靠近原子核。開始時螺旋線的半徑為無窮大，電子作直線運動；一旦電子相對原子核的速度不為零，磁力開始起作用，電子的運動軌跡開始發(fā)生彎曲；當電子與原子核靠近到一定的距離時，電子和原子核之間的靜電力恰好等于電子作圓周運動所需的向心力，此時電子處于平衡狀態(tài)，螺旋線變成了圓。同樣在電子離開原子核時也是沿著螺旋線運動的。在靜電力作用下，電子總要盡量靠近原子核，在磁力作用下，電子有遠離原子核的離心趨勢，正是在這兩種力作用下，電子處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)中。電子在原子核中處于穩(wěn)定狀態(tài)時，它的軌跡是圓。因為當電子的軌跡不是圓時，它總要受到磁力的作用，這個力使電子的切向速度增加、運動軌跡向圓靠近。而電子受磁力作用時它的運動軌跡就要發(fā)生變化，就不是穩(wěn)定的，只有當電子的軌跡是圓時才不受磁力的作用，所以說電子在原子核中的穩(wěn)定軌跡是圓。太陽系中的行星在太陽引力作用下，其運動軌跡可以是圓或橢圓，但在原子系統(tǒng)中，電子在原子核靜電力作用下，其穩(wěn)定軌跡只可能是圓而不可能是橢圓。

3.基態(tài)電子的穩(wěn)定性

處于基態(tài)的電子為什么是穩(wěn)定的？為什么不會被原子核吸收？人們通常認為：做加速運動的電荷會向外輻射能量.如果電子在原子核中做圓周運動，則它就有加速度，必然會不斷地向外輻射電磁波，隨著電子能量的減小它將沿著螺旋線落入原子核中，這樣整個原子就是不穩(wěn)定的，然而事實并非如此。于是人們推測電子在原子核中不可能做圓周運動。我們認為以上推斷是錯誤的，電子的確在原子核中做圓周運動，其理由如下：第一，電子輻射電磁波并不是一個只出不進的過程。電子時刻不停地向外輻射能量，也在時刻不停地吸收光子，這是一個動態(tài)平衡過程。如果電子吸收的能量大于其輻射的能量則原子的溫度升高，如果電子吸收的能量小于其輻射的能量則原子的溫度降低，倘若沒有外界能量輸入，原子總會由于向外輻射能量而降低溫度，只要物體的溫度在絕對零度以上就會向外輻射電磁波。第二，電子在原子中的質量并非一成不變的。一般而言，電子離核越近質量越小，離核越遠質量越大(這一點我們稍后證明)。第三，電子和原子核之間并非只有靜電力作用，還存在磁力作用。正因為磁力作用的存在使電子在靠近原子核時切線速度不斷增大，從而使其離心力逐漸增大，以致于可以與靜電力抗衡維持電子在原子核中的穩(wěn)定。

這里需要我們證明隨著電子離核距離的減小，離心力的增加速度大于靜電力的增加速度。設電子穩(wěn)定時質量為M，速度為V，與原子核相距R，原子核電量為Q，此時靜電力F正好等于電子作圓周運動的向心力，

離心力大于靜電力，所以此時電子作離心運動，將回到距核R的軌道上。同樣當電子受到遠離原子核的擾動后，靜電力F大于電子作圓周運動的向心力，電子將向原子核運動，最終要回到距核R的軌道上，這里不再證明。

另外我們認為，做加速運動的電荷會向外輻射電磁波這個提法不夠確切，應該說做加速運動的自由電荷會向外輻射電磁波，而電子在原子核中做圓周運動時不會向外輻射電磁波。兩者有什么區(qū)別呢？我們知道，在原子核和電子結合成原子的過程中要向外放出能量，即自由電子要在原子核靜電力作用下裂變放出光子才能夠成為原子中的電子，原子中的電子和自由電子是有區(qū)別的。自由電子的質量大于原子中的電子的質量，自由電子各部分結合得較為松散，受到外界擾動(有加速度)時會向外輻射電磁波；而原子中的電子質量小，各部分結合得較為緊密，受到外界擾動(有加速度)時未必會向外輻射電磁波，只有當外界擾動(加速度)足夠大時才會裂變輻射電磁波，所以電子可以在原子中做圓周運動而并不向外輻射電磁波。

4.穩(wěn)定軌道的形成

對于處于基態(tài)的電子來說，每秒會有許多光子與其作用。這些作用有指向原子核的，也有指向核外的。電子在吸收一個或幾個光子以后質量增加，形成新的電子。我們先考慮指向核外的擾動。設電子在吸收一個或幾個光子以后質量增加為M+Δm，與原子核相距R+Δr，我們知道，一定質量的電子總有與一條特定軌道與之對應，比如電子的質量為M時其軌道半徑為R，那么當電子質量為M+Δm時就可能停留在半徑為R+Δr的軌道。但這里我們少考慮了一個條件，那就是質量為M+Δm的電子的結合能。我們知道電子在每秒內會受到許多光子的擾動，假設質量為M+Δm的電子運行在半徑為R+Δr的軌道上，若它受到一個指向原子核的擾動，離核距離變?yōu)镽+Δr-r，此時原子核靜電力對它的作用增強，若它的結合能小的話則電子立即裂變放出光子重新回到其原來的軌道R上；如果質量為M+Δm的電子內部的結合能非常小，以至于受到微小的擾動時立即裂變放出光子，那么它在半徑為R+Δr的軌道上停留的時間也趨近于零，換句話說半徑為R+Δr的軌道根本不存在；如果質量為M+Δm的電子內部的結合能非常大，以致于受到很大的擾動時它才裂變放出光子，那么電子就能夠在半徑為R+Δr的軌道上停留一段時間，這段時間就是原子的平均壽命。假設有一群電子處于同一激發(fā)態(tài)，由于每個電子受到的擾動情況不一樣，有的電子受到的擾動大有的電子受到的擾動小，而只有電子受到足夠大的擾動并運動到離核足夠近的地方才會裂變放出光子，所以電子裂變回到基態(tài)的時間也不一樣。處于同一激發(fā)態(tài)的原子的平均壽命和兩個因素有關：一是電子的結合能，二是電子受到的擾動。電子內部的結合能與原子核“幻數”相似，只有特定質量的電子的結合能才是很大的，所以電子的軌道也是特定的、不連續(xù)的，其它質量的電子由于結合能很小，裂變時間極短，所以它們不可能穩(wěn)定停留在原子中，也形成不了穩(wěn)定軌道甚至根本就沒有軌道。我們再來考慮指向原子核的擾動。設電子在吸收一個或幾個光子以后質量增加為M+Δm，與原子核相距R-Δr，此時原子核對電子的靜電力增強，電子立即裂變放出質量為Δm的光子，由前面的證明我們知道，此時電子的速度增大，離心力大于靜電力，電子最終將停留在半徑為R的穩(wěn)定軌道上。也許有人會懷疑，這樣看來電子可能存在的穩(wěn)定軌道豈不是唯一的了？實際上由于電子在原子核外有幾個不同的穩(wěn)定質量，所以它也有幾條穩(wěn)定軌道，一定的質量總是與某一條特定軌道相對應。從這里我們可以看出，電子在原子核中的穩(wěn)定軌道往往對應于電子結合能極大的質量，結合能小的質量由于在原子中不穩(wěn)定因而不會形成穩(wěn)定軌道。

