高能物理范文

导语：如何才能写好一篇高能物理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

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\|GanWANG 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tb-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γγtt－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γγtt－bb－和e+e-W+W-bb－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.转贴于

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

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篇2

一、课堂一定要认真去听。

学生一天中基本上都是在课堂上度过，如果课堂都无法做到认真听讲，这就相当于盖房子连砖都没有一样，对于高中物理的学习，最重要的是要聚精会神听课，全神贯注，不要开小差。课堂中学习的内容都是物理学习的重点，所以，一定要认真听课。

二、基础差课前要预习。

我们都知道笨鸟先飞的道理，由于我们基础差，物理学习一定要走在别人前头，建议基础差的同学课前一定要预习，这样与之相关的旧知识可以复习一下，新知识如果不懂可以标记出来课堂重点去听，这样可以带着问题去听课，由于已经自学过一遍，听课的时候更容易跟上老师讲课的进度，不会出现听不懂而失去信心不愿意听的现象。

三、课本先吃透。

基础差的同学普遍存在课本都没掌握，甚至最基础的公式、定理都没记住，谈何灵活应用，如果基础很差，先别忙着到处刷题，想办法把课本上的知识掌握的滚瓜烂熟。

课本上的物理知识不建议死记硬背，一定要理解记忆，特别是定理，要深入理解它的内涵、外延、推导、应用范围等，总结出各种知识点之间的联系，在头脑中形成知识网络。

四、重视物理错题。

物理基础差就没有必要大量刷题，对于每天出现的错题，优秀学霸总结的错题，课上老师重点讲解的错题，要及时的进行深入研究、并及时归类、总结。做到同样的错误不一错再错，物理成绩就能快速进步。

篇3

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．

篇4

单就买手制而言，其模式核心是“品牌商（供应商）――买手（运营主体）――消费者”这一运营流程。运营主体要实现生意赢利，就必须具有以下能力并取得竞争优势：

第一，打造对上游的整合能力与谈判能力，培植采购优势。

通过对市场的洞察，清晰掌握目标消费者的需求，以此作为基础，运营主体必须有能力参与到供应商的产品打造过程中，明确地给出成本管控要求、产品品质要求、产品设计要求等。通过对供应商的整合，才能打造出真正市场需要的产品，并获得采购价格优势，如此才有可能获得盈利优势。

第二，打造自身的运营能力，获得运营优势。

运营主体的运营能力包括三个层面：运营各环节的专业能力、成本管控能力及财务能力。

专业能力决定运营主体的行事准确性与正确性，专业能力越高，运营主体的运营失误越少，“学费”也就交得越少。高效率及低成本是所有运营主体实现盈利的基本保障。而财务能力是指运营主体的财务效率及资金保障能力，没有财务能力就象“无源之水，无本之木”。

第三，提升市场营销能力，创造盈利能力。

中国的营销环境日新月异，目标市场与目标消费者的选择必须根源于消费者的洞察，而非简单的直觉。醋饮料在山西卖不动，却在广州创造辉煌;“三只松鼠”在电商创造干果销售奇迹，“好想你”却仍在线下苦苦寻求突破;诸如此类，都为品牌商与运营商提供了很好的例证与教训。

渠道与消费者日新月异的变化，远远地将传统的运营商与品牌商甩出几条街。这种变化，让运营商与品牌商痛苦不堪，不学习不提升，或学习得慢，提升得慢，在面对市场如此猛烈的冲击下，被淘汰则是必然。

