第一篇：對物理學的認識

對物理學的認識

物理學的主要研究對象是力、光、電等。物理學可以分為力學、光學、熱學、量子力學、核物理學等。物理學所研究的內容和人類的生活息息相關。在人類社會的發展歷程中，物理學起著非常重要的作用。物理學的發展推動了社會的進步，可以說：物理學不是一切，但是一切都離不開物理學。物理學的終極目標就是來量化解釋世界。（法國皮埃爾·迪昂在他的《物理理論的目的和結構》中提出的觀點）

牛頓建立了經典力學以后帶來了第一次工業革命，因此人類進入了近代化。而蒸汽機的發明和應用是第一次工業革命的標志，可以看出物理學的作用是巨大的。隨著物理學的發展，電學得到了應用，帶來了第二次工業革命，電學的應用拉近了人們之間的距離，電力、汽車工業蓬勃發展。在第二次世界大戰的刺激下，原子能技術、計算機技術和航天技術發展迅速，并成為第三次技術革命興起的標志．隨著量子力學相對論等理論的建立，在20世紀，以核能、電子計算機等的應用為標志，人類社會開始進入現代化。20世紀前半期科學技術的重大突破又引起社會經濟、產業結構、生活方式等方面的重大變化，并為戰后第三次技術革命的深入發展奠定了基礎。

從原始社會到現代社會，物理學始終不停地演進。過去大家相信太陽繞著地球轉，十六世紀時哥白尼提出地球繞著太陽轉，十七世紀時布魯諾發揚此學說，便被羅馬教廷處死了。這可以說是物理學上的一次革命。后來牛頓繼承地動說，發展出他的運動定律。大家本以為此定律無懈可擊。可是到了二十世紀，又被愛因斯坦的相對論將它涵蓋過去。由此可知，一切理論都是人為創造來解釋自然的現象，充滿了各種可能性。但是必須要能夠解釋已經發生的事實，并且要能夠預測未發生的事件，才算是一個經得起考驗的理論。科學便是在不斷的探索中，尋找最圓滿的答案。過去的物理學偏重于對觀察物的研究，把觀察者忽略。但自從“測不準原理”提出后，觀察者對被觀察物的影響便受到重視，未來對于“人”與“物”關系的研究將引起另一場科學的革命。

物理學是實驗的科學，是透過種種的儀器來研究宇宙萬象。物理學上的實驗結果具備一致性，但是在解釋上是可以提出各式理論模型的。然而各種理論模型是由物理學家建立起來的，也就是依靠人的心智創造出來的，也因此受限于人的心智。

物理學是古老而前沿的學科。在天體物理學當中有兩個非常重要的概念，一個是新星，一個是超新星，新星的亮度大概是太陽亮度的幾萬倍，超新星的亮度是太陽亮度的百萬萬倍。這兩個都是在中國發現的。對宇宙的探索，未知多于已知，我們已知的物質大約只占5%，還有95%是暗物質和暗能量。從引力場我們知道暗物質的存在,從宇宙膨脹的加速度我們判斷有暗能量.李政道認為，之所以有暗能量是因為天外有天，我們的宇宙之外可能還有宇宙！暗物質暗能量的研究是物理學研究最大的挑戰。

物理學是理論和實驗緊密聯系的科學，是一門應用學科。物理學是嚴密嚴謹的科學。物理學追求真理、造福人類、引領未來、支撐發展。物理學是認識世界的先鋒，物理學引領世界！對物理學的學習可以培養同學的估算能力、模擬計算能力、實驗動手能力、閱讀分析總結寫文章的能力、提出問題的能力、抓住主要矛盾的能力等等。

關于庫侖定律研究的過程,通過史學的介紹我們可以知道,在庫侖之前,有一個叫普利斯特利的科學家,曾將靜電力跟萬有引力做了類比,他就在猜想,靜電力應該也是與萬有引力一樣,與距離的平方成反比,可以說,如果沒有萬有引力定律的發現在前,庫侖定律還不知道什么時候才能發現,為什么這樣講呢，實際上有這樣一個事實，就是庫侖能夠把靜電力和萬有引力進行很好的類比，當實驗測出來的這種數據發現靜電力不是與距離的平方剛好成反比，而是與距離的2.04次方或距離的1.96次方成反比，這時候，庫侖這個科學家他就堅信大千世界萬物的力之間肯定有一種它的統一性，靠類比的方法，靠他的這種堅定的思想、信念使得庫侖定律才得以比較早的發現，所以我想說，這個規律的發現的過程，實際上就蘊涵著物理思維方法的運用，可見對物理的研究可以培養嚴謹的思維和敏銳的直覺。這些對經濟學研究的敏感性和方向的把握至關重要。再者，物理基礎理論的學習，為經濟學的學習打下了扎實的理論基礎。將成熟的物理模型和物理理論應用在經濟學理論研究，是現在經濟學發展的趨勢。

第二篇：當代物理學對物質微觀世界基本粒子的認識

當代物理學對物質微觀世界基本粒子的認識簡介

2010-07-16 05:38:04| 分類： 默認分類 |字號大中小 訂閱

當代物理學對物質微觀世界基本粒子的認識簡介

一、物理概念

：

基本粒子 即在不改變物質屬性的前提下的最小體積物質。它是組成各種各樣物體的基礎。并不會因為小而斷定它不是某種物質。

簡單介紹：

名稱：基本粒子

英語名稱：elementary particle 基本粒子指人們認知的構成物質的最小最基本的單位。但在夸克理論提出后，人們認識到基本粒子也有復雜的結構，故現在一般不提“基本粒子”這一說法。根據作用力的不同，粒子分為：

1、強子

2、輕子

3、傳播子 三大類

強子就是是所有參與強力作用的粒子的總稱。它們由夸克組成，已發現的夸克有六種它們是 ：.頂夸克

2.上夸克

3.下夸克

4.奇異夸克

5.粲夸克

6.底夸克

其中理論預言頂夸克的存在，2007年1月30日發現于美國費米實驗室。現有粒子中絕大部分是強

子 質

子 中

子 π 介 子

....等都屬于強子。(另外還發現反物質,有著名的反夸克,現已被發現且正在研究其利用方法,由此我們推測，甚至可能存在反地球,反宇宙)

輕子就是只參與弱力、電磁力和引力作用，而不參與強相互作用的粒子的總稱。輕子共有六種，包括:

電

子

電

子 中 微 子

...μ

子

μ

子 中 微 子

τ

子

τ

子 中 微 子

電子、μ子和τ子是帶電的，所有的中微子都不帶電，且所有的中微子都存在反粒子；τ子是1975年發現的重要粒子，不參與強作用，屬于輕子，但是它的質量很重，是電子的3600倍，質子的1.8倍，因此又叫重輕子。

傳播子也屬于基本粒子。傳遞強作用的膠子共有8種，1979年在三噴注現象中被間接發現，它們可以組成膠子球，由于色禁閉現象，至今無法直接觀測到。光子傳遞電磁相互作用，而傳遞弱作用的W+，W-和Z0，膠子則傳遞強相互作用。重矢量玻色子是1983年發現的，非常重，是質子的80一90倍。

...二.主 要 特 征

：

基本粒子要比原子、分子小得多，現有最高倍的電子顯微鏡也不能觀察到。質子、中子的大小，只有原子的十萬分之一。而輕子和夸克的尺寸更小，還不到質子、中子的萬分之一。

粒子的質量是粒子的另外一個主要特征量。

按照粒子物理的 規范理論，所有規范粒子的質量為零，而規范不變性以某種方式 被破壞了，使夸克、帶電輕子、中間玻色子獲得質量。現有的粒子質量范圍很大。光子、膠子是無質量的，電子質量很小，π介子質量為電子質量的280倍；質子、中子都很重，接近電子質量的2000倍，已知最重的粒子是頂夸克。己發現的六種夸克，從下夸克到頂夸克，質量從輕到重。中微子的質量非常小，目前己測得的電子中微子的質量為電子質量的七萬分之一，已非常接近零。

粒子的壽命是粒子的第三個主要特征量。

電子、質子、中微子是穩定的，稱為 “長壽命”粒子；而其他絕大多數的粒子是不穩定的，即可以衰變。一個自由的中子會衰變成一個質子、一個電子和一個中微子； 一個π介子衰變成一個μ子和一個中微子。粒子的壽命以強度衰減

到一半的時間來定義。質子是最穩定的粒子，實驗已測得的質子壽命大于10的33次方年。

粒子具有對稱性，有一個粒子，必存在一個反粒子。

1932年科學家發現了一個與電子質量相同但帶一個正電荷的粒子，稱為正電子；后來又發現了一個帶負電、質量與質子完全相同的粒子，稱為反質子；隨后各種反夸克和反輕子也相繼被發現。一對正、反粒子相碰可以湮滅，變成攜帶能量的光子，即粒子質量轉變為能量；反之，兩個高能粒子碰撞時有可能產生一對新的正、反粒子，即能量也可以轉變成具有質量的粒子。

粒子還有另一種屬性—自旋。

自旋為半整數的粒子稱為費米子，為整數的稱為玻色子。

物質是不斷運動和變化的，在變化中也有些東西不變，即守恒。粒子的產生和衰變過程就要遵循能量守恒定律。此外還有其他的守恒定律，例如輕子數和夸克數守恒，這是基于實驗上觀察不到單個輕子和夸克的產生和湮滅，必須是粒子、反粒子成對地產生和湮滅而總結出來的。

