緒言4——物理學(xué)的作用

1、物理學(xué)的作用物理學(xué)的作用 全日制普通高級中學(xué)（試驗修訂本）第一冊 第一章 緒言主講人山西省 介休市 第一中學(xué)李奇良2004年5月18日 物理學(xué)是一門基礎(chǔ)科學(xué)，是整個自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。 物理學(xué)的研究方法對于探索自然具有普遍意義。 物理學(xué)的研究成果和物理學(xué)知識在現(xiàn)代生活、社會生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。 物理學(xué)進入化學(xué)、生物、天文、地學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)科學(xué)，就出現(xiàn)了所謂的化學(xué)物理、生物物理、天體物理、地球物理、計算物理、技術(shù)物理等等新興的交叉學(xué)科。 二十世紀最偉大的工程中，采用的技術(shù)大部分都直接或間接跟過去三百年物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)有關(guān)系。 首先是電氣化、汽車、飛機、自來水系統(tǒng)、微電子、無線電廣

2、播和電視 ； 以下是農(nóng)業(yè)機械化、計算機、電話、空調(diào)和冰箱、高速公路、衛(wèi)星、因特網(wǎng)、攝影。然后是家用電器，醫(yī)療技術(shù)，石油和石油化工，激光和光纖，核技術(shù)，高性能材料， 物理學(xué)在半導(dǎo)體、集成電路、激光、磁性、超導(dǎo)等方面的發(fā)現(xiàn)，奠定了信息革命的科學(xué)基礎(chǔ)。 物理學(xué)與天文學(xué)物理學(xué)與化學(xué)物理學(xué)與地質(zhì)學(xué)物理學(xué)與電力秦山核電站秦山核電站 秦山核電站是中國第一座自行設(shè)計、建造、營運的原型堆核電站，位于中國浙江省海鹽縣秦山山麓北側(cè)，杭州灣之畔，距上海市和杭州市的公里數(shù)分別為126公里和92公里。 秦山核電站是壓水堆核電站，反應(yīng)堆額定熱功率為966MW，額定發(fā)電功率為300MWe。它是帶基本負荷的電站，設(shè)計壽命為30

3、年。核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆物理學(xué)與天氣預(yù)報500萬個器件的集成電路（1995年）物理學(xué)與半導(dǎo)體芯片誰第一個發(fā)現(xiàn)誰第一個發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) 1962年10月，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評選委員會宣布，當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予英國的莫里斯威爾金斯、英國的弗朗西斯克里克和美國的杰姆斯沃森，理由是他們發(fā)現(xiàn)并證明了細胞核DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這對于研究和認識生命現(xiàn)象與本質(zhì)具有重要的意義。 消息傳出，有人歡喜，有人卻感到遺憾，甚至不公。感到遺憾和不公的人自然是知道一些底細的人。他們認為，該年度的這項科學(xué)大獎實際上遺漏了另外一名發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的重要人物和創(chuàng)意者英國女科學(xué)家羅沙琳

4、德弗蘭克林。是弗蘭克林與威爾金斯首先拍攝下了DNA的X光衍射照片，并提出DNA的結(jié)構(gòu)可能是雙螺旋，后來才由克里克和沃森建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的模型?？梢哉f，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論的確立是四位科學(xué)家的功績，而居功之最應(yīng)推弗蘭克林。雙螺旋結(jié)構(gòu)的計算機模擬雙螺旋結(jié)構(gòu)的計算機模擬核磁共振層析成像核磁共振層析成像 磁在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)方面的一項重要應(yīng)用是原子核磁共振成像，簡稱核磁共振成像，又稱核磁共振CT（CT是計算機化層析術(shù)的英文縮寫）。這是利用核磁共振的方法和電子計算機的處理技術(shù)等來得到人體、生物體和物體內(nèi)部一定剖面的一種原子核素，也即這種核素的化學(xué)元素的濃度分布圖像。目前應(yīng)用的是氫元素的原子核核磁共振層

