相对论中的“观测”与“看到”有何不同

 1905年爱因斯坦发表了狭义相对论,其时空观之一就是“运动的尺缩短”。接受相对论的所有人都相信这种尺缩现象是可以用眼睛看到或用照相机拍摄到的。一个运动物体看起来将沿运动方向缩短为原来的1-β2倍β=ｖｃ,ｖ是物体运动的速度大小,ｃ是光速,坐在高速飞船中的人从窗外看出去时,将看见球形物体缩成一个椭球体这些说法好像都是无可非议的。这种观念一直持续了54年之久,直到1959年美国物理学家戴勒尔发表了一篇文章,认为这种观念是错误的,他纠正了存在于所有人中间的这个偏见。提出“尺缩”现象可以“观测”或者“测量”,却不能用眼“看到”。     

发挥“几何画板”的物理教学功能

 “几何画板”是人教社和全国中小学计算机教研中心于1995年联合从国外引进的教学专用软件,其独特的“动态几何”功能,能让操作者很方便地用“动态”方式表现研究对象之间的关系。     

人类缘何对“广寒宫”一往情深

 月球是距人类家园最近的星球,这片寂寞的原野,始终给人一副冷漠的面孔,被誉为“广寒宫”。人类一直梦想能够探测月宫,2000年11月,中国政府发表了《中国航天》白皮书,首次向世界宣布了中国在今后十年内将开展以月球探测为主的深空探测研究的新消息。这标志着中国的月球探测计划已经正式启动,人类缘何对“广寒宫”一往情深,这一想法一直有着深刻的意义。第一,月球是个没有国界的星球,发达国家想早日捷足先登,跑马占地式地在那里圈一块土地,尽管联合国1984年通过的《月球协议》规定,月球及其资源是人类的共同财产,任何国家、团体和个人不得据为己有。     

“电势”“电势差”的教学设计

 设计思想物理知识与一般的文化知识存在着密切的联系,在教学中如能把物理概念整合到更广阔的文化背景中,就能使学生更深刻地理解这一概念。在本节课的教学中,通过对包含“势”字的词语的讨论,使学生理解“势”的一般含义,这样有利于学生深刻理解电势概念。类比是人类研究、理解未知事物的一种有效而常用的方法。学生对重力场中“地势”的概念、水流从“地势”高处流到“地势”低处的现象及重力做功跟始末位置的“地势差”有关的规律有直观的印象。所以从“地势”概念出发,通过类比建立电势概念,是一种易于理解而直观的方法。     

计算机的“快”与“大”

 1946年第一台真空管电子数字计算机问世,当时主要用于数值计算。50余年以来,计算机技术发展迅速,从用于数值计算到今天可以处理各种形式的信息,极大地推动了信息技术的发展。现代信息技术是以数字计算机为基础的。几十年来,数字计算机的发展,始终围绕着两个基本问题,这就是“快”和“大”。所谓“快”,就是运算速度快;所谓“大”,就是存储器的容量大。回顾人类历史的发展,信息技术的进步与发展起着十分重要的作用。过去人类以符号、图形、图画、声音、语言、文字等模拟量记录信息,传递信息。随着人类社会的进步,产生的信息越来越多。人们用信息爆炸来形容当前信息的数量和产生的速度。     

纳米技术的进展及军用前景

 近来科学家们纷纷预测：“纳米技术将是２１世纪科技革命的生力军”、“纳米技术将像微电子技术引发科技革命一样,成为对世纪信息时代的核心”。 ２０００年１月,美国政府发布了《国家纳米技术计划》,此计划被认为是面向未来的重大战略举措。克林顿总统于２０００年１月２１日在加利福尼亚大学理工学院演讲中提到：“我的２００１年预算案支持一个价值５亿美元全新的国家纳米技术启动计划……使人类有能在原子和分子水平上操纵物质的能力。……”显然,美国政府已把崭露头角的纳米科学和纳米工程放在科学发展的优先考虑地位。     

新型通讯工具——“智能”子弹

 美国佛罗里达大学研制的“智能”子弹在射向目标之后能通过无线网传送信息,在“智能”子弹内部安放有传感器、微型发射机和电池,传感器收集的信息能传送到离开子弹70米外的掌上电脑或笔记本电脑上。佛罗里达大学根据LockheedMartin公司订单研制的“智能”子弹直径为17厘米,它可以利用普通气枪发射。子弹前部覆盖有一层粘性聚合物,这种粘性聚合物可使子弹牢牢粘附在目标上。由于射击的气动机理和不大的初速度,子弹发射后不会变形,因此“智能”子弹可以重复使用。佛罗里达大学学生对“智能”子弹原型进行了试验,并将它作为传感器而装备加速度表。     

