導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇物理理論論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

我們十多年來的課堂教學經驗可以總結成三句話：追根尋源真一點，實驗研究多一點，能力要求高一點，簡稱“三點”教學法，因此我們稱自己的教材為“三點”法教材．

我們的“三點”法教學完全是根據國家教委頒布的高中物理教學大綱編寫的．因為我們面對的是全班學生，不可能而且也不應該把課堂教學變成物理競賽輔導，我們確確實實通過課堂教學明顯提高了學生的素質和能力，為學生在高考和物理競賽中取得優異成績打下了扎實的基礎．

一、追根尋源真一點

一個學生學習物理，首先接觸到的就是物理定律．因此，怎樣搞好物理定律教學，必然是每個物理教師首先要考慮的問題．

在進行某一物理定律教學時，我們有意識補充了大量的與這一定律的建立過程有關的內容，這就是所謂的“溯源”教學．任何一個重要物理定律的建立，都有一個艱辛而漫長的過程．探索定律的工作只所以能成功，這個定律最后只所以能夠確立起來，其中一定有很多科學的研究方法和正確的推理思維方式，這些內容毫無疑問是屬于物理學科中最重要的東西，是人類一筆寶貴的知識財富，也是我們物理教學的寶貴財富．

在講授牛頓萬有引力定律時，我們從第谷對行星進行幾十年的觀測積累的大量第一手資料講起，然后是開普勒在擁有這些數據的基礎上，通過大量計算總結出描寫天體運動的經驗規律（開普勒三定律），最后才是牛頓用定量的動力學原理對這些規律予以解釋，終于發現了對天上、地上的物體具有普遍意義的萬有引力定律．在學習牛頓萬有引力定律的過程中，我們還著重向學生介紹了“歸納法”、“理想化”和“間接驗證”三種科學研究的重要方法．

在學習庫侖定律的過程中，我們糾正了學生由于大多數教科書敘述籠統而形成的錯誤觀念，使他們明白：1．庫侖當年只用扭秤做了兩個同種電荷互相排斥的實驗，而未做兩個異種電荷互相吸引的實驗，因為在后一實驗中的平衡有可能是不穩定的．庫侖是用電擺來完成后一實驗的；2．無論是扭秤還是電擺，精確度都是很有限的，根本無法確定兩電荷之間的作用力與距離的平方成反比，更不是和距離的1．98次方或2．02次方成反比．當年的庫侖（實際上還有更早的卡文迪許），以及后來的麥克斯韋、普林普頓等人都是用另一種實驗方法將指數的精度逐漸提高，直至今天的2±3×10－16，終于使庫侖定律成為當今物理學中最精確的定律之一．結合庫侖定律的建立過程，我們還向學生介紹了“類比”和“演繹驗證”的方法．

在學習歐姆定律的過程中，學生一開始都以為研究通過導體的電流和導體兩端的電壓之間的關系是不困難的，只要用電流表、電壓表再加電源和可變電阻器等組成電路即可．可是我告訴他們，在歐姆那個年代，非但沒有電流表、電壓表等儀器，連電壓、電流和電阻的定義和單位都沒有，歐姆所面臨的困難之大是可想而知的．他到底是怎樣得到這個電學中最重要的定律的呢？學生頓時產生了濃厚的興趣．在學習歐姆定律誕生過程的同時，我們還結合歐姆的實踐，介紹了用圖線探究新規律的方法．

此外，我們還結合牛頓運動定律介紹了“理想實驗”、“推理”、“實驗研究”等方法，結合氣體定律介紹了“分析法”，結合能量的轉化和守恒定律介紹了“綜合法”．使學生比較系統地掌握了一些重要的科學研究方法．有的同學深有體會地說：物理定律是寶貴的，但研究物理定律的科學方法更寶貴．誰掌握了這些方法，誰就能不斷地去探索大自然層出不窮的奧秘．

在物理定律的教學中，我們在課堂上經常采用設問的方法，不是直接告訴學生某個定律是怎樣建立起來的，而是不斷地提出問題讓學生去思考，擺出困難讓學生去克服，提出任務讓學生去完成，制定目標讓學生去實現．這樣可以有效地發展學生的創造性思維和解決問題的能力．

我們要求學生在課外進行大量自學．早在公元前4世紀，古希臘蘇格拉底明確強調過：“好的、正確的教學不是傳遞，而是對學生的自學輔導”．我一貫強調學生要學會自學、討論、研究．我教的優秀學生，學得的物理知識，最多只有一半是在課堂上聽我講的，其它一概由他們自學．到一定階段，我開始指定幾個學得比較好的學生輪流給其他學生上課．每次課分兩部分，前半部分由主講同學講，后半部分由全體同學提問、討論．像王泰然和任宇翔在高二階段就給其他同學作過二十幾次講座，楊亮、謝小林、陳匯鋼等同學也不例外．

我們這種自學討論式教學還延續到學生畢業以后．獲金牌或學有所成的學生進了大學甚至出國留學后，有機會還回來給小同學談自己的體會．例如1994年暑假任宇翔從美國回國探親一個月，來學校給95、96屆學生講了10次課．他向小學友介紹物理學中一些新進展、中美物理教學中的差異以及他們當年學習過程中曾激烈爭論過的問題，使聽課的學生大受裨益．1996年暑假，謝小林和陳匯鋼兩位金牌獲得者又為97、98屆同學講了十多天課．他們既講物理知識，又講國家集訓隊隊員奮發學習的感人事跡，使小同學們大開眼界．

這樣的訓練方法也得到了權威人士的肯定．1992年10月，在上海召開的全國物理特級教師會議上，原中國物理學會副理事長、現全國中學物理競賽委員會主任、北京大學沈克琦教授在他的題為“國際物理奧林匹克競賽與中學物理教學”的報告中說：“我聽到兩名得金牌的上海學生講他們的老師如何培養他們的情況，我認為這個經驗倒很值得推廣．他們說他們的老師不是采取灌輸的辦法，而是啟發引導，要求他們給同學講課，這對他們搞清概念原理和科學地進行表達都非常有幫助．我想這可能是提高優秀學生能力的有效方法之一．”

那么自學為什么會對提高學生的能力起這么大的作用呢？從心理學角度來看，自學與聽課可能有以下兩點不同：

（1）人類的思維活動表現為分析、綜合、比較、抽象、概括等過程．一個學生在自學某一個新的物理內容時，少不了理解、思考、建立正確的物理模型等工作，這里面充滿了分析、綜合、比較等過程．因此相對聽課而言，自學對學生的思維活動提出了更高的要求，從而使他們得到更大的鍛煉．

（2）人們的注意可分為無意注意、有意注意和有意后注意三種．事先沒有預定的目標，也不需要作意志努力的注意叫做無意注意；有預定的目標，在必要時還需作一定的意志努力的注意叫做有意注意．一個學生在自學的時候，他的目的一定是十分明確的，而且需要一定的意志努力（否則難以堅持），因此學生在自學時，可保證在絕大多時間內都處于有意注意的狀態，這一點對提高學習效率和學習能力都是很有好處的．有的學生在自學中往往會十分投入，進入一種旁若無人的境地，而相對來說，這種情況在聽課時就比較少．一個學生堅持自學一段時間之后，便能漸漸地從有意注意轉化到有意后注意，即不需要意志努力也能夠將自己的注意力長期保持在這項工作上．有意后注意是一種高級類型的注意，它既有明確的目的，又不需要用意志努力來維持，是人類從事創造性活動的必需條件．學生一旦進入這種狀態，他們的物理學習效率就會大大提高，學習成績就會有明顯進步．

二、實驗研究多一點

物理學是一門實驗科學，物理學中的每一個概念、規律的發現和確立主要依賴于實驗．因此，在高中物理教學中加強學生實驗方面的訓練，無疑是提高物理教學質量的一條必由之路．

目前中學物理教學大綱中安排了相對數量的學生實驗和演示實驗，不難發現，這些實驗存在著某些不足，主要表現在下面幾個方面：

第一，教材中幾乎所有實驗是為配合所學內容而安排的，目的是幫助學生加深對所學內容的理解，因此學生不易通過這些實驗掌握一些重要的實驗方法．

第二，課本中每個實驗的實驗原理及操作步驟都講得十分清楚，學生只需按部就班地完成實驗操作即可．這樣的實驗只能增加學生的感性認識，鍛煉學生的動手操作能力，而對學生創造性思維的訓練是不夠的，也無法培養學生解決問題的能力．

第三，目前課本中的實驗大多是驗證性實驗，學生只要學懂了書上的定律，一般都能輕而易舉地完成實驗．這種安排違反了教育應該走在學生智力發展前面的原則，對培養學生的能力是不利的．

針對以上不足，我們對實驗教學內容和教學方法進行了改革，使實驗教學為發展內容的改革方面，我們主要采取了以下三條措施：

（1）增加實驗數量．

不論是在課堂演示實驗，還是在學生實驗或小實驗方面，平均增加了60％的實驗．其中有一部分新實驗，學校沒有現成的儀器，安排學生自己制作，對學生有較高的要求．

（2）重視實驗誤差討論．

物理實驗離不開測量，測量是實驗科學最本質的東西．從某種意義上講，結果準確的實驗就是成功的實驗，反之就是不成功的實驗．因此在培養優秀學生的過程中，應該讓他們掌握一些必要的實驗誤差的基本知識．在設計實驗方案時，要求學生們盡量消除實驗的系統誤差；在選擇實驗器材時要考慮它的精確程度；在處理實驗數據時，要采用盡量科學的方法．

（3）加強重要實驗方法教學．

在實驗領域中有一些重要的方法，比如減小實驗系統誤差的方法、減小實驗偶然誤差的方法、實驗探究規律的方法、迂回測量的方法等，這些方法不是在個別實驗中，而是在許多實驗中都有應用，因此具有一定的普遍意義，這些方法一定要讓學生很好地掌握．在必要時，我們甚至根據實驗方法來安排實驗內容，集中安排幾個某種方法體現比較典型的實驗，這樣便于學生深刻領會和熟練掌握某一種實驗方法．

在實驗教學方法改革方面，我們做了以下嘗試：

（1）在課堂上創設一些實驗問題讓學生研究．

在高中階段，每周至少有4節物理課，充分利用物理課中碰到的各種各樣問題，可設計一些供學生討論的實驗題目，并引導他們一步一步地探索、解決．

我在講功率一節時，設計了這樣一個實驗題目：要求測定一個人騎自行車的功率．在自行車由靜止啟動的過程中，人做的功除了增加人和車的動能之外，還要克服空氣阻力和地面的摩擦力，其中哪些因素是主要的，哪些因素是次要的？學生根據自己騎自行車的經驗，認為空氣阻力是很明顯的，不能忽略，而地面和車輪之間的滾動摩擦一般比較小，可以忽略．接下來的問題是怎樣測量人克服空氣阻力做的功？學生都有這樣的體會：頂風騎車時，騎得越快風的阻力越大，因此可以設風的阻力和車的速度成正比．車的速度怎樣測？風的阻力和車速成正比的比例因數是多少？問題一個接著一個地出現，被大家一個又一個地解決，終于找到了一個大家都比較滿意的實驗方案．接著全班同學興高采烈地到操場上去做實驗，最后再回到教室里，師生一起處理實驗數據，作出圖象，得出實驗結果．在整個實驗過程中，除了實驗題目是由老師提出的外，實驗方案和解決問題的途徑都是由學生討論研究出來的，因此他們都覺得很有意思，收獲很大．

