高能物理范文1
一、划分能力培养阶段及目标
根据目前高中物理课程的设置情况和物理课的教学特点，遵循由浅入深、循序渐近、个个击破的教学原则，整个高中物理能力培养可分为过渡阶段、正常阶段、提高阶段、完善阶段四个阶段完成。
1?过渡阶段。学生由初中进入高中，由于知识台阶较大，加之一开始就遇到受力分析、力的矢量运算运动规律、动力学等问题，学生会感到困难重重，束手无策。因此，在高一第一学期的教学中，教师除按要求培养学生的识记、理解和简单应用能力外，要着重在培养学生的学习兴趣和良好的学习习惯上下功夫。刚上高一的同学，自学能力较差，课前预习和课后复习的任务难以落实，可根据课文，每节课给学生适量的阅读时间，教师指导学生阅读课文，以培养学生的阅读理解能力；为减少课堂的单调呆板气氛，可采用启发、演示、讨论等多种方法教学，以调动思维，活跃气氛，激发兴趣；可将主要概念、定律、定理等内容通过听写方式让学生记录，既控制了学生的注意力，又培养了学生的手脑并用和速记能力；可设置一些课堂作业，让学生在限定时间内完成，以培养学生的独立思考和速算能力。
2?正常阶段。通过第一学期的教学，大部分学生都应适应高中物理的教学特点，达到正常学习状态。这时，教师的重点要放在按教学大纲和会考大纲的要求实施教学方面来。吃透教材，把握重点、难点，在每节课中贯彻落实能力培养目标。通过第二学期和高二学年的教学，全面完成会考大纲中要求的能力培养目标任务，使学生达到会考的能力和水平要求，顺利通过会考关。
3?提高阶段。会考是水平考试，高考是能力考试。进入高三后，由于理科学生要参加物理高考，而力学和电学部分又是高考的重点，所以，在选修课教学中，在重点提高力学和电学知识水平的同时，要着重开拓学生的智能，培养学生发现问题和解决问题的能力以及独立创新的能力。教师的精力应放在精选习题、优化和组合试题上来，通过高质量的习题和试题，加强对学生的训练，以提高学生的五大能力，使之接近高考的能力水平。
4?完善阶段。根据近年来物理高考试题考查知识点多、覆盖面大、命题新颖、题型多样化、智能性强等特点，在总复习教学中，教师要确定好复习目标，制定出教学策略，处理好教师与教材、教师和学生、学生和教材之间的矛盾，把握好以下的原则：重点知识结构化———抓各部分知识的中心点，将知识以此中心组织起来，形成知识网络，找出各网络间物理量的相互关系。
基础知识系统化———打破原教材的排序结构，系统地划分、归类和排列基础知识。难点
知识问题化———以问题解决难点，精编一些含有难点知识的习题，让学生在解题过程中消化和理解知识，突破难点知识。
习题结构梯形化——基、中、难一起练，让学生做适量的习题，提高思路，强化联系，加深理解。
复习方法多样化———在研究知识、研究学生、精选习题及教学方法等方面多下功夫。
二、确定各能力的培养措施
好的培养措施，既可达到培养目标，又可省时省力，起到事半功倍的作用。作为一个物理教师，应该因人、因材科学地确定每一能力的培养措施。如课堂以学生为主体，教师为主导，采用启发、讲解、指导、讨论等措施，激发学习兴趣，养成良好的学习习惯；恰当地安排习题，培养学生的解题能力；让学生自己动手动脑做实验，观察自然现象，用所学知识进行分析研究，得出正确的结论，培养其观察、实验能力；组织学生进行必要的讨论，发表自己的见解，通过对某一概念的形成、规律的得出、模型的建立、知识的应用的探讨，培养学生的分析、概括、抽象、推理、想象、判断等思维能力。
三、能力培养在教学中的具体落实
各种能力的培养是贯穿于整个高中物理教学中自始至终的任务，大到三年的教学，小到每节课，甚至再小到一个概念的建立、一道题的解答，都牵扯到能力培养问题。而每一环节中，又有具体的能力培养目标。因此，教师在教学中，要根据教材内容及大纲要求，明确每课时中能力培养目标，结合学生情况，认真备课，确定完成方案，选用适当的教学方法，因人因材施教，完成培养方案。
四、检验能力培养结果，完善能力培养措施
高能物理范文2
关键词:高能物理，tev能量对撞机，标准模型精确检验，粒子探测技术，标准模型外的新物理
high energy physics in the department of modern physics, university of science and technology of china
ma wen\|ganwang xiao\|lian
(department of modern physics , university of science and technology of china, hefei 230026, china)
abstractan overview is given of the development of high energy physics in the department of modern physics, university of science and technology of china. we summarize the progress over recent years in both phenomenology theory and experimental research.
keywordshigh energy physics, tev energy colliders, precise test of the standard model, particle detection technology, new physics beyond the standard model
1 引言
高能物理研究当前仍然是基础物理科学的最前沿，被认为是最重要的学科之一.它深刻地影响着人类对物质世界认识的基本观念.在基础理论研究方面，高能物理在不懈地探讨微观物质结构及其相互作用、质量起源、时空本性等基本理论问题，这些研究又和宏观宇宙学之间存在很强的互相推动作用.
高能粒子对撞机是研究物质最基本的结构和相互作用规律的重要、有效的工具.对高能物理的研究和其研究手段的每次重大突破都会带来物理学新领域、新方向的发展,甚至新的学科分支的产生.它对于加深人类对物质世界更深层次基本规律的认识有着重要意义.即将投入运行的tev能量大型强子对撞机（lhc）和计划建设的国际直线对撞机（ilc）便是验证高能物理理论的极好的大型设备.
随着新一代的超高能量的对撞机实验数据的获取，高能物理的研究将面临着又一次新的重大突破.理论上预言的黑格斯粒子和可能的新物理信号将会被发现.这些将会是本世纪初物理学的重大进展.粒子物理的发展涉及了多种学科和前沿技术.粒子物理实验科学实际上与加速器技术、粒子探测技术等近代物理技术密切相关.实践证明，粒子物理实验技术的创新对国民经济领域中诸多技术问题的解决具有重大作用.
