大学物理方法总结

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这些基本观念就是知识海洋中的“交通规则”不懂这些“交通规则”就在知识海洋中杨帆是容易触礁帆船的,是两眼一抹黑的乱闯乱撞。明白这些“交通规则”,你在知识的海洋中就眼明心量,能正确思考、能有自己见解,甚至能有自己的创新。物理学研究问题的基本观念物理学中的定理是由物理定律(原理)经过严密的逻辑推导而得到的,而物理学中的定律(原理)则来源于实践,是由实践总结而来的物理学研究问题的基本观念一理论的来源可见理论来源于实践为什么一个物体在外力作用下所产生加速度的大小与合外力成正比,与物体质量成反比?为什么变化的磁场能在空间激发涡旋电场?不能对基本原理问为什么,也不能去论证基本原理一个很多人容易犯的错误物理学研究问题的基本观念物理学的基本原理是由实验总结的,而“总结”就体现了一定的人为性,在很多情形下,人们往往是比照实验结论这个“坑”的大小“放”(提出)“填充料”(新的理论)。所以新的理论如果能解释某一实验发现,即便解释的很好,也不能很好的说明该理论的可靠性,因为该理论很可能是提出者按照“怎么样能解释实验结果就怎么样提出理论”这样的方式提出的。可见,光子说即便解释光电效应再完美,也不能让世人信服,正是它又成功解释了康普顿散射,才让学术界接受它。同样玻尔三假设解释其它原子不行,只能很好地解释氢原子,从这一点上说,该理论的可靠性是要受到质疑的提出理论时的“量体裁衣”物理学研究问题的基本观念这种做法是人们建立新理论的一个非常重要指导思想,它的意义在于为人们提出一个方向、一个思路,其它研究者可以在这个方向或者思路指引下分析问题,如果得出的结论与实践相符,则新理论得到认可物理学的理论体系好比一棵大树,定律就是它的根,由定律推导而来的定理就好比它的干和枝,而人们的实践活动则是其生存的土壤,区分不清楚哪些是它的根,哪些是它的干和枝,自然就很难把握好物理学的知识体系,这样学习就没有了框架感,没有站在了一定高度上,陷入细节的低洼地,也很难用好它来分析问题、解决问题以及在原有理论基础上有所创新理论的来源物理学研究问题的基本观念二理论的检验物理定律是由实践总结而来的,其正确与否也由实践来检验,也就是说物理定律以及它的一系列推论是否与客观实际相符,这是检验物理定律的唯一标准。物理学研究问题的基本观念我们最值得信赖的是实践,而不是人们头脑中长期形成的共识,更不是学术权威的言论,甚至也不是人们长久以来都坚信的某些原理或定律。倘若敬畏传统、敬畏权威,难免被束缚住思想。只有在实践是检验理论唯一标准这一思想的指引下,才能让思想的火花尽情地燃放,智慧的光芒得到最大程度地闪烁,才能使我们有更多的创新理论的检验物理学研究问题的基本观念三理论的发展过程人类的实践活动会受到一定时期客观条件的限制,所以人们的实践活动是会因物质技术手段的不断提高而逐步深入的、由浅入深的,这就导致在物理定律在一定时期内与人们的实践相符,但随着新现象、新实验的不断涌现,与这些物理定律不相符的物理现象就可能会被人们发现人们就需要对这些物理定律加以修正甚至提出新的假说,新的假说经的起实践的检验并被人们广泛接受就成为新的物理定律。所以人们对客观事物的认识是一个渐进的过程。物理学研究问题的基本观念诸如光电效应等一大批物理现象与当时的物理学产生了对立,正是这些当时的物理学无法解释的现象导致了量子力学和相对论的诞生,可以肯定地说,随着人们实践活动的深入,量子力学和相对论所不能解释的物理现象也必将会出现,能够解释这些新现象的新理论、新定律也将会随之诞生。所以说人们客观事物的认识是一个渐进的过程,不断深入的过程。