“3+综合”考试下的物理教学

 随着“3+综合”考试制度在全国范围内推广,物理学科不再是“3+2”模式下的1/5。相对于数、语、外来说,将由高考中并重的地位沦为“副科”,这是否意味着中学物理教学的意义将被削弱?在新的考试制度下,如何搞好物理教学?这将取决于“3+综合”考试对物理学科的要求和中学物理教学的意义。一、“3+综合”考试“3+综合”考试是“3+Ｘ”模式的一种形式,仅从教学的角度讲,它的意义也是重大的。首先在于它适应现代科技发展的特征。由于人的认识研究能力和精力的限制,同时也为了学习的方便,科学被人为地分解成各个学科,形成了越来越多的门类,使人对自然界的认识在一定程度上深刻、全面了。     

迷惑雷达的“魔法”

 诞生于第二次世界大战的雷达,有人这样评价了它对这场战争的重要性:“原子弹只不过为战争划下句号,真正赢得战争的却是雷达。”是的,从不列颠之战、中途岛大败日军到追踪日军潜艇,雷达在二战中战功赫赫。到了20 世纪70 年代初期,雷达探测与雷达制导地面火炮及导弹已对进攻的飞机构成了致命的威胁。尤其是在越南和中东战场上,美制战斗机更是在地对空导弹的攻击中损失惨重。如何使雷达这双“千里眼”变成“近视眼”,从而使飞机躲过雷达的探测？英国著名科幻小说家威尔斯在其小说《隐身人》中描写了一个天才青年科学家格里芬发明了一种“隐身服”,穿上它,可把自己变成一个来去无踪的“隐形人”。如果能给飞机设计一种有魔力的“雷达隐身服”来迷惑雷达,那么,在雷达面前,飞机也将成为匿迹消声的“隐形人”。     

激光武器攻击卫星——太空“潘多拉之盒”将被打开

 近年来禁止太空军事化的呼声与日俱增，但鉴于卫星在现代战争中的重要作用，为争夺空间优势，保证国家安全，研制发展反卫星武器已成为军事强国竞相研究的一个具有战略意义的课题。美国的军事战争策略向来是“先发制人”，虽然公开表示不进行太空军事化的相关研究，但美国国家安全和空间管理组织委员会的一份报告认为，当前世界上没有任何一个国家像美国这样依赖空间系统，因此美国必须有能力“保护太空资产免受敌方攻击”，“使敌方不能利用太空来威胁美国利益”，并且在更广泛的意义上有助于“阻止和防御针对美国本土、军事基地、盟国、海外和空间利益展开的攻击”。 ……     

“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征探究

“黑青”指颜色近黑色,主要成分为透闪石的青玉。“黑碧”指颜色近黑色,主要成分为阳起石的碧玉。采用电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和红外光谱测试分析手段,确定“黑青”“黑碧”的矿物种属。采用拉曼光谱、显微紫外-可见分光光度计、红外光谱对“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征进行探究。“黑青”为标准透闪石拉曼谱峰,“黑碧”的谱峰位置与“黑青”存在几个波数的偏差,向波数小的方向移动。可见-近红外波段,“黑青”出现445 nm吸收峰,680和940 nm宽吸收带,为Fe2+和Fe3+作用;“黑碧”出现445 nm吸收峰,660和690 nm双吸收峰以及970 nm吸收峰,为Fe2+,Fe3+,Cr3+作用。显微紫外-可见光谱可分析到样品的近红外区,“黑青”在1 397,2 310,2 387和2 466 nm出现强吸收峰,1 915和2 120 nm出现弱吸收峰;“黑碧”在1 400,2 313和2 394 nm出现吸收峰。红外光谱分析“黑青”在5 225,4 738,4 692,5 349,4 317,4 190和4 064 cm-1存在吸收峰;“黑碧”在4 708,4 307,4 178和4 031 cm-1存在吸收峰。显微紫外-可见光谱与红外光谱分析结果虽然存在小的差异,但基本保持一致,以红外光谱分析结果为准。将透闪石质的“黑青”、阳起石质的“黑碧”、广西大化阳起石质玉进行对比,综合红外光谱和显微紫外-可见光谱分析结果得出“黑青”（透闪石）与“黑碧”（阳起石）近红外光谱的鉴别特征：“黑青”（透闪石）在4 800～4 600 cm-1存在两个吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在分裂双吸收峰;“黑碧”（阳起石）在4 800～4 600 cm-1存在一个弱吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在一个吸收单峰。且“黑碧”（阳起石）的近红外吸收峰相较于“黑青”（透闪石）整体向低波数方向移动。     

悟空的担心是多余的——“天上一日,地下一年”的相对论解释

 西游记中“天上一日,地下一年”的说法很多,而悟空也因此急急忙忙不敢在天上停留,惟恐师傅有失。按照这种说法,“天上”的1秒,就是“地下”的360秒,悟空上天求教,就算在“天上”只过了30秒,“地下”早已过了3个小时,这么长时间,妖怪能等得及?还有,为凤仙郡求雨,悟空在“天上”的时间就算是30分钟,地上已过了一个多星期了!“天上”的时间真的比“地下”的时间过得慢吗?神仙真能因此长寿吗?根据狭义相对论的理论,只有当“地下”和“天上”以某一速度(接近光速)做相对直线运动时,才会出现“天上一日,地下一年”的情况。     

