绪言4——物理学的作用

1、物理学的作用物理学的作用 全日制普通高级中学（试验修订本）第一册 第一章 绪言主讲人山西省 介休市 第一中学李奇良2004年5月18日 物理学是一门基础科学，是整个自然科学和现代技术发展的基础。 物理学的研究方法对于探索自然具有普遍意义。 物理学的研究成果和物理学知识在现代生活、社会生产、科学技术中有广泛的应用。 物理学进入化学、生物、天文、地学、数学、技术科学，就出现了所谓的化学物理、生物物理、天体物理、地球物理、计算物理、技术物理等等新兴的交叉学科。 二十世纪最伟大的工程中，采用的技术大部分都直接或间接跟过去三百年物理学的发现有关系。 首先是电气化、汽车、飞机、自来水系统、微电子、无线电广

2、播和电视 ； 以下是农业机械化、计算机、电话、空调和冰箱、高速公路、卫星、因特网、摄影。然后是家用电器，医疗技术，石油和石油化工，激光和光纤，核技术，高性能材料， 物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现，奠定了信息革命的科学基础。 物理学与天文学物理学与化学物理学与地质学物理学与电力秦山核电站秦山核电站 秦山核电站是中国第一座自行设计、建造、营运的原型堆核电站，位于中国浙江省海盐县秦山山麓北側，杭州湾之畔，距上海市和杭州市的公里数分别为126公里和92公里。 秦山核电站是压水堆核电站，反应堆额定热功率为966MW，额定发电功率为300MWe。它是带基本负荷的电站，设计寿命为30

3、年。核反应堆核反应堆物理学与天气预报500万个器件的集成电路（1995年）物理学与半导体芯片谁第一个发现谁第一个发现DNA双螺旋结构双螺旋结构 1962年10月，瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔生理学或医学奖评选委员会宣布，当年的诺贝尔生理学或医学奖授予英国的莫里斯威尔金斯、英国的弗朗西斯克里克和美国的杰姆斯沃森，理由是他们发现并证明了细胞核DNA的双螺旋结构，这对于研究和认识生命现象与本质具有重要的意义。 消息传出，有人欢喜，有人却感到遗憾，甚至不公。感到遗憾和不公的人自然是知道一些底细的人。他们认为，该年度的这项科学大奖实际上遗漏了另外一名发现DNA双螺旋结构的重要人物和创意者英国女科学家罗沙琳

4、德弗兰克林。是弗兰克林与威尔金斯首先拍摄下了DNA的X光衍射照片，并提出DNA的结构可能是双螺旋，后来才由克里克和沃森建立了DNA双螺旋结构的模型。可以说，DNA双螺旋结构理论的确立是四位科学家的功绩，而居功之最应推弗兰克林。双螺旋结构的计算机模拟双螺旋结构的计算机模拟核磁共振层析成像核磁共振层析成像 磁在生物学和医学方面的一项重要应用是原子核磁共振成像，简称核磁共振成像，又称核磁共振CT（CT是计算机化层析术的英文缩写）。这是利用核磁共振的方法和电子计算机的处理技术等来得到人体、生物体和物体内部一定剖面的一种原子核素，也即这种核素的化学元素的浓度分布图像。目前应用的是氢元素的原子核核磁共振层

5、析成像。这种层析成像比目前应用的X射线层析成像（又称X射线CT）具有更多的优点。例如，X射线层析成像得到的是成像物的密度分布图像，而核磁共振层析成像却是成像物的原子核密度的分布图像。目前虽然还仅限于氢原子核的密度分布图像，但氢元素是构成人体和生物体的主要化学元素。因此，从核磁共振层析成像得到的氢元素分布图像，要比从X射线密度分布图像得到人体和生物体内的更多信息。物理学与医学脑瘤病人头部的CT成像 X射线成像 用核磁共振成像得到的人脑图象用核磁共振成像得到的人脑图象7.原子弹 原子弹原理：用纯铀235或纯钚239做炸药，将纯铀235或纯钚239做成半球形的两块，每一块的体积都小于临界体积，但两块

6、合成一块时将大于临界体积，中子倍增系数K比1大很多，链式反应将非常激烈地进行。 将这两块半球形的炸药分开安装在炸弹中，其中一块固定，另一块后面装上普通炸药和引爆装置。当引爆装置引起普通炸药爆炸时，就把两块炸药迅速压在一起，成为一个整块，这时大量能量在极短时间内释放，形成剧烈爆炸。 1945年美国向日本广岛投掷的原子弹是U235，向日本长崎投掷的原子弹是Pu239。稳定器引暴装置普通炸药中子反射体铀235或钚239 世界上第一颗原子弹 重氢在高温下能发生聚合反应，可用于制造氢弹国际聚变实验装置的蓝图国际聚变实验装置的蓝图航空母舰 航空母舰是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰只。它攻防兼备，作

