10物理学的科学定律和理论
10物理学的科学定律和理论
10，被很多理论敲砖敲石:大爆炸理论
标准解释:大爆炸是一种宇宙学模型，描述了宇宙诞生的初始条件及其随后的演化。今天已经得到科学研究和观测的广泛而准确的支持。目前对大爆炸的普遍看法是，宇宙是从有限时间前密度和温度极高的初始状态演化而来(根据2010年获得的最佳观测结果，这些初始状态大约存在于654.38+03.3亿年前到654.38+03.9亿年前)，通过不断膨胀达到今天的状态。
当任何人想尝试接触深奥的科学理论时，那么从宇宙出发是对的，而解释宇宙如何发展至今的大爆炸理论是最好的选择。这个理论的基本结构是在埃德温？哈勃和乔治？勒迈特，艾伯特？这个理论基于爱因斯坦和其他很多人的研究，说白了就是假设宇宙开始于差不多6543.8+04亿年前的一次重量级爆炸。当时宇宙被局限在一个奇点，这个奇点包含了宇宙中所有的物质。宇宙最初的运动:不断向外扩张，至今仍在继续。
《生活大爆炸》没有阿诺德也能得到这么广泛的支持？彭齐亚斯和罗伯特？威尔逊的功劳。他们架设的一个喇叭形天线接收到一个无法消除的噪声信号，也就是宇宙电磁辐射，也就是宇宙微波背景辐射。正是最初的大爆炸使整个宇宙充满了这种可探测的微弱辐射，相应的温度大约是3K。9.计算宇宙的年龄:哈勃定律
标准定义:来自遥远星系的光的红移与它们的距离成正比。该定律是由哈勃和米尔顿制定的？经过近十年的观察，Humenson在1929中首次公式化了Vf=Hc。d(离去率=哈勃常数？离地球的距离)，这个经常被引用来作为今天支持大爆炸的重要证据，已经成为宇宙膨胀理论的基础。
这里涉及到上面提到的一个人，埃德温？哈勃。这个人对宇宙学的贡献值得追溯到他的事迹:在20世纪20年代轰鸣、大萧条蹒跚的年代，哈勃进行了一项突破性的天文学研究。他不仅证明了银河系之外还有其他星系，还发现那些星系正在远离银河系，而他公式中的距离率就是星系后退的速度。哈勃常数是指宇宙膨胀速率的参数，与地球的距离主要是这些星系。但据说被视为星系天文学奠基人的哈勃本人非常不喜欢“星系”这个词，坚持认为它是“河外星云”。
随着时间的推移，哈勃常数会发生变化，但关系不大。重要的是，正是这个定律有助于量化宇宙中星系的运动，计算出遥远星系的距离。“宇宙由许多星系组成”的概念，以及这些星系的运动可以追溯到大爆炸的发现，都让哈勃定律与以此人命名的天文望远镜齐名。8.改变整个天文学:开普勒三定律
标准解释:即行星运动定律，开普勒在行星运动中观察到的三个简单定律。
第一定律:每颗行星都沿着自己的椭圆轨道绕太阳运行，太阳在椭圆的一个焦点上；
第二定律:在相同的时间内，太阳和运动行星的连线扫过相同的区域；
第三定律:各行星绕太阳公转周期的平方与它们椭圆轨道半长轴的立方成正比。
围绕行星的轨道，尤其是它们是否以太阳为中心，科学家们与宗教领袖和他们的同行进行了几个世纪的斗争。16世纪，哥白尼提出了日心说，在当时引起了很大的争议，认为行星是以太阳为中心而不是以地球为中心的。之后呢，第谷？布拉等人也纷纷讨论。但真正为行星运动学建立明确科学基础的是约翰内斯？开普勒。
开普勒在17世纪早期提出了行星运动三定律，描述了行星是如何围绕太阳运动的。第一定律，也称为椭圆定律；第二定律，也称为面积定律，换句话说，解释了这个定律。也就是说，如果你用地球的运动连续30天跟踪测量地球与太阳连接形成的面积，你会发现，无论地球在轨道的哪个位置，无论何时开始测量，结果都是一样的。至于第三定律，也被称为和谐定律，它使我们能够在行星的轨道周期和它与太阳的距离之间建立明确的关系。比如像金星这样离太阳很近的行星，它的轨道周期比海王星要短得多。正是这三大定律彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系。7.大多数理论的基石:万有引力定律。
标准解释:牛顿万有引力定律是指任意两个粒子通过连线方向的力相互吸引。引力与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两个物体和中间物质的化学性质或物理状态无关。这个理论可以用一个已经写进今天高中物理课本的公式来表示:F=G？[(m1m2)/r2]