下面我们对中国科学技术大学（以下简称中国科大）近代物理系的高能物理研究发展现状进行两方面的介绍：一是高能物理唯象理论研究方面；二是高能物理实验研究方面.
2 高能物理唯象理论研究
高能物理唯象理论研究始于1985年，当时中国科学技术大学参加了丁肇中先生领导的desy mark\|j实验和欧洲核子研究中心l3实验的国际合作研究.我们的唯象理论研究就是当时针对大型正负电子对撞机实验中的现象学进行研究而发展起来的.从那时起，其研究课题就一直与国内外的大型高能物理实验现象学紧密结合.其研究工作的特点是：注重研发粒子物理理论研究所需的计算物理新方法和计算程序，建立了自己独特的高能计算物理实用软件环境，目前该实验室拥有先进的量子场论复杂计算的技术和能力,拥有研究室自己的高能物理理论计算和数据分析的pc farm，并建成了dzero sam grid的d0ustc节点，使我们的网格节点正式成为d0合作组标准monte carlo事例产生主要节点.因而，该实验室在现象学理论研究和物理分析方面具有很强的国际竞争力.
近年来，粒子物理唯象理论研究室的理论研究课题密切结合他们参加的费米实验室d0组的实验，大型强子对撞机lhc上atlas组的实验和未来的国际直线对撞机ilc上实验所涉及的tev物理现象学，集中研究标准模型理论的精确检验和新物理信号的探索.重点研究内容涉及:higgs物理、top物理、超对称理论现象学、超引力模型现象学、额外维模型和最小higgs模型现象学、超高能量下cp破坏来源研究等.考虑到未来对撞机上寻找新粒子和深入了解电弱破缺机制的物理实验中所处的重要地位，我们从研究如何实现高精度量子修正的数值计算方法问题入手解决对撞机物理现象中的复杂理论计算问题.重点解决的计算技术包括：高效率的多体末态（n≥3）蒙特卡罗相空间积分技术；费曼图中不稳定粒子的处理问题；在相空间边界上多点积分函数(n≥5)数值计算的有效方法；红外发散的解析处理；带复数质量的粒子的重整化参数和单圈积分函数的计算方法等.这些问题也一直是粒子物理现象学中的几个研究重点和难点问题.在这些研究中，他们已经在单圈图计算中，在不稳定粒子的计算处理方法上以及在多点(n≥5)标量、矢量、张量积分函数的解析和数值计算上取得了进展.
该研究室自2001年以来,在国际国内重要学术期刊上发表sci收录的涉及唯象理论研究的论文58篇，被引用达300余次.作出了一批为国际同行重视的研究成果.近年来该研究室取得了以下突出的研究成果：
1997年，在国际上首先解决了四点积分函数在相空间边缘发散点的数值计算困难［1］.在国际上首次解决了三体末态过程的单圈阶幅射修正计算中的五点标量和张量积分的计算问题，完成了关于在直线对撞机上对h\|t\|t yukawa耦合精确检验的理论研究［2］.精确研究了强子对撞机上超对称chargino/neutralino伴随产生过程，以及tb-h-产生过程的nlo阶qcd修正效应，为lhc新物理寻找提供了理论依据［3］.在最小超对称模型下对pph±bc+x味道改变过程的精确计算,首次发现在squark的混合机制下，超对称qcd对h±bc耦合的修正可以使该产生过程的截面大大提高，这使得该过程成为发现带电higgs粒子和味道改变效应的重要反应道［4］.t宇称守恒和不守恒情况的最小higgs模型下γγtt－h°+x过程中的新物理效应的计算和讨论［5］,得到了可能在lc对撞机上观测到lh/lht的效应，或者给出对lh/lht参数更严格的限制［6］.完成了四体、五体末态相空间高精度积分程序的发展，实现了不稳定粒子处理技术，六点单圈标量、矢量、张量积分函数的红外分离及正确的数值计算方法和程序，并通过了若干正确性检验.在此软件环境下完成了在带电或中性higgs寻找过程中，可能测量到的γγtt－bb－和e+e-w+w-bb－过程的qcd辐射修正计算工作.这为higgs粒子寻找和top物理有关理论的精确检验提供了理论依据［7］.
唯象理论组在国际上首先提出了在强子对撞机上通过超对称标量中微子双轻子共振态，探测r宇称破坏的实验物理分析方案，并计算了其qcd 辐射修正［8—12］.该成果被tevatron的两个实验合作组cdf和d0先后作为其探测双轻子高质量共振态的主要物理动机和数据分析依据在发表的论文中引用.费米实验室fermilab today对这一研究成果进行了报道.该研究室对这一理论与实验结合的研究，不但在唯象理论研究方面，推动了对tev强子对撞物理过程中qcd nlo效应的精确把握,而且在实验物理方面，促进中国科大d0组在径迹探测器触发方法研究、高亮度环境下高能电子/光子鉴别、量能器刻度等研究中做出了成果.该研究还促进了高能数据网格计算节点建设，该室建成了中国科大d0ustc网格计算机群，并为d0合作组产生106模拟事例,为中国科大高能物理研究提供了1010以上的网格数据分析与处理能力，从而确保最终物理成果的获得.这些工作得到了d0合作组以及费米实验室的高度评价.韩良教授成为d0合作组authorship committee 7人委员会成员，负责审查合作组各单位成员作者资格.刘衍文博士成为费米实验室首批international scientist fellowship成员.第28次中美高能物理合作联合委员会会议，确定费米实验室继续支持中国科大d0实验物理研究.
3 高能物理实验研究
高能物理实验研究始于1973年，在杨衍明、陈宏芳教授领导下，为云南高山站宇宙线测量研制多丝正比室.之后先后参加了德国desy的mark\|j实验，是cern lep的l3实验的发起单位之一.与此同时，被接受为lhc大型强子对撞机的cms合作组和日本kek的b 介子工厂belle合作组的成员.与瑞士苏黎世联邦理工学院（ethz）合作成立了高能物理联合研究所.1991年正式参加中国科学院高能物理研究所bes合作组，成为国内大学中最早投入国内高能基地研究工作的bes成员，相继参加了besii的物理分析和besiii的建造与物理工作.2001年10月又被接收为美国bnl的star合作组成员.