微觀世界的粒子具有雙重屬性粒子性和波動性。描述粒子 的粒子性和波動性的雙重屬性，以及粒子的產生和消滅過程的基本理論是量子場論。量子場論和規范理論十分成功地描述了粒子及其相互作用。

三.主

要 結 構 :

保羅·狄拉克

1933年，狄拉克關于正電子存在的預言被證實，1 936年安德森因此獲得諾貝爾物理學獎。1955年塞格雷和錢伯林利用高能加速器發現了反質子，他們因此獲1959年物理獎。第二年又有人發現了反質子。1959年王淦昌等人發現了反西格瑪負超子。這些都為反物質的存在提供了證據。萊因斯等利用大型反應堆，經過3年的努力，終于在1956年直接探測到鈾裂變過程中所產生的反中微子。他因此獲 1995年物理學獎。到1968年，人們才探測到了來自太陽的中微子。1947年鮑威爾利用自己發明的照相乳膠技術在宇宙線中找到了1934年湯川秀樹提出的介子場理論中預言的介子。湯川秀樹獲1949年物理獎，鮑威爾獲 1950年物理獎。到50年代末，基本粒子的數目已達30種。這些粒子絕大多數是從宇宙射線中發現的。

自1951年費米首次發現共振態粒子以來，至80年代已發現的共振態粒子達300多種。

所有的基本粒子都是共振態，共振態的發現其實已經揭開了基本粒子的秘密，即所有的基本粒子都是共振態．共振態分二類，一類是不穩定的，如強子類；另一類是穩定的，如電子．中子等．它門不容易發生自發衰變．不存在絕對穩定的基本粒子，如電子在一定的條件下也會堙滅（與正電子相遇時）。產生基本粒子的外因是物質波的交匯，交匯處形成波包．內因是交匯處發生了共振，客觀表現為共振態－－即基本粒子的產生．

夸 克 模 型

基本粒子如此之多，難道它們真的都是最基本、不可

分的嗎？近40年來大量實驗實事表明至少強子是有內部結構的。1964年蓋爾曼提出了夸克模型，認為介子是由夸克和反夸克所組成，重子是由三個夸克組成。他因此獲1969年物理獎。1990年弗里德曼、肯德爾和泰勒因在粒子物理學夸克模型發展中的先驅性工作而獲物理獎。1965年，費曼、施溫格、朝永振一郎因在量子電動力學重整化和計算方法的貢獻，對基本粒子物理學產生深遠影響而獲物理獎。溫伯格和薩拉姆等以夸克模型為基礎，完成了描述電磁相互作用和弱相互作用的弱電統一理論。他們因此而獲1979年物理獎。目前統一場論的發展正向著把強相互作用統一起來的大統一理論和把引力統一進來的超統一理論前進。并且這種有關小宇宙的理論與大宇宙研究的結合，正在推進著宇宙學的進展。

如今，人類為了把宇宙中的四大基本力統一起來，于是Gabriele Veneziano創造了弦論，弦論的一個基本觀點就是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類 的粒子。這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈（稱為閉合弦或閉弦），閉弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子。它已經成為人類探尋宇宙奧秘的一個非常重要的理論

四.基 本 粒 子 表 ：

基本粒子的概念也在隨著物理學的發展而不斷的變化著，人們的認識也在朝著揭示微觀世界的更深層次不斷地深入。

1.“基本粒子”的“祖孫”三代

從湯姆孫發現電子到1932年發現中子，人們認識到質

子、中子、電子和光子可以稱為基本粒子。當時一度認為一切都已搞清楚：質子和中子構成一切原子核；原子核和電子則構造了自然界的一切原子和分子，而光子僅僅是構成光與電磁波的最小單元。然而好景不長，對物質結構的這樣一種“圓滿”的解釋并沒能持續多久，人們很快發覺當時所發現的基本粒子不能圓滿地解釋核力。

第一代

1935年著名的日本物理學家湯川秀樹（1907～1981年）大膽假設，很可能還有未曾發現的新粒子。湯川秀樹認為，就像電磁相互作用是通過交換光子而實現的那樣，核力是通過核子間交換一種介子而實現的。他還估算出了這種粒子的質量大約是電子質量的200倍。兩年之后，美國物理學家卡爾·戴維·安德孫（1905～年）在宇宙射線中發現了一種帶電粒子，它的質量是電子的200倍左右，被命名為“m（繆）介子”。理論預言的成功使人們倍感欣慰，但進一步的考察卻令人十分掃興。因為這種m介子根本不與核子相互作用，很明顯，它不可能是湯川秀樹所預言的粒子。

1947年，巴西物理學家塞色，M·G·拉帝斯等人利用核乳膠在宇宙射線中又發現了一種介子——p介子。p介子的性質完全符合湯川秀樹的預言，能夠解釋核力。實際上，“m介子”不是介子而是一

種輕子，所以現在將m介子稱為“m 子”。到1947年，人們認識的粒子已達14種之多。其中包括當時已發現的 :

1.光

子

（g)

2.正

電

子

（e +)

3.負

電

子

（e)

6.p + 介 子

7.p-介 子

8.p 0 介 子

9.質

子

（p）

10.中

子

（n）

11.正 電

子

12.反 電

子

13.中 微

子

14.反 質

子

15.反 中

子

這15種粒子各有用武之地，其中質子、中子和電子構成一切穩定的物質；光子是電磁力的傳遞者，p介子傳遞核力，中微子在b衰變中扮演不可缺少的角色（b衰變是原子核自發地放射出電子或正電子，或者俘獲原子內電子軌道上的一個電子，而發生的轉變）；而m子則在宇宙射線中出現。以上

這些就構成了第一代粒子。

第二代

穩定的秩序似乎并沒有維持多久，“完滿”的舊理論很快就被一系列新的疑問所沖破。在發現p 介子的1947年，人們利用宇宙射線在云室中拍下了兩張有V字形徑跡的照片，衰變產物是p±介子和質子（p）。這兩種徑跡不能用任何當時已發現的第一代粒子來解釋，于是人們很自然的想到，這一定是兩種未發現的粒子衰變所形成的。在之后的幾年里，人們拍攝了十多萬張宇宙射線照片，終于發現了這兩種不帶電的新粒子。其中一個質量為電子質量的1000倍，現在被叫做“k0介子”；另一個約為電子質量的2200倍，現在稱為 l粒子（讀“蘭布塔”）。我們稱它們為第二代粒子，這是因為它們有兩個明顯的特點：

(1)

產生快，衰變慢；

(2)

成對（協同）產生，單個衰變。這些特點用過去的理論是無法解釋的，所以又稱它們為“奇異粒子”。

為了對這些奇異粒子進行定量研究，光靠宇宙射線是

不夠的。50 年代初，一些大型加速器陸續建成，使人們有可能利用加速器所加速的粒子來轟擊原子核，以研究奇異粒子。

到1964年人們又陸續發現了一批奇異粒子，使人們發現的粒子種類達到了33種。這些奇異粒子統稱為“第二代粒子”。

第三代

如果我們把已發現的30多種粒子按它們的穩定程度來分類，那么其中有的粒子是穩定的，例如質子、電子等；有的粒子卻要自發地衰變成其它粒子，例如m ±、p±、π0、k0、λ0……等。它們衰變的時間一般在10-20 ～10-16秒或大于10-10秒，分別屬于電磁作用衰變和弱作用衰變。到了60年代，由于加速器的能量逐步提高和高能探測器的迅速發展，在實驗上也發現了衰變時間在10-24～10-23秒范圍的快衰變粒子，其衰變屬強作用衰變。這些粒子被稱為“共振態粒子”，也稱“第三代粒子”。由于它們的出現，使粒子種類猛增到上百種.基本粒子理論在本質上是一個發展中的理論，它在許多方面還不能令人滿意，其中有兩個具有哲學意義的理論問題尚

待澄清，即：層次結構問題（見物質結構層次）和相互作用統一問題(見相互作用的統一理論)。在物質結構的原子層次上，可以把原子中的電子和原子核分割開來；在原子核層次上，也可以把微觀世界的粒子具有雙重屬性粒子性和波動性。描述粒子的粒子性和波動性的雙重屬性，以及粒子的產生和消滅過程的基本理論是量子場論。量子場論和規范理論十分成功地描述了粒子及其相互作用。

基本粒子理論:

于基本粒子的結構、相互作用和運動轉化規律的理論。它的理論體系就是量子場論。按照量子場論的觀點，每一類型的粒子都由相應的量子場描述，粒子之間的相互作用就是這些量子場之間的耦合，而這種相互作用是由規范場量子傳遞的。

20世紀30年代以來，基本粒子理論在實驗的基礎上有了很大進展。在粒子結構方面，人們已經通過對稱性的研究深入

到了一個層次，肯定了強子是由層子和反層子組成的，對真空特別是對真空自發破缺也有了新的認識。在相互作用方面，發展了可描述電磁相互作用的量子電動力學，發展了能統一描述弱相互作用和電磁相互作用的弱電統一理論，可用于描述強相互作用的量子色動力學。它們無一例外都是量子規范場理論，并且都在很大程度上與實驗一致，從而使人們對各種相互作用的規律性有了更深一層的了解。基本粒子理論在本質上是一個發展中的理論，它在許多方面還不能令人滿意，其中有兩個具有哲學意義的理論問題尚待澄清，即：層次結構問題（見物質結構層次）和相互作用統一問題(見相互作用的統一理論)。在物質結構的原子層次上，可以把原子中的電子和原子核分割開來；在原子核層次上，也可以把組成原子核的質子和中子從原子核中分割出來。可是進入到“基本粒子”層次后，情況有了變化。這種變化在于強子雖然是由帶“色”的層子和反層子組成的，但卻不能把層子或反層子從強子中分割出來。這種現象被稱為“色”禁閉。于是，在“基本粒子”層次，物質可分的概念增添了新的內容。可分并不等于可分割，強子以層子和反層子作為組分，但卻不能從強子中分割出層子和反層子。“色”禁閉現象的原因至今還未能從理論上找到明確答案。80年代已知的層子、反層子已達36種，輕子、反輕子已達12種，再加上作為力的傳遞者的規范場粒子以及