（2）對課本中一些重要實驗進行深入研究．

物理課本中有大量現成的實驗，有時可以對這些實驗進行一些討論和改進．

在做直流電路的實驗時，我們讓學生對伏安法測量導體的電阻這個實驗進行了深入的研究．用簡單的伏安法電路，不論是采用電流表內接還是電流表外接，都有系統誤差．結合這個問題，我給學生介紹了補償的思想，然后由學生自己設計了電流補償和電壓補償兩種線路．補償法解決了由于實驗電路不完善帶來的系統誤差，但這個矛盾解決了，電流表和電壓表不夠準確的問題上升為主要矛盾．怎么辦？經過進一步研究改進，大家認為可以用準確度高得多的電阻箱來取代電壓表和電流表，再輔以靈敏度很高的電流表，便可以明顯提高實驗結果的準確度，這就是常用的惠斯通電橋．接下來學生分別用簡單伏安法、補償伏安法和惠斯通電橋測量了同一個標準電阻，比較測量結果，可以證實先前的想法．在歷史上，從伏安法到惠斯通電橋是有一個很長的過程的，而在我們這堂實驗課中，學生經歷了這么一個碰到問題、分析問題、解決問題的完整過程．這樣的實驗課對增強學生的能力是很有幫助的．（1）和（2）實際上都是不斷地給學生提出新的目標，誘導他們提高實驗水平，我們有時稱之為“目的誘導法”．（3）給特優學生安排一些特殊實驗．

我校有一批進口物理儀器，性能比較好，涉及的實驗內容面也比較廣．這批儀器的說明書是英文或日文的，我指定一名學生準備某一個實驗，要求他先翻譯好說明書，準備好器材，然后帶領其他同學做實驗．這個主講的學生還要準備好一些討論題，在實驗后供同學們討論．學生對這樣的實驗非常感興趣．此類實驗雖然有時和高考、競賽沒有直接的關系，但是這種帶有研究性的實驗對優秀學生很有好處．

三、能力要求高一點

物理習題教學是物理教學的重要組成部分．不論是教師還是學生，都在解習題上花費了大量的時間，因此，習題教學的改革是一個很重要的問題．就本質來說，物理習題是人們編制的一些假想物理場景．毫無疑問，物理學家是不會去做物理習題的，而他們是在研究那些真實的、尚未發現的物理規律．同樣，發明家也是不會去做物理習題的，他們是在力圖應用已有的物理規律去解決一系列實際問題，那么我們為什么要讓學生做那么多人為假想的物理習題？目的無非是要培養學生的理解、分析、推理等能力．所以物理習題教學應該圍繞這個目標來進行．

我們常用以下兩種方法來進行習題教學：

（1）按照解題方法組織習題教學

篇2

2要求知其所以然必須開物理課

科學知識可分為理論知識和經驗知識兩大類。生物物理學也不例外。常說對事物不僅要知其然，還要知其所以然。其實前者就是只要求掌握其經驗知識，而后者則要求掌握其理論知識，從理論上把握事物。亦即不僅能認識其表象，還能闡明產生表象的內在實質，揭示表象運動、變化規律的機理。要求醫生能從理論上把握臨床醫學中常涉及的生物物理問題，就必須開設物理課，否則是不可能的。要求醫生從理論上解決醫學中涉及物理的問題越多越深，所需具備的物理相關知識越廣越深，自然物理課學時應越多。一直以來只講授純物理知識，不結合講授在醫學中的應用，即不結合闡明醫學中的生物物理問題，要學生自學解決是很困難的。應該既講授物理理論也講授必要的生物物理知識，才能做到學以致用。學生掌握臨床醫學常涉及的生物物理知識能適應如下四個方面的需要。其一，行醫需要。有了相關生物物理知識才能從理論上全面、準確、深刻分析、理解、掌握行醫過程中涉及物理問題的醫學理論、技能和方法，才能高屋建瓴，在理論指導下，以清晰的思路，全面思考，準確診斷、有效治療。其二，科研需要。臨床各學科多有涉及生物物理的課題。沒有相應的生物物理知識只能望而興嘆。反之則如虎添翼，可以在更寬的知識領域開展科研，為醫學科學發展作更多貢獻，提升人生價值。例如秦任甲教授就發現長期以來人們只從血流動力學角度分析和利用超聲多普勒血流頻譜圖，這里存在個缺陷。可能是有關人員不具備血液流變學知識所致。他率先提出，應該加上血液流變學才能全面、準確分析和充分利用頻譜圖的豐富內涵，可以把頻譜圖作為有效手段來研究在體血管紅細胞向軸集中的規律，并指導同行開展合作研究取得成果。其三，提高需要。工作中必然會遇到許多尚未掌握的涉及物理的醫學問題。這就得靠自學更寬更深的物理、生物物理知識才能解決這些問題，提高自己的理論水平和技能。在校所學將成為自學習提高的基礎。其四，思維需要。人的思維不外乎邏輯(抽象)思維和形象思維，都是人在各成長階段學習積累起來的。大學是人的思維知識和能力形成的十分重要的階段。在學習、運用物理學、生物物理學過程中，在知識拓展的同時使物理的形象思維和數理邏輯思維得到尤其強的培養提高。數理邏輯思維是邏輯思維的十分重要的組成部分。物理的這些思維能力的增強，使之在學醫、行醫和醫學研究中終身受益。一流名校能安排物理課近百學時，甚至還結合講授生物物理知識就是認同上述觀點的佐證。其決策者和努力學習物理的學生都是有遠見的。這正是一流名校要求學生從理論上掌握物理、生物物理，培養高水平醫學人才的體現。

3只求知其然則可開可不開物理課

3.1可憑生物物理經驗知識行醫

大量事實表明，一般醫生都是憑借物理、生物物理經驗知識而非理論知識來理解、闡明、處置醫學中涉及物理的問題。其在三類生物物理知識上的表現為：其一，對醫學中涉及物理的現象即生物物理現象不理解，無從解釋或者粗略地，含糊地理解或解釋。也有以打比方的方式來認識或闡明。例如用粥的濃稀來說明血液黏度大小，流阻大小，而導致血壓高低，極少見有醫生能用泊肅葉定律等相關知識做出理論解釋。其二，當用生物物理檢測進行診斷時：對他人的檢測，一般只憑檢測醫生的文字結論做出診斷，有時查看檢測圖象也只機械地與自己記憶中的正常圖象對比而作診斷，并不理解圖象是怎樣形成的，甚至不理解結論是怎樣依據圖象分析而獲得的；對自己的檢測，一般都憑借自己對檢測到的生物物理信息與記憶中的正常信息對比而作診斷，至于為什么能產生這樣的信息未必明了。其三，利用物理因素進行治療時，一般只知道某種因素或方法有療效或只會治療操作，對其療效產生的物理機理或不知或不全知。這些表明：一般臨床醫生的物理知識還只是經驗性的，并未上升到理論。但一直以來臨床醫生就依賴這樣的經驗知識不也診治好許許多多疾病？其中許許多多不也成為專家、主任和教授等高級醫生？這只能說要求不高時，醫生不一定非要多么寬深扎實的物理和生物物理理論功底才能行醫。事實上臨床教師，甚至生理學教師課堂講授和相關醫學書籍對許多涉及物理的問題也只講現象，并未從物理、生物物理理論上把產生現象的緣由闡明清楚，仍然只停留在經驗知識層面上。學生也只能承認如此，達不到理論認識的高度。這樣行醫必然缺乏物理、生物物理理論指導，對診治涉及物理問題的疾病往往思維明晰不起來，只能憑經驗了。按以上所述，醫生所需物理、生物物理知識的寬深程度伸縮性很大，高則要求具有較寬深扎實的功底，能適應前面提及的四個需要，成為物理理論型醫生；低則只要求具備中學物理基礎，對行醫過程中遇到涉及物理的問題能有所了解，成為物理經驗型醫生。

3.2對學生的物理要求依培養目標而定

就原則而言，對物理課的要求和學時安排都是由決策者根據各自專業培養目標的需要而確定的。但實際決定時必然受到決策者對物理、生物物理在專業中的作用和地位；醫生所需物理、生物物理寬窄深淺的認識程度的影響。鑒于各院校決策者的這種認識難免差異，醫生應具備的物理、生物物理的寬深程度伸縮性又很大，不同檔次院校培養目標顯然不同，導致其物理課學時明顯不同。一流名校為八九十學時以上。二流省(市區)屬醫科大學為六七十學時。三四十學時以下的出自三流學院，除去10來學時的實驗課，還能比高中物理加深拓寬多少內容呢？據悉，還有學院把這門課改為任意選修課，選修者不到5％，等同于取消。不排除有些院校對物理、生物物理在專業中到底能發揮怎樣的作用，需要安排多少學時為宜，并未作深入的調查研究，其學時數是隨意或參照同檔次院校而確定的，帶有一定盲目性。巧的是各院校安排學時多少與其在人們心目中的地位高低是相吻合的。總之，鑒于醫生所需物理、生物物理的寬深程度伸縮性很大，對各院校的學時安排不必厚非。

4改革臨床醫學專業物理教學內容

4.1改革目標

無論培養物理理論型還是物理經驗型醫生，只要開設物理課就應該改革純物理的教學內容。一直以來絕大多數院校都只開物理課，講授純物理知識，絲毫不結合講授醫學所涉及的物理問題———醫學物理學問題。其結果必然導致：無的放矢，所學純物理知識不會應用，學而用不上等于不學；不僅使學生得不到把物理知識應用于闡明醫學物理學問題的訓練，還會造成醫學物理學知識斷層，很難適應前面提及的四個需要；使學生看不到所學知識的應用情境，使歷屆學生產生“物理無用論”，求知欲望低，學習不使勁，所學知識似懂非懂，很難用于理解學醫和行醫過程中遇到的物理問題。改革目的：必須破除思想上長期形成的只講授純物理知識，絲毫不與醫學中的應用相結合，改革也只增刪純物理知識，絲毫不納入最為實用的醫學物理內容的定勢思維，克服過去教學內容脫離醫學實際的現象。安排適當的學時數，以臨床常涉及的醫學物理學內容為主，輔以必要的物理學基礎，形成新的教學內容體系，以適應臨床醫學較高要求的需要，較好發揮物理、醫學物理在臨床醫學中應有的作用。

4.2改革途徑之一

沒有醫學物理學解決不了醫學中涉及物理的問題。不開這門課就如同過河斷了橋或知識斷了層，物理學很難跨越斷橋或斷層直接闡明醫學中涉及物理 的問題。開物理課主要為學習、運用醫學物理學打基礎。只開前者而不開后者就是無的放矢。物理學與化學，醫學物理學與生物化學在醫學中的作用與地位十分相似。設想只講授化學知識而不講授生物化學知識，學生能掌握醫學中涉及化學的知識嗎？有條件的應該開設物理和醫學物理兩門課，實現基礎知識與應用知識較完美的結合。這應該是物理教學內容改革的首選途徑。

4.3改革途徑之二

對于不便把物理課和醫學物理課分開開設的院校可以把兩者合拼開出。以臨床常涉及的醫學物理知識為主，輔以相關物理基礎。這門教材也可稱為醫學物理學[2]。學時多少都可以開。這樣就把基礎理論與醫學應用有機結合起來，做到有的放矢，學以致用，使學生學習積極性增強，學習效果提高，知識結構改善，增進其解決實際問題的能力。

5改革困難所在

5.1缺乏闡明醫學物理問題的知識

要把臨床醫學常涉及的物理問題納入教材并非易事。這些問題許多尚未能從理論上獲得闡明或者透徹闡明，還有待研究解決，構建起這些問題的較完整的理論知識，否則無多少臨床常涉及的物理問題可講授。不信，可從三個方面考察：其一,查閱生理學、心血管內科學等醫學基礎和臨床書籍；其二,聽聽醫學基礎和臨床教師講課。書中所寫，教師所講，涉及物理的許多問題都只陳述現象，或借實驗數據、圖表闡明，或籠統、粗略交代，或打比喻解釋，甚至含糊講授。這些充其量說也不過是醫學物理學的經驗層面上的知識，未能從本質上,機理上,亦即理論層面上闡明問題，回答不了為什么?其三,查閱期刊論文，可發現生物物理學的研究火熱得很，很多，但屬于臨床醫學常涉及的物理問題卻很少。總不能教材所寫,課堂所授結合醫學的內容盡是經驗知識吧？這就必須對寓于人體各臟器的臨床醫學常涉及的物理問題逐個加以研究，構建起闡明逐個問題的一系列理論，形成豐富的臨床醫學常涉及的醫學物理學知識體系，可供選擇講授。要達到如此，要經歷很長時間，付出許多艱辛勞作。秦任甲自上世紀80年代就開始這方面的研究，取得一系列論著成果。這還不夠，得依靠同行廣泛參與才能構建起這個知識體系。

5.2醫學物理問題如何通俗化

科研構建起的醫學物理的一系列論文形式的理論知識，還只是具備了課堂講授的素材。必須按照教材而非一般參考書的要求，使復雜、繁瑣、深奧、數學表達太深、醫學基礎要求太多等等而造成教師難以講授，學生難以理解的內容盡可能通俗、簡明、淺顯、形象、直觀，做到教師好教，學生好學。這些講起來容易，面對一個個具體問題要加以處理好時一定會遇到不少具體困難的。只要充分發揮群體的智慧，不斷深入探索，總有一天人們會造就一本內容豐富，基礎和應用知識恰當結合，適用的開創性教材。

篇3

1.2教師教學模式固定化教師上課大部分還是采用老式的教學法，以教師講授為主，照本宣科，致使學生覺得課上枯燥無味.另外，教師教學中教學大綱統一化，不同專業采用同一教學大綱，沒有專業特色，與學生專業課課程結合不夠緊密和充實，因此學生對大學物理課程興趣不夠.