3．1 为star合作组研制的飞行时间探测器和相对论性重离子碰撞（rhic）物理研究
多气隙电阻板室（mrpc）是上世纪90年代后期欧洲核子研究中心（cern） 的lhc－alice实验组首先发展起来的新型探测器.受国家自然科学基金委员会委托，该研究室于2000年8月率先在国内开展mrpc研制.先后成功地研制了多种结构的mrpc，其中6气隙的mrpc时间分辨为60ps，对最小电离粒子的探测效率好于95％，达到国际先进水平；双层结构10气隙的mrpc，时间分辨好于50ps，探测效率大于99%，达到国际领先水平. 并成功地研制了第一个基于mrpc技术的star飞行时间探测器原型tofr tray，性能指标达到：平均时间分辨为85ps，探测效率好于90％，好于设计指标.并于2002年10月装入star探测器，参加了2003年度氘-金核（质心能量为200gev/核子）和2004年度金-金核（质心能量为200gev/核子及62.4gev/核子）碰撞实验，有效提高了star探测器的粒子鉴别本领，对π/k分辨的动量区域由原来的0.6gev/c扩展到1.6 gev/c，对π,k/p分辨的动量范围由1.0gev/c扩展到3 gev/c.利用mrpc-tof的数据和时间投影室带电粒子的电离能量损失的数据发展了一种可以鉴别高动量区π介子和质子的新技术，把starπ探测器介子和质子的鉴别横动量区间扩展到12gev/c［13］.是第一个运用mrpc技术成功运行于大型高能核核碰撞物理实验的大面积飞行时间探测器，使一些原来很难开展但有重要意义的物理课题有可能进行，并获得了一些重要的物理结果.2006年4月，用于rhic-star-tof探测器的mrpc通过批量生产标准和标准的最后评审.mrpc生产稳定，质量越来越好，性能达到指标要求.rice大学还专门做了报道.图1，2分别给出了200gev auau对撞中tof的强子鉴别和电子鉴别能力.
利用飞行时间探测器得到的主要物理成果有：基于tofr粒子鉴别的强子谱和cronin效应的研究［14］.首次得到在氘-金碰撞与质子-质子碰撞中重味夸克衰变的电子谱.结合低横动量d0粒子谱和高横动量单电子谱，在世界上首次给出了氘-金碰撞中双核子质心能量为200gev/核子下每核子－核子碰撞中粲夸克产生在中快度区的微分截面［15］.开展带电强子横动量谱的研究.通过测量带电强子（π±,p,p－）的单举不变产额谱（0.3＜pt＜12gev/c），精确测量了粒子的核修正因子rcp，反粒子/粒子的比率以及p/π的比率等，观察到在中横动量区间重子相对介子有增强现象，这可以用部分子的结合模型来解释，而在高横动量区间，重子产额与介子产额有相同大小的压低.这一现象揭示夸克和胶子在qgp中的能量损失可能与微扰qcd能损模型的预言不符，为高能部分子在qgp中的能量损失机制提供了全新的实验现象，有待进一步研究［16］.
对氘、氦\|3以及它们的反粒子在中横动量区间的不变产额、横动量谱和椭圆流的测量和研究，首次得到了轻核的结合参数b2和b3，发现b2与b3 具有相似的值，表明氘、氦\|3 以及它们的反粒子有相似的freeze\|out 时刻.发现在不同中心度对撞中，轻核的结合参数和π介子的freeze\|out体积成正比.发现氘核和反氘核的椭圆流近似服从组分夸克数的标度不变性，在实验上验证夸克融合模型.首次测量了低横动量的反氘核的负值椭圆流，这是rhic上观测到的第一个负值椭圆流，发现重粒子（氘）的负值椭圆流与大径向流的理论模型相吻合［17］.开展关于重味夸克产生截面和粲介子d0半轻子衰变道的研究.完成了200gev 金金碰撞中d0介子以及粲粒子半轻子衰变到的电子和μ子的数据分析工作，首次在重离子实验中通过cμ+x道确定粲夸克(ccbar) 总产生截面.首次在重离子碰撞实验中证实粲夸克截面相对于两两碰撞数的标度不变性.首次利用star tof探测器测量粲粒子半轻子衰变的单电子谱碰撞中心度的依赖关系.首次利用star tof探测器观测到单电子谱压低，测量重味夸克能量损失.首次观测到单电子谱的热力学性质与集体运动流效应不同于轻强子［18］.对粲粒子及其半轻子衰变的单电子椭圆流进行了实验测量和唯象理论探讨.理论上给出了d介子及其单电子椭圆流，并预言底夸克粒子的集体运动流效应很小［19］.完成了rhic能区粲夸克产生截面和粲粒子半轻子衰变道的研究.2007年8月23—25日在qcd相变与重离子碰撞物理国际研讨会上汇报了该项工作.受到quark matter 2008会议组委会的邀请，于2008年2月4日—10日在印度jaipur举行的第20届国际超相对论核-核碰撞(夸克物质2008)学术大会上做了题为《overview of the charm production at rhic》的大会报告［20］.进行奇异共振态强子φkk 的不变质量的重建研究.利用star实验数据，通过仅用tpc信息和联合tpc＋tofr信息（即要求其中的一条带电径迹由tofr所识别）的比较研究，进一步证明了，结合tofr和tpc信息可以实现对带电径迹的高精度鉴别，从而大大提高对奇异共振态强子不变质量重建的分辨率.完成了200gev 金金碰撞中奇异强子椭圆流的中心度依赖性研究，系统测量了ks0, λ,ξ,ω粒子的v2（椭圆流）.结果表明，在低横动量区，这些强子的v2符合流体力学的预言，表明早期热化可能在rhic形成.在中间横动量区，v2符合组分夸克数标度性，表明重组合是强子形成可能的机制，解禁闭可能在rhic已经形成.中心度的依赖关系表明，v2没有初始坐标空间各向异性的标度性.集体运动在较中心碰撞中较强，热化有可能在中心碰撞中达到［21］.v2随碰撞系统的大小变化的依赖性将帮助我们验证早期热化这一假设.对200gev铜铜碰撞中ks0, λ粒子的v2也进行了测量，并和200gev金金碰撞的结果进行比较，结果表明，在铜铜碰撞中，ks0, λ粒子也符合组分夸克数标度性，但是热化没有达到.