篇5

一、赝功、赝功能原理及教学价值分析

赝功:作用在物体上的力与物体质心位移的标积叫做赝功．赝功一般用Wp表示，即Wp=∫F•drc．赝功能原理:作用于物体组的所有外力的矢量和的赝功等于以物体组质心为代表的平动动能的增量．Wp=±Fsc=12mv2c2－12mv2c1．2．教学价值分析问题1:一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经Δt的时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v．在此过程中()．A．地面对他的冲量为mv+mgΔt，地面对他做的功为12mv2B．地面对他的冲量为mv+mgΔt，地面对他做的功为零C．地面对他的冲量为mv，地面对他做的功为12mv2D．地面对他的冲量为mv－mgΔt，地面对他做的功为零标准答案:B学生答案:A分析:支持力的作用点并未发生位移，从功的定义看，力的方向上没有发生位移，所以，支持力应不做功．而如果支持力不做功，只有重力做功，那么人的动能增量又从何而来呢?这又与实际结果矛盾．出现了两个看似都有道理的结论，问题出在什么地方呢?其实，人所增加的平动动能来源于人体除机械能之外的其他形式的能量，人在直腿举臂的过程中体内各部分内力做了功．人体内部内力做功十分复杂，难以直接计算，而地对人的作用力又没有做功，因此利用功能原理无法计算人体在这一上跃过程中所获得的平动动能．然而尽管这种能量转化实际上只与成对内力作用相联系，不能用外力的真实功来量度，但是作为外力的地面对人的作用力的存在却是实现这种转化的条件．系统的平动动能可表示为Ek=12Mv2c，其中vc是质心的速度，由质点组的质心运动定理F=Mac得知，质心速度的变化必是由外力的作用引起的，可见人体获得的动能与地对人的作用力有关．问题2:流体的冲力问题:大风可能给人们的生产和生活带来一些危害，2012年3月23日北京刮起了大风，其短时风力达到近十级．在海淀区某公路旁的数字信息亭被吹倒．若已知空气密度为ρ，大风的风速大小恒为v，方向垂直于正常直立的信息亭的竖直表面，大风中运动的空气与信息亭表面作用后速度变为零．求信息亭正常直立时，大风给它的对时间的平均作用力为多大?(已知该信息亭形状为长方体，其高度为h，底面是边长为l的正方形，信息亭所受的重力为G，重心位于其几何中心．)标准答案:在!t时间内垂直于信息亭表面吹来的风的空气质量为!m=ρhlv!t．设信息亭对空气的作用力为F，由动量定理，有－F!t=0－ρhlv2!t，解得F=ρhlv2．根据牛顿第三定律可知，大风(空气)对信息亭的作用力F''''=F=ρhlv2．学生答案:在!t时间内垂直于信息亭表面吹来的风的空气质量为!m=ρhlv!t．设信息亭对空气的作用力为F，由动能定理，有－12Fvt=0－12(ρhlv2!t)v2，解得F=ρhlv2．根据牛顿第三定律可知，大风对信息亭的作用力F''''=F=ρhlv2．分析:学生的解释是由于风力是变力，所以在动能定理中利用了平均作用力12F，虽然结果一样，但却犯了错误:其实在这里，风力是恒力，否则也不能直接利用冲量的概念F!t．如果改成12vt(质心运动的位移)，答案就正确了，其原因就在于利用了赝功能原理．

二、结语

总之，在教学中，教师应该重视学生的认知背景，认知水平，认知规律．对于一般高中物理问题，虽然可以站在大学物理的角度俯视，以较为简单的方法或较为深刻的理解处理．但是脱离了高中物理的特有环境，便是拔苗助长，有失偏颇了．

作者：王岳单位：北京九中

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一、认真审题，明确对象，联想图景，启动思维

力学习题有的给出了一个物体，有的给出了两个或多个相关联的物体；从物理过程看，有的给出了部分，有的给出了全部。认真审题就是要实现几个转换：

（1）由个别向一般转换。所有的力学解题开始应对研究对象进行受力分析，代入运算时统一用力学的国际单位制（SI制），解题结束应对结果的合理性作出判断。

（2）研究对象的实体向物理图景转换。宏观物体（大到天体），有做匀速运动的，也有做变速运动的；有个体，也有相关联的群体。要对题目给定的研究对象进行抽象思维，形成一定条件下清晰的物理图景。有趣的物理图景能够促进学生的注意转移，情感与图景贴近，达到情景结合，有助于学生思维的正常启动。

（3）物理过程向物体的状态转化。在力学范畴内物体的运动状态有平衡状态（静止、匀速直线运动、匀速转动）和非平衡状态，物体处于何种状态由所受的合力和合力矩决定。

（4）已知条件向解题目标转换。力学解题目标一般包括：画出研究对象的示意图，在图上进行受力分析（不能遗漏所受到的每一个力，也不能凭空增加力），物体在各个时刻的状态、位置、运用的物理规律、公式、要求的物理量等。

