篇一：《19世纪物理学概念的发展》读书笔记
《19世纪物理学概念的发展》读书笔记
——潘来富
20世纪物理学概念发生了深刻的变化。人们通过从“经典”或“牛顿”物理学跨入“近代”物理学阶段，从而促进了物理学的发展。如此说来，19世纪的物理学似乎是一个在“经典”和“近代”的“夹缝中求生存”的阶段。19世纪的物理学究竟发展到了什么程度？它与“近代”物理学的产生和发展究竟有什么样的、多大的联系呢？
《19世纪物理学概念的发展——能量，力和物质》（[英]彼得·迈克尔·哈曼 著，龚少明 译 ，复旦大学出版社 出版）是《剑桥科学史》系列丛书中的一本。作者哈恩教授简洁地为我们说明了19世纪物理学的理论框架，着重讲述了当时的物理学家在机械论基础上千方百计地建立他们的理论的过程。虽然就我目前的物理学知识而言，对整本书的理解只能是一个大而化之的粗浅印象，可是，我觉得，当我们对两大物理学“支柱”虔诚地膜拜，耗尽心力的学习和研究其理论知识，钻研于其中的大量习题的同时，常识性地了解19世纪物理学——这一完善和孕育着两大物理学支柱的关键时期的知识，不仅必要，而且必须。至少对我而言，感觉收益非浅。
整本书可以说是19世纪物理学的编年史。全书的阐述是从19世纪上半叶物理学的范围如何进一步拓展入手，重点构架了19世纪的几个重大的概念问题——能量物理学和热力学的出现，发光以太和电磁以太的理论，场论的概念，分子物理学和统计热力学以及力学解释纲领的主导地位。
全书多的是较为平直枯燥的理论解释，很多涉及到了我们还未接触过的物理知识。比如以太，分子物理学等等，可是总有一种意念使我坚持看完了此书。因为真正吸引我的已经不止是这些理论、公式，更重要的是这些物理学家们在这个物理学从“经典”走向“近代”的过渡时期的思考的痕迹,我渴望了解：19世纪物理学概念究竟发展到了一个什么样的高度，贯穿与19世纪物理学的核心问题又到底是什么呢？
19世纪的物理——物理与数学的完美结合
起初在读这本书的时候，我常常惊奇地发现，为什么在这本物理学读物中，出现了这么多的耳熟能详的数学家的名字——这些名字是我们正在学习的高等数学书中的常客——拉普拉斯、傅里叶、拉格朗日??他们演算的一系列数学公式我们都要花上好长的时间才能消化领会其中的凤毛麟角，没想到他们还到物理学领域“插一脚”。随着内容的深入，我的认识才逐渐丰满起来：19世纪，“物理学”这个术语的含义发生了新的重大变化。尽管这个术语从传统意义上有时仍被用来泛指自然科学，但在19世纪的早期，“物理学”已以近代的更加专门的意义，用来表示采用数学方法和实验方法来研究力学、电学和光学的科学。而当时的物理研究方法，也主要是采用定量描述，以寻求数学规律为普遍目标，以建立能量守恒定律为统一原理，以力学解释纲领作为物理理论的支柱。
i[i]在19世纪的物理理论中，力学现象就是在数学基础上加以分析研究的。可以说物理现象的数学处理在力学研究中达到了登峰造极的地步。主要体现在下述四方面的进展。它们为建立统一的物理学奠定了可靠的基础：
1.P.S德.拉普拉斯(P.S.de Laplace)及其追随者，建立了一种既适用于力学又适用于热学和光学现象的关于粒子之间的力的普遍的数学理论。尽管在1815-1825年的10年间，随着热学和光学的最新进展，这一理论已经被抛弃了，但是拉普拉斯的数学化和公式化对统一的物理世界观，乃至对以后物理学理论的发展都产生了深刻的影响。
2.1822年的约瑟夫.傅里叶（Joseph Fourier）关于热的数学理论的发表1，把原先只适用于力学问题的数学分析方法，应用到热学的研究之中。在磨合这种概念上的传统差别及强调数学表述和物理表述的差别时，傅里叶的工作对建立统一的物理学产生了深远和广泛的影响。正是在这种影响下，19世纪40年代，威廉.汤姆孙（William.Thomson）受到了其热理
论和静电学理论两者数学类似的启发，一方面，研究出了热学定律和电学定律两者间的数学类似性和物理类似性，另一方面又探索了质点力学同流体力学及弹性力学之间的数学相似性。汤姆孙通过这种物理比较方法，亦通过同一数学形式所反映不同现象之间的概念联系方法，加深了人们对物理现象的统一性的认识。