1.3考評方式單一本校大學物理的考評方式基本是采用期末成績為主，平時出勤和作業為輔的的方式.學生學部分還是以應試為向導，學習被動，沒有深入領會到物理的奧妙.

2改革方向

為了解決教學中遇到的這些問題，針對獨立學院特色，大學物理改革可以從以下幾方面入手.

2.1不同專業區分對待，應制定不同的教學大綱大學物理涵蓋的內容是非常廣泛的，包括力學、熱學、電磁學、波動光學和近代物理等五篇，如果要全部授予學生，學時往往不夠，而且只授予學生點滴皮毛知識而已.教師應該深入各系進行調研，了解不同專業的需求.教學中做到心中有數，有針對性的授課.讓學生深刻認識到大學物理有本專業的特色，為他以后的專業課學習以及之后的工作有所準備.比如對于機械類專業，跟物理緊密相關的專業課程有“理論力學”“結構力學”“工程力學”等，對于他們大學物理教授時應重點放在力學和熱學篇章，如質點運動學、牛頓運動定律、功和能、動量、剛體定軸轉動、機械振動、熱學等.教師在授課時就應該多注重力學的分析和計算，并且多舉一些跟專業相關的例子，如飛輪、皮帶輪、滑輪的轉動問題，橋梁結構的承重、鋼架的頻率和周期等.而對于電子信息類專業，后續的專業課程里“電路分析”“電子技術”跟物理關聯較大，對于他們大學物理教授時應重點放在電磁學篇章，并多介紹相關的科研新進展，以增強學生對大學物理的興趣.同時，增設電磁波的知識點并將其作為重點介紹，為后續專業課程電磁場與電磁波做好準備.

2.2物理理論與實驗教學結合大學物理是一門實驗性的科學，很多物理定律都是實驗總結得到的.但是很多學校的大學物理理論課和實驗課是分開設置的兩門課，由不同的教研室不同的老師教授.這樣的教學就有可能使得理論和實驗相脫節.應該加強理論課和實驗課的統一，或者直接由同一部門來授課.有些比較復雜的實驗在實驗室操作，而有些儀器比較簡單的實驗可以直接搬到教室穿插在理論課上進行演示.建議可以學習麻省理工學院的WalterLewin教授在公開課《電和磁》課上的的授課方式，用直觀的實驗來演示復雜深刻的物理原理，使得課程具有啟發性和趣味性.比如，靜電屏蔽、光的偏振、駐波等都可以穿插在理論課上進行演示.這樣不僅可以化抽象為具體，學生親眼看到，甚至親自參與驗證，對定理的理解會更加深刻，同時可以提高學生的學習興趣，激發他們的科研興趣，培養創新意識.

2.3將物理理論和現實生活和社會實際結合起來物理學并不是一堆枯燥的定理和公式堆砌起來的學科，它反映的是自然界萬物的規律，是一門和生活息息相關的學科.物理課程改革要強調“從生活走向物理，從物理走向社會”，即注重與社會實際和生活實際相聯系.而物理教師就可以起到這個橋梁的作用，教師在上課時，要特別注意將物理內容和實際生活的應用聯系起來介紹，激發學生學習興趣.比如，講到渦流時，就可以舉電磁爐、渦流探傷、探測金屬（安檢、掃雷）等例子；講到角動量守恒定律的應用時，就可以舉跳水運動員空中翻轉、花樣滑冰運動員旋轉、舞蹈演員旋轉等例子；講到熱學循環時，就可以介紹冰箱、空調的工作原理等.把物理理論知識跟生活社會實際結合起來，學生能夠深切體會到物理是一門很有用的學科，變被動接受知識為主動學習.

2.4考評多樣化，注重素質教育對學生大學物理課程的考評單純采用平時作業和期末考試的形式的話，不能完全反映學生對物理知識的掌握和應用程度，這種考核方法不適應素質教育的要求.比較全面而科學的評價標準應該包括對知識的理解、應用和創新.教師可在傳統考核方式的基礎上增設其他比較開放、靈活的考核方式，比如李元杰推薦的數字物理教學方法。可根據學生專業特點在開學初開設一些小課題或者小應用公布給學生選做，學生可以自由組隊選題，也可以個人單獨選題.讓學生自己檢索資料、分析原理，并以科技論文或課件的形式在課上跟大家回報分享和討論，有些模型還可以做成動畫的形式演示出來給大家看.這樣不僅可以開闊學生的視野和思路，也能培養學生自學能力、科研能力和創新能力.這樣的考核方式還可以讓師生很好的互動起來，并讓學生充分參與到課堂教學上來，同時鍛煉了他們的團隊協作精神和社會實踐能力.課題的成果最終計入本門課程總成績中，教師評價的話也可以靈活一點，直接讓全班學生現場評分.

2.5成立物理興趣小組大學物理作為一門公共課，一般都是大班授課，很多學生有問題也很難全部在課上反應給老師，師生互動也會受到限制.為了解決這個問題，可以在班里或者整個學校內成立物理興趣小組，也可以建立相關的物理網站和論壇，大家可以聚在一起或者在論壇上討論問題，各抒己見.老師可以定期參與到興趣小組的討論中，并隨時到物理論壇上跟同學交流討論.同時還可以把課件、題庫、演示實驗、上課視頻、物理學史介紹等資料上傳到網上，還可以設置網上輔導、在線提問等模塊，以彌補課上教學課時的限制，同時擴充大家的視野，拉近師生距離.只有當學生和老師之間建立起個人的直接聯系的情況下———這時學生可以討論概念、思考問題和討論問題———才能達到最好的教學效果.

2.6承上啟下大學物理教學要做到承上啟下.所謂的承上，指的是要結合中學物理和高等數學的基礎.首先要讓學生理解大學物理不是中學物理的簡單重復，大學物理比中學物理要更加廣博，內容也更加深奧.教師在授課過程中，要與已經學過的中學物理內容聯系起來，進行比較和區別，引導學生應用新的思維，采用新的方法來解決大學物理問題.其次要讓學生明白高等數學與大學物理的密切聯系，在大學物理授課之前，都要先了解學生的高等數學基礎，對于高數基礎比較薄弱的，還要適當的給他們補習高數的知識，特別是矢量代數和微積分運算.大學物理教學也要做到啟下，即為學生后續的專業學習和工作服務，讓學生認識到大學物理的意義所在.

篇4

管理學中的理論叢林

從第二次世界大戰至今，世界一直都處于相對平穩的發展時期，雖然局部戰爭常有，但相對和平的世界環境卻給人們帶來了休養生息、增長與發展的機會。科學技術的快速發展大大加速了全球經濟的增長，與此同時，各類組織迅速發展，社會的進步對諸如企業、政府、各類非營利組織等的管理提出了更高的要求，各類組織對管理人才的需求也相應擴大，培養管理人才的各類管理學院也紛紛成立，并擴大了培養人才的規模。面對著巨大的需求，特別是面對著不同行業、不同需求層次的需要，過去相對簡單的管理理論似乎就有些力不從心了。管理理論再次受到重大的挑戰，于是新的一輪發展又開始到來，現代管理理論出現了。

人們一般認為，現代管理理論是繼科學管理理論、行為科學管理理論出現之后，西方管理理論和思想發展的第三個階段，特指第二次世界大戰以后出現的一系列學派。與前兩個階段相比，這一階段的最大特點是，學派林立，新的管理理論、思想、方法不斷涌現。在這個階段，心理學家、社會學家、人類學家、社會測量學家、經濟學家、數學家、物理學家、生物學家、政治科學家、企業管理學者、實踐操作的經理人員都加入了管理理論研究這個領域，從而形成了管理學的空前繁榮的景象。美國著名的管理學專家孔茨（Harold Koontz）是最早認識到“管理叢林”給人們帶來了巨大的分歧與混亂的人，并主張清理管理理論叢林，在叢林中開辟出一條道路來。為此，他在1961年發表了著名的論文《管理理論的叢林》，將這種現象稱為“管理理論的叢林”。

在孔茨的論文中，根據他的觀察，依據基礎理論的差異，他將上世紀60年代的管理理論分為了6大管理理論學派。1980年，孔茨再次發表了論文《再論管理理論的叢林》，而在該論文中，孔茨把當時發展更為紛繁眾多的重要管理學派分為了11個。孔茨對于管理理論出現叢林現象，彼此滋蔓、相互纏繞的現象并不滿意，因此，他分析了造成此種“叢林”現象產生的主要原因和走出管理學叢林的方法：一是澄清管理學的語意的叢林；二是對知識主體的定義；三是管理與其他學科的整合；四是對管理學中的許多的基本原理進行提煉與驗證。應該說，孔茨開創性的工作引起了人們對管理學主線研究的普遍興趣與重視，其學派劃分的方法也已成為歸納現代管理理論的樣本。可是我們按照孔茨所說的走出管理學叢林的方法，卻至今都沒有走出管理學理論的叢林。

應該承認，孔茨綜合現代管理理論的做法與努力，自有其積極的意義。世界是一個統一的整體，盡管當前對世界的統一性有人持極端懷疑的觀點，但獲得對世界的統一性認識畢竟是人類永恒的追求。哲學的觀點也認為，即世界的各個不同領域都受同樣的基本法則和原理所支配。對于這一點，愛因斯坦畢生所追求與堅信的“萬有理論”便是最好的證明。所以，站在今天的視角，從各個學科發展與演化的角度，到底應該怎樣看待管理學發展的叢林問題呢？

由物理學中萬有理論而引發的思考

在談論管理學叢林問題之前，先來了解一下物理學領域對“萬有理論”、“大一統觀點”、“超弦理論”的發展與認識歷程。看是否能從中得到點關于怎樣理解管理學叢林問題的思考與啟示。

自從愛因斯坦建立了令世人矚目的相對論理論以后，他自己本人卻并沒有停止向物理學更高領域前進的步伐。他想把當時已知的兩種相互作用――萬有引力和電磁力在一個數學框架中統一起來，建立宇宙的總公式――萬有理論。因為愛因斯坦堅信同一個宇宙中兩個不同的作用力應該有著它們相同的起源。在物理學的發展過程中，也經歷過數次歷史性的統一，如牛頓發現天體的運行和地球上運動的物體遵從相同的運動力學原理和引力定律；愛因斯坦則建立起了時空、運動和引力之間的聯系，并統一了質量和能量，建立了質能互換公式。按理說，萬有引力和電磁力應該可以聯系在一起，它們應該是同一個原理下的兩個不同的方面，就像電和磁、能量和質量一樣。但從實際看來，要把這兩種相距甚遠的力統一起來，談何容易。引力是兩個大質量物體之間的相互吸引，大質量物體造成空間彎曲而產生的；而電磁力則是由粒子的電荷產生的，顯然，把這樣兩種力聯系起來是不可思議的事。因此，引力和電磁力之間似乎毫無聯系可言。所以，當時除了愛因斯坦也沒有哪個物理學家敢于在這個超級難題上空耗精力。當然，最終的結果歷史也早已向我們講述，在愛因斯坦一次又一次努力歸于失敗以后，直至他生命的最后一刻，他都在無望地尋找著引力場和電磁場統一的理論，最終抱憾離開人世。