（5）文字叙述向示意图形转换。在根据题意画出的图上标明受力情况（按重力、弹力、摩擦力顺序思考）；某一时刻或某一位置的运动状态，也用符号标出。学生通过画图对物理图景有了直观了解，触景生情，增强了解题的信心。

二、弄清概念，策略认知，分配注意，发散思维

物理概念是物理知识的重要组成部分，对其有严格的科学界定。一些能力较差的学生对物理概念的界定模糊不清、思维混乱，解题注意分配不合理。为了解决这个问题，要引导学生强化以下几方面的意识：

（1）增强物理概念的物质意识。每引入一个力学概念，应充分利用实验或学生生活积累的已有经验，把物理概念建立在充实的物质基础上。

（2）强化物理概念的界定意识。速度与加速度二者仅一字之差，都是力学中的重要物理量。一些认知策略较差的学生把速度与加速度归结在一个“光环”上，认为速度为零，加速度必为零。在这里描述物体运动快慢与运动状态变化快慢是速度与加速度的界定。速度和速率、功和功率、动能和动量、重量和质量等也是一字之差，它们的物理意义却不相同。功和能的单位相同，前者是过程量，后者是状态量，它们也有严格的界定。

（3）培养创造思维意识。力学解题时“双向思维”的设计，给学生创造了发散思维的条件。

三、运用规律，感知范围，网络信息，逻辑思维

中学力的概念主要有牛顿运动三定律、万有引力定律、机械能守恒定律、动能定理、动量定理、动量守恒定律等。一些能力中下的学生把物理规律成立的条件及适用范围置于思维盲区，需要对已建立的解题信息加以选择。

①根据物理过程选择规律；②从已知条件选择物理规律；③从解题结果检验物理规律选择的合理性。

四、设疑开拓，点拨解惑，触类旁通，深化思维

课本上的力学习题是教学大纲的最低要求，一些能力较强的学生从中获取了探求知识的方法，思维敏捷；一些能力较差的学生解题一旦受阻，思维停滞，需要点拨才能展开。可通过“设疑点拨探究解惑”，让学生思维进入新的层次。

①指导语点拨；②资料点拨③情境点拨；④交流点拨；⑤一题多解点拨。

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一、认真审题，明确对象，联想图景，启动思维

例如：力学习题有的给出一个物体，有的给出两个或多个相关联的物体；从物理过程看，有的给出部分，有的给出全部。认真审题就是要实现几个转换：（1）由个别向一般转换。所有的力学解题开始应对研究对象进行受力分析，代入运算时统一用力学的国际单位制（SI制），解题结束应对结果的合理性作出判断。（2）研究对象的实体向物理图景转换。即对题目给定的研究对象进行抽象思维，形成一定条件下的清晰的物理图景。有趣的物理图景促进学生的注意转移，情感与图景贴近，达到情景结合，有助于学生思维的正常启动。（3）物理过程向物体的状态转化。在力学范畴内物体的运动状态有平衡状态（静止、匀速直线运动、匀速转动）和非平衡状态，物体处于何种状态由所受的合力和合力矩决定。学生对物理过程和物体所处状态的了解，减少了解题的盲目性。（4）已知条件向解题目标转换。力学解题目标一般包括画出研究对象的示意图，在图上进行受力分析（不能遗漏所受到的每一个力，也不能凭空增加力），物体在各个时刻的状态、位置、运用的物理规律、公式、要求的物理量等。（5）文字叙述向示意图形转换。在根据题意画出的图上标明受力情况（按重力、弹力、摩擦力顺序思考），某一时刻或某一位置的运动状态，也用符号标出。学生通过画图对物理图景有了直观了解，触景生情，增强了解题的信心。