Higgs粒子，總數已很多，這就使人們去設想這些粒子的結構。物理學家們對此已經給出許多理論模型，但各模型之間差別很大，近期內還很難由實驗驗證和判斷究竟哪個模型正確。

在弱電統一理論獲得成功之后，人們又探求強作用和弱作用、電磁作用三者之間的統一，提出了各種大統一模型理論。這種理論預言質子也會衰變，其壽命約為1032±2年。但還沒有得到實驗上的證實。在探索力的統一理論時不能不考慮引力。但引力和弱作用力、電磁作用力、強作用力有重要差別，因為它直接與空間、時間的測度有聯系，它的傳遞者──引力子的自旋不同于其他三種作用力的傳遞者，它的耦合常數有量綱～(質量)-2，從而會出現無窮多種發散，不能重整化。如果再考慮到A.愛因斯坦所提出的引力方程的非線性性質，就更增加了引力理論量子化、重整化的困難。初步的探討認為，引力場也是一種規范場，這就意味著引力和其他三種基本力在邏輯上最終會統一起來。但從問題的深度上可以看到，有一些關鍵性的因素人們還沒有掌握。

基本粒子分族特性 :

平均壽命（s）

共有的衰變產物

μ+ 反粒子 族 電荷 質量(注)輕子

μ-e 106 0.511 0 0 938.26 939.55

2.2*1evμv0^-6-e e ve vμ-e 0 0

穩定 —— e+ 穩定 —— v-e 穩定 —— v-μ

重子

p +e

穩定 —— p-

pev-e n λ 0 0

930 n-1115.2.5*1pπ-,nλ-0^-10

π0 Σ+ +e 11898*10.4 1192.5

pπ0,^-10 nπ+ 小于10^-14 1.5*10^-10 1.7*10^-10

λπ0 λπ-nπ-λ,輻射

Σ-Σ0 0 Σ+ Σ--e 1197.3

Σ+ Ξ--e 1321.2

Ξ+ Ξ0 0 13143*10.7 139.6 139.6 135.^-10 2.6*10^-8 2.6*10^-8 10^-

Ξ0 介子

π+ +e

μ+vμ π-π-π0-e 0

μ-vμ π+ 輻射 π0

0 493.8 493.8 497.8 1.2*10^-8

μ+vμ,π+π0

K+ K-K+ +e K--e

1.2*1μ-vμ,0^-8 π-π0 8.6*1π+π-0^-11，2π0(快衰K0 0 K0

變方 式)5.4*10^-8

3π0，π+π-π0 π+μv

(慢衰

-μ,π+ev-,π-μ+vμ-,π-e+v

變方式)

K0(0 497.衰變—— K0

反粒子)8 方式與K0相同

3π0，π0π+η 0 548.8

——

π-，π+π-，輻射

η

注：表中粒子的質量是按能量單位1MeV（兆電子伏）給出的。如果與日常單位比較1MeV相當于以1kW功率工作1.6*10^-16s.基本粒子物理學 :

研究比原子核更深層次的微觀世界中物質的結構、性質，和在很高能量下這些物質相互轉化及其產生原因和規律的物理學分支。又稱高能物理學。其發展大致經歷3個階段:

第一階段（1897～1937）

可追溯到1897年發現第一個基本粒子電子。1932 年 J.查德威克在用a粒子轟擊核的實驗中發現了中子，隨即人們認識到原子核是由質子和中子構成的，從而形成所有物質都是由基本的結構單元——質子、中子、電子構成的統一的世界圖像。質子、中子、電子和A.愛因斯坦提出并被 R.A.密立根和 A.H.康普頓等人實驗證實的光子、W.泡利假設存在的中微子（1956年最終被實驗證實）以及P.A.M.狄拉克預言并被 C.D.安德森 1932 年在宇宙線中觀察到的正電子都被認為是基本粒子或亞原子粒子。

《量子力學》

在此階段，理論上建立了量子力學，這是微觀粒子運動

普遍遵從的基本規律。在相對論量子力學的基礎上，通過場的量子化初步建立量子場論，很好地解決了場的粒子性和描述粒子的產生、湮沒等問題。隨著原子核物理的發展，發現在相當于原子核大小的范圍內除了引力相互作用電磁相互作用之外，還存在比電磁作用更強的強相互作用和介于電磁作用和引力作用之間的弱相互作用，前者是核子結合成核的核力，后者引起原子核的β衰變。對于核力的研究認識到核力是通過交換介子而產生的，并根據核力的電荷無關性建立起同位旋概念。

第二階段（1937～1964)

先后陸續發現了眾多的粒子。1937年從宇宙線中發現μ子，后來證實它不參與強作用，它和與之相伴的μ中微子同電子及與之相伴的電子中微子可歸入一類，統稱為輕子。1947年發現π±介子，1950年發現π0介子，1947 年還發現奇異粒子。50年代粒子加速器和各種粒子探測器有了很大發展，從而開始了用加速器研究并大量發現基本粒子的新時期，各

種粒子的反粒子被證實；發現了為數不少的壽命極短的共振態。基本粒子的大量發現，其中大部分是強子，人們懷疑這些基本粒子的基本性。人們嘗試將強子進行分類，提出頗為成功的強子分類的“八重法”。

這一階段理論上最重要的進展是重正化理論的建立和相互作用中對稱性的研究

進一步解釋宇稱不守恒

。關于描述電磁場量子化的量子電動力學，通過重正化方法消除了發散困難，對于電子和μ子反常磁矩以及蘭姆移位的理論計算與實驗結果精確符合。量子電動力學經受眾多實驗檢驗，成為描述電磁相互作用的成功的基本理論。對稱性與守恒定律聯系在一起，關于相互作用中對稱性的研究，最為重要的結果是1956年李政道、楊振寧提出弱作用下宇稱不守恒，[2]1957年被吳健雄等人的實驗及其他實驗證實，這些實驗同時也證實了在弱作用下電荷共軛宇稱不守恒。這些研

究推動弱作用理論的進展。

第三階段（1964～1994)

以提出強子 結構的夸克模型為標志。1964 年 M.蓋耳曼和 G.茲韋克在強子分類八重法的基礎上分別提出強子由夸克構成，夸克共有上夸克u、下夸克d和奇異夸克s三種，它們的電荷、重子數為分數。夸克模型可以說明當時已發現的各種強子。夸克模型得到后來進行的高能電子、高能中微子對質子和中子的深度非彈性散射實驗的支持，實驗顯示出質子和中子內部存在點狀結構，這些點狀結構可以認為是夸克存在的證據。1974年發現J／ψ粒子，其獨特性質必須引入一種新的粲夸克c，1979年發現另外一種獨特的新粒子Υ，必須引入第5種夸克，稱為底夸克b。另一方面，1975年發現重輕子τ，并有跡象表明存在與τ相伴的τ中微子，于是輕子共有6種。迄今的實驗尚未發現輕子有內部結構。人們相信輕子是與夸克屬于同一層次的粒子。輕子與夸克的對稱性意味著存在第6種頂夸克t。1994年4月26日，美國費米國家實驗室宣布已找到頂夸克存在的證據。

這一階段理論上最重要的進展是建立電弱統一理論和強相互作用研究的進展。1961 年S.L.格拉提出，其基礎是楊振寧和 R.L.密耳斯于1954年提出的非阿貝耳規范理論。按照這一模型，光子是傳遞電磁作用的粒子，傳遞弱作用的粒子是W±和Z0 粒子，但是W±、Z0是否具有靜質量，理論上如何重正化問題沒有解決。1967～1968年在對稱性自發破缺的基礎上，S.溫伯格、A.薩拉姆發展了格拉肖的電弱統一模型，建立了電弱統一的完善理論，闡明了規范場粒子W±、Z0是可以有靜質量的，理論預言它們的質量在80～100吉電子伏特（GeV），此外還預言存在弱中性流。1973年觀察到弱中性流，1983 年發現W±、Z0粒子，其質量（mW≈80GeV，mZ≈90GeV）及特性同理論上期待的完全相符。關于強作用的研究，1973年 G.霍夫特D.J.格羅斯等人發展了量子色動力學理論。量子色動力學與量子電動力學一樣，也是一種定域規范理論。在這個理論中，夸克之間的強相互作用是由于夸克具有色荷交換色膠子而產生的，膠子沒有靜質量，但帶有色荷。強相互作用具有漸近自由的性質，即夸克之間的強相互作用并不是隨著它們的距離增大而減弱，而是相反；當它們相距很近而處于強子內部時，相互作

用很弱，可近似地看成是自由的，從而能夠說明夸克、膠子的禁閉性質、輕子對強子深度非彈性散射的異常現象以及噴注現象等。

在粒子物理學的深層次探索活動中，粒子加速器、探測手段、數據記錄和處理以及計算技術的應用不斷發展，既帶來粒子物理本身的進展，也促進整個科學技術的發展；粒子物理所取得的豐碩成果已經在宇宙演化的研究中起著重要的作用。