回顧歷史，愛因斯坦的失敗也許就可以理解，似乎是注定的。實際上自然界還存在另外兩種相互作用力―弱力和強力，而在當時的物理學界對這兩種力卻尚不知曉。強力即存在于原子核內的把原子核內的中子和帶正電荷的質子結合在一起的力（如果沒有強力，它們因同性相斥的原理而相互彈開）；而弱力則是改變粒子而不是吸引或分開粒子（如引起原子核的放射性衰變等）。所以，當有四種相互作用力被人們認知后，尋找這四種力新的大統一的任務就擺在了現代物理學家面前。

美國物理學家斯蒂芬?溫伯格和阿布杜斯?薩拉姆在1967年首次將這人類一直所追求的“大統一理論”目標向前推進了一大步。他們從量子理論入手，成功的使電磁力與弱力的數學表達結合到一個統一的數學表達中。此后不久，物理學家便發現在更小的尺度上10-17厘米左右，電磁力、弱力和強力將得到統一，這意味著“大統一理論”又向前邁了一大步。現在我們可以知道，自然界中總共四種相互作用力除萬有引力之外的三種都可由量子理論來描述和統一。那么引力呢？在空間尺度繼續減小時，物理學家們又發現了轉折點：我們試想把一個粒子的運動控制在一個更小的空間內時，那么根據量子力學法則，粒子的運動將加劇，動能將增加，也就是說，越小的距離就有越高的能量，也就有越大的質量，此時引力又回來了！并且逐漸增加到與其它力一樣大。

前面所說的，電磁力和弱力在較高的能量上實現統一，其實這較高能量也是在較小空間中實現的；然后強力又和電-弱力在一個更小空間中的更高能量上實現了統一。以此推論的設想，最弱的引力應該會在最小的空間中與其它三種力實現統一。空間的最小尺度結構是普朗克長度（10-33厘米）。在普朗克長度下，所有的力歸于統一。電磁力-弱力統一所需的能量是現在可及的范圍，因此這個理論得到了證實。而除引力外其它三種力統一所需的能量目前就無法達到了，目前人類所造的最大的粒子加速器似乎也達不到那么大的能量；在普朗克長度下，超高能量使空間的性質也不可思議地改變了！相對論和量子理論這兩大現代物理學支柱在這個尺度下全部失效！在這里，物理學家認為新的理論將把相對論和量子理論統一起來。

這個新的理論就是目前物理學領域最流行的“超弦理論”。該理論認為在普朗克長度大小的空間里有一根細細的超弦在振動，它的振動產生了數百種基本粒子和四種力的相互作用力。該理論也是目前唯一能將20世紀兩大物理支柱量子力學和廣義相對論有機結合起來，從理論上實現了包括引力在內的四種相互作用力的統一。超弦理論的提出無疑是了不起的思想火花，但同時也向人們提出了更大的挑戰。超弦理論如果成功，它一定會導致一場人類對時空本質、時空維數、相互作用本質、暗能量本質等革命性的認識，其深刻程度不亞于上個世紀的兩場物理學革命：量子力學和廣義相對論。

如何看待管理學中的理論叢林問題

首先，從物理學的發展歷程來看，物理學中的萬有引力，電磁力，強力、弱力等物理學分支領域的發展都是為了解決人們在日常生活中所碰到的實際問題而產生和發展的。所以，我們今天看待管理學叢林問題也應該認識到其存在有其合理性的一面，從人類解決問題的思維方式與思維慣性的角度去看待管理學叢林中的各個學派林立的問題。其實，我們是否可以把這個問題理解為管理學叢林理論中的各個學派的產生和發展都是人類在其發展與進步的各個不同歷史時期為解決管理中的實際問題，從不同學科和角度所發展起來的理論學派。它們都是管理學理論發展歷程中的必然結果。

其次，從不同理論學派的比較研究我們也可以發現，雖然不同的理論學派之間視角不同、觀點各異，但針對某些問題，大部分理論學派依然存在著一定的共同點。例如，企業的生存取決于對外部需求和對期望的回應，企業必須適應環境的需要；企業與環境存在緊密的聯系；企業尋求外部環境的穩定和可預測性；企業是利益驅動的等等。因此，這樣就說明了前面的觀點，即各個理論學派都是為了解決人們在管理實踐中遇到的實際問題而產生和發展起來的。為了解決同一個實踐中遇到的管理問題，各個學派從各自的學科背景出發給出了不同的解釋，但目的都是為了解決問題。所以，是否可以認為，管理學的叢林問題，就像是一個物體前圍著的許多面鏡子，從鏡子中看到的都是同一個物體，但由于視覺角度的不同，我們發現每一面鏡子中的物體卻又都不相同。也就是說，管理學叢林是“同一個物體的不同表現形式”。因此，它們都應該是合理的，這里也印證了前面的觀點，即存在自有其合理性的問題。所以，是否這種思維認識也可以為我們進一步的尋求管理學叢林的融合提供一個視角與方向？

理論叢林的發展與未來

談到管理學理論叢林的發展與未來來看，筆者還是比較同意融合的觀點。從理論發展的一般規律來看，管理學理論中的叢林融合問題勢在必行，也有其的必要性和合理性，這一點從物理學的萬有理論可以很明顯的看出。但從現在理論界所普遍認為可行的融合途徑來看，可歸結為兩種途徑。第一，不同理論的解構與融合。第二，不同理論比較和整理。而這兩種融合的方式都是在理論本身層面的融合，有其局限性。不能做到完全的融合。

再次回到物理學領域來看，從物理學領域的發展歷程研究可以發現，電磁力、引力、弱力、強力有可能在最小的空間普朗克長度（10-33厘米）得到統一，這也標志著物理學的兩大支柱理論量子力學和廣義相對論的融合和新理論超弦理論的誕生。所以是否可以得到一點理論融合的啟示，看待管理學叢林問題，能否回歸到最本質與根源的角度考慮各個理論學派的融合問題，即從“環境”本身入手考慮管理學各個學派的融合問題？如國內學者趙錫斌教授所著的《企業環境分析與調適―理論與方法》，就把環境作為一個整體研究企業與環境關系的問題等。

所以，如何看待管理學叢林的融合問題，我們能否借鑒物理學理論中的兩大支柱理論（廣義相對論和量子理論）的融合假設與經驗，換個方向向后看，從本質與最原始的根源出發，從環境這個最大、最本質的要素出發，把環境作為內生變量研究企業問題，也許是解決管理學叢林問題的又一出路。

參考文獻：

1.趙錫斌著.企業環境分析與調適―理論與方法.中國社會科學出版社，2007

2.費顯政.企業與環境互動關系研究.武漢大學博士學位論文，2005

3.寧波.超弦M理論中一些非微擾性質的研究.中國科技大學博士學位論文，2009

篇5

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生藍移而與我們相背運動的星系光譜將發生紅移，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。可以推測：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。考慮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。當星體發生爆發或其它異常時，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生變化，所以其光譜也可能有規律的發生紅移或藍移。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。現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現不了類星體呢？一些人看見遠處的星體發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、兩頭少的分布態勢。從遠處的恒星發出的光，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出X射線和γ射線。實際上這類星體也向外發射可見光和紅外線，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。考慮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，其發出的光子速度衰減量也較大，因而該星體的光譜也將發生較大的紅移。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出的光不可能很強，而由引力因素造成紅移的星體發出的光往往很強，特別是X射線或γ射線的成分多。類星體的發射光譜和吸收光譜的寬度不同，通常吸收光譜的寬度比發射光譜窄，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小；光子離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定的、恒態的，而局部宇宙則可能是不穩定的，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為中心向外爆炸形成的一樣，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定，在形成后瞬間就“裂變”生成能夠穩定存在的光子，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定，在其形成后瞬間就“裂變”生成能夠穩定存在的光子，這就造成穩定存在的光子質量的不連續。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生彎曲，有時我們甚至能夠看到星體后面的其它星體發出的光。

三、論電子結構與原子光譜現象

1.電子發光

原子是如何發光的？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，不可能發出光子，所以光子只可能是電子發出的。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出的，所以可以肯定原子發光其實是電子發出光子。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，甚至可能發生裂變，這就為電子放出光子創造了條件。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定的軌道。

有人認為物質發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，或者是由原子核發出的，或者是由電子發出的，除此以外再沒有別的選擇。說光子是由原子發出的，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，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，電子處于穩定的平衡狀態中。電子在原子核中處于穩定狀態時，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生變化，就不是穩定的，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，但在原子系統中，電子在原子核靜電力作用下，其穩定軌跡只可能是圓而不可能是橢圓。

3.基態電子的穩定性

處于基態的電子為什么是穩定的？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.穩定軌道的形成

對于處于基態的電子來說，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，離核距離變為R+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態，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的時間也不一樣。處于同一激發態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，所以它們不可能穩定停留在原子中，也形成不了穩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的穩定軌道上。也許有人會懷疑，這樣看來電子可能存在的穩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定質量，所以它也有幾條穩定軌道，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定因而不會形成穩定軌道。

5.電子結構與不同躍遷軌道

對于處于同一激發態的一群電子而言，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。電子從激發態回到基態的過程并不是先放出光子再回到基態，而是先回到比基態更近的地方放出光子然后才回到基態。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態的電子內部結構(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小；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。處于激發態的電子在向基態躍遷時會發出光子；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。

人們發射的人造衛星可以設定軌道，其軌道變化可以是連續的，但對原子核中的電子來說，其軌道變化則是不連續的。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別的，用宏觀物質不能模擬微觀物質。但區別究竟在哪里？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定狀態。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，最終會處于穩定狀態，但由于宏觀點電荷的質量不會發生變化，因此最多只能形成一條穩定軌道，而不可能象電子那樣在原子核中有多條穩定軌道。

在多電子原子中，各電子間有什么主要區別呢？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別。多電子原子中各電子間最主要的區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，同樣也只能發出特定能量的光子。于是人們認為電子只能吸收或發出特定能量的光子。我們知道，只要物體的溫度在絕對零度以上，就會向外發射電磁波，物質的發射光譜是連續光譜。那么其它能量的光子是由哪一部分發出又是如何發出的呢？顯然還是由電子發出的，因為原子核不可能發出光子。當我們用電子束轟擊汞原子蒸汽時，可以發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。可見，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射光譜中有幾條線特別亮。這是因為處于激發態的電子比別的能量狀態的電子穩定，停留的時間較長，所以在一群原子中處于激發態的電子數目總比別的狀態的電子數目多，因而它們發出的光也更亮一些。事實上原子的發射光譜不僅僅是明線光譜，明線光譜只是原子發射光譜中極個別的具有代表性的光子，原子幾乎可以發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，因此物質的發射光譜往往是連續光譜。

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，物質的發射光譜是連續光譜，這也說明原子或分子的吸收（或發射）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。現代物理學指出：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：在原子的發射光譜中，任意一條譜線的亮度與處于相應激發態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定狀態，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，但大致滿足正態分布，即發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。

篇6

我們十多年來的課堂教學經驗可以總結成三句話：追根尋源真一點，實驗研究多一點，能力要求高一點，簡稱“三點”教學法，因此我們稱自己的教材為“三點”法教材．

我們的“三點”法教學完全是根據國家教委頒布的高中物理教學大綱編寫的．因為我們面對的是全班學生，不可能而且也不應該把課堂教學變成物理競賽輔導，我們確確實實通過課堂教學明顯提高了學生的素質和能力，為學生在高考和物理競賽中取得優異成績打下了扎實的基礎．