虽然今天人们认为这是理所当然的，但当艾萨克？300多年前牛顿提出万有引力理论时，无疑是当时最具革命性的事件。牛顿的理论可以简单地表述为:任何两个物体，无论各自的质量如何，都会相互施力，质量越大，引力越大。公式中，f指两物体间的万有引力，牛顿为计量单位；M1和m2分别代表两个物体的质量；r是它们之间的距离；g是引力常数。
这是一个在很多实际情况下都相当准确的定律，但自从物理学发展以来，人们就知道了牛顿对引力描述的不完善。但是，这个定律仍然是迄今为止所有科学中最实用的概念之一。它简单易学，涉及面广，以至于在广义相对论的第一个时期很少有人关注。更重要的是，万有引力定律赋予了渺小的人类计算巨大行星间引力的能力，在发射轨道卫星、绘制月球探测路线等方面尤其有用。6.物理科学有一个基本定理:牛顿运动定律。
标准解释:牛顿第一定律是惯性定律；牛顿第二定律建立了质量和加速度之间的关系；牛顿第三定律是作用力与反作用力定律。
或者牛顿。每当我们谈到人类历史上最杰出的科学家之一，就不能不从他最著名的力学三定律说起。因为这些简单而优雅的定律奠定了现代物理学的基础。
简单了解一下三大定律的意义，第一个让我们知道，滚球之所以能在地板上移动，一定是外力推动的。这种外力可能是与地板的摩擦，或者是孩子的踢踢。第二定律用公式F=ma表示，也表示一个方向向量。当球滚过地板时，由于加速度的作用，它会得到一个指向滚动方向的矢量。通过它可以计算出球的受力。第三定律非常简单，而且广为人知。它的意思无非就是用手指戳任何物体的表面，它们都会以相等的力度做出反应。5.热力学基础基本完备:热力学三定律。
标准解释:热力学第一定律，热可以转化为功，功也可以转化为热，即能量守恒和转化定律；第二定律有几种表述，其一是不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；第三定律，当热力学温度为零时(即T=0)，所有完美晶体的熵都等于零。
英国物理学家、小说家查尔斯？珀西。斯诺曾有一句名言，“一个不知道热力学第二定律的科学家就像一个从未读过莎士比亚的科学家一样。”斯诺的演讲意在批判科学与人文之间“两种文化”的隔离与分裂，却在不经意间让热力学第二定律在学者圈子里“赢得了人气”。事实上，斯诺的论述确实强调并呼吁所有人文学者理解其重要性。
热力学是一门研究系统中能量运动的科学。这里的系统可以是引擎，也可以是炽热的核心。斯诺用他的聪明才智将其归纳为以下基本规则:你不能赢，你不能入不敷出，你不能退出游戏。
如何理解这些说法？首先我们来看所谓的“你赢不了”。斯诺的意思是，既然物质和能量是守恒的，那么在能量转换的过程中，我们不可能实现从一种能量形式到另一种能量形式的等效转换而不损失一些能量。就像如果发动机要工作，它必须提供热能。即使在一个完美的封闭空间里，一些热量也不可避免地会逃逸到外界。
而这就引出了第二定律，“入不敷出”。鉴于熵的无限增加，我们不能返回或保持不变的能量状态。因为熵总是从浓度高的地方流向浓度低的地方。熵的存在也是永动机不能出现的原因。
最后，第三定律是“戒不掉的游戏”。这里涉及的绝对零度，即理论上可能的最低温度，一般指零开尔文(零下273.438+05摄氏度或零下459.67华氏度)。第三定律的表述是，当系统达到绝对零度时，分子将停止一切运动，即在没有动能的情况下，熵可以达到理论最低值。但在现实世界中，即使在宇宙深处，也不可能达到绝对零度。你只能无限接近所谓的终点。4.公元前200年的大智慧:阿基米德原理。
标准解释:物理学中的阿基米德原理，即阿基米德浮力原理，是指物体浸在静止的流体中所受的合力等于该物体所排开的流体的重力，这个合力称为浮力。数学表达式为:F float =G row。
关于阿基米德如何发现浮力原理的物理突破，有一个传说。阿基米德洗澡时，看到浴缸的水会随着身体的浸没而上升，受到启发，开始思考。当他终于发现浮力理论时，这位古希腊最伟大的哲学家兴奋地喊道:“找到了！找到了！”在锡拉丘兹的街道上裸奔。
古希腊学者阿基米德的古老发现，已经广泛应用于人类社会生产的各个领域。根据浮力原理，作用在部分或全部浸没在液体中的物体上的力，等于从物体内部体积排出的液体重量。这对于计算物体的密度，进而设计和建造潜艇和远洋船舶具有关键意义。3.我们自己的讨论:进化和自然选择。