第三篇：物理學的進步對社會發展的貢獻

物理學的進步對社會發展的貢獻

電子的發現者是英國科學家湯姆孫發現的,這是第一個被發現的基本粒子,由于電子的發現,湯姆孫被后人譽為”一位最先打開通向基本粒子物理學大門的偉人”.他因電子發現和對氣體導電理論和實驗的研究所作出的貢獻獲1906年諾貝爾物理學獎.電子的發現打破了原子不可分的經典的物質觀,向人們宣告原子不是構成物質的最小單元,它具有內部結構,是可分的.電子的發現是與微觀物質組成有最直接的關系,它是組成原子的普適成分,它的質量比氫原子要小3個數量級.電子的發現開辟了原子物理學的嶄新研究領域.在這以后,電子的性質,在原子中電子的運動規律,電子通過晶體的衍射等都是物理學家感興趣的研究內容.在這些領域的不少研究成果都獲得了諾貝爾物理學獎.電子的問世開辟了電子技術的新時代.從20世紀20年代開始,從電子管生產到半導體管的誕生及半導體技術的發展,再到集成電路的發明,使人類進入微電子科技時代.作為現代技術革命的重要標志的微電子技術不僅使人類的通訊技術進入高速,準確和可靠的領域,同時,也大大促進了電子計算機技術的發展,微電子技術和電子計算機技術正是現代現代信息技術的兩個重要基礎,使今天人類社會又步入了一個新的發展時期即信息社會。

從17世紀至18世紀，牛頓力學和熱力學對機械工業，尤其是熱機的發展起了巨大的推動作用；19世紀，不斷發展的經典電磁理論，促進了工業電氣化和無線電通信的發展；20世紀上半葉，隨著相對論和量子力學的創立，人類的認識深入到原子和原子核內部，人類開始進入了核能時代和信息時代。此外物理學還有著豐富的精神價值：物理學的發展深深地影響著人類的思維方式和認識方式；物理學和哲學有著密切的關系，辯證唯物主義的產生和發展，從物理學中汲取了許多“營養”；物理學與數學在形成和發展過程中共同建立起來的“實驗方法”、“邏輯方法”和“概念方法，在科學研究中得到普遍的應用，成為科學方法論的三大支柱。因此，物理學對人類文明進步做出了積極的貢獻，成為當代人類文化的一個重要組成部分。

物理思想與方法不僅對物理學本身有價值，而且對整個自然科學，乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎，甚至經濟學獎的獲獎者中，有一半以上的人具有物理學的背景；——這意味著他們從物理學中汲取了智能，轉而在非物理領域里獲得了成功。——反過來，卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出：沒有物理修養的民族是愚蠢的民族。

在我們的生活中，每時每刻都存在這屋里知識，比如說，坐車為什么要繼安全帶啊，這是物理學的慣性知識吧，我們為什么可以看電視啊，電視機的制作與電磁學有關吧，其實許多的家用電器都是依據物理知識制造出來的。隨著物理學的進步科學家制作出來的東西會更先進，無論是對社會還是人類都是有幫助的，像電話，電腦，哪一個不是用物理學作為基礎。

近代科學技術自19世紀傳入中國以來，經歷了一段非同尋常的曲折過程。從19世紀中葉自強運動中開始的“師夷之長技”和“求強求富”，到20世紀初年的“科學救國”、“實業救國”思潮，從50年代的“向科學進軍”，到20世紀末葉的“科教興國”戰略，中國人對科學技術給予了多少希望、夢想和憧憬！150年來，中國科學技術的進步是顯著的，但在全人類共同創建的現代科學技術大廈中，中國人的貢獻還相當有限，中國科學技術的現代化還沒有完成。站在新世紀的門檻上，中國應該如何發展科學技術，追趕國際先進水平，實現“科教興國”的歷史重任？面對這樣重大的問題，我們不僅要深入了解和借鑒科學技術發達國家的經驗，還必須深入研究中國近現代科學技術發展的歷程及其與社會文化的關系，力求準確地把握科學技術的特性及其發展機制，總結中國近現代科學技術發展的歷史經驗和教訓。令人遺憾的是，我們在致力于解決眼前的科學和技術問題，追趕國際先進水平的時候，卻很少系統地探討和總結我們一二百年來科技發展的經驗和教訓。長期以來，我們對如何推進中國科學技術的進步、創造有利于科學技術發展的社會條件和文化氛圍缺乏應有的認識。結果，我們不僅不易充分汲取歷史的經驗教訓，反而可能重復舊的失當的政策和舉措。因此，在面臨重任和挑戰的今天，系統的研究中國近現代科學技術發展史不但是學術研究的一項緊迫任務，也是現實賦予我們的重大課題。“物理”一詞，在2300年前我國的先秦時期就出現了。當時的思想家還認為自然界的規律和人文社會的規律是統一的，人文社會的法則也應該歸結為天地、自然的法則。從這點來看，當時的物理學與哲學是混為一體的。

其實“物理”一詞，在2300年前我國的先秦時期就出現了，但當時的含義比現在的“物理”要廣泛得多。它泛指人類對自然界及人類自身的理性認識或世界萬物的道理。中國古代的學者很注意對自然現象的觀察和理解，他們認為對自然規律的認識，對于每個人的世界觀、人生觀以至于人格的形成至關重要。當時的思想家還認為自然界的規律和人文社會的規律是統一的，人文社會的法則也應該歸結為自然的法則；后來有人把這個觀點概括為“天人合一”。從這點來看，當時的物理學與哲學是混為一體的。例如，孔子在《大學》中把人的教育過程描述為:一個人首先要盡力探求世界萬物的道理，深入理解得到的各種知識，才會有崇高的理想和堅定的信念，才能修養好人高尚的品德；每個人有了好的品德，才能處理好家族、社會與國家的關系，達到天下太平。生活在公元前4世紀的屈原，在他著名的《天問》一詩中就曾一連向大自然提出了172個問題，表現了中國古代先賢追求真理的精神。中國古代學者對物理現象和規律的重視和探究不僅深刻地影響著人們的價值觀，促進了中國社會經濟和科學文化的發展，還導致一系列的技術發明。例如中國在很早的時期就建立了先進的天象綜合觀測技術，創建了一批珍貴的記錄，包括用甲骨文記錄的、世界最早的超新星爆發事件。通過長期的觀測與實踐，創造了與農業生產相結合的農歷，促進了農業經濟的發展，并延用至今在湖北隨縣曾侯乙墓出土的編鐘又如聲學上，在樂器制作、聲音傳播規律的掌握以及具備完美聽覺的音樂殿堂的建造上都取得了突出的成就。1978年在湖北隨縣出土了公元前500年制造的曾侯乙編鐘，共8組合計65件。現代中國物理工作者通過研究，發現它所包含的物理內容令人驚嘆!由青銅鑄成的編鐘，鐘形是扁瓦形的而不是圓的，每個鐘具有雙音性質，各自可以發頻率相差大三度或小三度的兩個音。整個編鐘的音域共5個八度，中音區12個半音俱全，音高幾乎與現代樂器的音高一致。編鐘的延音短，能夠演奏旋律快的音樂，鐘上突起的鐘枚起到濾波的作用，使音質更為優美，無論是中華民族音樂還是西方的交響樂曲都能演奏。聲學分析表明，編鐘正著敲時鐘體振動波譜的最大振幅正好在正中，而波節則在離正中側敲點處；編鐘側敲時振動波譜的最大振幅正好在側邊，而波節則正好在正敲點處，因此兩種聲音互不干擾。扁形的鐘體剛性比圓形的要高得多，振幅衰減得快，從而延音短能夠演奏旋律快的樂曲。2000年9月在巴黎中國文化周上演出的古代編鐘樂舞，曾引起歐洲觀眾的廣泛贊揚。編鐘在法國巴黎舞臺上演奏時，除了中國古代樂曲外，還演奏了一段第9交響曲。其他如力學方面我國在杠桿原理、靜力平衡原理以及在能夠演奏旋律快的音樂秤量工具和建筑結構等方面也很早就有很多建樹；光學方面，在墨子的《墨經》中對幾何光學的現象已有相當完整的表述，當時已發現小孔成像技術，發展了金屬放大鏡技術等。歷史上，中華民族以高度的智慧和能力通過各種各樣的發明創造，為人類文明的發展作出了偉大的貢獻。在16世紀之前的相當長的一個時期中，中國科技領先世界，其中對物理現象及其規律的研究和應用起了十分重要的作用。無庸諱言，中國的物理盡管在當時是先進的，但與近代的物理相比，卻有著質的差距：還沒有在系統實驗的基礎上，通過“由此及彼”、“由表及里”、“去粗取精”、“去偽存真”的過程上升到系統的、科學的理性認識；還不能定量地表達客