一、追根尋源真一點

一個學生學習物理，首先接觸到的就是物理定律．因此，怎樣搞好物理定律教學，必然是每個物理教師首先要考慮的問題．

在進行某一物理定律教學時，我們有意識補充了大量的與這一定律的建立過程有關的內容，這就是所謂的“溯源”教學．任何一個重要物理定律的建立，都有一個艱辛而漫長的過程．探索定律的工作只所以能成功，這個定律最后只所以能夠確立起來，其中一定有很多科學的研究方法和正確的推理思維方式，這些內容毫無疑問是屬于物理學科中最重要的東西，是人類一筆寶貴的知識財富，也是我們物理教學的寶貴財富．

在講授牛頓萬有引力定律時，我們從第谷對行星進行幾十年的觀測積累的大量第一手資料講起，然后是開普勒在擁有這些數據的基礎上，通過大量計算總結出描寫天體運動的經驗規律（開普勒三定律），最后才是牛頓用定量的動力學原理對這些規律予以解釋，終于發現了對天上、地上的物體具有普遍意義的萬有引力定律．在學習牛頓萬有引力定律的過程中，我們還著重向學生介紹了“歸納法”、“理想化”和“間接驗證”三種科學研究的重要方法．

在學習庫侖定律的過程中，我們糾正了學生由于大多數教科書敘述籠統而形成的錯誤觀念，使他們明白：1．庫侖當年只用扭秤做了兩個同種電荷互相排斥的實驗，而未做兩個異種電荷互相吸引的實驗，因為在后一實驗中的平衡有可能是不穩定的．庫侖是用電擺來完成后一實驗的；2．無論是扭秤還是電擺，精確度都是很有限的，根本無法確定兩電荷之間的作用力與距離的平方成反比，更不是和距離的1．98次方或2．02次方成反比．當年的庫侖（實際上還有更早的卡文迪許），以及后來的麥克斯韋、普林普頓等人都是用另一種實驗方法將指數的精度逐漸提高，直至今天的2±3×10－16，終于使庫侖定律成為當今物理學中最精確的定律之一．結合庫侖定律的建立過程，我們還向學生介紹了“類比”和“演繹驗證”的方法．

在學習歐姆定律的過程中，學生一開始都以為研究通過導體的電流和導體兩端的電壓之間的關系是不困難的，只要用電流表、電壓表再加電源和可變電阻器等組成電路即可．可是我告訴他們，在歐姆那個年代，非但沒有電流表、電壓表等儀器，連電壓、電流和電阻的定義和單位都沒有，歐姆所面臨的困難之大是可想而知的．他到底是怎樣得到這個電學中最重要的定律的呢？學生頓時產生了濃厚的興趣．在學習歐姆定律誕生過程的同時，我們還結合歐姆的實踐，介紹了用圖線探究新規律的方法．

此外，我們還結合牛頓運動定律介紹了“理想實驗”、“推理”、“實驗研究”等方法，結合氣體定律介紹了“分析法”，結合能量的轉化和守恒定律介紹了“綜合法”．使學生比較系統地掌握了一些重要的科學研究方法．有的同學深有體會地說：物理定律是寶貴的，但研究物理定律的科學方法更寶貴．誰掌握了這些方法，誰就能不斷地去探索大自然層出不窮的奧秘．

在物理定律的教學中，我們在課堂上經常采用設問的方法，不是直接告訴學生某個定律是怎樣建立起來的，而是不斷地提出問題讓學生去思考，擺出困難讓學生去克服，提出任務讓學生去完成，制定目標讓學生去實現．這樣可以有效地發展學生的創造性思維和解決問題的能力．

我們要求學生在課外進行大量自學．早在公元前4世紀，古希臘蘇格拉底明確強調過：“好的、正確的教學不是傳遞，而是對學生的自學輔導”．我一貫強調學生要學會自學、討論、研究．我教的優秀學生，學得的物理知識，最多只有一半是在課堂上聽我講的，其它一概由他們自學．到一定階段，我開始指定幾個學得比較好的學生輪流給其他學生上課．每次課分兩部分，前半部分由主講同學講，后半部分由全體同學提問、討論．像王泰然和任宇翔在高二階段就給其他同學作過二十幾次講座，楊亮、謝小林、陳匯鋼等同學也不例外．

我們這種自學討論式教學還延續到學生畢業以后．獲金牌或學有所成的學生進了大學甚至出國留學后，有機會還回來給小同學談自己的體會．例如1994年暑假任宇翔從美國回國探親一個月，來學校給95、96屆學生講了10次課．他向小學友介紹物理學中一些新進展、中美物理教學中的差異以及他們當年學習過程中曾激烈爭論過的問題，使聽課的學生大受裨益．1996年暑假，謝小林和陳匯鋼兩位金牌獲得者又為97、98屆同學講了十多天課．他們既講物理知識，又講國家集訓隊隊員奮發學習的感人事跡，使小同學們大開眼界．

這樣的訓練方法也得到了權威人士的肯定．1992年10月，在上海召開的全國物理特級教師會議上，原中國物理學會副理事長、現全國中學物理競賽委員會主任、北京大學沈克琦教授在他的題為“國際物理奧林匹克競賽與中學物理教學”的報告中說：“我聽到兩名得金牌的上海學生講他們的老師如何培養他們的情況，我認為這個經驗倒很值得推廣．他們說他們的老師不是采取灌輸的辦法，而是啟發引導，要求他們給同學講課，這對他們搞清概念原理和科學地進行表達都非常有幫助．我想這可能是提高優秀學生能力的有效方法之一．”

那么自學為什么會對提高學生的能力起這么大的作用呢？從心理學角度來看，自學與聽課可能有以下兩點不同：

（1）人類的思維活動表現為分析、綜合、比較、抽象、概括等過程．一個學生在自學某一個新的物理內容時，少不了理解、思考、建立正確的物理模型等工作，這里面充滿了分析、綜合、比較等過程．因此相對聽課而言，自學對學生的思維活動提出了更高的要求，從而使他們得到更大的鍛煉．

（2）人們的注意可分為無意注意、有意注意和有意后注意三種．事先沒有預定的目標，也不需要作意志努力的注意叫做無意注意；有預定的目標，在必要時還需作一定的意志努力的注意叫做有意注意．一個學生在自學的時候，他的目的一定是十分明確的，而且需要一定的意志努力（否則難以堅持），因此學生在自學時，可保證在絕大多時間內都處于有意注意的狀態，這一點對提高學習效率和學習能力都是很有好處的．有的學生在自學中往往會十分投入，進入一種旁若無人的境地，而相對來說，這種情況在聽課時就比較少．一個學生堅持自學一段時間之后，便能漸漸地從有意注意轉化到有意后注意，即不需要意志努力也能夠將自己的注意力長期保持在這項工作上．有意后注意是一種高級類型的注意，它既有明確的目的，又不需要用意志努力來維持，是人類從事創造性活動的必需條件．學生一旦進入這種狀態，他們的物理學習效率就會大大提高，學習成績就會有明顯進步．

二、實驗研究多一點

物理學是一門實驗科學，物理學中的每一個概念、規律的發現和確立主要依賴于實驗．因此，在高中物理教學中加強學生實驗方面的訓練，無疑是提高物理教學質量的一條必由之路．

目前中學物理教學大綱中安排了相對數量的學生實驗和演示實驗，不難發現，這些實驗存在著某些不足，主要表現在下面幾個方面：

第一，教材中幾乎所有實驗是為配合所學內容而安排的，目的是幫助學生加深對所學內容的理解，因此學生不易通過這些實驗掌握一些重要的實驗方法．

第二，課本中每個實驗的實驗原理及操作步驟都講得十分清楚，學生只需按部就班地完成實驗操作即可．這樣的實驗只能增加學生的感性認識，鍛煉學生的動手操作能力，而對學生創造性思維的訓練是不夠的，也無法培養學生解決問題的能力．

第三，目前課本中的實驗大多是驗證性實驗，學生只要學懂了書上的定律，一般都能輕而易舉地完成實驗．這種安排違反了教育應該走在學生智力發展前面的原則，對培養學生的能力是不利的．

針對以上不足，我們對實驗教學內容和教學方法進行了改革，使實驗教學為發展學生的智力，提高學生的素質服務．在實驗內容的改革方面，我們主要采取了以下三條措施：

（1）增加實驗數量．

不論是在課堂演示實驗，還是在學生實驗或小實驗方面，平均增加了60％的實驗．其中有一部分新實驗，學校沒有現成的儀器，安排學生自己制作，對學生有較高的要求．

（2）重視實驗誤差討論．

物理實驗離不開測量，測量是實驗科學最本質的東西．從某種意義上講，結果準確的實驗就是成功的實驗，反之就是不成功的實驗．因此在培養優秀學生的過程中，應該讓他們掌握一些必要的實驗誤差的基本知識．在設計實驗方案時，要求學生們盡量消除實驗的系統誤差；在選擇實驗器材時要考慮它的精確程度；在處理實驗數據時，要采用盡量科學的方法．

（3）加強重要實驗方法教學．

在實驗領域中有一些重要的方法，比如減小實驗系統誤差的方法、減小實驗偶然誤差的方法、實驗探究規律的方法、迂回測量的方法等，這些方法不是在個別實驗中，而是在許多實驗中都有應用，因此具有一定的普遍意義，這些方法一定要讓學生很好地掌握．在必要時，我們甚至根據實驗方法來安排實驗內容，集中安排幾個某種方法體現比較典型的實驗，這樣便于學生深刻領會和熟練掌握某一種實驗方法．

在實驗教學方法改革方面，我們做了以下嘗試：

（1）在課堂上創設一些實驗問題讓學生研究．

在高中階段，每周至少有4節物理課，充分利用物理課中碰到的各種各樣問題，可設計一些供學生討論的實驗題目，并引導他們一步一步地探索、解決．

我在講功率一節時，設計了這樣一個實驗題目：要求測定一個人騎自行車的功率．在自行車由靜止啟動的過程中，人做的功除了增加人和車的動能之外，還要克服空氣阻力和地面的摩擦力，其中哪些因素是主要的，哪些因素是次要的？學生根據自己騎自行車的經驗，認為空氣阻力是很明顯的，不能忽略，而地面和車輪之間的滾動摩擦一般比較小，可以忽略．接下來的問題是怎樣測量人克服空氣阻力做的功？學生都有這樣的體會：頂風騎車時，騎得越快風的阻力越大，因此可以設風的阻力和車的速度成正比．車的速度怎樣測？風的阻力和車速成正比的比例因數是多少？問題一個接著一個地出現，被大家一個又一個地解決，終于找到了一個大家都比較滿意的實驗方案．接著全班同學興高采烈地到操場上去做實驗，最后再回到教室里，師生一起處理實驗數據，作出圖象，得出實驗結果．在整個實驗過程中，除了實驗題目是由老師提出的外，實驗方案和解決問題的途徑都是由學生討論研究出來的，因此他們都覺得很有意思，收獲很大．

（2）對課本中一些重要實驗進行深入研究．

物理課本中有大量現成的實驗，有時可以對這些實驗進行一些討論和改進．

在做直流電路的實驗時，我們讓學生對伏安法測量導體的電阻這個實驗進行了深入的研究．用簡單的伏安法電路，不論是采用電流表內接還是電流表外接，都有系統誤差．結合這個問題，我給學生介紹了補償的思想，然后由學生自己設計了電流補償和電壓補償兩種線路．補償法解決了由于實驗電路不完善帶來的系統誤差，但這個矛盾解決了，電流表和電壓表不夠準確的問題上升為主要矛盾．怎么辦？經過進一步研究改進，大家認為可以用準確度高得多的電阻箱來取代電壓表和電流表，再輔以靈敏度很高的電流表，便可以明顯提高實驗結果的準確度，這就是常用的惠斯通電橋．接下來學生分別用簡單伏安法、補償伏安法和惠斯通電橋測量了同一個標準電阻，比較測量結果，可以證實先前的想法．在歷史上，從伏安法到惠斯通電橋是有一個很長的過程的，而在我們這堂實驗課中，學生經歷了這么一個碰到問題、分析問題、解決問題的完整過程．這樣的實驗課對增強學生的能力是很有幫助的．