3．2 与日本高能加速器研究机构（kek）b介子工厂belle实验的国际合作
belle探测器于1999年开始取数，2000年夏，我们从d0kπ+道的测量开始正式参与物理分析工作,以后还选取了带电d* 对产生的连续过程,用d*+d0π＋衰变产生的软π介子标记d0或d－0［22,23］ .给出了当时世界上最为精确的实验结果，并被2006年粒子物理数据库（pdg）收录.我们关于d0-d－0混合的第二项研究课题是d0ksπ+π-道的含时达里兹分析测量，该过程的优点是可以直接给出混合参数x，y和强混合角δ［24］.
3．3 与中国科学院高能物理研究所的北京谱仪（bes）实验的合作
中国科学技术大学自1991年以来一直参加中国科学院高能物理研究所的北京谱仪(bes)实验，在besi和besii上开展了物理研究，在bes3建设中，中国科大是国内唯一参加bes3硬件设计和建造的一所大学，如端盖tof探测器的预研和建造，亮度监测器的设计和建造以及亮度监测系统的电子学部分，tof和μ探测器的读出电子学系统、tof触发子系统、tof 监测仪的电子学和bes3时钟系统.
从1991年至今，积极参与bes物理分析研究.如bes1-bes2的物理：tau的米歇尔参数的测量，ψ的几种vp和pp模式衰变道的测量和研究，j/ψ的辐射衰变，j/ψγρρ, γωω的分波分析.在bes粲物理的研究方面，通过对j/ψ的辐射衰变道j/ψγω和j/ψγωω的分波分析,仔细研究了这些反应道中的强子共振态结构和分支比测量，发现了ω不变质量谱的近阈增强和可能存在的x（1812）态［25］.
3．4 altas/lhc强子对撞实验国际合作
我们与中国科学院高能物理研究所计算中心、中国科大计算中心合作，在中国科大搭建了网格计算（lcg tier3）的工作平台的雏形.同时，我们与美国密歇根大学atlas合作组也开始了atlas物理分析合作工作，派人参加atlas端盖部分muon子漂移室安装、测试和运行维护工作.2006年，蒋一教授、韩良教授参加国家自然科学基金委员会重大重点国际合作项目：“atlas强子对撞物理研究”，正式成为atlas合作组成员.
参考文献
［1］ jiang y, han l. j. phys. g, 1997, 23: 385;jiang y, ma w g, han l. j. phys. g, 1998, 24: 83
［2］ you y, ma w g, chen h et al. phys. lett. b, 2003, 571: 85; zhang r y, ma w g, chen h et al. phys. lett. b, 2004, 578: 349; chen h, ma w g, zhang r y et al. nucl. phys. b, 2004, 683: 196; zhou y j, ma w g, zhang r y et al. phys. rev. d, 2006, 73: 073009
［3］ sun h, han l, ma w g et al. phys. rev. d, 2006, 73: 055002; wu p, ma w g, zhang r y et al. phys. rev. d, 2006, 73: 015012
［4］ sun h, ma w g, zhang r y et al. phys. rev. d, 2007, 75: 095006
［5］ kai p, zhang r y, ma w g et al. phys. rev. d, 2007, 76: 015012
［6］ guo l, ma w g, han l et al. phys. lett. b, 2007, 654: 13; guo l, ma w g, zhang r y et al. phys. lett. b, 2008, 662: 150
［7］ sun y b, han l, ma w g et al. jhep, 2004, 0409: 043; sun y b, jiang y, huang j r et al commu. theor. phys., 2005, 44: 107
［8］ wang s m, han l, ma w g et al. phys. rev. d, 2006, 74: 057902
［9］ wang s m, han l, ma w g et al. commu. theor. phys., 2007, 48: 491
［10］ wang s m, han l, ma w g et al. chin. phys. lett. , 2008, 25: 58
［11］ d0 collaboration, abazov v m et al. arxiv:0711.3207 v2, to be appeared in phys. rev. lett; abulenda a et al. phys. rev. lett., 96: 211802
［12］ http://www.fnal.gov/pub/today/archive_2008/today08-03-13.html
［13］ ming s et al. nucl. instrum. meth. a, 2006, 558: 419 (nucl\|ex/0505026)
［14］ ruan l j et al. for star collaboration, phys. lett. b, 2005, 616: 8（nucl\|ex/0309012）
［15］ dong x et al. for star collaboration, phys. rev. lett.,2005, 94: 062301 (nucl\|ex/0407006)
［16］ liu h d et al. for star collaboration. phys. rev. lett., 2006, 97: 152301 (nucl\|ex/0606003)［17］ liu h d et al. j. phys.g, 2004, 34: 1087 (nucl\|ex/0701057)
［18］ zhang y f et al. for the star collaboration, submitted to phys. rev. lett., eprint arxiv:0805.0364.
［19］ zhang y f. nuclear physics a, 2007, 783: 489
［20］ zhang y f. qm 2008 talk, submitted to jpg, eprint arxiv: 0806. 0079.