5.電子結構與不同躍遷軌道

對于處于同一激發(fā)態(tài)的一群電子而言，設電子的質量為M+Δm，它們可能會有不同的躍遷軌道，放出的光子的能量(質量)也不同，但總是躍遷到離核近的電子放出的光子的能量(質量)大。電子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的過程并不是先放出光子再回到基態(tài)，而是先回到比基態(tài)更近的地方放出光子然后才回到基態(tài)。當電子回到離核R-Δr處時，在靜電力作用下電子裂變放出質量為Δm的光子，此時離心力大于靜電力，電子將回到半徑為R的穩(wěn)定軌道上。那么電子為什么會有多條躍遷軌道呢？這說明處于同一激發(fā)態(tài)的電子內部結構(結合力)不同，有的結合力大，有的結合力小，結合力小的光子在離核較遠的地方裂變，放出的光子能量也較??；結合力大的光子在離核較近的地方裂變，放出的光子能量也較大，電子的躍遷方式是由其內部結構決定的。同一質量的電子可能有多種裂變方式，再次向我們說明電子具有內部結構，在考慮原子光譜時一定要考慮電子的內部結構。處于激發(fā)態(tài)的電子在向基態(tài)躍遷時會發(fā)出光子；把原子的內層電子打掉以后外層電子會放出光子并向離核更近的軌道躍遷。這些現象啟示我們：電子離核越近質量越小，電子離核越遠質量越大。從這里也可以看出，電子質量越小其內部結合力越大。因為離核越近電子受到的靜電力越大，而電子能夠穩(wěn)定存在說明其內部結合力越大。在同一個原子中，內層電子的質量小于外層電子的質量；同一個電子離核越近質量越小。

人們發(fā)射的人造衛(wèi)星可以設定軌道，其軌道變化可以是連續(xù)的，但對原子核中的電子來說，其軌道變化則是不連續(xù)的。怎樣理解這一點呢？讓我們做一個假想實驗。把兩個帶異種電荷的點電荷放置在一定遠處，并且假定它們之間除了靜電力以外不在受到其它力的作用，則最終它們將互相吸引在一起。無論怎樣改變這兩個電荷的質量、電量，結果都是相同的。這說明：用宏觀電荷不可能模擬原子核和電子之間的作用力。說到這里，好事者馬上就會解釋，因為宏觀電荷物質波的波長極短而電子物質波的波長較大，所以用宏觀電荷不可能模擬原子核和電子之間的作用力。換一個角度來說，宏觀物質和微觀物質是有區(qū)別的，用宏觀物質不能模擬微觀物質。但區(qū)別究竟在哪里？一個是宏觀物質而另一個是微觀物質，這個解釋近乎無聊了。還是讓我們來仔細分析為什么用宏觀電荷不可能模擬原子核和電子之間的作用力。我們知道，在靜電力作用下，電子和原子核開始時相向運動，而后在磁力作用下沿著螺旋線相互靠近，正是由于原子核和電子之間的磁力使電子獲得了繞原子核運動的切向加速度，并使整個原子處于穩(wěn)定狀態(tài)。那么，兩個宏觀點電荷之間的運動軌跡為什么是一條直線呢？這是因為宏觀電荷的荷質比遠遠小于原子核和電子的荷質比，在靜電力作用下宏觀點電荷獲得的最終速度也小得可憐，因此宏觀點電荷之間因相對運動而產生的磁力也微乎其微，近似于零。所以宏觀點電荷在靜電力作用下表現為相向運動，其運動軌跡接近直線。從這里我們可以得出這樣一個結論：雖然靜電力作用在兩個電荷的連心線上，但是僅在靜電力作用下，電荷的運動軌跡不一定就是直線，兩個電荷的荷質比越小，其運動軌跡越接近直線，反之則越接近曲線。那么，如果宏觀點電荷的荷質比足夠大甚至可以與原子核或電子相比時，是否可以用宏觀點電荷模擬原子核和電子相之間的作用呢？也不能！如果宏觀點電荷的荷質比足夠大，甚至可以與原子核或電子相比，那么這樣的兩個異種電荷在靜電力作用下會沿著螺旋線相互接近，最終會處于穩(wěn)定狀態(tài)，但由于宏觀點電荷的質量不會發(fā)生變化，因此最多只能形成一條穩(wěn)定軌道，而不可能象電子那樣在原子核中有多條穩(wěn)定軌道。

在多電子原子中，各電子間有什么主要區(qū)別呢？有人認為離核越近的電子能量越低，越不容易失去；離核越遠電子能量越高越容易失去，但這還不是最主要的區(qū)別。多電子原子中各電子間最主要的區(qū)別在于它們的質量不同。離核越近的電子質量越小，離核越遠的電子質量越大，同一個原子中沒有兩個質量相同的電子存在。在氫原子中也是電子離核越近質量越小，離核越遠質量越大。

6.原子的吸收光譜和明線光譜

在原子的吸收光譜中，只有特定能量的光子才被電子吸收；在原子的明線光譜中，同樣也只能發(fā)出特定能量的光子。于是人們認為電子只能吸收或發(fā)出特定能量的光子。我們知道，只要物體的溫度在絕對零度以上，就會向外發(fā)射電磁波，物質的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜。那么其它能量的光子是由哪一部分發(fā)出又是如何發(fā)出的呢？顯然還是由電子發(fā)出的，因為原子核不可能發(fā)出光子。當我們用電子束轟擊汞原子蒸汽時，可以發(fā)現當電子的能量為某些特定值時，汞原子強烈地吸收其能量；對于其它能量的電子汞原子只吸收其一部分能量。汞原子只吸收電子束的能量實際是汞原子中的電子吸收電子束的能量?？梢?，原子中的電子可以吸收各種能量(質量)，但對特定的能量(質量)吸收能力十分強。在原子的吸收光譜中，電子可以吸收各種能量的光子，只不過大部分光子被電子吸收后與電子的結合能并不大，受到微小的擾動后立即放出光子，由于該過程極短，所以當連續(xù)光通過原子蒸汽時，大部分光子被吸收后又很快放出，看起來似乎沒有與原子作用，只有極少數具有特定能量的光子與電子的結合力極大，這類光子被吸收后要保持一段時間才可能放出，故吸收光譜會出現幾條暗線。至于原子的明線光譜，與其說是明線光譜還不如說原子的發(fā)射光譜中有幾條線特別亮。這是因為處于激發(fā)態(tài)的電子比別的能量狀態(tài)的電子穩(wěn)定，停留的時間較長，所以在一群原子中處于激發(fā)態(tài)的電子數目總比別的狀態(tài)的電子數目多，因而它們發(fā)出的光也更亮一些。事實上原子的發(fā)射光譜不僅僅是明線光譜，明線光譜只是原子發(fā)射光譜中極個別的具有代表性的光子，原子幾乎可以發(fā)出小于一定能量的任何光子。電子在原子中時刻不停地吸收各種能量的光子，由于電子與絕大部分光子的結合力都不大，所以電子也在時刻不停地放出各種能量的光子，因此物質的發(fā)射光譜往往是連續(xù)光譜。