3.A.J.菲涅耳(A.J.Fresnel)关于光的波动说，假定光是依靠力学以太的振动实现传播的，因而光学又纳入到力学自然观的范畴之中了。大约19世纪30年代，光的波动说已被普遍接受，物理学家试图寻找一种合乎逻辑的光学机械论，为此探索了多种多样的物理理论和数学理论。光学以太的机械论又为力学解释提供了一个典型的普遍性事例。
4.19世纪40年代，能量守恒定律的建立又加强了物理学的统一性，使热、光、电、磁的现象都归并到力学原理框架之中。赫尔曼.冯.亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)在1847年发表的一篇极有创意的论文中2，把这些现象表示为能量的不同形式，从而说明了力学、热学、光学、电学和磁学之间的关系。他还强调指出，能量的概念是力学自然观的另一种表述方式，他所建立的能量守恒定律也是数学和力学的一个定理。
尽管有不少物理学家曾采取了各种尝试，试图从数学上解决一些问题并没有取得成功，可是，总的来说，19世纪物理发展是物理学和数学完美结合。正是数学和物理学双管齐下的完美结合，才使的“物理学”的学科范围以及学科内容的协调性都极为美妙，物理学作为一门完整的学科，不仅外延和内涵有了进一步的补充和完善，而且已经达到了概念准确、逻辑统一的新阶段。
19世纪的物理学——力学世界观的衰落
回顾19世纪的物理学，在1850年左右，当时物理学的最重大的根基已经明确了：物理现象都可以用一种统一的框架来解释，即以力学解释为原理的出发点，通过数学描述对物理现象作模拟并导出描述现象的数学方程式，再冠之以普遍的定律——能量守恒定律。有了经典力学的支持，加之能量守恒定律的建立，人们对力和能量的认识已经达到了一个较高的高度。可是，当物理学家们试图完善这种以力学为主体的物理体系，并期望依赖这种体系解释自然规律的时候，困难和矛盾出人意料的发生了。一切的一切就好比W.汤姆孙在1900年的一次题为‘漂浮在热和光学的动力学上空的19世纪乌云’的演讲中所指出的：力学自然观面临着两大难题，一是不能解释地球穿过以太的运动机制；二是能量均分概念提不出分子模型的构造。汤姆孙强调指出，正是这两朵‘乌云’妨碍他对物理现象提出力学模型。但是由于这两大难题所涉及的范围比较广泛，留给物理学家围绕力学自然观的概念基础所能现象的空间也比较大。
其实我觉得传统的力学解释纲领在19世纪80年代和90年代就已引起了物理学家的多种多样的反响。可是在解释过程中又不可避免的捉襟见肘或困难重重。这似乎成了当时物理研究的瓶颈。比如汤姆孙的以太模型3和波尔兹曼关于场论的演讲，都是尽量把物理现象的模型精雕细琢，千方百计的维护力学纲领。波尔兹曼尽心尽力地对他的电磁场的力学模型的结构和运动做出了及其细致的描述；而汤姆孙指出，现象的力学模型结构如何是关系到对该现象易于理解的重要判据；但是与力学模型相关的概念困难已被深刻理解4。赫兹也相信力学解释纲领，强调他的以太概念是建立在以太各局部之间由机械结构相连的模型之上的，但由于他把电磁学的形式同由力学模型小心的区别开来，这就促使他产生了电磁场不具有力学性质的观点。在他的关于电子论的首次描述中，他把电磁场想像为动力学系统，可他最后还是放弃了与解析动力学相关的形式，朝着非力学原理范畴建立电子和电磁以太本体论的反方向前进，而他的电磁以太理论不是建立在力学纲领的基础上。洛伦兹从自己的电磁学自然观出发，解释了地球通过以太的运动，这也是回避弹性以太的力学理论所面临的困难的一种表述方式。围绕场论机制的争论于围绕热力学的争论如出一辙。波尔兹曼竭尽全力要维护力学自然观地位不可动摇，用分子的统计原理建立起熵和不可逆性的概念后，又用力学自然观的
本体论解释了热力学第二定律。普朗克并没有完全否定机械论的本体论，但他试图以纯热力来解释熵。总之，他们都希望把原子论的概念从物理理论的范畴中清除掉。
由于均分原理和以太模型结构等相关问题，也就是汤姆孙所谓的力学自然观上空的两朵‘乌云’的出现，围绕着物理学大厦基本框架的争论就越来越突出了。无论是在关于力学纲领是否由电磁学本体论替换，还是关于使能量均分原理符合气体运动论，或者是在为熵寻求纯力学解释的过程中，种种失败都加快了力学纲领的衰亡。这种消亡作为物理学理论演变的一个范例，深受对力学解释进行哲学批判者的支持.