觀世界的普遍規律，進而精確預言客觀物體未來的狀態。

中國近代物理學的歷程

中國近代物理學的發展不如西方，一方面因為長期的封建統治不利于“求真唯實”的近代科學的萌發，“閉關鎖國”又阻止了西方近代科學的傳入;另一方面也因為我國的傳統文化比較講究實用，缺乏科學探索和建立理性思維體系的動力。令人遺憾的是，近代科學并沒有起源于先前經濟科技發達的中國，中國近代物理學的起步比西方晚了200多年。其中深刻的原因十分復雜，需要歷史學家從各個角度仔細研究才搞得清楚。一方面可能在長期封建統治下的倫理道德與文化觀念，包括“君君、臣臣、父父、子子”，“唯君是從”，“唯古是尊”等等，不利于講究“求真唯實”的近代科學的萌發；加上清代“閉關鎖國”的政策又阻止了西方近代科學的傳入。另一方面我國的傳統文化比較講究實用，缺乏科學探索和建立理性思維體系的動力也可能是其中的原因之一。我們往往講“學以致用”講得很多，而對“學以致知”講得不夠。這樣的文化可以有利于技術研究的開展，卻不足以推動科學探索的發展。結果我國不乏優秀的技術發明，但往往止步于其應用上的成就而很少形成系統的科學理論。盡管科學研究與技術研究在形式和方法上并沒有什么不同，但技術研究的動機全在于應用，而基礎科學則代表著一種探索，其目標在于揭示和認識客觀世界的基本規律；它的動機是求知、求真，對客觀真理的追求。“落后就要挨打”，中國科技大幅度地落后，形成了前所未有的被動挨打的局面。1840年的鴉片戰爭和后來1894年中日甲午海戰中國都以慘敗告終。這些慘痛教訓，激勵國人“興學救國”，開始以譯書、建學、派遣留學生等方式向西方學習現代科學技術。我國正式用物理學作為Physic的學名也是于1900年從日文翻譯的“物理學”出版開始的。然而那時的學習還只停留于“西學為用”的層面上，沒有深入到學習先進的科學與人文精神與先進的文化觀念中去。1919年的“五四”運動高舉“科學、民主”的大旗，才真正開始發展中國的近代物理和近代科學，成為中國人民摒棄陳腐思想、制度，爭取民族獨立解放，建立新中國的重要組成部份。當時許多人在西方留學完成學業之后，立即返回苦難深重的祖國，發展教育，培養青年人才，并逐步開展中國物理學的研究。1919年我國首次在北京大學設立“物理學系”，開設完整的本科課程和實驗。之后清華、南京、東南、中央等大學先后建立物理教育中心。1930年前后，全國有2百多所高等院校設物理系。其中北大、清華、浙大、中大、燕京等若干大學等已開展物理學研究。1928-1929年間，中央研究院物理研究所也先后于上海和北京成立。1930年左右，全國的物理學工作者發展到三百人左右。中國物理學界還積極地與西方物理學界建立了廣泛聯系。著名物理學家愛因斯坦在1922年底、1932年初兩度來上海訪問，朗之萬、狄拉克、玻爾等著名科學家也先后來華訪問。1931年保爾·朗之萬在北京建議中國物理學工作者聯合起來成立中國物理學會并參加國際純粹與應用物理學會聯合會IUPAP。正是在這樣的背景下，在日軍侵華前夕，中國物理學會于1932年8月23日在清華大學正式成立。中國物理學會成立之后，即為發展中國的物理學努力奮斗，學會堅持不渝地每年舉行一次年會，堅持出版物理學報，論文用英、法、德三種文字發表，附以中文

摘要，做了大量的工作。

1937年7月7日日寇在盧溝橋發起侵華戰爭。八年抗戰中，各地區的教育和研究機構被迫西遷到四川、云南、廣西、貴州、陜西等地區，在極端艱難困苦的條件下，堅持物理教學和研究，從未停息。在海外從事前沿研究的愛國學者也不斷回國工作，竭盡全力使中國物理教育達到先進水平。周培源關于湍流模式理論的奠基性工作、王淦昌提出的中微子探測方法、吳大猷的《多原子分子結構和振動光譜》專著、王竹溪和湯佩松關于植物細胞水勢的研究等，都是當時具有國際影響的成果。西南聯大等校還培養出以楊振寧、李政道、黃昆等為杰出代表的一批優秀學者。抗戰期間中國物理學會堅持開了六次年會，出版了六期學報。1942年還開報告會紀念牛頓誕生300周年。一些努力為近代物理學在中國的發展培養了人才，奠定了基礎，先輩們艱苦創業的精神令人欽佩。新中國成立之后，我國物理學家在黨和政府的領導下，建立起完整的物理學教育和研究體系，在數十所大學設立物理系，物理學教育的規模和質量空前提高，各大學物理系每年招生的數目，遠遠超過解放前各大學物理系所有在校學生的總和；還建立了幾十個與物理有關的專業研究院所，從事物理學基礎和應用研究。當時在國外的一大批中國物理學者，周培源、趙忠堯、錢三強、何澤慧、王大珩、胡寧、黃昆、朱光亞等相繼歸來，他們和留在國內的老一輩物理學家相結合，大大增強了中國物理學隊伍的實力。五十年代后期，許多優秀的物理工作者，堅決服從國家需要，放棄自己熟悉的專業，投入到“兩彈一星”的研制工作中去。他們和其他方面的專家、干部、工人及解放軍指戰員一起，在當時國家經濟困難、技術基礎薄弱和工作環境十分艱苦的條件下，依靠自主創新，用較少的投入和較短的時間，突破了原子彈、氫彈和人造地球衛星等尖端技術，取得了舉世矚目的成就。1999年9月18日中央決定表彰為研究“兩彈一星”做出突出貢獻的23名科技專家并授予“兩彈一星功勛獎章”，其中物理學家有王淦昌、鄧稼先、錢三強、郭永懷、于敏、王大珩、朱光亞、吳自良、陳能寬、周光召、錢學森、程開甲、彭桓武等13人。他們是中國優秀物理學工作者的代表，也是中國物理學工作者的楷模。我們要學習他們愛國奉獻的精神和高貴品格！另一方面，從他們的貢獻中我們既看到了物理學的發展對加強國防建設和提高綜合國力競爭的重大意義，也看到了物理探索與需求牽引相結合對發展科學技術和國防安全的重要作用。例如，為了制造原子彈，我們從教科書上就知道，必須使裂變材料達到臨界體積，發生鏈式反應才能爆炸。但用什么方式來達到？怎么來提高爆炸的威力？這些都是高度機密的問題，誰都不會讓你知道。這里涉及裂變物理、中子物理、爆轟物理、高壓物理、流體物理等一系列復雜的物理問題。我們只能在沒有任何設計資料和關鍵數據的條件下，靠自己的智慧，通過物理分析，來進行物理設計和研制。那時候，在彭桓武先生的領導下，周光召等理論物理學家，為了確定設計中的一個疑點，就用理想條件下炸藥爆炸的最大功從頭進行計算，經過反復9次仔細計算最后終于實現并確認了總體設計。1964年10月16日中國原子彈爆炸成功了。這是自主創新取得的一次重大勝利！1960年，前蘇聯毀約撤走專家時，曾有專家斷言中國人20年搞不出原子彈來，結果我們短短四年就成功了。爆炸成功后，美國人通過塵埃測試不得不承認中國采用了先進的內爆型設計技術。我們依靠自主創新在物理上解決了熱核點火和自持燃燒的關鍵。在原子彈爆炸兩年零兩個月之后又成功地突破了氫彈的研制，創造了核武器發展的最快速度。我們之所以能這么快和好的掌握核武器，除了有黨中央的英明決策之外，最重要的是有像鄧稼先、郭永懷等一心獻身祖

國的科學家。

改革開放以來，科教興國的戰略為物理學在中國的發展提供了新的機遇，注入了新的活力。首先是國家大幅度增加了對科技和教育的投入，包括建立國家自然科學基金資助自由探索，啟動“863”計劃、攀登計劃和“973”計劃，結合國家需求推動前沿物理研究。實施“科教興國”的戰略以來，年均科研投入的增長在22%以上。為了加強青年人才的培養，國家在發展高等教育規模的基礎上，建立學位制度，強化了高層次人才的教育，還通過設立“國家杰出青年基金”、資助創新團隊等其他舉措，培育高素質科技創新人才。1993年來，物理學科上已有4500余人獲得博士學位，150余人獲國家杰出青年基金，資助總額1億元，還有7個物理學的研究團隊獲“創新群體”資助。與此同時，國家還以較大的經費力度先后建造了一批物理學的重大科學工程（如正負電子對撞機，同步輻射裝置、重離子加速器，用于核聚變研究的托卡馬克裝置等）和一批國家重點實驗室。這些重大舉措為加快中國物理學趕上世界先進水平的步伐奠定了堅實的基礎。國家“科教興國”戰略的實施和中國物理學會各方面的努力，為中國物理學的大發展創造了極為有利的環境和條件，在物理學的各個領域都出現了空前良好的發展勢頭。在國際重要期刊上發表文章的數量迅速攀升。國家大型科學工程上做出了諸如t-輕子質量精密測定、新的放射性核素，包括超重核素的合成、利用同步輻射光分析確定SARS病毒的結構等一系列為我國在世界同行中占有一席之地的工作。物理的各個領域包括理論物理、激光物理、微結構物理、高溫超導、晶體生長、X-光結構分析以及碳納米管等，都有一批高水平的工作。如上海光機所徐至展等發展了基于OPCPA的太瓦激光裝置，他們還用超短超強激光與大尺度原子和分子團簇作用產生了高能離子（如1.3MeV氮）。更加令人欣喜的是，近年來，我們有一批中青年科學家，在前沿領域，做出了不少在國際上有較大影響的工作。如在量子信息方面，中國科大潘建偉小組，創造了在13公里內自由通訊的紀錄；中科院物理所薛其坤等在納米超導體方面發現了量子尺效應導致的金屬薄膜材料的奇異超導性質——超導轉變溫度隨薄膜厚度的振蕩現象等等.物理學是人類對物質世界基本認識的結晶，是人類探究物質世界實踐經驗的概括和總結物理學的基本使命是認識物質世界，并以概念、規律、方法、理論等形態，客觀反映物質世界，以正確地揭示物質世界現象和過程的本質。物理學作為一門探索物質結構和物質運動基本規律的科學，是公認具有基礎性和應用性的重要學科。物理學作為一門成熟的科學有著巨大的物質價值，物理知識可以被轉化為技術和產品，對人類的物質生活產生深刻的影響。眾所周知，從17世紀至18世紀，牛頓力學和熱力學對機械工業，尤其是熱機的發展起了巨大的推動作用；19世紀，不斷發展的經典電磁理論，促進了工業電氣化和無線電通信的發展；20世紀上半葉，隨著相對論和量子力學的創立，人類的認識深入到原子和原子核內部，人類開始進入了核能時代和信息時代。此外物理學還有著豐富的精神價值：物理學的發展深深地影響著人類的思維方式和認識方式；物理學和哲學有著密切的關系，辯證唯物主義的產生和發展，從物理學中汲取了許多“營養”；物理學與數學在形成和發展過程中共同建立起來的“實驗方法”、“邏輯方法”和“概念方法，在科學研究中得到普遍的應用，成為科學方法論的三大支柱。因此，物理學對人類文明進步做出了積極的貢獻，成為當代人類文化的一個重要組成部分。