5、析成像。這種層析成像比目前應(yīng)用的X射線層析成像（又稱X射線CT）具有更多的優(yōu)點。例如，X射線層析成像得到的是成像物的密度分布圖像，而核磁共振層析成像卻是成像物的原子核密度的分布圖像。目前雖然還僅限于氫原子核的密度分布圖像，但氫元素是構(gòu)成人體和生物體的主要化學(xué)元素。因此，從核磁共振層析成像得到的氫元素分布圖像，要比從X射線密度分布圖像得到人體和生物體內(nèi)的更多信息。物理學(xué)與醫(yī)學(xué)腦瘤病人頭部的CT成像 X射線成像 用核磁共振成像得到的人腦圖象用核磁共振成像得到的人腦圖象7.原子彈 原子彈原理：用純鈾235或純钚239做炸藥，將純鈾235或純钚239做成半球形的兩塊，每一塊的體積都小于臨界體積，但兩塊

6、合成一塊時將大于臨界體積，中子倍增系數(shù)K比1大很多，鏈式反應(yīng)將非常激烈地進行。 將這兩塊半球形的炸藥分開安裝在炸彈中，其中一塊固定，另一塊后面裝上普通炸藥和引爆裝置。當(dāng)引爆裝置引起普通炸藥爆炸時，就把兩塊炸藥迅速壓在一起，成為一個整塊，這時大量能量在極短時間內(nèi)釋放，形成劇烈爆炸。 1945年美國向日本廣島投擲的原子彈是U235，向日本長崎投擲的原子彈是Pu239。穩(wěn)定器引暴裝置普通炸藥中子反射體鈾235或钚239 世界上第一顆原子彈 重氫在高溫下能發(fā)生聚合反應(yīng)，可用于制造氫彈國際聚變實驗裝置的藍圖國際聚變實驗裝置的藍圖航空母艦 航空母艦是一種以艦載機為主要作戰(zhàn)武器的大型水面艦只。它攻防兼?zhèn)?，?/p>

7、戰(zhàn)能力強，能遂行多種戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，很具威懾力，因而倍受世界海軍的器重。現(xiàn)代航空母艦及艦載機已成為高技術(shù)密集的軍事系統(tǒng)工程。不少專家認為，航空母艦已成為一個國家軍事、工業(yè)、科技水平與綜合國力的象征。 前世界上現(xiàn)役航空母艦共26艘，在建4艘；下升機母艦3艘；兩棲攻擊艦15艘，在建2艘。 航空母艦從問世至今，世界上建造過的有8個國家，即英國、日本、美國、法國、德國、意大利、西班牙和俄羅斯（前蘇聯(lián)）；擁有過國家達14個，加上正建造的泰國，總計將達15個。建成服役的各種類型的航空母艦總數(shù)，據(jù)統(tǒng)計為300余艘；其中艦隊航空母艦占45，護航航空母艦42，水上飛行母艦6，直升機母艦2，兩棲攻擊艦5。航空母艦以

8、其迅猛發(fā)展之勢，在本世紀的艦艇發(fā)展史上，寫下了璀璨奪目的篇章。SU式側(cè)位戰(zhàn)斗機式側(cè)位戰(zhàn)斗機核潛艇核潛艇 國產(chǎn)殲五噴氣戰(zhàn)斗機國產(chǎn)殲五噴氣戰(zhàn)斗機F-117A “夜鷹夜鷹” 攻擊直升機攻擊直升機主戰(zhàn)坦克主戰(zhàn)坦克東風(fēng)東風(fēng)5中國東風(fēng)中國東風(fēng)5型戰(zhàn)略導(dǎo)彈型戰(zhàn)略導(dǎo)彈磁懸浮鐵路大事記磁懸浮鐵路大事記年 德國工程師赫爾曼肯佩爾首次考慮電磁懸浮鐵路。年 赫爾曼肯佩爾獲得制造磁懸浮鐵路的基本專利。年 赫爾曼肯佩爾運用試驗?zāi)Ｐ妥C實了磁懸浮。年年 赫爾曼肯佩爾在格丁根空氣動力學(xué)研究所進行電磁懸浮鐵路的基本研究工作。年 赫爾曼肯佩爾寫成科學(xué)報告電子懸浮導(dǎo)向的電力驅(qū)動鐵路機車車輛。年 大通過能力高速鐵路研究會開始基礎(chǔ)性研究