7、战能力强，能遂行多种战役战术任务，很具威慑力，因而倍受世界海军的器重。现代航空母舰及舰载机已成为高技术密集的军事系统工程。不少专家认为，航空母舰已成为一个国家军事、工业、科技水平与综合国力的象征。 前世界上现役航空母舰共26艘，在建4艘；下升机母舰3艘；两栖攻击舰15艘，在建2艘。 航空母舰从问世至今，世界上建造过的有8个国家，即英国、日本、美国、法国、德国、意大利、西班牙和俄罗斯（前苏联）；拥有过国家达14个，加上正建造的泰国，总计将达15个。建成服役的各种类型的航空母舰总数，据统计为300余艘；其中舰队航空母舰占45，护航航空母舰42，水上飞行母舰6，直升机母舰2，两栖攻击舰5。航空母舰以

8、其迅猛发展之势，在本世纪的舰艇发展史上，写下了璀璨夺目的篇章。SU式侧位战斗机式侧位战斗机核潜艇核潜艇 国产歼五喷气战斗机国产歼五喷气战斗机F-117A “夜鹰夜鹰” 攻击直升机攻击直升机主战坦克主战坦克东风东风5中国东风中国东风5型战略导弹型战略导弹磁悬浮铁路大事记磁悬浮铁路大事记年 德国工程师赫尔曼肯佩尔首次考虑电磁悬浮铁路。年 赫尔曼肯佩尔获得制造磁悬浮铁路的基本专利。年 赫尔曼肯佩尔运用试验模型证实了磁悬浮。年年 赫尔曼肯佩尔在格丁根空气动力学研究所进行电磁悬浮铁路的基本研究工作。年 赫尔曼肯佩尔写成科学报告电子悬浮导向的电力驱动铁路机车车辆。年 大通过能力高速铁路研究会开始基础性研究

9、。克劳斯马菲公司制造出电磁悬浮模型。支承和导向系统按赫尔曼肯佩尔原则设计，由一台短定子直线电动机驱动。年年 先后制造了、号试验车。年 开发、研制和试验第一台长定子电磁行车技术功能的设备。由蒂森亨舍尔在卡塞尔厂区内用试验平台进行。年 生产第一台用长定子电磁行车技术的载人试验车，在卡塞尔由蒂森亨舍尔在厂区内进行。采用电磁式支承和导向系统，有毫米空气间隙，车重为吨，个座位，最大速度为公里小时。年 联邦德国研究技术部作出有利于发展电磁悬浮驱动系统的决定。筹建埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施。赫尔曼肯佩尔工程师逝世（年月日年月日）。年 在汉堡的国际交通展览会上展出月日投产的号并引起轰动。年 开始建造号。年 埃

10、姆斯兰磁悬浮列车试验设施投产，用号开始作行车试验。月日达到公里小时的速度年 在蒂森工业公司（亨舍尔）开发号样车。年 埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施第二期施工最终完成并投入使用。号开始组装。月日号达到公里小时的速度。年 号的速度于月日达到公里小时。在慕尼黑国际交通展览会上展出号。年 在埃姆斯兰磁悬浮列车试验设施上开始检验号。磁悬浮铁路快速列车技术已趋成熟。年月日，中德两国政府正式签订合作开展上海磁悬浮快速列车运营线项目可行性研究的协议。月，国家计委批准项目建议书；同月，上海申通集团等家公司联合出资亿元注册成立上海磁悬浮交通发展有限公司（后扩股为家公司，注册资金亿元），上海市委、市府批准成立上海市磁悬

11、浮快速列车工程指挥部。年 月日，上海磁悬浮交通发展有限公司与由德国西门子公司、蒂森快速列车系统公司和磁悬浮国际公司组成的联合体签署上海磁悬浮列车项目供货和服务合同，合同总金额亿德国马克；月日，又与德国线路及轨道梁技术联合体（）签署磁悬浮快速列车混凝土复合轨道梁系统技术转让合同，合同使用德国政府赠款共亿德国马克。月日工程正式开始。月专用道路全线贯通。月轨道梁生产基地投产。年 月日，上海磁悬浮列车示范线下部结构工程 全线贯通并开始架梁。西南交通大学磁浮列车与磁浮技术研究所副所长胡基士教授世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线 2002年12月31日上午，上海磁浮列车线首次试运行，由于它是世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线，自然吸引了国内外关注的目光。国务院总理朱镕基与德国总理施罗德一同乘坐首发列车，更为磁浮列车壮大声势。热情的上海市民踊跃前往体验，以致于当天的车票销售一空。 我国筹建磁悬浮飞机我国筹建磁悬浮飞机 一种比普通磁悬浮列车运行速度更快的新型的美式磁悬浮飞机，正在四川成都市筹建。 磁悬浮飞机不是通常意义上的飞机，它与磁悬浮列车一样也是在轨道上运行，是一种新型的陆上有轨高速交通运输工具。 磁悬浮飞机有3大特点，一是磁悬浮飞机运行中离开轨道比磁悬浮列车更高，距离有8至15厘米，如同在轨道上“飞行”；二是其时速非常高，可达550公里小时，而成都青城山磁悬浮列车时速在10