（1）和（2）實際上都是不斷地給學生提出新的目標，誘導他們提高實驗水平，我們有時稱之為“目的誘導法”．

（3）給特優學生安排一些特殊實驗．

我校有一批進口物理儀器，性能比較好，涉及的實驗內容面也比較廣．這批儀器的說明書是英文或日文的，我指定一名學生準備某一個實驗，要求他先翻譯好說明書，準備好器材，然后帶領其他同學做實驗．這個主講的學生還要準備好一些討論題，在實驗后供同學們討論．學生對這樣的實驗非常感興趣．此類實驗雖然有時和高考、競賽沒有直接的關系，但是這種帶有研究性的實驗對優秀學生很有好處．

三、能力要求高一點

物理習題教學是物理教學的重要組成部分．不論是教師還是學生，都在解習題上花費了大量的時間，因此，習題教學的改革是一個很重要的問題．

就本質來說，物理習題是人們編制的一些假想物理場景．毫無疑問，物理學家是不會去做物理習題的，而他們是在研究那些真實的、尚未發現的物理規律．同樣，發明家也是不會去做物理習題的，他們是在力圖應用已有的物理規律去解決一系列實際問題，那么我們為什么要讓學生做那么多人為假想的物理習題？目的無非是要培養學生的理解、分析、推理等能力．所以物理習題教學應該圍繞這個目標來進行．

我們常用以下兩種方法來進行習題教學：

（1）按照解題方法組織習題教學

篇7

我們十多年來的課堂教學經驗可以總結成三句話：追根尋源真一點，實驗研究多一點，能力要求高一點，簡稱“三點”教學法，因此我們稱自己的教材為“三點”法教材．

我們的“三點”法教學完全是根據國家教委頒布的高中物理教學大綱編寫的．因為我們面對的是全班學生，不可能而且也不應該把課堂教學變成物理競賽輔導，我們確確實實通過課堂教學明顯提高了學生的素質和能力，為學生在高考和物理競賽中取得優異成績打下了扎實的基礎．

一、追根尋源真一點

一個學生學習物理，首先接觸到的就是物理定律．因此，怎樣搞好物理定律教學，必然是每個物理教師首先要考慮的問題．

在進行某一物理定律教學時，我們有意識補充了大量的與這一定律的建立過程有關的內容，這就是所謂的“溯源”教學．任何一個重要物理定律的建立，都有一個艱辛而漫長的過程．探索定律的工作只所以能成功，這個定律最后只所以能夠確立起來，其中一定有很多科學的研究方法和正確的推理思維方式，這些內容毫無疑問是屬于物理學科中最重要的東西，是人類一筆寶貴的知識財富，也是我們物理教學的寶貴財富．

在講授牛頓萬有引力定律時，我們從第谷對行星進行幾十年的觀測積累的大量第一手資料講起，然后是開普勒在擁有這些數據的基礎上，通過大量計算總結出描寫天體運動的經驗規律（開普勒三定律），最后才是牛頓用定量的動力學原理對這些規律予以解釋，終于發現了對天上、地上的物體具有普遍意義的萬有引力定律．在學習牛頓萬有引力定律的過程中，我們還著重向學生介紹了“歸納法”、“理想化”和“間接驗證”三種科學研究的重要方法．

在學習庫侖定律的過程中，我們糾正了學生由于大多數教科書敘述籠統而形成的錯誤觀念，使他們明白：1．庫侖當年只用扭秤做了兩個同種電荷互相排斥的實驗，而未做兩個異種電荷互相吸引的實驗，因為在后一實驗中的平衡有可能是不穩定的．庫侖是用電擺來完成后一實驗的；2．無論是扭秤還是電擺，精確度都是很有限的，根本無法確定兩電荷之間的作用力與距離的平方成反比，更不是和距離的1．98次方或2．02次方成反比．當年的庫侖（實際上還有更早的卡文迪許），以及后來的麥克斯韋、普林普頓等人都是用另一種實驗方法將指數的精度逐漸提高，直至今天的2±3×10－16，終于使庫侖定律成為當今物理學中最精確的定律之一．結合庫侖定律的建立過程，我們還向學生介紹了“類比”和“演繹驗證”的方法．

在學習歐姆定律的過程中，學生一開始都以為研究通過導體的電流和導體兩端的電壓之間的關系是不困難的，只要用電流表、電壓表再加電源和可變電阻器等組成電路即可．可是我告訴他們，在歐姆那個年代，非但沒有電流表、電壓表等儀器，連電壓、電流和電阻的定義和單位都沒有，歐姆所面臨的困難之大是可想而知的．他到底是怎樣得到這個電學中最重要的定律的呢？學生頓時產生了濃厚的興趣．在學習歐姆定律誕生過程的同時，我們還結合歐姆的實踐，介紹了用圖線探究新規律的方法．

此外，我們還結合牛頓運動定律介紹了“理想實驗”、“推理”、“實驗研究”等方法，結合氣體定律介紹了“分析法”，結合能量的轉化和守恒定律介紹了“綜合法”．使學生比較系統地掌握了一些重要的科學研究方法．有的同學深有體會地說：物理定律是寶貴的，但研究物理定律的科學方法更寶貴．誰掌握了這些方法，誰就能不斷地去探索大自然層出不窮的奧秘．

在物理定律的教學中，我們在課堂上經常采用設問的方法，不是直接告訴學生某個定律是怎樣建立起來的，而是不斷地提出問題讓學生去思考，擺出困難讓學生去克服，提出任務讓學生去完成，制定目標讓學生去實現．這樣可以有效地發展學生的創造性思維和解決問題的能力．

我們要求學生在課外進行大量自學．早在公元前4世紀，古希臘蘇格拉底明確強調過：“好的、正確的教學不是傳遞，而是對學生的自學輔導”．我一貫強調學生要學會自學、討論、研究．我教的優秀學生，學得的物理知識，最多只有一半是在課堂上聽我講的，其它一概由他們自學．到一定階段，我開始指定幾個學得比較好的學生輪流給其他學生上課．每次課分兩部分，前半部分由主講同學講，后半部分由全體同學提問、討論．像王泰然和任宇翔在高二階段就給其他同學作過二十幾次講座，楊亮、謝小林、陳匯鋼等同學也不例外．

我們這種自學討論式教學還延續到學生畢業以后．獲金牌或學有所成的學生進了大學甚至出國留學后，有機會還回來給小同學談自己的體會．例如1994年暑假任宇翔從美國回國探親一個月，來學校給95、96屆學生講了10次課．他向小學友介紹物理學中一些新進展、中美物理教學中的差異以及他們當年學習過程中曾激烈爭論過的問題，使聽課的學生大受裨益．1996年暑假，謝小林和陳匯鋼兩位金牌獲得者又為97、98屆同學講了十多天課．他們既講物理知識，又講國家集訓隊隊員奮發學習的感人事跡，使小同學們大開眼界．

這樣的訓練方法也得到了權威人士的肯定．1992年10月，在上海召開的全國物理特級教師會議上，原中國物理學會副理事長、現全國中學物理競賽委員會主任、北京大學沈克琦教授在他的題為“國際物理奧林匹克競賽與中學物理教學”的報告中說：“我聽到兩名得金牌的上海學生講他們的老師如何培養他們的情況，我認為這個經驗倒很值得推廣．他們說他們的老師不是采取灌輸的辦法，而是啟發引導，要求他們給同學講課，這對他們搞清概念原理和科學地進行表達都非常有幫助．我想這可能是提高優秀學生能力的有效方法之一．”

那么自學為什么會對提高學生的能力起這么大的作用呢？從心理學角度來看，自學與聽課可能有以下兩點不同：

（1）人類的思維活動表現為分析、綜合、比較、抽象、概括等過程．一個學生在自學某一個新的物理內容時，少不了理解、思考、建立正確的物理模型等工作，這里面充滿了分析、綜合、比較等過程．因此相對聽課而言，自學對學生的思維活動提出了更高的要求，從而使他們得到更大的鍛煉．

（2）人們的注意可分為無意注意、有意注意和有意后注意三種．事先沒有預定的目標，也不需要作意志努力的注意叫做無意注意；有預定的目標，在必要時還需作一定的意志努力的注意叫做有意注意．一個學生在自學的時候，他的目的一定是十分明確的，而且需要一定的意志努力（否則難以堅持），因此學生在自學時，可保證在絕大多時間內都處于有意注意的狀態，這一點對提高學習效率和學習能力都是很有好處的．有的學生在自學中往往會十分投入，進入一種旁若無人的境地，而相對來說，這種情況在聽課時就比較少．一個學生堅持自學一段時間之后，便能漸漸地從有意注意轉化到有意后注意，即不需要意志努力也能夠將自己的注意力長期保持在這項工作上．有意后注意是一種高級類型的注意，它既有明確的目的，又不需要用意志努力來維持，是人類從事創造性活動的必需條件．學生一旦進入這種狀態，他們的物理學習效率就會大大提高，學習成績就會有明顯進步．

二、實驗研究多一點

物理學是一門實驗科學，物理學中的每一個概念、規律的發現和確立主要依賴于實驗．因此，在高中物理教學中加強學生實驗方面的訓練，無疑是提高物理教學質量的一條必由之路．

目前中學物理教學大綱中安排了相對數量的學生實驗和演示實驗，不難發現，這些實驗存在著某些不足，主要表現在下面幾個方面：

第一，教材中幾乎所有實驗是為配合所學內容而安排的，目的是幫助學生加深對所學內容的理解，因此學生不易通過這些實驗掌握一些重要的實驗方法．

第二，課本中每個實驗的實驗原理及操作步驟都講得十分清楚，學生只需按部就班地完成實驗操作即可．這樣的實驗只能增加學生的感性認識，鍛煉學生的動手操作能力，而對學生創造性思維的訓練是不夠的，也無法培養學生解決問題的能力．

第三，目前課本中的實驗大多是驗證性實驗，學生只要學懂了書上的定律，一般都能輕而易舉地完成實驗．這種安排違反了教育應該走在學生智力發展前面的原則，對培養學生的能力是不利的．

針對以上不足，我們對實驗教學內容和教學方法進行了改革，使實驗教學為發展學生的智力，提高學生的素質服務．在實驗內容的改革方面，我們主要采取了以下三條措施：

（1）增加實驗數量．

不論是在課堂演示實驗，還是在學生實驗或小實驗方面，平均增加了60％的實驗．其中有一部分新實驗，學校沒有現成的儀器，安排學生自己制作，對學生有較高的要求．

（2）重視實驗誤差討論．

物理實驗離不開測量，測量是實驗科學最本質的東西．從某種意義上講，結果準確的實驗就是成功的實驗，反之就是不成功的實驗．因此在培養優秀學生的過程中，應該讓他們掌握一些必要的實驗誤差的基本知識．在設計實驗方案時，要求學生們盡量消除實驗的系統誤差；在選擇實驗器材時要考慮它的精確程度；在處理實驗數據時，要采用盡量科學的方法．

（3）加強重要實驗方法教學．

在實驗領域中有一些重要的方法，比如減小實驗系統誤差的方法、減小實驗偶然誤差的方法、實驗探究規律的方法、迂回測量的方法等，這些方法不是在個別實驗中，而是在許多實驗中都有應用，因此具有一定的普遍意義，這些方法一定要讓學生很好地掌握．在必要時，我們甚至根據實驗方法來安排實驗內容，集中安排幾個某種方法體現比較典型的實驗，這樣便于學生深刻領會和熟練掌握某一種實驗方法．