理论的发展过程物理学研究问题的基本观念把原有理论当作“圣经”,认为其所反映的就是客观世界的本来面目,就不可能敢于对原有理论有所突破并创立新的理论,我们对客观世界的认识也就会蹒跚不前理论的发展过程物理学研究问题的基本观念四评价理论的标准1,有实践基础2,应用范围广3,逻辑简单,应用方便物理学研究问题的基本观念理论的评价标准比较多,下面三个可以看作是基本的标准一个理论存在自身的缺欠以及对一些事实和现象不能给予很好地解释都不妨碍我们应用它来解决问题,也不能因此就否定这个理论,所以尽管我们在提出一个理论时要努力使之尽善尽美,但在我们评价一个理论时却不应该过分地苛求,另外,我们评价一个理论的好坏,不是看这个理论是否应用了多么复杂的数学工具,更不是看这个理论是否高深莫测,那些逻辑简单并且解决问题方便的理论才是值得我们推崇的。倘若我们在研究新问题、建立新理论时故弄玄虚,把问题搞得复杂难懂,理论有了一些问题就彻底否定,而不顾其可取的一面,那么这些行为都是不可取的,评价理论的标准,要注意:物理学研究问题的基本观念标准时空论——谭暑生自称:标准时空论在基本假设的合理性、逻辑简单性和逻辑自洽性上胜于狭义相对论。自称:标准时空论完满地解释了以前的所有实验结果,预见了一些迄今没有预料的新的经验事实,等待着这些实验的检验和证实。对标准时空论评价谭暑生的标准时空论发表后,包括钱学森(对谭暑生的鼓励,前后长达20多年)在内的国内外多位科学家都给予了高度评价国内知名教授白铭复认为,标准时空论是有别于牛顿的绝对时空观和爱因斯坦的相对论时空观的一种新的可能的目前物理学所允许的时空理论。理论物理权威法国物理学家德·埃斯帕纳:很好的观点,完全独立地证明了:对实验事实的解释并非一定需要通常的狭义相对论,这一点,我以前是不知道的,与我讨论过这方面课题的物理学家中也几乎没有人知晓这个事实。对标准时空论评价两院院士宋健为《从狭义相对论到标准时空论》一书撰写了序言,其中特别指出:“谭暑生教授沥20多年的心血,创立标准时空论。作为一个自洽的新体系,它继承和综合了牛顿力学和爱因斯坦狭义相对论的基本思想和成就,蕴涵了已知,又有创新,廓清了原有的悖论,开拓了新的视野,对物理学的发展具有重要意义。”这个理论有什么问题呢?我们看他的基本假设(谭暑生)——标准时空论的基本假设1绝对参考系原理:在所有惯性系中存在一个标准的惯性参考系,在这个参考系中单程光速是各向同性的。2回路平均光速不变原理:在任何惯性系中,光在真空中沿任何一个闭合回路速度的平均值为C,它与光源的运动状态和空间方位无关3,任何惯性系中都不存在物质运动的上限4,新时空变换在低速下必须还原为伽利略变换没必要做为基本假设,显得外行没有实践基础什么叫理想模型?理想模型:抓住问题的主要因素忽略次要因素,把实际情况理想化、模型化理想模型—物理学研究问题的基本方法举例:质点实际物体都有大小和形状,但大小和形状对我门研究问题影响不大时,我们就忽略物体的大小和形状,把该物体看成一个有质量的点,即质点。主要因素:质量aMF次要因素:大小和形状什么是理想模型这样质点就是实际物体的理想模型理想模型的核心思想理想模型的核心思想是:近似地处理问题为什么说几乎所有的理论都是理想模型?这些理论都是真实情况的近似,都忽略了一些次要因素矛盾,理想模型化抓住主要矛盾忽略次要,团结精神。,首创性;公平;,对待下属,人物有序;,适度集权;,合理报酬益;,个人利益服从整体利,统一领导,统一指挥;,纪律严明;,权责对等;,劳动分工;十四条原则。年提出了有效管理的法国人法约尔,1211109876543211916这其实就是一个理想模型的例子为什么说几乎所有的理论都是理想模型?为什么要应用理想模型?现实情况太复杂了,直接处理现实情况,往往非常困难,甚至处理不了。glT2这个公式忽略了很多次要因素理想模型毕竟是真实情况的近似,利用它来处理问题所得到的结果毕竟与真实结果有出入,如何看待这个问题?得到的结果如果与实际的差别较大,则需要对该模型进行修正如何看待与实际存在偏差近似地处理问题不等同于马马乎乎地处理问题对相关物理理论和概念一知半解,对所用的数学工具不能吃透是不可以的如何建立理想模型?a,要想通过建立理想模型来解决你所面对的问题,许多时候需要对你所要解决的问题有深入、细微的了解英国政府决定设立两项巨奖:2万英镑奖励第一个打通西北航线的人,5千英镑奖励第一艘到达北纬89度的船只。