許多人都認為原子只能吸收特定能量的光子，原子也只能放出幾種特定能量的光子，因為他們看到原子的吸收光譜中僅有幾條特定頻率的暗線，而子的發(fā)射光譜也僅僅是幾條特定頻率的明線而已。其實這種看法是錯誤的。我們不妨這樣分析，若原子只能吸收特定能量的光子，則只有特定能量的幾種光子對物體具有明顯的熱效應，并且每種物質的敏感光子不同。實際上并非如此。我們知道，紅外線具有顯著的熱效應，對任何物質都是如此。此外，物質的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜，這也說明原子或分子的吸收（或發(fā)射）出的光子是廣譜性的。為了充分理解這個問題，需要作進一步的說明?，F代物理學指出：氫原子吸收的光子能量只能是13.6/n*n電子伏（這里n取自然數），也就是13.6、3.4、1.5……電子伏，并且認為對于10電子伏、3電子伏這樣的其它能量的光子不會被電子吸收。我們認為：電子吸收的光子能量是連續(xù)的，對于10電子伏、3電子伏這樣的其它能量的光子同樣會被電子吸收，只不過電子吸收這些光子后，電子和光子的結合能不夠大形不成穩(wěn)定的軌道，所以電子又很快放出該光子，由于作用時間極短，以致于我們誤認為電子沒有吸收光子。換一個角度來考慮，當大量的原子吸收了能量連續(xù)的光子時，由于大部分電子與光子的結合力都不大，所以這些電子在極短的時間內（設為t）就會裂變放出光子，而能量為13.6、3.4、1.5……電子伏的光子與電子的結合力很大，所以電子裂變放出光子的時間也很長，如果這個時間是100t，則電子放出相應的光子也比其它光子亮100倍；如果這個時間是1000t，則電子放出相應的光子也比其它光子亮1000倍……，這樣，在原子的明線光譜中自然就形成幾條特殊的亮線了。由此我們得出一個結論：在原子的發(fā)射光譜中，任意一條譜線的亮度與處于相應激發(fā)態(tài)的原子的平均壽命成正比，原子的平均壽命越長，譜線的亮度越大；原子的平均壽命越短，線的亮度越小。當然這有個前提，那就是被原子吸收的連續(xù)光譜中各種能量的光子是平均分布的。

7.熱現象的本質

由于電子時刻不停地受到光子的擾動，不斷地吸收各種能量的光子，也不停地放出各種能量的光子，所以電子在原子核中并不是處于穩(wěn)定狀態(tài)，它的運動軌跡也不是正圓。一般來說，溫度越高，電子受到的擾動越大，其運動軌跡偏離圓形的趨勢越明顯；溫度越低，電子受到的擾動越小，電子的運動軌跡越接近圓(只有在絕對零度時，電子的運動軌跡才可能是正圓)。從這個意義上來說，原子模型可以看作是盧瑟福的行星模型和電子云模型的結合：溫度越高，原子模型越接近行星模型；溫度越低，原子模型越接近電子云模型(但在某一瞬間，電子在原子核中有確切的位置)。溫度的高低反映了電子偏離穩(wěn)定軌道程度的大小，單個原子(分子)也有溫度。電子偏離圓形軌道的程度越大，表明該原子的溫度越高，電子裂變后放出的能量也越大。所以溫度升高時物體發(fā)出的電磁輻射向短波方向移動。對于溫度一定的物體來說，它內部包含了大量的原子，這些原子中的電子由于受到的擾動大小不同，它們裂變放出光子的質量也不同，但大致滿足正態(tài)分布，即發(fā)出的光子中能量特別大的和能量特別小的都是極少數。由前面的論述我們知道，電子在原子核中的能量大小并非定值：電子離核越遠電勢能越大，離核越近電勢能越小。與宏觀電荷一樣，電子的電勢能是其與原子核距離的函數，電子和原子核間的作用力服從庫侖定律。溫度越高，電子離核越遠，電勢能也越大，因而也越容易失去；溫度越低，電子離核越近，電勢能也越小，也越不容易失去。

什么是熱現象呢？這似乎是不是問題的問題。人們通常認為：熱現象是大量分子無規(guī)則運動的反映，溫度越高分子的平均速率越大，溫度越低分子的平均速率越小。果真如此嗎？我們知道，太陽時刻不停地向外拋射高能粒子，這些粒子的速度接近光速，宇宙中其它恒星也在不停地向外拋射高能粒子，所以在宇宙空間任何地方，都有許多高能粒子正在做雜亂無章的運動，這些粒子的速度通常都接近光速或亞光速。這樣看來宇宙空間的溫度應該很高(至少比恒星內部高)，宇宙空間應該是很明亮的。但事實上，宇宙空間是漆黑的一團，溫度只超過絕對零度一點。這說明粒子運動速度大未必溫度就很高，物體的溫度不是由組成它的原子(分子)的平均運動速度決定的。溫度升高，原子(分子)的平均速度增大。但反過來，原子(分子)的平均速度增大并不意味著溫度升高。我們知道，只要物體的溫度在絕對零度以上就會向外輻射電磁波，而物質向外輻射電磁波的原因是電子受到擾動后在靜電力作用下放出光子，并且光子受到的擾動越大放出的光子能量也越大，相應的物體的溫度也越高。從這個意義上來說，原子是儲存熱量的最小單位，單個原子也有溫度，因為它可以儲存熱能。但單個的帶電粒子如質子、電子在不受外界任何擾動時，即便速度再大也不會向外界釋放能量，因此它們都不能儲存熱能，因而也沒有溫度。應該看到，原子(分子)的高速運動所具有的能量僅僅是動能而不是熱能，和宏觀物體一樣，速度大未必溫度高。宏觀物體的速度與其溫度無關，原子(分子)也是如此。一個原子(分子)的速度比其它原子(分子)的速度大，只能說明它的動能大，儲存的熱能未必就多。熱能僅儲存于原子核和電子形成的原子體系中，兩者中缺少任何一個都不能儲存熱能。在日常生活中我們用紅外線(微波)加熱而不用紫外線，紫外線的熱效應遠遠小于紅外線(微波)。這是因為紅外線(微波)光子的質量小，和原子中電子的結合力大(包括內層電子)，而紫外線和原子中電子的結合力小(它幾乎不與內層電子作用)，所以紅外線往往容易被物體吸收，其熱效應當然比紫外線強。