［21］ yan l et al. for the star collaboration, phys. rev. c, 2007, 75: 054906, e\|print: nucl\|ex/0701010
［22］ jin l et al. (belle collaboration). phys. rev. lett., 2005, 94: 071801
［23］ zhang l m et al. (belle collaboration). phys. rev. lett., 2006, 96: 151801
高能物理范文3
1.比较法
比较法是对确定的事物进行共同点与不同点的辨析并寻找解决问题途径的一种思维方法．比较思维能力被认为是创造性思维能力的基础，培养和发展学生创新思维能力是新课程提出的新理念．
例1如图1所示，轻质硬直杆AB水平插入竖直墙壁内，B端有一轻滑轮．现取一柔软轻绳将其一端固定在墙上C点，跨过定滑轮，绳的另一端挂重为G的物体，重物静止时绳与墙面间的夹角为600，不计一切摩擦．求滑轮轴心B点受到的压力大小和方向．
例2如图2所示，水平轻杆AB的A端通过光滑铰链与墙壁相连，轻绳的一端C系在墙上，另一端跨过杆B端悬挂一个重为G的物体，重物静止时绳与墙壁的夹角为60°．求轻杆AB的B点受到轻绳的作用力大小和方向．
解析两例共同点．题中文字和图形相似，均属力学中的物体平衡问题．
两例不同点．例1是一条绳子跨放在光滑的滑轮上，轻杆是插入竖直墙内，是一根不能转动的“死杆”．而例2是两段绳子连接在B点，轻杆固定在光滑铰链上，是一根可以转动的“活杆”．
例1是一个共点力作用下的物体平衡问题，求解依据是F合=0．因为图1中是一条绳子跨过滑轮且不计摩擦，故F1和F2均应等于G，滑轮受到的三个力的关系如图3所示，因此滑轮轴心B点受到的压力大小为G，方向倾斜向左下方，与竖直方向夹角为120°．“死杆”平衡时，端点B所受的合力方向不一定沿着轻杆的方向．
例2是一个有固定转动轴的物体平衡问题，求解的依据是合力矩为零．由于AB杆处于转动平衡状态，故AB杆的合力矩为零．由图4可知，轻杆AB的B点受到的轻绳的作用力为F12=Gtan60°=3G，方向沿轻杆水平向左．“活杆”平衡时，端点所受的合力方向必须沿着轻杆方向．
2.近似法
为了便于研究某些物理现象，分析某些物理问题，往往忽略一些次要因素的影响，以突出主要因素，即要用理想条件下的模型代替实际研究对象．若不如此，甚至连最简单的物理问题也会使我们感到束手无策．这种研究方法叫做“近似法”．
例3在真空中速率为v=6.4×107 m/s的电子束连续地射人两块水平的平行极板之间，极板长度为L=8.0×10-2m，间距为d=5.0×10-2m，两极板不带电时电子束将沿两极板问的中线通过；在两极板上加50 Hz的交变电压U=Umsinωt，如果所加电压的峰值Um超过某一值Uc时，将开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间断地不通过．求：(1)Uc的大小；(2)Um为何值才能使通过的时间Δt1跟间断的时问Δt2之比为2∶1．
解析乍一看，极板间的电场是周期性变化的，电子在变力作用下运动，超出了中学物理教学的要求．但仔细分析，电子穿越平行极板所需的时问大约为t=Lv=1.25×10-9s.比电场变化的周期T=2×10-2s小得多，是可以忽略的，因而在电子穿越平行板的时间内，电场可视为恒定电场，电子是在恒力作用下做类平抛运动．通过近似法建立模型后，具体的解答就会显得轻松自如．
(1)当电压达到以Uc的瞬间，电场看作匀强电场，电子束恰能通过，则有d2=12at2=12(eUcmd)(Lv)2,代入数据解得Uc=91 V.
(2)作U-ωt图象如图5所示，当电压为以Um下时能通过， 以上不能通过．从图上可见要使通过的时间为间断时间的2倍，则瞬时电压首先达到Uc时刻，即为T6则ωt=π3，解得Um=105 V.
3.等效法
等效法是在保证效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程的一种科学思维方法．在解题过程中，若能将此法渗透进去，那么问题的求解往往就变得明朗、简捷．
例4如图6所示，在匀强电场中一带正电的小球以某一初速度从绝缘斜面上滑下，并沿与斜面相切的绝缘轨道通过最高点．已知斜面倾角为30°，圆轨道半径为R，匀强电场水平向右，场强为E，小球的质量为m，所带电荷为3mg3E，不计运动中的摩擦阻力．则小球至少以多大的初速度滑下?在此情况下，小球通过圆轨道最高点的压力多大?
解析解题的关键是确定小球速度最小点的位置．分析过程中，许多同学会由于思维定势而得出“在最高点C处速度最小”的错误结论．如果能采取等效的观点，将本题中的重力mg和电场力qE的合力F视为等效重力，那么就很容易找到最“高”点(速度最小)的位置．
如图7所示，tanθ=qEmg=33,得θ=30°，所以带电小球所受重力和电场力的合力F始终垂直于斜面，小球在斜面上做匀速直线运动，其中F=mgcosθ=233mg.
把小球看作处于一斜向下的等效重力场F中，它在圆轨道上运动的最小速度将出现在B点(AB为圆轨道的垂直于斜面的直径)．为使球能通过最高点C，至少应刚能通过B点．小球从A到B的过程根据动能定理有
-F・2R=12mv2B-12mv2A(1)
又因为在B点时小球速度最小，合外力提供向心力，所以有
F=mv2BR.(2)
由(1)、(2)两式解得小球沿斜面下滑的最小速度vA=1033Rg,小球从B点到最高点C的过程中，由动能定理知
FR(1-cosθ)=12mv2c-12mv2B.
(3)
设在C点小球受轨道的压力为N，由牛顿第二定律可得
N+mg=mv2CR. (4)
解(3)、(4)两式可得在最高点C处小球对轨道的压力N′=N=(23-3)mg.
4.反证法
反证法指正面难以证明时，先假设结论不成立，通过推理得出与假设相矛盾的结论，从而证明原命题的成立．用反证法证题的步骤可归纳为：(1)审题，明确已知和求证；(2)假设求证的结论不成立；(3)根据假设和一些已学的有关知识，进行一系列判断、推理，得出与假设、已知条件或有关的物理概念、规律相矛盾的推论；(4)由此，假设不成立，因而原求证成立．
例5如图8所示，在水平地面上停着一辆小车，一个滑块以一定速度沿车的底板运动，与车的两竖直壁发生弹性碰撞(机械能不损失)，不计一切摩擦阻力．试证明：滑块与车的碰撞永远不会停止．
解析此题正向证明过程较复杂，若采用反证法，则论证过程简明．
假设车与滑块的碰撞最终停止．停止时，滑块、车相对静止，并设相对静止时其共同速度为v，车、滑块的质量分别为M、m，车、滑块系统水平方向合外力为零，由动量守恒定律得mv0=(M+m)v,则v=mM+mv0.此碰撞过程能量损失 ΔE=12mv20-12(M+m)v2=12mv20-12(M+m)(mM+mv0)2=12mv20・MM+m≠0.