标准定义:进化，即进化，是指生物学上某一种群在世代之间遗传性状的变化。自然选择又称自然选择，是指生物的遗传特征在生存竞争中具有一定的优势或劣势，进而导致生存能力和繁殖能力的差异，从而使这些特征得以保留或消除。
既然我们已经建立了一些关于宇宙为什么从无到有，物理如何在我们的日常生活中发挥作用的基本概念体系，我们就可以开始关注我们自身的形态，也就是我们是如何成为今天的样子的。
我们知道基因会被复制到下一代，但是基因突变会改变他们的情况，而这种改变后的新情况可能会随着物种迁徙在种群中传递。
根据今天大多数科学家的观点，地球上所有的生物都曾经有一个共同的祖先。后来随着时间的发展，其中一些开始进化成具有鲜明特征的特定物种。随着时间的推移，生物多样性在所有有机生物中逐渐增加和扩大。
从最基本的意义上来说，基因突变等突变机制在生物进化过程中一直存在。每一个阶段的这些细节变化，都会通过一代代的传承保存下来。相应地，生物种群发展出了不同的特征，而这些特征往往可以帮助生物更好地生存。例如，棕色皮肤的青蛙显然比其他颜色的青蛙更适合伪装生活在泥泞的沼泽地区。这就是所谓的自然选择。
当然，对于进化和自然选择的理论，我们也可以将其应用于更广泛的生物。但是，达尔文在19世纪提出的“地球上丰富的生物多样性来自于进化中的自然选择”无疑仍然是最基本的、开创性的。2.永远改变了理解宇宙的方式:广义相对论。
标准解释:这里把引力描述为时空的一种几何性质(曲率)，而时空的这种曲率与时空中物质和辐射的能量和动量张量直接相关，其联系方式是爱因斯坦的引力场方程(一个二阶非线性偏微分方程组)。
对于没学过或者没研究过的人来说，广义相对论的标准解释和没看是一样的。因为它在解释词条时使用了至少四组无法理解的词语。
它的内涵和外延涉及面很广，似乎没有一张纸的形式是无法描述的。这里，我们来看看被称为现代引力理论研究最高水平的广义相对论到底在说什么。作为比牛顿引力更一般的理论，质量仍然是决定引力的重要属性，但不再是引力的唯一来源。
在爱因斯坦看来，引力不再是牛顿所描述的力，甚至连最初的引力概念也消失了。因为爱因斯坦把它看成是物体周围的时空曲率，所以前面说的“物体在引力作用下的运动”就归结为物体在一个弯曲的时空里沿着短程线的自由运动。
如果把“弯曲时空”的概念说得更清楚一点，我们可以想象航天飞机里的宇航员绕着地球飞行。对他们来说，他们在太空中是直线飞行的，但实际上，航天飞机周围的时空已经被地球引力弯曲了，这使得航天飞机成为一个可以向前飞行并围绕地球旋转的物体。
美国相对论研究的首席专家约翰？惠勒解释说，时空的这种所谓几何性质可以概括为:时空告诉物质如何运动，物质告诉时空如何弯曲。从而可以展示宇宙星光受大天体影响的弯曲方式，为黑洞的研究奠定理论基础。1.上帝掷骰子吗？海森堡测不准原理
标准定义:德国物理学家海森堡在1927中提出，说明量子力学中的不确定性是指在一个量子力学系统中，一个粒子的位置和它的动量(粒子质量乘以速度)不能同时确定。
“测量！在经典理论中，这不是一个需要考虑的问题。”量子物理学的历史是这样说的。
那是因为在经典物理中，你，我，或者任何一个作为观察者的人，对这个等待被测量的客观物体都没有影响，或者说影响小到可以忽略不计。那时候，即使我们不懂道理，也不妨碍原理留在那里，等着我们慢慢多学。
但是现在我们即将踏入量子世界的魔池，在这里我们作为观察者会给实验现象带来一些扰动，所以如果我们测量一个电子的动量，得到的数值只是相对于作为观察者的你而言的。在微观世界里，所谓的上帝是以“概率”来掷骰子的。
当年的华纳？海森堡在这方面取得了突破，人们无法同时获得粒子两个变量的准确信息，即使有精密的仪器。具体来说，你要么可以准确知道电子的位置，但不能同时知道它的动量，要么相反。类似的不确定性也存在于能量和时间、角动量和角度之间。
可能你不了解这件事的诡异之处。前面说过，既然量子世界中的量是相对的，那么只要它存在，就应该是可测的。既然反正测不出来，那就不存在了。所以，在不确定测量的手段的情况下，谈论这个物理量是没有意义的。电子的动量只有在你测量的时候才有意义。
这更像是一个哲学话题。“海森堡测不准原理”与其说是在实验中发现的，不如说是海森堡和他的老师玻尔等人讨论的。当玻尔发现电子同时具有粒子和波的性质(量子物理学的支柱，波粒二象性)时，当我们测量电子的位置时，我们把它看作波长不确定的粒子；当我们要测量动量时，我们把它看成一个波，知道波长的大小，却失去了位置。