二、弄清概念，策略认知，分配注意，发散思维

物理概念是物理知识的重要组成部分。物理概念有严格的科学界定，同一物理概念在不同的物理学识水平阶段严密的程度不同，一些能力较差的学生对物理概念的界定模糊不清，思维混乱，解题注意分配不合理。为了解决这个问题，我引导学生强化以下几方面意识：（1）增强物理概念的物质意识。每引入一个力学概念，都充分利用实验或学生生活积累的已有经验，把物理概念建立在充实的物质基础上。（2）强化物理概念的界定意识。速度与加速度二者仅一字之差，都是力学中的重要物理量，一些认知策略较差的学生把速度与加速度归结在一个“光环”上，认为速度为零，加速度必为零。速度和速率、功和功率、动能和动量、重量和质量等也是一字之差，它们的物理意义却不相同。功和能的单位相同，前者是过程量，后者是状态量，它们也有严格的界定。学生树立界定意识可养成良好的科学素质，有利于增强解题思维的自我调控意识。

三、加强实验，培养兴趣

物理学是一门实验科学，物理概念的建立与物理规律的发现，都以实验事实为依据。实验是物理学的重要研究方法，只有重视实验，才能使物理教学获得成功，学生只有通过实验观察物理事实，才能真正理解和掌握知识。

1．通过趣味新奇的物理实验演示，激发学生的好奇心理，从而激发他们思索的欲望。例如，在讲授“大气压”一节时，可在装满水的杯上用硬纸片盖住并倒过来，发现水并不流出，纸片也不下落，使学生确信大气压的存在。接着让两个学生做马德堡半球实验，使他们感觉到巨大的大气压力，这样就会使学生对这节课感兴趣、印象深、易理解、记得牢。又如在讲授水不善于导热的内容时，在装满水的大试管里，放入一条小金鱼，并用网状物将其隔在试管的底部。当在试管上部加热直到沸腾时，底部的鱼还在自由自在地游动，说明水不善于导热。

2．用实验导入新课的方法，使学生产生悬念，然后通过授课解决悬念。每节课的前十几分钟，学生情绪高昂，精神健旺，注意力集中，如果教师能抓住这个有利时机，根据欲讲内容，做一些随手可做的实验，就能激发他们的学习兴趣，使学生的注意力集中起来。如在讲动量和冲量时，让两支相同的粉笔分别从同一高度直接落到桌面上和落到有厚毛巾铺垫的桌面上，可以发现直接落到桌面上的粉笔断了，落到厚毛巾垫上的另一支却完好无损，老师由此引人动量和冲量知识的讲授。又如在讲圆周运动的向心力时，可用易拉罐做成“水流星”实验，按照常规认识，当易拉罐运动到最高点时，水必往下洒，但从实验结果看却出乎意料之外，水并没有下落。接着使转速慢下来，学生们会发现慢到一定程度后水会下落，接着提出问题：要使水不落下来，必须满足什么条件？从而引入课题，使学生在好奇心理的驱使下进入听课角色。

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为什么上课时一听就懂，但是在做题时一做就错呢？我们都有这样的感觉：比如2008年北京奥运会开幕式上，朗朗在弹奏钢琴曲目时，弹奏出来的钢琴声十分悦耳动听，但若让自己来弹奏，未必或者说就不能弹奏出这样的水平。听别人弹奏钢琴，只要懂得欣赏就没有问题，但自己要练成就不那么容易了。因而要由听懂变成会做，就要在听懂的基础上，多多练习，方能掌握其中的规律和奥妙，真正变成自己的东西，这也正是学习高中物理应该下工夫的地方。工夫如何下？在高中物理学习过程中应该怎么做？应该注意哪些问题？下面从四个方面谈谈自己的看法。

一、准确理解掌握基本概念、规律和一些基本的结论（推论）

大多数学生对一些基本概念一知半解，好像已经掌握了，实际上在回答问题时，能准确说出来的学生很少。比如说速度和线速度，速度是物体通过的位移与通过这段位移所需的时间的比，而线速度是物体通过的弧长与相应时间的比。对于基本规律，比如说牛顿第二定律定义式为F=ma，学生都能够写出这个公式，但很多学生在学习的时候，把F理解成物体受到的其中一个力，这样理解显然是错误的。在公式F=ma中，F是物体受到的合力。再说一下基本的结论（推论），在学习物理的过程中，总结出一些简洁易记、实用的结论或推论，对学好物理非常有用。如“绳系物体做圆周运动，恰好通过最高点时，只有重力提供向心力，临界速度v=gr”；“加速度向上物体处于超重状态，加速度向下物体处于失重状态”；“匀变速直线运动的中间时刻的速度等于平均速度，也等于初速度加末速度再除以2”；“洛仑兹力不做功”；等等。