与题设中不计一切摩擦及弹性碰撞无能量损失相矛盾，故假设不成立．即滑块与车的碰撞永不会停止．
5.类比法
把陌生的、复杂的事物与熟悉的、简单的事物进行比较，如果它们的现象、过程相似或相近，它们的本质类似或遵循相似的物理规律，就可以将陌生的物理现象、过程，用熟悉的、简单的物理模型来代替，这种方法叫做类比法．
例6设想沿地球(视为均匀球体)的某一直径钻一“隧道”将地球打穿，让一个物体由“隧道”的一端从静止开始释放，试求它运动到“隧道”另一端时所经历的时间．
解析要求出物体穿过地球“隧道”的时间，首先要弄清楚物体穿过地球“隧道”中运动的类型．为此分析物体在“隧道”中任一位置处(设离地心为X1)的受力情形，如图9质量为m的物体在离地心为x1时，其受到地球的引力可分为两部分，一是半径为r=x1质量为M1的球体的引力F1，另一是半径x1≤r≤R(R为地球半径)的球壳的引力F2．F1的求解比较方便，它相当于将小球体的质量集中到地心时对物体的引力，即
F1=GM1mx21=Gρ43πx31mx21. (5)
其中ρ=M43πR3.(6).
M为地球质量．将(6)式代人(5)式，可得F1=GMmx1R3.
直接求F2比较困难，需要用到高等数学知识．为此拟用带电球模型作类比．均匀带电的金属球壳的内部场强为零，检验电荷在其内并不受到电场力的作用，因为带电球壳对其内部的电荷的作用力是球壳上各部分电荷元(经细分得到的点电荷)对电荷q的库仑力的矢量和．而在本题中，空腔地球壳(厚度为R-x1)可以看成许多个薄球壳，而每个薄球壳对物体的作用力是球壳上各个部分的质量元(经细分得到的质点)对物体的万有引力的矢量和，因为万有引力的规律与库仑引力的规律十分相似，可推知每个球壳对物体m的作用力为零，所以F2=0,这就是说，物体在地球“隧道”中受到地球的总引力为F=GMmx1R3.
由此式可见，如果以地心为原点沿“隧道”方向建立ox轴，则可知F与x成正比且方向相反，即物体在“隧道”中的运动是简谐运动，它穿越“隧道”的总时间
高能物理范文4
1提高课堂效率
课堂是学生学习的主阵地，也是左右学生成绩的一个命脉．能否在有限的时间内取得更好的效率，这是每位教师追求的最高境界．笔者在自己的教学过程中，尝试着主要从以下3个方面入手，取得了一定的效果．
1）降低课堂起点，使每个学生每节课都有所收获在平时的教学过程中，我们总发现这样的现象，老师觉得很简单的问题，学生却不会．为什么会这样呢？根据笔者的分析，主要是因为教师对学生的现有能力和知识面估计过高，从而导致了这种现象的发生．如果教师在平时的教学过程中将起点降至最低，使每个学生一开始就能从容地进入课堂情境中来，然后再逐渐提高，那么，至少会使绝大多数学生在基础环节上少出错，甚至不出错．比如在安培定则的判定时，虽然初中已经学过，但仍然有必要再给予较细致得讲解．
2）将复杂的概念、定律通俗化，简单化众所周知，理科的学习重在理解，只要理解的准确，复杂的问题也就迎刃而解了．课本上的概念、定律为了达到应有的严密性，往往表达得很抽象，不便于理解．结合学生的实际，我们可以将概念条理化，并且尽可能的通俗化．比如楞次定律的理解可把它分为2层：①2个磁场，②阻碍变化，最后总结为通俗的口诀“增生反，减生同”等等．这样既增强了学生学习的趣味性，又取得了较好的教学效果．
3）多理论联系实际物理主要解决的是现实生活中的实际问题．近几年的高考也有这个趋势，为了能给同学们创造条件，笔者平时在教学过程中只要能联系实际的问题，都多给学生机会，让他们举例分析日常生活中的一些物理现象或过程．比如，在解决用2根绝缘细线悬挂的带电小球平衡问题等等，如果用日常生活常识，很快就能得到结果，既节省了时间，又提高了效率．
2抓好课后作业的反馈和总结．
1）实行分层次作业理科的学习需要及时的练习巩固．不同的学生，由于各方面原因，基础不同，甚至相差很大，怎样能在作业中既让每一个学生都能发现自己的问题，又能让他们学有所练，将所学内容及时得到巩固呢？根据笔者对学生的观察，发现了这样一个现象，学生为了完成自己本不会的作业任务，往往会抄袭他人的作业．这样既达不到锻炼的目的，又会给老师提供一个虚假的反馈信息，久而久之，结果将可想而知．为了避免以上情况，笔者将学生基本分为3个层次：第一类，学习情况较好，基本功扎实的学生，也就是我们所说的优秀的学生．要求他们除了完成当天的作业外，再根据自己实际情况，翻阅相关参考资料，深化当天所学内容．第二类，基本能按时完成作业的学生，也就是中等程度的学生．要求他们保质保量地完成当天的作业．第三类，基础较差、完成作业有难度的学生，也就是学困生．要求他们只要能完成作业中的基础题部分就是胜利．通过这样的分层次作业练习，既能达到各取所求的教学要求，又不挫伤学生的积极性，取得了较好的成效．
2）及时的整理错题物理的学习，需要一个从理解到应用反馈再到理解的过程，尤其以应用反馈更为重要．因为它是将学生的理论学习，通过实践反馈上升为更高层次的理论．而积累错题是取得更好的实践反馈的最佳途径，但是它需要一个坚持不懈的过程．作为老师，笔者通过每隔一定时间定期检查、指导和鼓励的方式，对学生加以督促，使他们能够一如既往地坚持下去．到目前为止，学生的错题积累，已经为他们赢得了很好的第一手学习和复习的资料．
3）勤于做出章节小节教师总会见到这样的现象，随着学生学习知识范围的扩大，方法的增多，同样一道题，根据学生掌握的知识，可能会有多种解法，应该越来越便于解题．可是学生在做题的过程中，除了不能选出最佳的解题方法外，而且还容易将所学的各种解题方法混淆起来．怎样做才能避免这些现象呢？最好的解决方法是要让学生清楚地了解各种解题方法之间的区别和联系，而要达到这个要求，根据笔者个人的体会，只有勤于对各个章节的知识加以对比总结，理清它们之间的联系与区别，才是最佳的对策．