就算你现在极度迷茫，也还是没什么大不了的。玻尔的名言是:“谁要是对量子论不困惑，那他一定不懂。”类似话费男也说。所以我们没有什么可沮丧的。爱因斯坦和我们的情况一样。
提高物理成绩的五个关键点和三条主线
首先，研究教学大纲，通读教材。
《考试大纲》是教学的基本要求，规定了中考的范围和要求，是中考命题的依据之一，在中考复习中具有重要作用。通过对《考试大纲》的学习，可以明确考试的要求，了解题型以及对学生能力的要求，使我们的复习有针对性，有明确的评价依据，有利于把握复习的广度和深度，使复习更有针对性。在学习大纲的同时，也要认真阅读教材，因为教材是课堂教学的根本依据，是中考命题的依据之一。学生必须仔细阅读教材，特别注意教材中的以下几个方面:
(1)物理概念和规律的形成过程以及随之而来的科学方法。近几年的中考物理试题中，这类题的分值应该占10%左右。在初中物理教材中，物理概念和规律的形成过程往往采用“控制变量法”。比如速度、密度、压强、比热容等概念的形成过程，欧姆定律，影响液体蒸发速度的因素，影响电阻大小的因素，液体内压定律，阿基米德定理等物理定律，都是用“探索变量法”来研究的。近年来，中考物理试题中，除了“控制变量法”之外，还考核了“等价替换法”。比如两个力作用在一个物体上的效果可以用一个力的效果来代替；在串并联电路中，总电阻与各电阻的关系等。
(2)教材中的案例分析(包括各种插图、生活实例及相关科技发展等。).
(3)各种实验的原理、研究方法和过程。
(4)物理学的相关历史。笔者在多年的物理教学中发现，很多同学在复习备考的过程中埋头做习题，忽略了最根本、最必要的工作——阅读教材，造成了中考的不应有的损失，后悔不已。
第二，整理知识内容，分类掌握。
中考物理试卷各知识点覆盖率较高，近几年约为80%-90%，但十个重点知识点覆盖率为100%。这十个关键知识是:比热容和热量的计算、光的反射定律和平面镜的成像特性、凸透镜成像定律、欧姆定律、串并联电路的特性、电功率和力的概念、密度、压力和两力平衡。物理知识涉及面广，基本概念和理论体现在不同的教学内容中。学生要将各部分的知识按照知识结构进行分类整理，形成知识点之间的联系，并扩展到知识领域，使基本概念掌握牢固，基础理论相互联系。比如在复习速度的知识时，可以把这个物理概念的思维方法转移到密度、压强、功率、比热容等其他物理概念的形成过程中，等等。也就是说“书读得越多，你就越厚(知识越多)——书读得越薄(总结归纳)——你的知识越丰富”，这样你才能在考试中敏捷、得心应手。
三，分类提问，掌握方法
目前学生已经做了很多模拟考试题，很多学生还在题海中挣扎。许多学生和家长认为，为了熟能生巧，必须多做题。
笔者认为“精神可嘉，方式不当”。目前，在有限的时间内做大量的题是不明智的。学生要对习题中的各类题型进行分析、比较、归类，找出异同，掌握解题方法。只有掌握了方法，才能在解题时多角度理解题意，拓宽解题思路和方法，在考试中充分发挥自己的能力。
第四，加强实验研究能力的培养
物理是一门以实验为基础的学科，在新的教学改革中注重学生研究能力的培养非常重要。无论是教材还是历年中考试题都非常重视对学生实验研究能力的考查。近年来，中考物理实验考试分数不断攀升，从试题内容上，已经从单纯的记忆到实验探索出了设计模式。这方面恰恰是学生薄弱的方面，多年来失分较多。因此，中学生应加强复习训练。总的来说，在实验研究中，学生要特别注意题目中提供的信息，明确研究的目的、实验原理、实验设备的作用与选择、实验操作步骤、实验现象的观察与分析以及实验结果的分析与归纳。
五、关注热点问题，掌握考试动态。
近几年中考物理热点问题有五种:(1)估算和估计题主要涉及与学生在现实生活中所学内容直接相关的实际案例。(2)动态与断层分析(3)科学方法题主要考察物理概念和规律形成过程中的思维方法；(4)情境信息题在试题中提供更多的情境信息，根据题型要求筛选出有用的相关信息。(5)开放试题(包括开放结果、开放条件、开放过程等。)的意思是研究的方法和手段可以多角度、多方面变化，没有固定的模式和定式，研究成果不是唯一的，表现形式可以是丰富多彩的。