再進一步考慮，什么是熱現象呢？熱現象和溫度之間有什么關系呢？我們認為：對一個物體而言，倘若它儲存了熱能它就有溫度，并且它儲存的熱能越多它的溫度就越高，反之則溫度越低；倘若物體沒有儲存熱能則它就沒有溫度或者說它的溫度是絕對零度；倘若物體不能儲存熱能，則用溫度來衡量該物體是沒有意義的。我們知道，原子是儲存熱能的最基本單位，原子的熱能實際上是儲存在電子中的。單獨的原子核、單獨的電子都不能儲存熱能，所以單獨的原子核、單獨的電子都沒有溫度。同樣的道理，光子也不能儲存熱能，它僅僅是熱能的載體，因為單獨的原子可以儲存熱能，所以單獨的原子有溫度，但由于單獨的光子不能儲存熱能，所以單獨的光子沒有溫度，不同能量的光子之間只有能量的差異而沒有溫度的差異，用溫度來衡量光子是毫無意義的。倘若光子也有溫度，則在太陽系中離太陽越近的空間溫度就應該越高，離太陽越遠的空間溫度就應該越低，事實上完全不是這么回事。

第3篇：物理論文范文

論文關鍵詞：密切協作，物理課改

 

物理實驗員是物理實驗儀器裝備的管護者和準備者，也是物理新課程資源的重要組成部分。由于實驗員長期從事儀器設備的維修、養(yǎng)護和使用工作，他們積累了比較豐富的管護和熟練使用儀器裝備的方法經驗。任課教師是物理演示實驗、學生探究實驗的主要實施者和指導者，在物理實驗教學中起主導作用。實驗員與任課教師由于在實驗教學中的角色分工、側重點不同，所起的主要作用也各不相同。

為了最大限度地提高物理實驗效益，有效延長儀器設備的使用壽命，把物理新課程改革“凸顯物理學的學科特點，全面培養(yǎng)學生的實驗操作、實踐和創(chuàng)新能力”的理念真正落到實處，徹底消除有些教師認為實驗員所從事的工作只是一些教學輔工作，對物理教學所起的實際作用不大，自己才是物理教學的主要承擔者等一些偏見，以及個別實驗員對自己工作的性質認識模糊，認為只要自己工作努力、不需要任課教師的協助支持就會做好實驗管護工作等的錯誤觀點。實驗員與任課教師都是課程資源的有機組成部分，共同構成物理實驗教學的整體系統(tǒng)，互為依存。

因此，二者在實驗教學中必須互相尊重、通力合作、取長補短，發(fā)揮各自的專業(yè)優(yōu)勢，而不是相互脫節(jié)、相互指責、要求不統(tǒng)一，讓學生無所適從。這樣，即使再好的儀器裝備也發(fā)揮不出它應有的效用物理論文，實驗教學的效果就會大大折扣！只有二者在工作中緊密協作，各司其職、相互補充，就會有效地提高物理實驗教學的課堂效益，把新課程改革的理念真正落到實處。下面闡述一些筆者的做法與經驗，與各位同仁交流和共享：

一、互相尊重、密切協作

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礎論文的格式。由于物

理學特有的以實驗為基礎的學科特點，實驗員與課任教師所從事的工作都是教學系統(tǒng)中不可分割、緊密聯系的重要組成部分，只是教學分工的不同，沒有地位的高低、主次之分。實驗員是任課教師的參謀和助手，課任教師是實驗教學的主導者和引領者，彼此要相互理解、相互尊重、相互信任、默契配合、各負其責。

課任教師要尊重、理解、支持實驗員的工作。督促要求學生嚴格按實驗的操作規(guī)程進行，帶頭愛護實驗儀器，實驗畢與實驗員一起檢查驗收儀器裝備的使用情況，督促學生按實驗要求，認真填寫實驗記錄檔案，培養(yǎng)學生良好的實驗素養(yǎng)和嚴謹的實驗習慣等。隨著地區(qū)經濟的發(fā)展和各地教育資源的合理整合，大多數學校的學生探究實驗都是按兩人一組配備的，組數較多，僅憑課任教師一人進行全面指導會難以兼顧，這就需要實驗員給予積極協助指導。

同時，二者在實驗教學中的指導方向各有其側重，優(yōu)勢互補，實驗員側重于儀器設備等使用方法指導，而任課教師則側重于實驗原理、實驗步驟方法、實驗數據的處理等方面，二者恰當有機的結合、互為補充，將會發(fā)揮各自的長處，最大限度地提高物理實驗教學的整體水平。

二、互相學習、取長補短

任何人都有自己的長處和短處，實驗員與課任教師也毫不例外。實驗員熟悉物理

儀器裝備的性能及操作方法，課任教師要虛心向實驗員學習請教，熟練掌握儀器的使用方法。特別是年輕教師更要向實驗員拜師學藝，逐步摸索儀器設備的使用要領，在學習和使用中提高自身的實驗技能，改進實驗方法，這也是物理新課程資源建設的需要。實驗員應把平時發(fā)現和積累取得最佳實驗現象的技巧，及時傳授給任課教師。由于科學技術的飛速發(fā)展及地區(qū)經濟的日益強大，物理實驗設備也在不斷地更新換代，這就需要課任教師必須同步更新實驗技術，憑過去的老經驗是行不通的。

如現今條件較好的學校都更換了過去簡陋的實驗臺，代之以美觀漂亮、功能齊全的綜合性實驗臺，數字化的實驗設備也逐步走進了中學物理實驗室，成為物理實驗教學中的一大“亮點”物理論文，課任教師就必須熟練地了解和掌握其使用方法，便于在實驗指導中做到心中有數。

實驗員也應該向課任教師學習。由于他們長期直接從事課堂教學，對物理實驗原理，教學重、難點的確定與突破，學生觀察點的把握，以及物理實驗效果的是否明顯，對物理規(guī)律、物理概念的認識理解都有深刻的體會與感悟，在儀器的使用和實驗的改進中也積累了豐富的經驗，有獨到的見解，實驗員必須悉心關注和收集，這雖然是一些點滴經驗，但都是最實際、最有效的思維“火花”，長期積累應用，就會促進教學資源的共同利用。

如做靜電感應的演示實驗時，有的教師為了使學生直觀地觀察到感應起電的實驗現象，在球形導體上貼上了幾根紅絲線，這雖是一個簡單的改進，但實驗效果卻非常生動直觀。實驗員保留了這個微小的改動，一直沿用至今。

三、相互支持、形成合力

物理實驗員與課任教師的工作是銜接緊密、協調一致的，二者互為依存、各有特

點。實驗員為物理實驗的順利進行提供了可靠的物質保證和技術支持，而任課教師是實驗教學的具體實施者。二者相互支持、配合默契，才能取得物理儀器管護與提高實驗效益的雙嬴！

如物理儀器的管護離不開任課教師的支持配合，而物理實驗器材、材料的充足提供、實驗指導也離不開實驗員的全力以赴，只有二者相互支持，形成合力，才能實現實驗課堂結構、實驗效益的最大化論文的格式。

四、相互補充、全面發(fā)展

實驗員與課任教師是組成實驗教學最關鍵的兩個因素，課任教師在演示實驗中要

愛護儀器設備，嚴格遵守有關儀器裝備的管理要求，在學生探究實驗中事先了解儀器的使用方法，強調儀器設備的安全防范措施，要求學生樹立愛護儀器設備的自覺意識，真心誠意地理解支持實驗員的工作。