高能物理范文5
【关键词】高中物理；解题思维；思维训练；提高成绩
在物理的解题过程中，有很多学生经常在背过很多的公式，解过很多的题之后却还是取得不了一个满意的成绩，没有应有的学习效果。这样的情况有很多，而其原因就在于学生在解题中观念的错误和学习方向的迷失。学生总是认为物理的学习就是单纯的记住一些公式之后单纯的套用公式去解题，从而忽略了在物理解题中最重要的东西――思考过程。只有经过严谨、认真的思考得出的答案，才能转化为自己的经验，才能得到思维的锻炼，从根本上提高成绩。如此看来，学生应该摒弃学习过程中不正确的观念，用灵活的思考解每一道题，在解题过程中培养思维能力。
一、训练思维的灵活性
物理是一门逻辑性和缜密性很强的学科，在训练学生的过程中，应注意培养学生创造性思维，从不同角度，用不同的方法抓住问题的根本。既要有序的分析问题，又要多角度的分析问题，加强学生思维的广度和深度。在教学中，可以让学生用一题多解等方法进行灵活思维的训练。
例：金属球壳带有电荷+Q，在静电场中当球壳处于静电平衡的时候，整个球壳是一个等势体。证明此时球壳内表面没有静电荷。
此题属于物理习题中形式较新颖，直接套用公式证明很难，需要学生灵活解决。
证明：假设金属球内部有一部分的电荷分布在球内表面，那么电荷就会像金属球内部发出电场线。可这些电场线并不会中断，而必然会终止于金属球内表面带有负电荷的另一侧。但是，金属球作为一个等势体，电场线是不可能从它的某处出发又再次终止于它的另一处的。所以，此假设不成立。此时球壳内表面不可能带有静电荷。
从这个例题中我们可以得出结论，即在物理解题中，当发现某一道题无法通过正面解决的时候，应该灵活思考，采用从反面角度论证的方法解决问题，大胆的假设，机警的思考。
二、培养思维的创造性
能够创造性地提出问题和解决问题的精神即物理学中的创造精神。在遇到条件新颖难解的题型时，学生往往不能直接用公式通过基本方法解决问题，思路模糊，需要灵活的运用已有知识进行联想和条件变换。创新，求变，大胆思考。培养学生学习的独立性，心态的好奇性。增强学生的问题意识，这样才能找到解决此类难题的方法和对策，成为符合新时代的，敢于突破，善于思考的新型人才。
例：某潜水艇在水面下呈静止状态。距潜水艇正前方五米处，有一艘航空母舰以30km/h的速度向潜艇驶来，潜水艇在看到航母之后立刻向航母发射了一枚速度为110km/h的鱼雷，多长时间后鱼雷可能命中航母？在解决这道题的时候，往往大部分学生会立刻套用公式，开始列方程求路程，然后计算鱼雷命中航母的时间。这样解题虽然会得到结果但是过程太过枯燥和繁复。我们可以发散思维，利用参照物的原理来做这道题。首先，用航母作为此题中的参照物，鱼雷行驶5km是以140km/h的速度，那么就可以很简单的求出时间。这个方法相比之前的原始方法有了更大的灵活性和创造性，既简单又方便。即发散了学生的思维，又锻炼了学生的解题技巧。
三、培养思维的深刻性
思维深刻性表现在对概念的全面深刻理解上，能够理解和把握各种物理概念的含义和用法，能够熟练的运用他们解决问题。物理知识是人类长期发展中总结出来的揭露客观事物本质的，深刻而高层次的知识。我们应该深刻的对待物理学科，拒绝死背公式，死遵规律。把概念与规律有机的融合起来，区别开容易混淆的知识点，认真而深刻的进行物理问题的分析，抓住物理中的规律，把握物理中的概念。
例如：在东北的冬天，小明把10立方米的放到了室外冻成了冰之后，质量是多少？当天气回暖之后，这些并化成水质量和体积又分别是多少？
此类型习题很大程度上要求解题者深入思考和分析问题的能力。首先物质的基本属性是物质不随着任何变化而变化，而质量是物质的基本属性。其次，水和冰只是物质状态上的不同，其质量是不变的。再次，冰与水的密度不同，所以在相同质量的条件下，水和冰的体积并不相同。最后，由于水比冰的密度大，所以在水和冰质量相同的情况之下，冰比水的体积大。
通过以上的思考解题的方向已经确立，答案也有一定的范围，就不容易做错题了。在解题中逐步养成这样的思维习惯，要鼓励学生，一是鼓励学生追根究底，凡事都要去问为什么，坚决摈弃死记硬背，不但要“知其然”，更要“知其所以然”。二是鼓励学生积极开展问题研究，养成深钻细研的习惯，其思维才有深刻性。
通过深刻的思考在一定的规律之下解决问题，准确率很高，如果在解题过程中能够养成深刻思考的好习惯，追根溯源，积极研究，那么就不难提高学生的解题思维能力，从而更好更快的提高物理成绩。
四、培养思维的系统性
拒绝物理解题审题不清，解题状态不清，分析问题不细，符号运动错误。正确处理好各步骤之间的关系，区分开各相似概念中的异同，准确的运用公式。抓住整体问题，又不忽视细节部分。从整体出发，又严谨的对待局部。锻炼思维的系统性可以更好地引导学生，使学生对物理学习的思路更加清晰。教师可以出一些衔接性较强的题目，系统的进行知识总结，在比较中学习，领悟物理学习的本质。
五、结语
高中物理课程的学习对学生日后即将收到的高等教育有着极大的影响和深刻的奠基作用，对提高学生综合素质，增强学生学习能力有着极大的意义。对于学生学习能力的培养是课程改革的核心内容和根本目的。在物理教学中不仅要重视学生的分数，更要注重学生在解题过程中思维能力的培养，使学生积极主动的学习，全方位的提高学生的个人能力。