因此，准确理解基本概念、规律和一些基本的结论（推论），弄清物理公式中每一个量值（字母）的真正涵

义，才能使学生克服只会死记硬背公式的不良习惯。学

数学需要熟记公式，学化学必须记忆反应方程式，而学物理就必须熟记基本概念和规律。如果不能准确地理

解掌握概念、规律，就去做题，想通过题海战术来提高物理能力，会浪费很多时间。

二、要理解题意，建立解题模型，提高解题能力

理解题意就要看题目所描述的物理过程、现象（或状态），提取有用的信息，题目不论难易都要画图，而且要根据题目需要，有时画物体的俯视图，有时要物体的侧面图，以明确几何关系。画图能够变抽象思维为形象思维，精确地掌握物理过程，画图的过程其实就是建立物理模型的过程。

中学物理教材是以物理模型为基础，向学生传达物理知识的。高中阶段常见的物理模型有：（1）理想研究对象模型，如质点、刚体、点电荷、理想气体等。（2）运动过程模型，如匀变速直线运动（如自由落体运动、竖直上抛运动）、匀变速曲线运动（如平抛运动、带电粒子在匀强电场中的偏转运动）、匀速圆周运动（如行星的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动）等。（3）物理实验模型，如伽利略验证惯性定律实验等。解决物理问题的过程，实际上是正确选用物理模型，使用模型方法的过程，因此，正确识别、建立物理模型，熟练地使用模型是中学生应该具备的物理素质。为了提高学生解决物理问题的能力，逐步掌握科学研究的基本方法，在平时教学过程中，教师必须注意培养学生构造和应用物理模型的能力。

三、引导学生归纳、总结

很多学生说高中物理知识凌乱分散，很难把它们联系起来，其实是学生没有掌握好物理知识结构。物理知识是分章分节的，它们既相互联系，又相互区别。例如，在物理量的定义中，速度、功率、电流等，它们的定义方式都是一样的，另外，那么多的演示实验，很多都是用控制变量法进行，只要我们掌握了控制变量法的实质，所有的实验都容易理解操作了；再比如运动学中的平抛物体的运动，实质是水平方向匀速直线运动与竖直方向自由落体运动的合成，分别在对应的方向上，用这两种运动规律即可求解。

学生应学会对各个知识点进行归纳、总结，以完善自己的知识结构。这样才能把零散的知识有机整合起来。大到整个高中物理的知识结构，小到一章节的知识结构，都应该整理归纳，这样在解决问题的过程中，才能迅速找到解决问题的方法。所以在物理学习过程中，要不断归纳、总结。章节内容互相联系，不同章节之间互相类比，这样可将前后知识融会贯通，连为一体。

四、关注物理与其他学科的联系

物理是以实验为基础的综合性学科，它在人们的社会生活、生产及现代科学技术中有着极其广泛的应用。不少物理考题都与身边的事有关，比如：在学习《万有引力定律》时，常常遇到有关天体运动的问题，可介绍“嫦娥二号”卫星、“北斗”导航系统、五号运载火箭等方面的知识。因此，注重收集与物理有关的事件，并适时引申拓展，对提高学生的学习兴趣，提高学生的物理能力有非常好的促进作用。

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由于人类社会的发展，对于能源资源的需求日益迫切，古代植物积累的能源趋于枯竭。同时，人类大量侵占和破坏原有的绿色空间，导致生物资源短缺。为了获得可再生能源，人们还期望种植高产糖分、淀粉、脂肪酸的能源植物。在耕地十分有限的情况下，只好开发贫瘠的土地，使植物在恶劣的环境下生长，并制造便于转化成能源的产品。这就需要提高能源植物的抗逆性。

在农业史上，人类培育农作物往往因地制宜，而忽视了植物抗逆性的增强，许多高产作物往往抗逆性较差。诚然，要增强植物的抗低温、抗干旱、抗盐碱等能力，还要关注某些特殊基因功能的发挥。如今，植物抗逆性基因研究已经引起广泛重视。本人在研究中发现，从野生物种中获得的基因，包括WRKY家族的基因，对于提高植物对不良环境的适应性有很大作用。