第四篇：物理學史對我的影響和感想

玻爾對物理學的貢獻和對我的啟迪

夏毛

（重慶文理學院電子電氣工程學院，09物理學重慶永川）

摘 要：簡要介紹牛頓對物理學的重要貢獻，總結了牛頓的幾個重大成就，并從產生背景、牛頓思考過程、解決的問題和結果做出分析討論。介紹了牛頓除了作為一個物理學家外，社會方面也對世界做過貢獻。玻爾創建的建立微積分學說，對當今影響巨大，切牛頓的作風和品質值得我們學習。

關鍵詞： 牛頓；二項式定律；建立微積分；方程式和變分法；牛頓運動定律；光學貢獻

牛頓（1643年1月4日~1727年3月31日）爵士，英國皇家學會會員，是一位英國物理學家、數學家、天文學家、自然哲學家和煉金術士，著有《自然哲學的數學原理》、《光學》、《二項式定理》和《微積分》。他在1687年發表的論文《自然哲學的數學原理》里，對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此后三個世紀里牛頓像(21張)物理世界的科學觀點，并成為了現代工程學的基礎。他通過論證開普勒行星運動定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律；從而消除了對太陽中心說的最后一絲疑慮，并推動了科學革命。

在力學上，牛頓闡明了動量角動量守恒之原理。在光學上，他發明了反射式望遠鏡，并基于對三棱鏡將白光發散成可見光譜的觀察，發展出了顏色理論。他還系統地表述了冷卻定律，并研究了音速。在數學上，牛頓與戈特弗里德·萊布尼茨分享了發展出微積分學的榮譽。他也證明了廣義二項式定理，提出了“牛頓法”以趨近函數的零點，并為冪級數的研究作出了貢獻。在2005年，英國皇家學會進行了一場“誰是科學史上最有影響力的人”的民意調查，牛頓被認為比阿爾伯特·愛因斯坦更具影響力。二項式定理

在一六六五年，剛好二十二歲的牛頓發現了二項式定這對于微積分的充分發展是必不可少的一步。二項式定理在組合理論、開高次方、高階等差數列求和，以及差分法中有廣泛的應用。

二項式級數展開式是研究級數論、函數論、數學分析、方程理論的有力工具。在今天我們會發覺這個方法只適用于ｎ是正整數，當ｎ是正整數１，２，３，.......，級數終止在正好是ｎ＋１項。如果ｎ不是正整數，級數就不會終止，這個方法就不適用了。但是我們要知道那時，萊布尼茨在一六九四年才引進函數這個詞，在微積分早期階段，研究超越函數時用它們的級來處理是所用方法中最有成效的。

2建立微積分

在牛頓的全部科學貢獻中，數學成就占有突出的地位。他數學生涯中的第一項創造性成果就是發現了二項式定理。據牛頓本人回憶，他是在1664年和1665年間的冬天，在研讀沃利斯博士的《無窮算術》時，試圖修改他的求圓面積的級數時發現這一定理的。

笛卡爾的解析幾何把描述運動的函數關系和幾何曲線相對應。牛頓在老師巴羅的指導下，在鉆研笛卡爾的解析幾何的基礎上，找到了新的出路。可以把任意時刻的速度看是在微小的時間范圍里的速度的平均值，這就是一個微小的路程和時間間隔的比值，當這個微小的時間間隔縮小到無窮小的時候，就是這一點的準確值。這就是微分的概念。

微積分的創立是牛頓最卓越的數學成就。牛頓為解決運動問題，才創立這種和物理概念直接聯系的數學理論的，牛頓稱之為“流數術”。它所處理的一些具體問題，如切線問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數的極大和極小值問題等，在牛頓前已經得到人們的研究了。但牛頓超越了前人，他站在了更高的角度，對以往分散的結論加以綜合，將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統一為兩類普通的算法——微分和積分，并確立了這兩類運算的互逆關系，從而完成了微積分發明中最關鍵的一步，為近代科學發展提供了最有效的工具，開辟了數學上的一個新紀元。

牛頓沒有及時發表微積分的研究成果，他研究微積分可能比萊布尼茨早一些，但是萊布尼茨所采取的表達形式更加合理，而且關于微積分的著作出版時間也比牛頓早。

在牛頓和萊布尼茨之間，為爭論誰是這門學科的創立者的時候，竟然引起了一場悍然大波，這種爭吵在各自的學生、支持者和數學家中持續了相當長的一段時間，造成了歐洲大陸的數學家和英國數學家的長期對立。英國數學在一個時期里閉關鎖國，囿于民族偏見，過于拘泥在牛頓的“流數術”中停步不前，因而數學發展整整落后了一百年。

1707年，牛頓的代數講義經整理后出版，定名為《普遍算術》。他主要討論了代數基礎及其(通過解方程)在解決各類問題中的應用。書中陳述了代數基本概念與基本運算，用大量實例說明了如何將各類問題化為代數方程，同時對方程的根及其性質進行了深入探討，引出了方程論方面的豐碩成果，如:他得出了方程的根與其判別式之間的關系，指出可以利用方程系數確定方程根之冪的和數，即“牛頓冪和公式”。

牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心，給出密切線圓(或稱曲線圓)概念，提出曲率公式及計算曲線的曲率方法。并將自己的許多研究成果總結成專論《三次曲線枚舉》，于1704年發表。此外，他的數學工作還涉及數值分析、概率論和初等數論等眾多領域。牛頓在數學上最卓越的成就是創建微積分。他超越前人的功績在于，他將古希臘以來求解無限小問題的各種特殊技巧統一為兩類普遍的算法－－微分和積分，并確立了這兩類運算的互逆關系，如：面積計算可以看作求切線的逆過程。那時萊布尼茲剛好亦提出微積分研究報告，更因此引發了一場微積分發明專利權的爭論，直到萊氏去世才停息。后世認為牛頓提出微積分概念雖然更早，但萊布尼茲的方法更加完善。微積分方法上，牛頓所作出的極端重要的貢獻是，他不但清楚地看到，而且大膽地運用了代數所提供的大大優越于幾何的方法論。他以代數方法取代了卡瓦列里、格雷哥里、惠更斯和巴羅的幾何方法，完成了積

分的代數化。從此，數學逐漸從感覺的學科轉向思維的學科。

微積分產生的初期，由于還沒有建立起鞏固的理論基礎，被有些喜愛思考的人研究。更因此而引發了著名的第二次數學危機。這個問題直到十九世紀極限理論建立，才得到解決。

3方程論與變分法

牛頓在代數方面也作出了經典的貢獻，他的《廣義算術》大大推動了方程論。他發現實多項式的虛根必定成雙出現，求多 項式根的上界的規則，他以多項式的系數表示多項式的根ｎ次冪之和公式，給出實多項式虛根個數的限制的笛卡爾符號規則的一個推廣。

牛頓在還設計了求數值方程的實根近似值的對數和超越方程都適用的一種方法，該方法的修正，現稱為牛頓方法。

牛頓在力學領域也有偉大的發現，這是說明物體運動的科學。

第—運動定律是伽利略發現的。這個定律闡明，如果物體處于靜止或作恒速直線運動，那么只要沒有外力作用，它就仍將保持靜止或繼續作勻速直線運動。這個定律也稱慣性定律，它描述了力的一種性質：力可以使物體由靜止到運動和由運動到靜止，也可以使物體由一種運動形式變化為另一種形式。此被稱為牛頓第一定律。力學中最重要的問題是物體在類似情況下如何運動。牛頓第二定律解決了這個問題；該定律被看作是古典物理學中最重要的基本定律。牛頓第二定律定量地描述了力能使物體的運動產生變化。它說明速度的時間變化率（即加速度a與力F成正比，而與物體的質量里成反比，即a=F/m或F＝ma；力越大，加速度也越大；質量越大，加速度就越小。力與加速度都既有量值又有方向。加速度由力引起，方向與力相同；如果有幾個力作用在物體上，就由合力產生加速度，第二定律是最重要的，動力的所有基本方程都可由它通過微積分推導出來。

此外，牛頓根據這兩個定律制定出第三定律。牛頓第三定律指出，兩個物體的相互作用總是大小相等而方向相反。對于兩個直接接觸的物體，這個定律比較易于理解。書本對子桌子向下的壓力等于桌子對書本的向上的托力，即作用力等于反作用力。引力也是如此，飛行中的飛機向上拉地球的力在數值上等于地球向下拉飛機的力。牛頓運動定律廣泛用于科學和動力學問題上。

4牛頓運動定律

牛頓運動定律是艾薩克·牛頓提出了物理學的三個運動定律的總稱，被譽為是經典物理學的基礎。

為“牛頓第一定律（慣性定律：一切物體在不受任何外力的作用下，總保持勻速直線運動 狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。——它明確了力和運動的關系及提出了慣性的概念）”、“牛頓第二定律（物體的加速度跟物體所受的合外力F成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。）公式：F=kma（當m單位為kg，a單位為m/s2時，k=1）、牛頓第三定律（兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。光學貢獻

在牛頓以前，墨子、培根、達·芬奇等人都研究過光學現象。反射定律是人們很早就認識的光學定律之一。近代科學興起的時候，伽利略靠望遠鏡發現了“新宇宙”，震驚了世界。荷蘭數學家斯涅爾首先發現了光的折射定律。笛卡爾提出了光的微粒說??