在實驗教學方法改革方面，我們做了以下嘗試：

（1）在課堂上創設一些實驗問題讓學生研究．

在高中階段，每周至少有4節物理課，充分利用物理課中碰到的各種各樣問題，可設計一些供學生討論的實驗題目，并引導他們一步一步地探索、解決．

我在講功率一節時，設計了這樣一個實驗題目：要求測定一個人騎自行車的功率．在自行車由靜止啟動的過程中，人做的功除了增加人和車的動能之外，還要克服空氣阻力和地面的摩擦力，其中哪些因素是主要的，哪些因素是次要的？學生根據自己騎自行車的經驗，認為空氣阻力是很明顯的，不能忽略，而地面和車輪之間的滾動摩擦一般比較小，可以忽略．接下來的問題是怎樣測量人克服空氣阻力做的功？學生都有這樣的體會：頂風騎車時，騎得越快風的阻力越大，因此可以設風的阻力和車的速度成正比．車的速度怎樣測？風的阻力和車速成正比的比例因數是多少？問題一個接著一個地出現，被大家一個又一個地解決，終于找到了一個大家都比較滿意的實驗方案．接著全班同學興高采烈地到操場上去做實驗，最后再回到教室里，師生一起處理實驗數據，作出圖象，得出實驗結果．在整個實驗過程中，除了實驗題目是由老師提出的外，實驗方案和解決問題的途徑都是由學生討論研究出來的，因此他們都覺得很有意思，收獲很大．

（2）對課本中一些重要實驗進行深入研究．

物理課本中有大量現成的實驗，有時可以對這些實驗進行一些討論和改進．

在做直流電路的實驗時，我們讓學生對伏安法測量導體的電阻這個實驗進行了深入的研究．用簡單的伏安法電路，不論是采用電流表內接還是電流表外接，都有系統誤差．結合這個問題，我給學生介紹了補償的思想，然后由學生自己設計了電流補償和電壓補償兩種線路．補償法解決了由于實驗電路不完善帶來的系統誤差，但這個矛盾解決了，電流表和電壓表不夠準確的問題上升為主要矛盾．怎么辦？經過進一步研究改進，大家認為可以用準確度高得多的電阻箱來取代電壓表和電流表，再輔以靈敏度很高的電流表，便可以明顯提高實驗結果的準確度，這就是常用的惠斯通電橋．接下來學生分別用簡單伏安法、補償伏安法和惠斯通電橋測量了同一個標準電阻，比較測量結果，可以證實先前的想法．在歷史上，從伏安法到惠斯通電橋是有一個很長的過程的，而在我們這堂實驗課中，學生經歷了這么一個碰到問題、分析問題、解決問題的完整過程．這樣的實驗課對增強學生的能力是很有幫助的．

（1）和（2）實際上都是不斷地給學生提出新的目標，誘導他們提高實驗水平，我們有時稱之為“目的誘導法”．

（3）給特優學生安排一些特殊實驗．

我校有一批進口物理儀器，性能比較好，涉及的實驗內容面也比較廣．這批儀器的說明書是英文或日文的，我指定一名學生準備某一個實驗，要求他先翻譯好說明書，準備好器材，然后帶領其他同學做實驗．這個主講的學生還要準備好一些討論題，在實驗后供同學們討論．學生對這樣的實驗非常感興趣．此類實驗雖然有時和高考、競賽沒有直接的關系，但是這種帶有研究性的實驗對優秀學生很有好處．

三、能力要求高一點

物理習題教學是物理教學的重要組成部分．不論是教師還是學生，都在解習題上花費了大量的時間，因此，習題教學的改革是一個很重要的問題．

就本質來說，物理習題是人們編制的一些假想物理場景．毫無疑問，物理學家是不會去做物理習題的，而他們是在研究那些真實的、尚未發現的物理規律．同樣，發明家也是不會去做物理習題的，他們是在力圖應用已有的物理規律去解決一系列實際問題，那么我們為什么要讓學生做那么多人為假想的物理習題？目的無非是要培養學生的理解、分析、推理等能力．所以物理習題教學應該圍繞這個目標來進行．

我們常用以下兩種方法來進行習題教學：

（1）按照解題方法組織習題教學

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奧地利社會福利制度非常完善并實行全國社會保險和救濟制度， 主要有醫療、失業、退休和事故四大類保險。是歐洲社會福利最好的國家之一。目前人均國民收入2萬多美元，平均2人擁有一輛小汽車。

近幾年，奧地利與我國的經貿、科技、文化與民間交往不斷增加。 據我國海關統計，去年兩國貿易額高達6億多美元，據說，今年的貿易 額有望大幅增加。奧國的主要出口產品有鋼鐵、機械、交通工具、化 工制品和食品。進口商品多為能源、原材料和消費品。

隨著我國與奧國經濟往來不斷增加，前往奧國訪問的商人逐年遞增，與奧地利商人接觸，必須特別注意各種禮節。因為奧國商人相當 正式、嚴肅。在從事商務活動時，尤其要注意頭銜。比如：外商若把部長誤稱為處長，那么在以后的商談中，準會麻煩百出。如果與奧地利人通信更要細心，務必正確無誤地冠上他的正式頭銜。如果他的名片上同時印有幾個官銜，要提前問清楚，哪一個是最重要的。另外還 要加上“博士、教授、工程師、經濟學家”等頭銜。

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物理學從本質上說是一門實驗科學，物理規律的發現和物理理論的建立都必須以嚴格的物理實驗為基礎，并受到實驗的檢驗。因此，物理實驗教學在中學物理中就顯的尤為重要。

然而，在過去的物理教學中，往往只是重視理論教學，卻忽視了實驗教學的作用。即使進行實驗教學，也只是側重于應試，忽視了對學生能力的培養，致使實驗教學僅僅是課本的翻版，毫無新意，又令學生束手束腳，無法達到實驗本身的目的。

因此，在物理實驗教學中，應該注意不斷激勵學生通過觀察、思考等一系列活動，來發展學生的創新意識初中物理論文初中物理論文，從而培養他們的創新能力。

那么，在中學物理實驗教學中如何來培養學生的創新能力呢？筆者認為可以從以下幾個方面入手：

一、變驗證式實驗為探究式實驗

以前，課堂演示實驗大多數是驗證性實驗。教材已給出結論，只需用實驗去驗證即可。這種做法，導致學生僅是一名旁觀者，而不是參與者。若變演示實驗為探究實驗，就可以把學生完全調動起來，在學生動口、動手、動腦的過程中，激發學生的創造性思維。

例如，在《電阻定律 電阻率》中，原課本的做法是先給出“導體的電阻與材料、長度、橫截面積有關”這一結論，然后再定量實驗，這就是一種驗證式實驗。在實驗中，學生往往會產生“為什么只研究這幾個物理量”的疑問。若將其改為探究式實驗，學生就容易掌握的多。其具體做法為，在實驗前，先讓學生們去猜想電阻可能與那些因素有關，然后由學生設計實驗自行排除無關因素，最后才把決定因素控制在“材料、長度、橫截面積”這幾個物理量上。在進一步實驗之前，還應先指導學生用理論推導具體的關系，再依據學生的設計來完成實驗論文開題報告論文下載。

對比兩種方式，探究式實驗能更好的發揮學生的主體作用，培養學生的創造性思維。盡管學生的探究，談不上科研成果之說，但這種方式注重的是培養學生的創造力與創新意識。在學生積極參與研究的過程中，學生不但掌握了基本的實驗方法、基本技能，還激發了學生的創造性思維。

二、采用多方法實驗，鼓勵學生改進實驗

在學生分組實驗中，教師應在幫助學生掌握實驗原理的基礎上，鼓勵學生用不同的器材、不同的方法來進行實驗。在實驗中，學生需要在各種因素中進行取舍，對所得信息進行篩選。這就要求學生在實驗的過程中初中物理論文初中物理論文，有全局的觀點，在不同情況下善于應變。這樣，就可以培養學生的應變能力，提高學生的分析、抽象、概括、能力，活躍學生的思維。

例如，在《動量守恒的驗證》中，該實驗要求大量的空間來操作，且在實驗過程中，時間及數據處理又顯得太過麻煩。筆者在學生進行該實驗后，布置了一道課外思考題，讓學生發揮想象改進實驗。一位學生參照家中的工藝品，設計了如下方案：將兩枚鋼球用細線懸起，且中心共線，緊密接觸，在鋼球后方置一木板，并在豎直方向上標出刻度，以做標志。將其中一小球從某一高處釋放，并記下讀數，觀察碰撞后升起的高度，再次記下讀數，也可得出動量守恒定律。經過該同學的設計，將一種簡單而又有新意的實驗展現給我們，充分調動了學生創新思維的發展。

同樣的例子還有很多，在進行《研究平拋物體的運動》時，演示儀器的擋板在停球過程中，總是留下一個“V”型的痕跡。為了使實驗減小誤差，學生們略加改動，在擋板上塞了些棉花，就使數據變的十分準確。

由上可見，在物理實驗中，為了使實驗更鮮明生動，更有效的反映問題初中物理論文初中物理論文，通過多方法實驗，改進原有的實驗，能夠充分的調動學生的創新思維，培養學生的創新能力。

三、創設實驗問題，提倡學生質疑

沒有問題就沒有進步，沒有問題就沒有突破。常言道“小疑則小進，大疑則大進”。孔子在鼓勵學生時常道“每事問”。大科學家愛因斯坦在回答他為什么可以做出科學創造時說：“我沒有什么特別的才能，不過喜歡尋根刨底的追究問題罷了。”可見，發現問題、提出問題、敢于質疑是創新能力的一個重要方面，而要培養學生的創新能力，就需要提倡學生敢于質疑。

例如，在觀察《光的色散》實驗中，同學們用三棱鏡去觀察七色光帶。一位學生提出了這樣一個問題，“為什么白光通過三棱鏡投在屏上時，彩色光帶為上紅下紫，而透過棱鏡直接觀察時，彩色光帶卻是上紫下紅？”這個問題提的好，說明他是真的動腦，真的思考了。筆者立即鼓勵了他，并借此機會提倡全班學生養成多提問、多質疑的好習慣。從此以后，同學們在實驗中都踴躍思考，敢于質疑，極大的調動了學生的創新意識。

在物理實驗中，教師應該多培養學生的質疑能力，提倡學生多思考、多提問，敢于挑戰權威，勇于探求真理。只有這樣才能全面調動學生的主動性，激發學生的創新思維。

四、開設課外實驗，激發學生思維

創新教學的構成要素是研究性、引導性、發現性、歸納性等有機的結合起來，這就要求教師在實驗中創造性的應用現代教學方法和教學手段，將多種教學方法進行優化組合，用“創造性的教”為學生“創造性的學”創造環境和條件。因此除了演示實驗和分組實驗之外初中物理論文初中物理論文，也可以在學生的模型制作、游戲、調查小實驗活動中激發學生的創新思維。

例如，在一次布置課外實驗時，筆者給每位學生發一枚雞蛋，讓學生們展開想象的的翅膀，利用雞蛋來驗證一種物理規律或物理現象論文開題報告論文下載。學生的想法真是五花八門：有的把雞蛋煮熟后，浸入涼水之中，發現比平常的熱雞蛋好剝的多，從而驗證了熱脹冷縮現象；有的把含酒精的棉花置入開口瓶中，并把雞蛋置于瓶口，燃燒后，雞蛋被吞入瓶中，從而驗證了大氣壓的存在；也有的將雞蛋從高處釋放，落到海綿上時不易碎，進而驗證了動量定理；還有的將雞蛋放于硬紙片上，下方置一杯水，迅速彈出硬紙片，雞蛋落入杯中，進而驗證了慣性定律。

像這樣與實際相聯系的課外小實驗，不僅激發了學生們對實驗教學的興趣，還能提高學生的發散思維，培養學生的創新能力。

五、開放實驗室，探索開放式實驗教學法

開放式實驗教學并不是簡單地打開實驗室門就可實現的，那只是“實驗室的開放”，而非真正的開放式實驗教學。要搞好開放式實驗教學需要有一整套相應的措施。

北京某校以俞慶森老師為首的前輩們打破了實驗課附屬于理論課、以驗證性實驗為主的教學模式。多年來他們一直在探索實驗教學的新模式，以適應培養創新型人才的需要。經過近年來不斷地探索，他們提出了基礎實驗教學開放式管理的新模式：教師根據最新科技發展的情況，擬就若干個實驗題目，由學生選取后自行查閱資料、自行擬就實驗方案、自行備齊所需簡易用具、按需要預先約定使用實驗室及所需儀器的時間，最后獨立或分小組完成實驗。教師的作用僅是提供必要的理論引導和“維護型”的實驗室指導。

這種實驗的開放管理意味著進入實驗室的時間完全由學生自由選擇。為保證實驗的正常開展并獲得良好的教學效果，在采用預約實驗時間這一常規方法的同時，也尊重了學生意見，同時充分發揮學生的能動性、積極性和創造性。在每一個具體的實驗過程中并沒有結束時間的規定初中物理論文初中物理論文，允許學生在實驗失敗后重做，直至成功為止。指導教師也一改以往輔導過細，偏重結果的做法，讓學生充分展開想象、創造的翅膀，自由發揮。

上述方案，成功地調動了學生主動探索的積極性，毫無疑問，進行開放式實驗教學，是培養學生創新能力的有效方法。雖然在實驗過程中需要教師付出了更多的時間、精力和耐心，但對學生整體能力的提高大有裨益。

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Abstract:Inordertoresolvethethreeagriculturalproblemseffectively,itisnecessarytogowithagriculturallogisticsofhealthiness.Thepaperexpatiatesthatagriculturallogisticscouldresolvetheproblemofrightsandinterestswithpeasants,theproblemofruralintegrationdevelopmentandtheproblemofsupplyandcompetitionofagriculturalproducts.Thispaperbringsforwardsomeadviceonhowtodevelopagriculturallogisticsafterenumeratingthefactorsofrestrictionandtheconditionsofexistence.