而實驗員在實驗中深入課堂，一方面，檢查督促學生嚴格按操作規(guī)程使用儀器，及時處理實驗中的突發(fā)問題；另一方面，協助任課教師做好實驗指導，當好課任教師的得力助手。同時，由于學生之間的智力差異、生源地的差異、及動手操作能力等的差異影響，全部學生不可能在有限的實驗時間內都能達到預期的實驗要求，總有一些學生希望在課外時間繼續(xù)進行實驗練習。因此物理論文，實驗員可在課余時間開放實驗室，指導有實驗需求的學生在課余時間進行練習探究，以作為課內實驗的有效補充和延伸。

五、相互交流、彼此溝通

相互交流是人們之間消除矛盾、的最好辦法。實驗員與課任教師在儀器

使用和準備實驗時，由于他們對問題的理解、認識上必定存在一定的差異，必須相互交流、坦誠相見、反復實驗、尊重科學、大膽改進，以提高物理實驗效果為共同目標。

如筆者用摩擦力演示儀演示滑動摩擦力時，實驗員提出要用硬塑料、硬紙片等材料制作幾種不同的接觸面，和原儀器較粗糙的接觸面相比，既減小了摩擦力，保持了測力計指針的相對穩(wěn)定，便于學生觀察，又直觀地顯示了不同材料制作的接觸面相對滑動時產生摩擦力的明顯不同的現象。最后，實驗的實際效果也驗證了這一點。

第4篇：物理論文范文

論文關鍵詞：內燃機

 

燃料燃燒要放出熱量，相同質量的不同燃料完全燃燒放出的熱量是不一樣的。熱值這個物理量的引入就是為反映燃料燃燒的放熱本領。我們把1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。熱值的單位是焦/千克，讀做焦每千克。

知道了某種燃料的質量和熱值，計算它燃燒時放出熱量的公式是：放出熱量＝燃料熱值×質量。若用Q表示放出熱量，q表示熱值，m表示質量，則公式寫成Q=qm。

二、兩種熱機

關于內能的利用，有兩個重要方面。內能的一個重要應用就是用它來加熱物體。內能的另一個重要應用就是用它來做功。各種熱機就是利用內能做功的機器。

內燃機是使燃料直接在氣缸里燃燒，也就是全部能量轉換過程在發(fā)動機內完成的熱機。應用最廣泛的內燃機有汽油機和柴油機兩種。

汽油機和柴油機在構造上大致相同，它們在構造上的區(qū)別是汽油機氣缸頂部裝有火花塞，用它產生的火花來點燃從汽化器送進氣缸里的霧狀燃料混合物。而柴油機氣缸頂部沒有火花塞，但有一個噴油嘴，沒有汽化器，但有高壓油泵中國期刊全文數據庫論文開題報告范文。柴油機的點火是在壓縮沖程末由高壓油泵經噴油嘴向汽缸內噴射霧狀柴油，霧狀柴油遇到遠遠超過它的燃點的熱空氣，便立即燃燒。

汽油機和柴油機的工作過程，都是由吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程這四個沖程組成。完成每個工作過程初中物理論文初中物理論文，曲軸要轉兩周。在柴油機里，推動活塞做功的燃氣的溫度和壓強都比汽油機里高，燃氣做的功較多，所以效率比汽油機高，功率較大。

汽油機和柴油機的區(qū)別我們可以用下面的表格表示：

三、熱機的效率

在熱機里，用來做有用功的那部分能量跟燃料完全燃燒所放出的能量之比，叫做熱機的效率。

如果用Q表示燃料完全燃燒放出的熱量。Q1表示與有用功相當的熱量，表示熱機的效率。那么有：

オ

蒸汽機的效率很低，只有6%～15%，內燃機效率比蒸汽機的高，汽油機的效率為20%～30%，柴油機的效率為30%～45%。熱機效率是熱機性能的一個重要指標。

四、內能的利用與環(huán)境保護

關于內能的利用和環(huán)境保護的問題。要知道工業(yè)企業(yè)，交通運輸工具，家庭爐灶和取暖設備，它們都要用煤、石油等燃料，以取得和應用內能。它們排放的煙塵廢氣是大氣污染的主要來源。

大氣污染不但直接危害人體健康，而且會影響植物的正常生長，甚至影響全球的氣候。保護環(huán)境，控制和消除大氣污染，已經成為當前需要解決的重要課題。

第5篇：物理論文范文

論文關鍵詞：《萬有引力理論的成》就教學設計

 

1、了解萬有引力定律在天文學上的重要應用。2、掌握應用萬有引力定律計算天體質量的兩種方法。3、理解并運用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法。（二）過程與方法1、通過萬有引力定律推導出計算天體質量的公式。2、了解天體中的知識。（三）情感、態(tài)度與價值觀體會萬有引力定律在人類認識自然界奧秘中的巨大作用，讓學生懂得理論來源于實踐，反過來又可以指導實踐的辯證唯物主義觀點

教學重點

根據已知條件求天體質量。

教學難點

根據已有條件求中心天體的質量及解決天體運動的思路與方法。

教學方法

教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、總結規(guī)律。

教學過程

知識回顧：

1、物體做圓周運動的向心力公式是什么？分別寫出向心力與線速度、角速度以及周期的關系式。

2、解決勻速圓周問題的一般思路是什么？

3、萬有引力定律的內容是什么？如何用公式表示？

4、重力和萬有引力的關系？

引入新課

師：阿基米德在研究杠桿原理后說了一句振奮人心的話：“給我一個支點，我可以撬起地球！”同樣給你一個天平，能否稱出地球的質量呢？

生：不能。

師：地球的質量不能用天平直接稱量，那么用什么辦法才能稱出地球的質量呢？

新課教學

一、科學真是迷人--------稱量地球的質量

1、教材上提供了一種稱量地球質量的方法，我們一起去看看是如何稱量地球質量的？

引導學生閱讀教材完成下面問題

（1） 推導出地球質量的表達式初中物理論文，說明卡文迪許為什么能把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”？