牛頓以及跟他差不多同時代的胡克、惠更斯等人，也像伽利略、笛卡爾等前輩一樣，用極大的興趣和熱情對光學進行研究。1666年，牛頓在家休假期間，得到了三棱鏡，他用來進行了著名的色散試驗。一束太陽光通過三棱鏡后，分解成幾種顏色的光譜帶，牛頓再用一塊帶狹縫的擋板把其他顏色的光擋住，只讓一種顏色的光在通過第二個三棱鏡，結果出來的只是同樣顏色的光。這樣，他就發現了白光是由各種不同顏色的光組成的，這是第一大貢獻。

牛頓為了驗證這個發現，設法把幾種不同的單色光合成白光，并且計算出不同顏色光的折射率，精確地說明了色散現象。揭開了物質的顏色之謎，原來物質的色彩是不同顏色的光在物體上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年，牛頓把自己的研究成果發表在《皇家學會哲學雜志》上，這是他第一次公開發表的論文。

許多人研究光學是為了改進折射望遠鏡。牛頓由于發現了白光的組成，認為折射望遠鏡透鏡的色散現象是無法消除的(后來有人用具有不同折射率的玻璃組成的透鏡消除了色散現象)，就設計和制造了反射望遠鏡。

牛頓不但擅長數學計算，而且能夠自己動手制造各種試驗設備并且作精細實驗。為了制造望遠鏡，他自己設計了研磨拋光機，實驗各種研磨材料。公元1668年，他制成了第一架反射望遠鏡樣機，這是第二大貢獻。公元1671年，牛頓把經過改進得反射望遠鏡獻給了皇家學會，牛頓名聲大震，并被選為皇家學會會員。反射望遠鏡的發明奠定了現代大型光學天文望遠鏡的基礎。

同時，牛頓還進行了大量的觀察實驗和數學計算，比如研究惠更斯發現的冰川石的異常折射現象，胡克發現的肥皂泡的色彩現象，“牛頓環”的光學現象等等。牛頓還提出了光的“微粒說”，認為光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直線運動路徑。他的“微粒說”與后來惠更斯的“波動說”構成了關于光的兩大基本理論。此外，他還制作了牛頓色盤等多種光學儀器。對我的啟迪

牛頓對物理學的貢獻巨大，是他奠定了他物理學泰斗的基礎。他專注、專心是做好事情的基礎，牛頓對于科學研究的專心到了癡情的地步。據說有一次牛頓煮雞蛋，他一邊看書一邊干活，糊里糊涂地把一塊懷表扔進了鍋里，等水煮開后，揭蓋一看，才知道錯把懷表當雞蛋煮了。還有一次，一位來訪的客人請他估價一具棱鏡。牛頓一下就被這具可以用作科學研究的棱鏡吸引住了，毫不遲疑地回答說：“它是一件無價之寶！”客人看到牛頓對棱鏡垂涎三尺，表示愿意賣給他，還故意要了一個高價。牛頓立即欣喜地把它買了下來，管家老太太知道了這

件事，生氣地說：“咳，你這個笨蛋，你只要照玻璃的重量折一個價就行了！”

正是牛頓潛心于科學、宇宙的探究，使他錯過了兩次甜蜜的愛情。牛頓實在太忙了，他連做夢想的都是宇宙、科學。他往往領帶不結，鞋帶不系好，馬褲也不扣好，就走進大學餐廳。科學上許多新的問題不斷撲向牛頓的腦海，他整個熱情都集中到了科學事業上。可以說，每一個偉大的科學家，都是富的激情、富有理想的詩人，但牛頓是一個追求用科學中的光線譜來解釋他的理想的特殊類型的詩人。他讓他的思想展翅飛翔，以整個宇宙作為藩籬。在他的整個心田里，填滿了自然、宇宙，也許這是他終身未娶的最根本原因。牛頓雖然是科學巨將，但做人很低調。對于他的發明和發現，他這樣說：“我不知道在別人看來，我是什么樣的人，但在我自己看來，我不過就像是一個在海濱玩耍的小孩，為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜，而對于展現在我面前的浩瀚的真理的海洋，卻全然沒有發現。”牛頓的專心，認真，謙卑都是我們這些晚輩學習的榜樣。也正是牛頓的這些品質讓他成為了后人敬仰和崇拜的人。這也是牛頓這位科學偉人給我的啟示，值得我一輩子去學習。

參考文獻：

[1] 褚圣麟．原子物理學［M］．北京：高等教育出版社，2010．26-70

[2] 郭奕玲，沈慧君．物理學史［M］．北京：清華大學出版社，2010．232-262

第五篇：物理學史對中學物理教育的重要作用

論

文

物理學史對初中物理教育的重要作用

楊建華

物理學史對初中物理教育的重要作用

摘要：

物理學史是研究物理學發展歷史的科學，它不僅真正地記載了物理科學形成發展的歷程，而且解釋與分析了歷程的形成背景與規律，不僅包含物理科學知識體系逐漸成熟發展的過程，也包含科學家們的探索、追求真理的事實與故事，包含著豐富的“教書育人”因素。在物理教學中滲透物理學史，以其學科內容的特點以及所具有的豐富的教育因素，不但可以培養學生好的科學態度，而且可以培養學生創造能力，同時還可以培養學生正確的科學思想和方法。在素質教育中發揮“教書育人”的獨特功能，使學生的科學素質得到全面的培養，效果顯著 關鍵字：物理教學 物理學史 素質教育

正文：

把物理學史引入物理教學正越來越成為國際上物理教學改革的引人注目的課題。物理教育工作者日益深刻地認識到物理學史對提高物理教育水平的重要作用。在向素質教育轉軌的今天，探索通過引入物理學史，對學生進行正確的理論思維和研究方法等方面的教育，幫助學生形成辯證唯物主義世界觀基礎，尤其必要

物理學史教育是通過傳授物理學史方面的知識，培養學生科學意識、科學精神及科學方法等多方面品質的過程。物理學史教育是中學物理教學中的重要部分，尤其在當前大力推進素質教育，進而對發展中學生綜合素質提出了更高的要求，物理學史的教育成功則更加明顯。因此，在高中物理教學中引入物理學史教育具有非常重要的意義。誠然，中學物理教學中不可能進行完整的學史教育，只有從中選取很少部分內容。盡管如此，它仍具有多方面的教育功能，主要有以下幾個方面： 1． 體會物理方法

開闊物理思路

通過知識教育滲透物理方法教育固然重要。但是正像每一種物理方法都是其局限性樣，這種進行物理方法教育的方法也存在著不足。中學物理的絕大多數知識是已經建立起嚴密邏輯體系的經典物理學知識，教材無論如何刻意組織內容和教師無論怎樣注意滲透方法，絕大多數情況下也只能涉及邏輯的方法，對于知覺、靈感、信念等非邏輯色彩的但具有創造性的思維方式很難涉及到，而且考慮到教學效率問題，對于經典物理學的內容，我們有可能也有必要盡可能地簡化知識的教學過程。這樣，知識的教學過程就很難充分反映出方法的各個側面。比如說我們通過洛倫茲力的教學傳授假說方法，教學過程中很難將假說需要根據實驗結果不斷地修正和完善，最后發展為理論的特點反映出來。對于這一問題我們可以求助于歷史教學來解決。這里所說的“歷史教學”并不是讓學生把物理學史當作一門課程來學習，而是指給學生開設歷史講座，在教材中插入有關歷史的閱讀材料等，重點在于分析一些重要概念、規律、假說、模型的形成和發展過程。

物理教學是教學雙方通過各種教學手段相互促進、制約的一個特殊過程。如同其他學科一樣，凡一個公式的導出、一個定律或定理的建立，及至每道習題的分析演算，都有它固定的邏輯思維過程和數學推演程序。我們現在當作物理教本上的內容是前人長期探索研究的結晶。隨著科學發展和人類進步，對物理教科書基礎知識的表訴方法和思想方法也愈益顯現出其先進性、適用性和強烈的時代感。根據教材編排特點，分單元講解分析其發展史不僅有助于學生了解各概念、定理、定律的來龍去脈和科學知識的運動過程，而且有助于學生按已有的形式和體系來理解和把握物理知識，從而逐步掌握正確的科學思維方法。例如，在講到“力”的概念時，從古希臘的亞里士多德到伽利略、牛頓，循著為人的研究歷程，從而加深學生對力的概念的理解；在講“電磁感應”的時候，以奧斯特發現電流的磁效應為線索，向學生介紹人類對磁及電和磁關系的認識過程，通過講解安培、法拉弟、等人在揭示電磁關系工作中的艱辛努力和所取得的成果，使學生在有了對電磁發展總體認識的基礎上加深對教材的理解和對左、右手定則、法拉第電磁感應、等關鍵點的把握。