浅谈物理课的形象化教学

 物理,作为中学课程的主要学科,要让学生学好它,教师不仅要讲好抽象的理论知识,更要把这些“抽象”的物理知识“形象化”(通过实验、类比、推理和举例等),在教学中给学生建立起“形象”的“物理模型”,使学生在进行抽象的逻辑思维的同时,能“形象”地观察和理解好有关的物理现象,培养其形象的思维能力,以此引起中学生学习物理的兴趣,收到良好的效果。现仅从三个方面浅谈一下这个问题。     

近地小行星“爱神”星

 用１９９４年发现撞击木星的彗星“苏梅克－列维９号”的美国科学家苏梅克的名字命名的近地小行星探测器“ＮＥＡＲ－苏梅克”号,在宇宙中飞行了５年后于今年２月１２日在小行星“爱神”的表面成功着陆,开始了新的探索。第４３３号小行星“爱神”是１８９８年８月１３日由德国天文学家古斯塔夫韦特发现并命名的。这颗形似马铃薯的“爱神”星长约３３千米,厚１３千米,在小行星中算是较大的,也是被天文学家观测得最多的。“爱神”的年龄约为４５．４亿年,与地球的年龄相近,特别是在不久前的星际碰撞中,“爱神”星剥落了一块物质,并裸露出新鲜的“内部”,因此它被选定为这次探测的目标。     

“摩擦力器”的设计与应用

 利用“摩擦力器”能直接观察物体在各种状态下图1所受摩擦力的大小和方向,并能测量出两种物体间的滑动摩擦系数,使抽象的摩擦力概念变为更直观、更容易理解,大幅度降低了摩擦力的教学难度。教具“摩擦力器”把摩擦力的传感器和显示器设计在一个箱体内,如图1所示。箱体的上下底板就是摩擦力传感器,它通过小轮(上下各4个)跟箱体相连,可使上下底板相对于箱体左右移动。当底板受到摩擦力(包括静摩擦或滑动摩擦,下同)的作用时,在箱体与底板间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力和静摩擦力可以忽略不计的情况下,连接箱体与底板间的左、右弹簧的形变相同(相同弹簧),合力为零。     

“物理”二字入诗非始于杜甫

 李政道先生在2001年10月7日人民大会堂所作的《物理的挑战》对“物理”二字的起源有一点考证,认为是最先出现在杜甫公元’758年创作的《曲江二首》中,诗云“细推物理须行乐,何用浮名绊此身”。李先生还进一步推测说,杜甫缘何能发明“物理”一词与其当过“工部侍郎”的经历有关。根据李先生报告录音整理的文字材料可参见《新华文摘》2002年1期147～154页。     

应该界定黑洞的“最大半径”和“最小半径”

 有关黑洞的习题在近几年的复习资料中经常出现,通过题中给出的一些有关物理量来估算黑洞的“最大半径”。那么什么是黑洞?一颗内部燃烧尽了的大质量恒星由于自身的引力作用,外壳不断向中心坍塌缩小,最后就会形成致密的黑洞。黑洞是宇宙中的实体微粒,它们的体积趋向于零,而密度几乎是无穷大,由于具有强大的引力,物体只要靠近这个微粒,就会被强大的引力吸入,连光也不能幸免。也就是说,没有任何信号能够从黑洞的作用范围内传出,人类无法看到里面的情形---对于观测者来说,那就是漆黑一片---这也是黑洞名字的由来。既然如此,那么衡量黑洞的大小只能用其作用范围(即“视界”)的“半径”来表示。     

从火星、金星的视运动到“日心说”

 15世纪10～40年代,是“日心说”形成和发展时期。哥白尼对火星、金星视运动的研究,是确立“日心说”的线索和依据。     

物理学所蕴涵的人文基因

 科学“求真”,人文“求善”,两者交融则“生绿”,即“求美”。现代高等教育应是科学教育与人文教育融为一炉的“绿色教育”。因为只有这种真、善、美有机统一的教育理念与模式,才是今天素质教育对人的培养所追求的最高目标。一则它可以使受教育者自觉地陶冶与纯洁思想感情、升华精神境界、树立对国家、对民族的高度责任感和使命感,即培养学生“钟情于爱国”的大德;二则它能活跃与完善青年人的思维能力、优化思维过程、开启作为万物之灵的人的固有灵性、发挥人类进化500万年来所形成的巨大潜能,极有利于学生“不断创新”。     

指导学生“研制水火箭”的做法

 高一年级物理新教材“课题研究”部分引用新修订的教学大纲的话:“在高级中学开展课题研究,是全面培养学生综合所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言表达能力以及团结协作能力的重要环节。”“研制水火箭”是高一物理课后研究课题示例之一。该课题研制取材容易,学生课内课外,校内校外均可进行。有关研究性学习,新修订的教学大纲要求培养学生什么样的能力,已是很明确了,为了贯彻落实教学大纲提出的培养能力精神,本文拟谈指导学生“研制水火箭”的做法。