（2）表達式成立的依據是什么？

2、思考：利用萬有引力的知識還有沒有其他方法能夠計算出地球的質量？

幫忙：（同學討論完成）

某同學根據以下條件，想要計算地球的質量。已知引力常量G，月球繞地球公轉的半徑為 r ，月球繞地球公轉周期為T ，你能幫助他計算出地球的質量嗎？

提示：（1）月球在做什么運動？

（2）解決這類運動的思路是什么？

3、總結：求解地球質量的方法：

方法1：若不考慮地自轉的影響，地面上物體的重力等于地球對它的引力。

方法2：若已知地球一衛(wèi)星的軌道半徑和線速度、角速度或周期其中之一，也可求得地球的質量。

練習1：

算地球的質量，除已知的一些常數（G,g)外還須知道某些數據，現給出下列各組數據，可以計算出地球質量的有哪些組：

A. 已知地球半徑R

B. 已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑r和線速度v

C. 已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的線速度v和周期T

D. 地球公轉的周期 及運轉半徑

通過對上題D項的分析引導學生實現知識的遷移中國知網論文數據庫。從而把求解地球質量的方法推廣到求解其他天體的質量。

4、知識遷移：

受到地球質量求法的啟發(fā)，能否求出太陽、月亮等其他天體的質量呢？如果能求，需要哪些已知條件？如何求？

學生討論完成上面問題。

5、小結：求解中心天體質量的方法：

方法1：表面重力加速度法：

若已知天體表面的重力加速度與天體的半徑，可利用萬有引力與重力的關系求得。

方法2：環(huán)繞天體法：

若已知天體一衛(wèi)星的軌道半徑和線速度、角速度或周期其中之一，可利用萬有引力與向心力的關系求得。

提醒：

1.利用上述方法求天體質量時，只能求中心天體的質量，不能求環(huán)繞天體的質量。

2.在求天體質量時，地球的公轉周期、地球的自轉周期，月球繞地球的運行周期可做為已知條件用。

練習2：

A、B兩顆行星，質量之比為MA/MB=p半徑之比為RA/RB=q初中物理論文，則兩行星表面的重力加速度為（ ）

A、p/qB、pq2 C、p/q2D、pq

練習3：

某一繞月衛(wèi)星的軌道半徑為r，周期為T，月球的半徑為R，求

（1）月球的質量M為？

（2）月球的密度ρ為？

（3）若該衛(wèi)星貼近月球表面飛行，則月球的密度ρ為？

二、發(fā)現未知天體

學生通過閱讀教材，闡述海王星、冥王星的發(fā)現過程。

三、考題回顧

宇航員站在一星球表面上的某高處，沿水平方向拋出一個小球。經過時間t，小球落到星球表面，測得拋出點與落地點之間的距離為L.若拋出時的初速度增大到2倍，則拋出點與落地點之間的距離為 L.已知兩落地點在同一水平面上。

求（1）該星球表面的重力加速度g。

（2）若該星球的半徑為R，萬有引力常數為G，求該星球的質量M和密度ρ

四、課堂小結：

1、如何求解天體的質量。

2、運用萬有引力定律解決天體問題的一般思路是什么。

五、作業(yè)：

1、完成教材課后習題。

2、完成練習冊23、24頁習題。

六、板書設計：計算天體的質量（只能計算中心天體的質量）

（1）表面重力加速度法

萬有引力理論的成就（2）環(huán)繞天體法

發(fā)現未知天體：海王星、冥王星的發(fā)現

第6篇：物理論文范文

論文關鍵詞：分子在不斷運動實驗改進

 

人教版義務教育課程標實驗教科書化學九年級上冊第三單元“自然界的水”中，課題2“分子和原子”P50“分子在不斷運動”探究實驗，雖說實驗現象明顯，反應速度較快，但實驗過程中揮發(fā)出來的氨氣沒做處理易揮發(fā)，污染環(huán)境，加之用小燒杯裝氨水，所需藥品量大，不能充分體現綠色化學實驗量少，回收重復利用，對環(huán)境污染小（無污染）的原則。在實際工作中，筆者對該裝置進行了五個改進，一是用塑料瓶（或塑料管）代替大燒杯形成密閉環(huán)境；二是用廢棄藥瓶代替小燒杯裝濃氨水;三是用滴有酚酞溶液的濾紙代替加有無色酚酞試劑的小燒杯；四是實驗藥品一次使用為多次重復利用；五是將氨氣分子和滴有無色酚酞試劑接觸瞬間變色改為依據氨氣分子運動路徑（總體向上運動）滴有酚酞溶液的濾紙自下而上逐漸變紅,取得明顯的實驗效果.

一、改進優(yōu)點

1、污染小。用塑料瓶代替大燒杯，實驗后用橡皮塞密閉后集中處理，整過實驗在密閉環(huán)境中進行，揮發(fā)的氨氣對教室、實驗室空氣污染小初中物理論文，確保學生和教師身體健康。

2、藥瓶用量少。改小燒杯盛裝氨水為帶瓶塞的小藥瓶盛氨水，改兩個盛放滴有酚酞溶液的小燒杯為直接在濾紙條上滴加酚酞溶液，藥品用量少（若用裝棒冰的塑料管等直徑小的塑料管代替塑料瓶作為密閉容器，藥品用量更少）。

3、可回收重復利用。小藥瓶中的氨水和用過的濾紙都可重復利用。

4、速度快。將實驗裝置改為直立狀態(tài)，氨氣分子向上運動速度快，達到實驗目的所需的時間縮短，實驗速度快，節(jié)約實驗時間，能提高課堂效率。

5、凸現分子擴散運動的痕跡。在整個實驗過程中，懸掛滴有酚酞溶液的濾紙自下而上逐漸變紅，很直觀的反映了實驗中氨氣分子運動路徑（總體向上運動），現象明顯，趣味性濃，效果好。

二、實驗裝置

1、實驗裝置圖

1.制作實驗裝置（圖1）

步驟一：準備

2、實驗原理

利用濃氨水的揮發(fā)性，打開盛裝濃氨水的小藥瓶瓶蓋（見圖二），通過由塑料瓶制作的密閉通道，氨氣分子運動到滴有酚酞溶液的濾紙，氨氣分子溶于水形成氨水使滴有無色酚酞溶液的濾紙變紅色，隨著氨氣分子向上運動，氨分子遇到濾紙條上滴入的酚酞溶液，由下自上依次變紅。

3、實驗裝置制作

（1）材料：廢舊礦泉水（純凈水）瓶2個，寬透明膠一圈，橡皮塞2個，小鐵夾1個，小藥瓶1個（根據所選塑料瓶口徑的大小選擇注射用頭孢美唑鈉、參麥注射液等廢藥瓶），濃氨水，無色酚酞溶液，濾紙條cssci期刊目錄。

(2)制作：取2只規(guī)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圖四的實驗），用寬透明膠帶將去掉底部兩只塑料瓶粘在一起（見圖一）；取一只廢舊胸牌上的小夾子，用細鐵絲固定在一只橡皮塞上（見圖一）；將濾紙剪成寬0.8-1.0CM，濾紙條長度也可根據密閉容器的長度靈活掌握；將濃氨水裝入小藥瓶用瓶蓋蓋緊備用。

三、實驗步驟及現象

1、操作

（1）、實驗前按實驗裝置圖制作和準備實驗儀器（見裝置圖一）。

（2）、在濾紙條上自下而上按一定間距（見裝置圖一）滴加無色酚酞溶液，為增加趣味性，也可以在濾紙條上用無色酚酞溶液按一定間距畫圓圈、小花等圖案。展示初中物理論文，濾紙條上不變紅。

（3）將滴有無色酚酞溶液的濾紙條用橡皮塞上連接的小夾子夾住，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，打開裝有濃氨水小藥瓶的瓶塞，將塑料瓶瓶口罩在小藥瓶的瓶口上，盡量壓緊（見裝置圖二）。觀察實驗現象。