从转化光能和积累生物量总体来说，人们愿意选择光能转化效率高的植物。

例如，巴西广泛种植甘蔗。人们把蔗糖转化成酒精，在替代石油方面发挥了很大作用。美国对swich grass等高光效的能源植物有很多研究。在我国，大家十分关注甜高粱和芒草一类的植物。这些都属于光能转化率高的碳四植物。虽然人们对于提高植物能量转化率方面做了有益尝试，但是对目前植物中的主要成分纤维素如何进行降解和利用依然存在问题。

我们看到吃野草的耕牛在田间辛苦劳作，啃食木头的白蚁却能旺盛繁殖，这些生物转化纤维素的过程很值得我们探讨。人类应该深入研究反刍动物牛胃里和白蚁肠道中的微生物作用，研究其中纤维素酶的活力，探讨它们在常温、常压下高效工作的原理，从中或许能得到有益启示。

沼气池里的微生物能够将纤维素转化成可燃的气体，可能到了寒冬它们的活力就大大降低。因而，培育耐低温的高效菌株，就十分必要。

人类用大量的能源来制造各种化学产物，如塑料。人类健康所需的各种药物多由植物制造。目前利用生物能源的一个比较方便的途径是生物柴油的生成。蓖麻、麻风树、油茶都是很好的生成生物柴油的植物。然而目前对这类植物的选育还存在不足，不同品系的植株产量和积累脂肪酸的效率差别很大。能源植物的思路应当拓宽，能否通过植物吸收光能直接转化出各类产物呢？

有一种珍稀物种叫四合木，有高含量的脂肪酸，这是自然的恩赐。我们要保护这个物种，研究其合成脂肪酸的机制，研究其基因功能，利用别的植物生物反应器来制造脂肪酸。

橡胶树能够流出橡胶，橡胶草也会生成类似的成分。目前已经开始研究生物塑料的合成过程。使高等植物或藻类通过phbB基因先合成聚-3-羟基链烷酸酯(polyhydroxyalkanoate, PHA)，而最终合成生物可降解的塑料。这是一项对环境保护非常有益的技术。

藻类是单细胞的绿色植物。它的优点是光能转化效率高，繁殖快，不占用耕地，而且脂肪酸含量高，有的接近50%，人称“未来的绿色石油”。诚然，藻体的收集方式等还有许多需要探索的地方。

人类的需求是多样的，如果我们借助绿色植物获得能量，借助这种绿色的生物反应器来制造各种复杂的产品，应是很好的办法。有人称这种基因操控技术为分子耕作（molecular farming）。

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[文章编号]：1002-2139（2013）-8-0-01

要使教学效果好，诱发学习兴趣，无疑是一种有效手段。那么，兴趣是什么？从心理角度讲，兴趣是人对客观事物的一种积极的认知倾向，是一种复杂的个性品质，它推动人们去探求新的知识，发展新的能力。学生只有产生了新的兴趣，才能兴致勃勃地探求知识，才可能充分地发展智力。尤其在实施科教兴国战略的今天，教育正在由应试教育向素质教育转变。在这种形势下，培养学生的学习兴趣，在大学语文教学方面显得尤为重要。经过几年的教学实践，笔者摸索出了几点如何充分利用“课前五分钟”（即每节课的前五钟）的方法。经尝试和推广后，大大激发了学生的兴趣，调动了学生的积极性，开阔了他们的视野，拓展了学生知识面，全院学生的口头表达能力得以提高，彻底改变了以往有些即将毕业或已经毕业的高职生，由于传统教学观念和教学模式等原因，造成“金口难开”和“让听者雾里看花，摸不着东西南北”，使人误解费解的局面，提高了学生多方面素质、能力。具体做法如下：