Keywords:agriculturallogistics;agriculturalproduct;threeagriculturalproblems;logistics

《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃》開篇明確指出“十一五”期間是全面建設小康社會的關鍵時期，其中的關鍵是要實現農村的小康，開辟專門章節詳細闡述了建設社會主義新農村問題，指出解決“三農”問題的任務相當艱巨。“三農”問題即農民、農村和農業問題，也就是農民權益問題、農村綜合發展問題、農產品供給及其國際競爭力問題。

農業物流是從農業生產資料的采購、農業生產的組織到農產品的加工、儲運、分銷等，從生產地到消費地、生產者到消費者過程中所形成的包括信息傳遞在內的一系列計劃、執行、管理和控制的過程。農業物流在國民經濟發展中也具有舉足輕重的作用，它涉及到整個國民經濟的運行效率和運行質量，關系到農業產業化發展和農民的增收，連接著農產品的生產和消費。如何有效地保證農業生產，為農產品開拓市場、降低流通成本、實現農產品的價值等，已成為提高農產品競爭力、增加農民收入、實現農業現代化的關鍵問題。發展農業物流是促進農村經濟發展的必要條件，改善和發展農業物流是促使“三農”問題得到解決的有效途徑。

1發展農業物流對解決農民問題的促進作用

現代物流是以滿足消費者的需求為目的，把采購、制造加工、運輸、倉儲、銷售等統一起來考慮的一種戰略措施，它涵蓋了產品從生產到消費的整個物理性流動的全過程，包括物資的運輸、倉儲、裝卸搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等活動。

現代物流除了具有技術密集型、知識密集型和資本密集型等特點以外，還具有勞動密集型的特點。

我國農村有5億勞動力，相當一部分處于隱性失業的狀態，比如失地農民。要從根本上改變農村的狀況就需要把大量的農村剩余勞動力從農村中轉移出來。因為物流條件的限制，資源優勢不能轉化為經濟優勢，特別是農產品運銷不暢，是農民增產不增收的一個重要原因。

農業物流在農資、農產品的采購、運輸、倉儲、保管、裝卸搬運、流通加工、銷售等各環節需要改造或建立一批諸如國有糧食公司、供銷合作社、農業公司、農業合作社、為農民協會服務的第三方物流企業、為農產品物流服務的專業運輸公司、專業包裝公司、專業倉儲公司等物流主體企業，而這些環節都可建立在鄉鎮一級，對農資和農產品進行貨物的疏散和匯集，便于更好地配送和大批量干線運輸，可以吸納很大一部分農村剩余勞動力，并且能夠就地消化。這樣一來，一方面解決了農村剩余勞動力的就業問題和農民的收入問題；另一方面，減小了大量農民集中涌向大中城市帶來的就業等負面影響。配合已經出臺的農村醫療衛生、社會保障措施和農村子女上學減免學雜費等措施，應該說，農業物流的良性有序發展能夠很好地解決農民問題。

2發展農業物流對解決農村問題的促進作用

依托農村資源優勢和勞動力優勢，開展種子、農機具、農藥、化肥、飼料等農資供應銷售連鎖經營；建立由流通型龍頭企業直接開辦的連鎖超市或連鎖商店；發展加工型企業配合連鎖經營，搞好農產品和農資的集中配送；支持農民專業合作組織按照連鎖經營的需要，發展規模化、專業化、標準化生產，提高產品質量，形成批量，統一向連鎖經營企業直供直銷農產品；幫助有條件的批發市場發展農產品配送中心，為其他連鎖經營企業搞好配送服務，或依托批發市場發展農產品連鎖經營；建立農產品的揀選、分類、包裝、保鮮、深加工等，形成農產品的包裝和加工制造業；通過建立冷凍、冷藏和倉儲保管以及農產品的貨代、配送和運輸建立農產品儲運企業。

規范農產品集貿市場，建立農產品批發市場物流體系，建設農產品經紀人隊伍和運輸人隊伍，加強農村信息化建設，及時收集和農產品的供求信息和價格信息，以市場為導向，積極引導農產品的合理流通。

通過以上非農產業的建立和發展，在農村縣鄉一級基本具備現代農業物流系統的功能要素，進而可以整合農業物流主體，發展多元化流通渠道。通過體制創新，改造、培育、壯大專業從事農業物流主體，使其在農業物流中發揮重要作用，加快原有農資流通企業資產重組改造，改變目前規模小、服務單調和封閉運行的現狀，按照農產品流通產業化的發展方向，重點加大對農產品批發市場、農產品運銷企業、進出口企業、物流配送企業和大型食品連鎖超市的扶持力度，以市場為依托，組織農產品運銷協會，鼓勵“生產基地+農戶”、“加工企業+農戶”、“運銷企業+農戶”、“配送中心+農戶”等模式的發展，逐步建立現代企業制度，向專業化、規模化和綜合化方向發展。

配合農村金融制度改革，增強農業物流企業的市場意識和客戶服務意識，通過農業物流的發展帶動其他產業的協調發展，能夠促進縣域經濟的發展和農村問題的解決，加快農村城鎮化建設的步伐，縮小城鄉差距。

3發展農業物流對解決農業問題的促進作用

解決農業問題，主要是要解決農產品的供給問題和提升農產品的國際競爭力問題。

由于我國農業生產主要是以一家一戶的小農戶為基礎的分散生產方式，不利于農業科技的推廣應用，難以形成規模化、集約化和標準化的生產格局，導致我國農產品長期處于“一類原料、二類加工、三類包裝、四等價格”的低效益局面。農產品難以滿足遠距離大批量運輸要求，造成生產和運輸中極大的浪費，生產和銷售的規模效益不高，市場競爭力弱。

農產品具有生產與消費的空間矛盾，農業物流能夠有效地協調農產品生產地域性與消費普遍性的矛盾；農產品生產受自然條件的制約和影響，具有供給與需求的矛盾，特別是一些季節性農產品，通過農業物流起到調劑余缺的作用。通過農業物流，解決我國13億人口農產品的供給問題。

農產品具有特有的物理特性、生物特性和化學特性。讓分散農戶生產出來的農產品安全進入物流系統，經市場滿足消費者的需求，農業物流起到關鍵的聯接作用。通過農業物流能使具有市場競爭力的綠色農產品滿足消費者個性化、多樣化和及時化的需求，贏得市場和客戶。

要合理解決農業問題，提高農業物流的效率和減少在運輸、倉儲、裝卸搬運中的貨差、貨損，提高農產品的市場競爭能力，改變農民增產不增收的現狀，應積極開展農業物流的增值服務：第一，農產品分類與分類包裝增值服務；第二，農產品精加工、深加工后的小包裝增值服務；第三，農產品配送增值服務；第四，特種農產品運輸增值服務；第五，特種農產品倉儲與管理增值服務等。農業物流的專業化、社會化、規模化、信息化優勢，對提高我國農業的綜合競爭力具有現實的推動作用，沒有高效的物流能力，我國農產品很難獲得較高的國際競爭力。

4發展農業物流的約束因素和現有條件

現階段發展農業物流，在體制方面還存在著條塊分割、地方保護、行業壟斷；政策方面存在著政策體系不清晰、可操作性不強，物流市場存在無序競爭和惡性競爭；在人才方面，存在著物流管理和運作人才相對短缺，管理水平低、現有從業人員業務能力相對較差，現代物流主體企業不發達；農業物流基礎設施和設備投入不足，現代化程度不高，物流的專業化和規模化程度不高，標準化建設相對滯后；農產品物流投資結構不夠合理；農產品流通中的信息化建設不完善，農產品的加工開發落后，保鮮技術和加工能力制約著農產品的物流質量，導致產品附加值低；物流發展缺乏整體規劃。這些因素對于發展我國農業物流具有很大的制約作用。

盡管發展我國農業物流有很多約束因素，但是也應該看到：

隨著《物流術語》國家標準的，國家發改委等9個部委聯合《關于促進我國現代物流業發展的意見》的實施，《全國物流標準2005年—2010年發展規劃》提出的物流標準體系逐步建立，社會物流統計及社會物流總量核算的試算工作的開展，多層次物流專業教育體系和培訓、考試與認證的啟動，政府對農產品與農資連鎖的政策和資金的支持等，從政策層面為農業物流的發展奠定了基礎。

“十五”期間95％的行政村通電話的電話村通工程，“十一五”期間將加快推進農村公路建設，縣鄉公路將增加30多萬公里，新改建農村公路將達120萬公里，全國所有具備條件的鄉鎮、建制村都將基本實現通公路，95％的鄉鎮和80％的建制村通瀝青路或水泥路，在基礎設施方面為農業物流奠定了堅實的基礎。

5發展農業物流的建議

（1）政府提供良好的公共設施，為農業物流發展創造良好的外部條件。交通基礎設施建設應納入國家發展的總體規劃，統籌考慮、協調發展，從體制上打破部門分割和地區封鎖，發展智能交通保證物流的高效率；充分利用現代信息技術，建立健全電子商務認證體系、網上支付系統和物流配送管理系統，促進信息資源共享，不斷提高物流企業的信息化水平，推動企業內部流程改造，積極探索物流一體化管理，大力推進公共信息平臺建設。

（2）政府應重視軟環境建設。政府的作用主要在于制定物流發展戰略、規劃及產業政策，清除地區和行業壁壘，創造并維護公開、公平、公正的市場環境。根據現代物流發展的需要和我國國情，建立市場配置資源、政府營造環境、行業協調自律的運行管理機制和相應的法律法規體系，為農業物流企業發展提供公平的自由競爭的外部環境，為物流業的發展提供必要的條件。

（3）提倡農資、農產品加工制造企業和涉農商貿企業引入現代物流理念，積極進行企業內部流程再造和資源整合，提高自身物流管理水平。

（4）發展基于供應鏈管理理論的農業物流。供應鏈管理從系統角度出發，通過供應鏈各節點企業的無縫銜接和協同運作，可以有效減少各環節的成本，提高服務水平，最大限度地降低企業成本。加強農業企業間的物流合作，逐步建立供應鏈管理的合作伙伴關系，形成農業企業核心競爭力。改善農產品供給能力，提高農業物流服務水平，培育社會化物流的需求基礎，發展第三方物流企業。

（5）加強科技投入，加速科技成果的轉化，應用先進的技術和方法，采用新材料和新工藝，使物流規劃和決策科學化，物流組織和管理民主化，優化資源配置，提高農業物流運作效率和效益。

6結論

以科學的發展觀指導現代物流的發展，根據現代物流發展的規律，結合我國國情，發展農業物流，對改變農業產業結構，加強農民進入市場的組織化程度，增加農民收入，提高農產品的市場競爭力必將起到十分重要的作用；對促進“三農”問題的解決，加快社會主義新農村建設和構建和諧社會具有積極作用。

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