（5）、實驗結束后，蓋緊裝有濃氨水的小藥瓶的瓶塞，以備下次使用；用橡皮塞蓋緊塑料瓶瓶口以便處理實驗廢氣（見裝置圖三）。

2、現象

懸掛滴有酚酞溶液的濾紙條自下而上逐漸變紅。

3、結論

氨氣分子運動到滴有酚酞溶液的濾紙，氨氣分子溶于水形成氨水使滴有無色酚酞溶液的濾紙變紅色。說明分子在不斷地運動。

第7篇：物理論文范文

1、反思實驗原理

圍繞實驗原理進行反思，可變通實驗原理公式，使實驗方案更為簡潔，實驗結果更為準確。例如，“測量滑輪組機械效率”實驗原理公式是η＝Gh/Fs，需用彈簧測力計測出重物的重力G，繩子自由端的拉力F，用刻度尺測出重物提升的高度h，繩子末端移動的距離s。若反思一下實驗原理公式可變通為：η=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/nF此時可只需用彈簧測力計測出重物的重力G，繩子自由端的拉力F，觀察承擔物重的繩子的段數，即可方便地測出滑輪組的機械效率。

2、反思實驗方法

引導學生思維求異，尋求多種實驗方案，然后對實驗方法進行反思，找出其特點和不足，從而優(yōu)化實驗方案，選取最佳策略。例如“測鹽水密度”實驗時，學生可探求以下多種方法。方法一：⑴用天平稱出空燒杯的質量m1⑵燒杯內倒入鹽水稱出總質量m2⑶把燒杯內的鹽水全部倒入量筒中，讀出鹽水的體積v⑷計算：ρ=（m2－m1）/v；方法二：⑴用天平測出燒杯和鹽水的總質量m1⑵把燒杯內的水全部倒入量筒內讀出鹽水的體積v⑶用天平稱出空燒杯的質量m2⑷計算：ρ=（m1－m2）/v；方法三：⑴用天平稱出空量筒的質量m1⑵量筒內倒入適量的鹽水，讀出鹽水的體積v⑶用天平稱出量筒和鹽水的總質量m2⑷計算：ρ=（m2－m1）/v；方法四：⑴用天平測出燒杯和鹽水的總質量m1⑵把燒杯內的鹽水倒入量筒中一部分，讀出鹽水的體積v⑶用天平稱出燒杯和剩余鹽水的質量m2⑷計算：ρ=（m1－m2）/v引導學生對以上四種方法進行反思，方法一中，燒杯內鹽水倒入量筒時，燒杯壁上沾有鹽水，使測出的鹽水的體積變小，密度變大；方法二中，燒杯內鹽水倒入量筒后，燒杯內壁沾有鹽水，用天平稱得空燒杯的質量變大，算出鹽水的質量變小。從而使所求鹽水的密度變??；方法三中，由于量筒高，放在天平上稱量易發(fā)生傾斜、歪倒，容易損壞儀器，不便于操作；方法四棄掉了以上三種方法弊端，使測量簡潔而又準確，確為最佳策略。

3、反思實驗現象

針對學生實驗過程中觀察到的現象，進行深入地反思，可加深對物理規(guī)律的理解，增強學生分析判斷能力。例如“組成串、并聯電路”實驗中，兩燈泡串聯時發(fā)現一只燈泡亮，另一只燈泡暗，學生提出疑問：“串聯電路中各處的電流相等，兩燈泡會同樣亮，怎么會一只亮一只暗呢？”為此，引導學生進行反思，決定燈泡亮暗的是燈泡的實際功率。根據P=I2R，串聯電路中電流相等，功率的大小取決于燈泡電阻的大小。一亮一暗是因為兩只燈泡的電阻不同，亮的燈泡電阻大，暗的燈泡電阻小。如果其中一個燈泡電阻很小，實際功率很小，達不到亮的程度，則出現一亮一滅的現象。通過對上述現象的反思，使學生加深了對決定燈泡亮暗的是實際功率，而不單是電流或電阻大小的理解。

4、反思實驗規(guī)律

讓學生在實驗操作的基礎上，觀察實驗現象，分析產生實驗現象的原因，深入反思實驗條件和實驗現象的變化，總結實驗規(guī)律，加深對知識的理解和應用。例如在研究“凸透鏡成像”的實驗中，把蠟燭放在2倍焦距以外，觀察到“倒立縮小的實像”，把蠟燭放在1倍焦距和2倍焦距之間，觀察到“倒立放大的實像”，把蠟燭放在焦點以內，觀察到“正立放大的虛像”。根據上述實驗現象引導學生反思，可總結出以下規(guī)律：⑴物體由2倍焦距向焦點移動過程中，像逐漸變大。⑵物距小，像距大，像變大。反之亦成立⑶2倍焦距是成放大與縮小像的轉折點，1倍焦距是成實像與虛像、正立與倒立的分界點。以上規(guī)律化的知識，學生印象深刻，為知識的遷移和靈活運用打下了良好的基礎。

5、反思實驗異同點

對多個實驗，可進行聯系與比較，反思實驗異同點，更易使學生掌握實驗的本質，理解實驗規(guī)律，鞏固知識與技能。例如做過“伏安法測電阻”，“伏安法測電功率”實驗后，提出以下問題引導學生反思：⑴兩實驗根據的原理各是什么？⑵兩實驗的電路圖是怎樣的？⑶兩實驗共同用到的實驗儀器有哪些？⑷兩實驗需要測量的相同物理量是什么？通過以上問題，鼓勵學生大膽質疑，發(fā)表見解，展開討論，分析對比尋找異同點，有效地培養(yǎng)學生思維的深刻性和批判性。

6、反思實驗注意事項

第8篇：物理論文范文

論文關鍵詞：八（12）班的汽化、液化懇談會

 

老師：同學們，學習了汽化和液化的知識后，如果你能夠在課余時間細心觀察的話，你會發(fā)現生活中有許多汽化和液化現象。如果你已經有所發(fā)現，請說出來和大家分享！

小虎：我和爸爸一起在浴室洗澡時發(fā)現，浴室里每一個淋浴用的蓮蓬噴頭，都與兩根管子相連，爸爸說這兩根管子分別是冷水管和熱水管，我們通過調節(jié)冷熱水管的閥門，就可以從噴頭噴出溫度合適的溫水了。我發(fā)現這兩根管子中有一根外面是濕漉漉的水珠，有一根卻很干燥。有一次我覺得好奇，就伸手去摸摸這兩根管子，結果那根干的管子很燙手，而那根濕的卻是冷冰冰的。我很是奇怪了一陣子，現在回想起來我明白了：冷水管外壁溫度低，浴室里熱的水蒸氣遇到冷的管外壁會放熱液化，形成的小水珠聚集在管子外壁，看起來冷水管就是濕漉漉的。熱水管外壁溫度高，比浴室里的熱水蒸氣溫度還高，所以熱水蒸氣遇到它無法放熱液化，而熱水管子外壁即使因為其他原因沾上水珠，也會很快吸熱汽化變成水蒸氣看不到的，所以熱水管外壁很干燥。