一、灵活多样的上台方式

打破依学号顺序依次登台，让学生自己上台或随机点名或按学号抽签等几种方法相结合。以往机械地依学号顺序让学生登台开口训练弊端很多。如原来的“课前五分钟”轮到某学生，则只有他一人做事先准备，其他人则事不关己，有的甚至看小说听音乐打瞌睡。整个课堂气氛冷冷清清，学生对学习语文的兴趣也会转移，班级的凝聚力、亲和力也在不知不觉中下降了。经过改进后，每次“课前五分钟”全部学生都有可能上讲台，这既锻炼了他们的胆量，还让他们自由、积极、上进的天性及表现欲得到满足，又调动每个人的思维，活跃了课堂气氛。长此下去，全班学生的自信心和口头表达能力自然上升。

二、流利的普通话，得体的神态表情

以往“课前五分钟”只要学生登台开口就行，没有强调表情及必须用普通话，这样做的后果及不良影响是无法估量的。中师生未来的服务对象是少年儿童，若自己面无表情并且普通话都不合格，怎么去教学生呢？这就可能被社会提前淘汰。改进后，上讲台的学生开口必须用普通话，声音洪亮并注意语气、语调及表情手势的运用。这样既吸引了同学们的注意力，又激起他们的参与欲望，为他们日后走上讲台，正式传道授业解惑奠定了基础。要做到这一点，只有通过反复实践方可顺能生巧，这也是由不想说到想说，由不会说到会说的重要环节。

三、给学生尽情表达的自由

“课前五分钟”不仅限于让学生背课文、朗诵、讲故事几种形式，可以让学生自由发挥，采用无拘无束的多种形式。比如：笑话野史、趣闻逸事、风土人情、足球彩票、网络股市、时事要闻、趣味竞赛、产品、辩论推销、模仿播音员主持人或笑星明星、模拟现场求职应聘等，真正做到让学生尽情表达，出绝招亮绝活，“八仙过海，各显神通”。让他们在说话及表演实践中尝甜头、或惊喜。这样每个学生在课外就有很多事可做，他们比着查资料、出新招，不断学习积累各类知识，提高自身素质，不在讨厌“课前五分钟”和语文课。日积月累，视野渐开阔，出口渐成章，自然陶醉在学知识的乐趣中了。不过出于上课时间的考虑，上述各种形式可单独或综合运用，也可在不影响教学的情况下适当延时几分钟，让学生对“课前五分钟”永远充满新鲜感和挑战性。

四、互评互译

“课前五分钟”不仅让老师一人专评，还让学生互评互议，老师一人品头论足，有时难免评论不周，而评论权交给几个学生或全班公决，再由老师作裁判发言，参加评议的学生必须注意听并加以分析，建议评论中肯中听、有理有据，而开口训练的学生只有做好事先充分准备，才不至于临阵磨枪，手忙脚乱。这样既锻炼了上台者的多项能力，也锻炼了下面同学的听技，全班参与。套用一句时髦的广告语就是真正做到“做起来，更精彩”。这种班级联动的方法，同学之间研讨切磋，潜移默化，互相影响，先进带后进，一股传帮带的良好风气在不自觉中就形成了，整体语文素质、能力也逐步得到提高。

五、“特别的称号给特别的你”

将“课前五分钟”表现特别优秀的授其特别荣誉称号，如“辩论博士、演讲不败”等，作为对他们的褒奖。通过这种方式，一些平时懒散的学生，积极性也调动起来了。为了保住某些称号，有些“擂主”常常在课外花更多的时间找资料，各科知识不断积累充实，那些想超过他们的学生也不甘落后，暗地里下定决心赶超他们。如做此训练的张衡同学，从大学一年级到三年级一直保持着“辩论博士”的美称，并在全校学生辩论赛上一举夺得最佳辩手的称号。可见，这种方法在实践中是很有吸引力的。当然一定要让这些学生谦虚谨慎，不断充实完善自己，也要防止有些学生滥用给别人取绰号等不良现象发生。

教无定法，贵在得法。只要教师精心营造愉快的学习环境，具有丰富的想象力，就能更好地激发学生的学习兴趣，使学生在欢乐和愉快的气氛中积极获得知识，大面积提高语文教学质量。使学生说有兴趣，说有进步，就必须高度注视“课前五分钟”，并要求为人师表者不断摸索学习，推陈出新，使高职生真正达到提高语文水平和各种综合能力，为以后走上工作岗位奠定