物理期末作业 物理与文化论文（河工大）
(一)结合“从静电现象到电磁波”一章内容，谈谈对场的认识
提到场首先进入脑海的是电场、磁场。电场和磁场都是物质存在的一种特殊形式，看不见，摸不着。电荷在其周围产生电场，这个电场又以力的形式作用于其他电荷。磁体和电流在其周围产生磁场，而这个磁场又以力的形式作用于其他磁体和内部有电流的物体。电场和磁场也都是具有能量和动量的，它们是传递电力和磁力的媒介，它们弥漫着整个空间。还有静电感应现象，放入电场中的导体，其中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动使导体两端分别出现等量异种电荷。故导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动是产生静电感应的原因。
接着想到电磁场，还有麦克斯韦方程。麦克斯韦方程组可以说是电磁场理论的基础。电磁场由相互依存的电磁和磁场的总和构成的一种物理场。电场随时间变化时产生磁场，磁场随时间变化时又产生电场，两者互为因果。电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。电磁场是电磁作用的媒递物，具有能量和动量，是物质存在的一种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。
(二)以电子的双缝干涉实验为基础讨论“波粒二象性”的含义
波粒二象性简单的说是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。它是量子力学中的一个重要概念。在经典力学中，研究对象总是被明确区分为两类:波和粒子。前者的典型例子是光，后者则组成了我们常说的“物质”。1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。他认为任何物质伴随以波，而且不可能将物体的运动和波的传播分开，并且利用了相对论和量子理论简洁而巧妙的导出了粒子的动量p与波长λ之间的关系，即λ=h/p。从
公式
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可以看出粒子的动量越大，波长越短。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。下面具体看看电子的双缝干涉实验。
1961年德国科学家约恩孙首次成功得到了电子双缝干涉图样。灯丝F发射的电子经过50KV的电压加速后，穿过阳极上的小孔，射到铜箔的双缝上，得到电子双缝干涉图样，如下图
F
单双 缝缝
由实验结果可以得出电子具有波动性，进一步证明了德布罗意假设的普遍性。电子是一种微粒在运动过程中具有动量，根据公式就可以推算出它的波长。在我们可见范围内，由于物体的动量太大，使得其波长很短，所以不易识别，但却是真实存在的。
(三)请结合本学期所学的相关内容讨论物理定律的对称性
对称在现实社会中很普遍，人体的左右对称，正方形的中心对称，平面镜的成像对称等等。物理学是自然科学的一种，其中必然存在对称性，如时空的对称性，物理量的对称性，引力和斥力，正电荷和负电荷，作用力与反作用力，电场线、磁场线的对称性等。对称性的研究在物理学中具有重要意义，当然在物理实验和定律中也有很多对称性。
1、镜像对称
一个矢量 , 经过镜面反射，与镜面垂直的分量反向，与镜面平行的分量则不变。 镜象对称是物理学中最重要的对称之一，在宏观、微观领域都广泛存在。其实这一现象在现实生活中也可以体会，光的反射也可以抽象为镜面成像。 2、时间的对称性
在单摆实验和弹簧振子实验中周期T具有对称性，并且根据对称性可以很容易的解决很多问题
3、电与磁中的对称性
两个电荷之间相互作用力是库伦力，但是库伦力却要依赖于电荷在空间中激发的电场才能起作用。磁现象是由电现象引起的或运动电荷是产生磁现象的本质原因。电荷的运动是一切磁现象的根源。
电荷1 电场 电荷2
运动电荷 磁场 运动电荷
对称性是自然界最普遍、最重要的特性近代科学
表
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明，自然界的所有重要的规律均与某种对称性有关，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某种特殊的对称性。另外，对称性与守恒定律也具有一定联系，也是人们研究的重要课题。 (四)谈谈数学在物理学中的作用
从远古时代起，数学因为它在考察自然中所起的作用而被广泛应用。数学是一种工具学科，不仅在我们的日常生活中扮演者重要角色，也在物理学中起着不可替代作用。无论天文学、力学，还是光学毫无疑问都与数学有着密切联系。而且许多物理学理论都可以量化，用数学等式简洁的表示出来。如:动量定理、动能定理、万有引力等等。同时，许多物理学家都需要借助数学工具来解决他们遇到的困难。开普勒运用数学工具
总结
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出著名的行星运动第一定律，他用自己的计算结果同观测到的火星的材料对照，发现8弧分的误差，正是这一误差使他突破了行星轨迹是圆的传统观念，随后又进行大量繁琐的计算和观测，才总结出火星运行轨迹是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
物理学的发展不仅仅靠物理实验，还要数学作为理论基础。数学中很多思维
方法
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也可以应用到物理学中，比如平剖运动与数学坐标系、抛物线的联系;三
角函数解决力学问题;运用极大值、极小值求物理极限问题等。再者，逻辑推理能力也是物理学必不可少的。
普朗克的学生劳厄说过:“数学终于成了物理学家的思想工具。”可以说物理学的发展依赖于数学，数学是物理学的表达形式。现在数学和物理学之间的界限变得模糊了，也就是说当物理学变得越来越依靠数学来产生它的物理结论时，数学也变得越来越依赖于物理学的成果，来证实自己的做法的正确性。 (五)谈谈你在科学思想和科学方法等方面的认识
科学思想和科学方法对我们来说并不是陌生的词语，从小学到现在我们在学校接触的知识，包括自己的学习方法，老师的教学方法，做实验的方法等都离不开这两个词语。在大学通过两个月的物理学习，更是让我体会到科学思想与方法的重要性，它们不仅仅是词语更是一种精神，而这种科学精神在牛顿、爱因斯坦、伽利略等有所建树的伟人身上体现的淋漓尽致。
在我看来科学方法是科学思想的一部分，科学方法是以科学思想为前提的。科学思想在科学研究和社会实践中具有导向作用。科学思想并不是单一的笼统的一种思想，凡是能推动事物向着好的方面，向着更高层次，向着正确方向发展的思想都可以称之为科学思想。比如，哥白尼以公正的立场观察事物的思想，摆脱了以自身为中心观察事物的束缚;马克思主义思想也是一种科学思想;还有物理实验方面的各种实验思想等。科学方法可以说是科学思想的实践，所以它和科学思想一样具有多样性。它是人类在所有认识和实践活动中所运用的全部正确方法。比如，建立模型的方法，以得出一物理论为例，首先要认识到问题的存在，找出问题的本质，再收集数据，做出合理假设，最后要
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实验证明假说，这一过程就是一种科学的方法。还有学习的方法也必须科学合理才更有效，这是我们深有体会的。
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