1845年5月19日,富兰克林率两艘船共129名船员,沿泰晤士河顺流而下。当时,所有人都认为,成功如囊中取物,那两项巨额奖金肯定会被富兰克林争得。而自从7月下旬,有些捕鲸者在北极海域看到了富兰克林的船队后,他们便消失得无影无踪。如何建立理想模型举例从1848年起的十几年里,共40多个救援队涌进了北极地区,其中有6个队从陆上进入美洲北极,34个从水路进入北极各岛屿间,展开大面积搜索。起先,人们还抱着一丝希望,但几年之后,清楚任何救援活动已毫无意义,此后的努力只不过是为了搜索死亡证据。如何建立理想模型举例一个半世纪过去了,人们对于富兰克林之死仍然觉得迷惑不解。因为,129名身强力壮的勇士,携带着足够3年以上食用的装备和物资,不是因为风暴所致,却无一生还,即使在当时情况下,这似乎也是难以解释的。20世纪80年代初,加拿大的比特博士对此产生兴趣如何建立理想模型举例刚刚拉开棺盖的哈奈尔的面部听装罐头是1811年才在美国取得专利,作为一种新技术为皇家海军所用。而那时的密封罐头所用的焊料主要是铅和锡的合金,其中铅的含量高达90%以上。这种焊料还有一个缺点,所焊的缝隙常常会留下许多空隙,因而导致食物腐蚀变质。由此便引起了两个严重后果,一是导致食用者铅中毒,二是有相当大一部分罐装食品很快变质而无法食用严重的铅中毒使人的体能下降,而且还能破坏人的神经中枢,使人的性情狂乱,行为失去控制如何建立理想模型举例1982年,第一个微量元素分析结果表明在一位不知名的探险队员的骨骼中,铅元素的含量高达228ppm(百万分之228),而同一地点搜集到的两个爱斯基摩人的骨骼中,却只有22ppm和36ppm。也就是说,探险队员的骨骼中的铅含量比通常情况要高100倍1890年,英国政府正式颁布法律,禁止在食品罐头的内部采用焊锡,但对富兰克林来说,却实在是太晚了。如何建立理想模型举例导致129名身强力壮的勇士无一生还的原因很不明显,长期以来没有被人们找到,正是这位加拿大的比特博士,耐心细致的工作,从纷纭复杂的史料中发现了这个关键的细节,才揭开了这个谜底a,要想通过建立理想模型来解决你所面对的问题,很多时候对你所要解决的问题有深入、细微的了解由此可见:如何建立理想模型举例在秘鲁南部有一片荒凉的平原--纳斯卡平原。在这片辽阔的原野上,有一处令人难以理解的奇迹。在方圆了50平方公里内,用卵石砌成的线条纵横其间,勾画出巨大的鸟兽和各种准确的几何图形,从高空中看就好像是用巨人的手指画出来的纳斯卡人为何要绘画这些只有空中飞鸟才能看清的巨画,他们又怎样绘画出这些图画,六十多年来,各种各样的解释,各种各样的猜测多不胜数这些问题的解决都依赖我们对相关细节问题的仔细探询和发现如何建立理想模型举例b,要想通过建立理想模型来解决你所面对的问题,就需要注意借鉴前人的一些做法继承与创新如何建立理想模型理想模型小结:简言之,在我们分析新问题时:首先要找出哪些因素是主要影响因素,哪些是次要因素,然后将一些次要因素忽略,将问题简化,从而使问题得到解决。如果没有这一物理学基本观念作为指导,事无巨细,在解决新问题时什么因素都加以考虑,势必使问题无从入手、难以得到解决,使我们陷入没有头绪的境地,除此之外,我们在学习的过程中,也不可能对前人的理论有很好的理解和体会。其次,要想到的就是前人在处理类似问题的一些做法有那些可以借鉴过来,为己所用。质点运动的描述质点运动学质点动力学引入物理量,来描述我们的研究对象建立定律来给出这些物理量是如何随时间变化这种研究模式贯穿物理学各领域,也是任何一门学科都应该借鉴的研究模式物理学研究问题的一个基本模式你在学习人家理论时就要注意这一点,人家是引入了什么变量来描述这一问题的,这一变量随时间变化的定律或原理是哪个?当你做研究的时候,也应该效仿这一点,引入一个变量来描述所研究的问题,之后建立个理论来给出这个变量是如何(随时间或空间)变化的,一旦你的这个做法被人接受,你可就做出了重大贡献质点运动的描述质点运动学质点动力学引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