小雨：在家里燒開水時我有一個發(fā)現，嘻嘻，不過這個發(fā)現耗時很長的。我發(fā)現夏天水燒開時，茶壺口冒出的白氣很少，而冬天水燒開時，茶壺口冒出的白氣很多。而且無論白氣的多少，都是壺嘴附近白氣明顯少，離壺嘴遠一點的地方白氣多一些。今天我可以解釋啦！夏天水燒開時，因為廚房溫度高，從壺嘴冒出來的水蒸氣不容易迅速放熱液化成小水珠，所以我們看到的白氣少；冬天則相反，廚房溫度低，水燒開時從壺嘴冒出的水蒸氣可以很容易地迅速放熱液化成小水珠，于是我們就看到了大量的小水珠在空氣中飄蕩而形成濃濃的白氣。至于為什么總是壺嘴處白氣少稍遠處白氣多也好解釋免費論文下載。因為無論什么季節(jié)初中物理論文，總是壺嘴近處溫度高，冒出來的水蒸氣不容易放熱液化，所以白氣少；壺嘴稍遠處溫度低，冒出來的水蒸氣容易放熱液化，所以白氣多！

小慧：我爸爸喜歡喝啤酒，夏天他還喜歡喝冷藏過的。我發(fā)現夏天爸爸從冰箱里拿出啤酒放在桌上后，一會兒瓶外面就會有很多小水珠，有時候連啤酒瓶外面的商標都會被水浸泡得一揭就下來了?，F在我知道了，啤酒在冰箱里放了一段時間后溫度會和冰箱冷藏室一樣低，只有幾攝氏度。拿出來放到房間里，夏天的房間溫度有幾十攝氏度，因此房間里熱的水蒸氣遇到冷的啤酒瓶就會放熱液化，形成的小水珠附著在啤酒瓶外。

小名：嘿嘿，聽了小萱的話，我順便弄懂了自己的一個疑問。我從冰箱冷凍室里拿出冷飲時，冷飲周圍也會冒白氣，這些白氣一般都是飄飄蕩蕩地向下散發(fā)。小時候我還以為這是妖怪在作祟呢，現在我明白了，這白氣就是空氣中相對較熱的水蒸氣遇到冷的冰棒迅速液化形成的小水珠，在無風的環(huán)境里，這些小水珠因為重而向下降落，所以看到白氣慢悠悠地向下彌漫。

小華：我暑假回老家爺爺奶奶家時，看見院子里的爺爺栽著荷花的大水缸外面有水珠，然后不多久就下起了瓢潑大雨。奶奶說，水缸穿裙子，天就要下雨。現在我明白了，其實是這樣的：夏天下雨前，空氣中充滿了水蒸氣，而大缸里的水在不斷地蒸發(fā)吸熱，導致大缸外面的溫度明顯低于空氣溫度，于是空氣中的熱水蒸氣遇到冷的大缸外壁就放熱液化成小水珠，這些小水珠附著在缸外，就成了一條水淋淋的裙子。晴天沒有這個現象是因為空氣中水蒸氣相對較少，即使有水蒸氣液化在缸外，也會很快蒸發(fā)變成水蒸氣，缸外不會有水珠長時間存在，看不到這條“裙子”。

老師：說的真好！我們就是要這樣觀察生活中的物理現象，并且用所學知識解釋這些現象。

第9篇：物理論文范文

一、認真審題、明確對象、聯想圖景、啟動思維。

力學習題有的給出一個物體，有的給出兩個或多個相關聯的物體。從物理過程看，有的給出部分，有的給出全部。認真審題就是要實現幾個轉換：1．由個別向一般轉換。

所有的力學解題開始應對研究對象進行受力分析，代入運算時統(tǒng)一用力學的國際單位制（SI制），解題結束應對結果的合理性作出判斷。

2．研究對象的實體向物理圖景轉換。

宏觀物體（大到天體）；有做勻速運動的，也有做變速運動的；有個體，也否相關聯的群體。對題目給定的研究對象進行抽象思維，形成一定條件下的清晰的物理圖景。有趣的物理圖景促進學生的注意轉移，情感與圖景貼近，達到情景結合，有助于學生思維的正常啟動。

3．物理過程向物體的狀態(tài)轉化。在力學范疇內物體的運動狀態(tài)有平衡狀態(tài)（靜止、勻速直線運動、勻速轉動）和非平衡狀態(tài)。物體處于何種狀態(tài)由所受的合力和合力矩決定。學生對物理過程和物體所處狀態(tài)的了解，減少了解題的盲目性。

4．已知條件向解題目標轉換。力學解題目標一般包括：畫出研究對象的示意圖。在圖上進行受力分析（不能遺漏所受到的每一個力，也不能憑空增加力），物體在各個時刻的狀態(tài)、位置、運用的物理規(guī)律、公式、要求的物理量等。

5．文字敘述向示意圖形轉換。在根據題意畫出的圖上標明受力情況（按重力、彈力、摩擦力順序思考）。某一時刻或某一位置的運動狀態(tài)，也用符號標出。學生通過畫圖對物理圖景有了直觀了解，觸景生情，增強了解題的信心。

二、弄清概念，策略認知，分配注意，發(fā)散思維。

物理概念是物理知識的重要組成部分。物理概念有嚴格的科學界定。同一物理概念在不同的物理學識水平階段嚴密的程度不同。一些能力較差的學生對物理概念的界定模糊不清，思維混亂，解題注意分配不合理。為了解決這個問題，我引導學生強化以下幾方面意識：1．增強物理概念的物質意識。每引入一個力學概念，應充分利用實驗或學生生活積累的已有經驗，把物理概念建立在充實的物質基礎上。

2．強化物理概念的界定意識。速度與加速度二者僅一字之差，都是力學中的重要物理量。一些認知策略較差的學生把速度與加速度歸結在一個“光環(huán)”上，認為速度為零，加速度必為零。在這里描述物體運動快慢與運動狀態(tài)變化快慢是速度與加速度的界定。速度和速率、功和功率、動能和動量、重量和質量等也是一字之差，它們的物理意義卻不相同。功和能的單位相同，前者是過程量，后者是狀態(tài)量，它們也有嚴格的界定。

學生樹立界定意識可養(yǎng)成良好的科學素質，有利于增強解題思維的自我調控意識。

3．培養(yǎng)創(chuàng)造思維意識。力學解題時“雙向思維”的設計，給學生創(chuàng)造了發(fā)散思維的條件。

三、運用規(guī)律、感知范圍、網絡信息、邏輯思維

中學學習的力主要有：牛頓運動三定律、萬有引力定律、機械能守恒定律、動能定理、動量定理、動量守恒定律等。一些能力中下的學生把物理規(guī)律成立的條件及適用范圍置于思維盲區(qū)，需要對已建立的解題信息加以選擇。

1．根據物理過程選擇規(guī)律。

2．從已知條件選擇物理規(guī)律。

3．從解題結果檢驗物理規(guī)律選擇的合理性。

四、設疑開拓、點撥解惑、觸類旁通、深化思維

課本上的力學習題是教學大綱的最低要求，一些能力較強的學生從中獲取了探求知識的方法，思維敏捷。一些能力較差的學生解題一旦受阻，思維停滯，需要點撥才能展開。通過設疑點撥探究解惑，學生思維進入新的層次。

1．指導語點撥。

2．資料點撥。

3.情境點撥。

4．交流點撥。