9、?？藙谒柜R菲公司制造出電磁懸浮模型。支承和導(dǎo)向系統(tǒng)按赫爾曼肯佩爾原則設(shè)計，由一臺短定子直線電動機驅(qū)動。年年 先后制造了、號試驗車。年 開發(fā)、研制和試驗第一臺長定子電磁行車技術(shù)功能的設(shè)備。由蒂森亨舍爾在卡塞爾廠區(qū)內(nèi)用試驗平臺進行。年 生產(chǎn)第一臺用長定子電磁行車技術(shù)的載人試驗車，在卡塞爾由蒂森亨舍爾在廠區(qū)內(nèi)進行。采用電磁式支承和導(dǎo)向系統(tǒng)，有毫米空氣間隙，車重為噸，個座位，最大速度為公里小時。年 聯(lián)邦德國研究技術(shù)部作出有利于發(fā)展電磁懸浮驅(qū)動系統(tǒng)的決定?；I建埃姆斯蘭磁懸浮列車試驗設(shè)施。赫爾曼肯佩爾工程師逝世（年月日年月日）。年 在漢堡的國際交通展覽會上展出月日投產(chǎn)的號并引起轟動。年 開始建造號。年 埃

10、姆斯蘭磁懸浮列車試驗設(shè)施投產(chǎn)，用號開始作行車試驗。月日達到公里小時的速度年 在蒂森工業(yè)公司（亨舍爾）開發(fā)號樣車。年 埃姆斯蘭磁懸浮列車試驗設(shè)施第二期施工最終完成并投入使用。號開始組裝。月日號達到公里小時的速度。年 號的速度于月日達到公里小時。在慕尼黑國際交通展覽會上展出號。年 在埃姆斯蘭磁懸浮列車試驗設(shè)施上開始檢驗號。磁懸浮鐵路快速列車技術(shù)已趨成熟。年月日，中德兩國政府正式簽訂合作開展上海磁懸浮快速列車運營線項目可行性研究的協(xié)議。月，國家計委批準項目建議書；同月，上海申通集團等家公司聯(lián)合出資億元注冊成立上海磁懸浮交通發(fā)展有限公司（后擴股為家公司，注冊資金億元），上海市委、市府批準成立上海市磁懸

11、浮快速列車工程指揮部。年 月日，上海磁懸浮交通發(fā)展有限公司與由德國西門子公司、蒂森快速列車系統(tǒng)公司和磁懸浮國際公司組成的聯(lián)合體簽署上海磁懸浮列車項目供貨和服務(wù)合同，合同總金額億德國馬克；月日，又與德國線路及軌道梁技術(shù)聯(lián)合體（）簽署磁懸浮快速列車混凝土復(fù)合軌道梁系統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同，合同使用德國政府贈款共億德國馬克。月日工程正式開始。月專用道路全線貫通。月軌道梁生產(chǎn)基地投產(chǎn)。年 月日，上海磁懸浮列車示范線下部結(jié)構(gòu)工程 全線貫通并開始架梁。西南交通大學(xué)磁浮列車與磁浮技術(shù)研究所副所長胡基士教授世界上第一條投入商業(yè)運營的磁浮列車線 2002年12月31日上午，上海磁浮列車線首次試運行，由于它是世界上第一條投入商業(yè)運營的磁浮列車線，自然吸引了國內(nèi)外關(guān)注的目光。國務(wù)院總理朱镕基與德國總理施羅德一同乘坐首發(fā)列車，更為磁浮列車壯大聲勢。熱情的上海市民踴躍前往體驗，以致于當(dāng)天的車票銷售一空。 我國籌建磁懸浮飛機我國籌建磁懸浮飛機 一種比普通磁懸浮列車運行速度更快的新型的美式磁懸浮飛機，正在四川成都市籌建。 磁懸浮飛機不是通常意義上的飛機，它與磁懸浮列車一樣也是在軌道上運行，是一種新型的陸上有軌高速交通運輸工具。 磁懸浮飛機有3大特點，一是磁懸浮飛機運行中離開軌道比磁懸浮列車更高，距離有8至15厘米，如同在軌道上“飛行”；二是其時速非常高，可達550公里小時，而成都青城山磁懸浮列車時速在10