物理學史上可用以體會物理方法開闊學生物理思路和擴大知識視野的例子是舉不勝舉的。依據同一目的，我們對物理學史上曾經產生過的一些有意義的設想和懸而未決的重要課題也有向學生大體介紹的必要。如陳景潤攻歌德巴赫猜想的雄心壯志就萌生于中學時代一位高明的數學教師在講課中提及的“額外”一言。在物理學史中，向這樣的問題也是不乏其例的。

2． 調動學生的非智力因素，提高教學效果

目前中學物理教學改革的關鍵就是在教學過程中最大限度地調動學生學習的主動性和積極性，使他們接受知識的被動地位轉變為自己發現和獲取知識的主動地位。教學過程是師生共同活動的過程，教學活動的本質就是教師通過合理的方式把以教材為主體的知識傳授給學生并達到培養學生能力、發展學生智力的目的。在智力水平相近的情況下，非智力因素對學習起著決定性的作用。只有當學生產生濃厚的興趣和強烈的情感時，才能對物理這門學科產生親切感和廣泛的好奇心，才能產生持之以恒的巨大的驅動力，其智力因素才能得到充分發揮。因此，激發學生的學習興趣，養成愛學習物理的習慣，對發展學生的智力和能力產生定向推動和激勵作用，從而提高學習效率。學生的興趣不是天賦，青少年時期受環境（家庭、社會、學校）影響很大，尤其受到老師影響最深。這就要求我們在教學中不僅要把日常生活、生產勞動中發生的現象、問題與教材緊密聯系起來，使學生認識到學習物理的現實意義；還須把歷史引入教學中，把科學理論的建立、科學發現的過程、科技發明對人類社會發展的貢獻用生動事例展示給學生。學生有好奇心理，他們對科學家刻苦自學、潛心探究的軼事倍感興趣。諸如，伽利略在教堂里面對擺動的吊燈注目凝視；牛頓由蘋果落地聯想到萬有引力；阿基米德在澡堂中頓捂浮體規律；愛迪生坐在雞窩里“孵蛋”等等不脛而走的故事，即使教師不作介紹，學生們也是略知一二的，我們在教學中未嘗不可以運用類似的史料來讓科學家“現身說法”，以在物理現象與學生的學習興趣之間連通一根思維的導線。比如：在講述磁現象時，我們就可用孩提時代的愛因斯坦在看過父親拿來的一只羅盤后，便喚起他自幼即欲探索自然奧秘的興趣，以之誘導學生透過物理現象尋求其本質規律。又如，1820年奧斯特所做的著名的電流磁效應實驗，在過去很長一段時間內被誤傳為一次“偶然的機遇”，其實這正是奧斯特在統一自然力思想的啟迪下孜孜以求的必然結果。若無濃厚的興趣和堅強的毅力是難以成功的，此例同樣能給予學生以深刻的啟發和教益。這種寓史于教、史教相融、啟而后發的教學方法顯然是應當加以提倡的。

3． 科學態度的培養

科學態度是現代公民必備的基本素養，是健全個性的重要組成部分，對學生將來參加社會生活具有很重要的意義。

培養學生的科學態度，要依據態度形成的規律，注意結合學校培養目標、課程目標與內容特點以及學生的實際情況選擇適當的方法來進行。教師在日常的教學中，結合知識教學介紹物理學家的有關事跡，讓他們知道科學態度無論對于科學家自身能否取得科學成就，還是科學事業的發展，都具有重要的意義。要使學生明確認識到科學的概念和原理都是建立在實踐基礎之上的，科學家在觀察、實驗時，必須以實事求是、認真細致的態度對待，任何模型、假說、猜想都必須經受事實檢驗。科學家的任何一個發明、創造以及他們所做出的貢獻，既體現了他們批判地繼承了前人的科學研究成果的繼承精神，又體現了他們大膽創新、勇于探索、堅持實踐、刻苦鉆研、精益求精的科學精神和事實求是的科學態度。

如法拉第歷經10年的反復實驗最終發現了電磁感應定律；我們熟悉的愛迪生是從一個只讀過3個月小學的失學者成長為世界發明大王的，后人曾評價愛迪生成功的基礎是百分之一的靈感加上百分之九十九的汗水，是努力奮斗、堅持不懈的結果。因為嚴謹的科學態度是成功決定因素。4． 激發情感 創造才能

情感指的是人的內在體驗，學生的喜怒哀樂愛恨等都在不同程度上影響著創造力。積極的創造情感是學生創造未來的力量。愛因斯坦曾經說過：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，提出的新問題、新可能，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”物理教學中創造欲的激發，使學生產生“我為什么就不行呢？”“我為什么就不能把事情做好呢？”等諸多為什么，我們的教學就會產生一種新的效果，同時也就可以鞭策學生做出超一般的成績來。

才能就是知識和能力。要形成創造才能，學生需要吸收更多的知識信息，而且掌握的知識愈多，產生新的創造構想的可能性就愈大，成功的概率就愈大。現代科學技術不僅空前發展，而且不斷進行大分化、大綜合，要獲得創造性成就，僅靠書本上有限的或局部性的知識是遠遠不夠的，因此，在教學中教師可把前人學習的經驗、物理學精華乃至他們發現問題、解決問題的精神教授給當代青少年，讓他們在踏進物理學領域時有捷徑可走，不讓其在狹隘范圍內學習，不漫無目的地涉獵，而是把別處閃光的東西“移植”到物理教學中去，研究物理，發展物理。

物理學史上有這樣的一段記載：丹麥天文學家第谷雖然已看出托勒密和哥白尼學說的共同點都以觀察積累的行星位置為依據及其數據的不精確，并且他自己持之以恒地對行星運動進行了三十年之久的長期觀察，積累了大量的第一手感性材料，但是他長于感性認識，短于理性思維，更受地心說的羈絆，因而未能最后揭開行星運動規律所籠罩的一層面紗。當第谷的這些耗盡畢生心血的成果落在他那個善于理性思維的學生開普勒之手時，揚長避短，感性認識和理性思維珠聯璧合，最終他揭示了行星運動的本質——發現行星運動三定律。無怪愛因斯坦要作出如此深刻的斷論：“開普勒的驚人成就，是證實下面這條真理的一個特別美好的例子，這條真理是：知識不能單從經驗中得出，而只能從理智的發明同觀察到的事實兩者的比較中得出。” 5． 提高道德修養

在推進素質教育中，加強思想品德教育是一項重要任務，因此，品德教育應滲透到各科教學中。在物理教學過程中，由于眾多物理學史料中有很多品德教育素材，將品德教育與知識教育有機結合，能夠更好地發揮物理學史的思想品德教育功能。

在物理學發展史中，許多科學家為人類的利益作出了無私的奉獻：諾貝爾、卡文迪許終身未婚；為“上帝之火”——雷電的研究，富蘭克林多次被擊昏；居里夫人忍受清貧之苦，喪夫之痛，在探索道路上所表現出百折不撓的毅力等等，這些科學家的故事對學生有特殊的感染力，教學效果非常明顯。

物理學史還有助于對學生進行愛國主義教育。我國是世界四大文明古國之一，在物理學的理論和實踐上有著輝煌的成就。例如，在理論著作方面，《墨經》中對力學、光學的論述；《天工開物》中關于簡單機械的記述；《夢溪筆談》對磁角的論述；《論衡》中關于簡單電現象的記述；《考工記》中關于工程技術、聲音傳播的記載等在當時都是遙遙領先于世界各國。在實用技術方面，更是舉不勝舉。眾所周知的四大發明；周代已用圭表來確定季節，用漏刻來記時；春秋戰國時期隨著冶制鐵手工業的興起和鐵制工具的使用，簡單機械的制造技術已有所發展；秦漢時期，東漢的張衡設計制造了漏水轉渾天儀、地動儀等。教學中結合教材內容，介紹我國在物理學方面對世界的杰出貢獻，可以使學生了解祖國古代燦爛文化，激發他們的民族自尊心、自豪感和愛國熱情，有助于樹立為振興中華奮發的志向。

物理學是一門以實驗為基礎的自然科學，它有著系統而嚴謹的理論體系。如果物理知識是一次能源，那么物理史則是二次能源。換言之，物理學給人以知識，物理學史則給人以智慧。中學物理教育的任務主要是傳授物理知識和技能，培養學生自己學習、自己發現問題與獨創性解決問題的能力為主。物理學史教育在教學過程中的角色是起到輔助作用，能很好的幫助教師調動課堂氣氛，使之達到更好的教學效果，但它不是教學的全部，也不是教學的重點。故教師在利用物理學史教學時要權衡教學的主次，在適當的場合讓學生知道那些受人欽佩的偉大物理學家們那種刻苦鉆研、勤于思考與實踐的感人毅力，勇于探索、又善于探索的超人本領，以及實事求是、嚴肅認真細致的科學情操和熱愛祖國、愿為人類的科學事業獻身的高貴品質等到底是如何形成的。通過研究物理學家的科學思想、言行、科研成果等，挖掘出所蘊涵的科學智慧！