【参考文献】
[1]陈刚，舒信隆.问题图式在物理问题解决教学中的应用[J].课程.教材.教法，2009（07）
高能物理范文6
关键词：物理 提高 抽象思维 能力
高中物理教学中以提高学生抽象逻辑思维能力，特别是理论型逻辑思维能力，是需要也是可能的。高中生无论是升学还是就业，随着现代化建设的深入开展，再学习乃至终身学习，更需要的是抽象逻辑思维。同时，高中物理是一门严密的、有着公理化逻辑体系的科学理论，对于高中学生抽象逻辑思维能力的要求，较初中物理有了一个很大的飞跃，这就是当前所谓初、高中物理“台阶问题”的实质。另外，从高中学生心理的年龄特征来看，从初二年级开始的抽象逻辑思维由经验型向理论型水平的转化，在高二年级将初步完成，这意味着他们思维趋向成熟，可塑性将变小。因此，在高中一、二年级不失时机地提高学生抽象逻辑思维能力，以顺利地完成从经验型向理论型水平的转化是必需的。从生理上看学生在16岁时已能完成人脑总重量的96%的发育过程，有了必要的物质基础。
就思维发展来说，学生“在活动中产生的新需要和原有思维结构之间的矛盾，这是思维活动的内因或内部矛盾，也就是思维发展的动力。”环境和教育只是学生思维发展的外因。作为中学生，其主导活动是学习。而学习是在教师指导下有目的、有计划、有系统的掌握知识技能和行为规范的活动，是一种社会义务，从某种意义来说，还带有一定的强制性。它对学生思维发展起着主导作用。主要表现在学习内容、学习动机和学习兴趣对思维发展的影响上，即学习内容的变化，学习动机的发展和学习兴趣的增进，直接推动着学生思维的发展。学生思维发展的过程包含着“量变”和“质变”两个方面。学生知识的领会和积累，技能的掌握是思维发展的“量变”过程；而在此基础上实现的智力或思维的比较明显的、稳定的发展，则是心理发展的“质变”。教师的责任就是要以学习的难度为依据，安排适当教材，选好教法，以适合他们原有的心理水平并能引起他们的学习需要，成为积极思考和促使思维发展的内部矛盾。创造条件促进思维发展中的“量变”和“质变”过程。
任何一门科学都是由基本概念、基本规律、基本方法等组成的。概念、规律、方法等是相互联系的；不同的概念、规律、方法之间也是相互联系的，从而形成了该门科学的知识和逻辑结构。当然这种结构也在变化和发展着。应该说，人的思维结构和各门科学的知识、逻辑结构都是人们对客观现实世界的反映，是紧密联系的。
一、深入钻研教材
目前，在物理教学新课标规定的范围内，可以对现行物理教材进行一番加工改造，突出结构，强调对抽象思维能力的培养。
1. 建立高中物理的整体的知识和逻辑的结构和系统；同时建立各部分（力学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子物理等）的子结构和子系统；以及各章、节的结构。并与学生的认知过程相适应。
2. 实验应包含在上述系统中，构成不可少的组成部分。同时应强调通过实验培养学生抽象逻辑思维的能力。改变传统的认为观察和实验是不依赖于理论的观点，改变那种认为实验方法的本质是完全离开理性的体系，单纯起着事实的裁判作用的观点。大家都知道，随着实验研究对象远离人们直观经验的领域，特别是现代物理学实验的发展，使人们愈来愈认识到实验与观察依赖于理论，实验所获得的认识实际上受制于仪器和实验设计中所包含的假设，是不可能摆脱理性思维的指导的。
3. 例题和习题的配制应包含在上述系统中，构成不可少的组成部分。教学中最重要的任务是概念的形成和问题的解决。概念不仅是学科结构的最基本的要素，是“框架”的“交结点”，而且是思维的“细胞”。而问题的解决，即应用，正是结构中各部分之间联系的建立以及结构的发展所必需经过的阶段。这也就是思维的过程。统计表明，仅就中学生而言，掌握归纳推理的水平略优于掌握演绎推理的水平。
4. 关于物理学史的教育，也应从有利于培养学生抽象思维能力加以组织。大家知道，从物理学发展史来看，“结构”是随着物理思想和对物理概念的理解更加深化而发展的，不是一成不变的。适当地、完整地围绕某一部分物理知识（如力学）介绍这种发展，较之分散地介绍某一部分历史事实，更有利于学生思维的发展。
二、革新教法，适应时代旋律
1. 从有利于提高学生抽象逻辑思维能力出发，增强学习的目的性、方向性，应该让学生知道学习过程、思维过程、思维的形式和方法，以调动其自觉、主动性。只有自觉地遵循思维规律来进行思维，才能使概念明确、判断恰当、推理合理、论证得法，具有抽象逻辑性，培养出深刻性的思维品质。这是一切思维品质的基础。
2. 按现代认知心理学的观点，学生在学校的学习的实质就是前述认知结构的“同化”和“顺应”的过程。学习的类型主要是“意义学习”，即在良好的教学条件下，学生理解符号所代表的知识，并能融会贯通，发展了智力，提高了能力。其实质是符号所代表的新知识与学生的认知结构建立了非人为的实质性联系。这是最有价值的学习。学习进行的方式主要是“接受学习”，即要学习的全部内容都是以定论的形式呈献给学生，然后让学生加以“内化”（即与原有知识有机结合），大量的知识和材料都要靠此获得。
3. 因材施教，开展课外活动，培养一些优秀学生。便他们不受思维定式的约束。大力培养他们的直觉思维和创造性思维。直觉思维是创造性思维的基础。探索就得用直觉思维：整体的、跳跃的、猜测的，以知识结构为根据的直接而迅速的认识。
三、积极控制教学过程和加强教学评价
1. 思维的智力品质研究是有客观指标的。我国一些心理学家，所进行的小学数学教改试验，即运用这一套指标。详情请见《思维发展心理学》朱智贤、林崇德著。