我不想在这里讨论这种哲学批判，至少现在我们知道汤姆孙的两朵‘乌云’终于消散了，而且当然并不是通过他对力学物理机制的修正实现的。在19世纪的下半叶，随着物理学探索者们的认识的不断深入，力学纲领的消亡促成了新的物理体系的萌芽，也完成了从依赖力学纲领的经典物理学到近代物理学的过渡。
19世纪的物理学——贯穿“经典”和“近代”的纽带.
这里，我只想站在一个物理学初学者的角度说说我对19世纪物理学发展的感性认识。一直惊叹于由“经典物理学”和“近代物理学”所支撑构架的物理学的宏伟宫殿；一直以为，从“经典力学”到“近代物理学”之间的跨越是为数不多的几个物理天才的灵光一闪——一切好比牛顿的墓志铭上的描述：“Nature and Nature’s law lay hid in night.God said:‘Let Newton be.’and all was light.”6上帝创造了牛顿，又创造了这只落到牛顿头上的苹果，于是诞生了牛顿三大力学定律——天才爱因斯坦也是偶然的灵光一闪，拍脑袋想出了游离于“绝对空间”之外的“相对空间”，构造了一系列被人们奉为经典的时空观。殊不知，当物理学与人类文明滚滚向前的车轮从18世纪驶来，又滚滚而去的这100年间，物理学观念、理论、概念发生了多么巨大的变化。在这犹如沧海一粟般的100年里，物理学探索者们竟要在截然不同的思维中迂回穿梭，找到得以平衡的支点。无论力学解释纲领所发挥的主导地位如何突出，也不管偶然求助“牛顿”理论的实际情况如何强烈，19世纪时，当把术语“牛顿的”应用到物理学中时，常被人误解了。19世纪物理学概念涵义——能量守恒、物理场理论、电磁以太震荡和发光理论、熵的概念——都不可能再执意地表示为“牛顿”的了。真理似乎成了谬误，而新的理论又好似飘忽于灯火阑珊处。一切似乎都混沌了，茫茫然了无头绪。网上讨论时，有同学有这样的疑问：如果有一天，物理学发展到以前的所有理论都必须推翻，那该怎么办？我们的回答都是乐观的、轻描淡写的“重头再来”等等，可试想一下，当时的物理学探索者们所面对的不就是与此类似的情况吗？—— 一些不寻常形式的物理学与长期以来被奉为真理的牛顿的自然观相饽，谁能体会其中的迷茫和惶惑？是因循守旧还是开拓创性？—— 一边是苦苦维系的传统准则，一边又是呼之欲出的新兴理念，谁能想象两种意念的碰撞和摩擦？是保留还是摈弃？—— 当新的思路开始锋芒毕露时，又有谁能想象这一过程中所必须经历的怀疑、挑剔、审视的眼睛？而为了维持这些萌芽的观点，又有谁能想象其间需要的大胆构想和缜密推论？??
19世纪的物理发展，虽然没有能与“三大力学定律”或“相对论”等相提并论的理论的出现，但是，我觉得用“百花齐放、百家争鸣”来形容是不为过的。因为，它犹如一个充满生机的襁褓，在去伪存真，总结完善“经典力学”体系的同时，又为新的，同样伟大的理论蓄势；它犹如一条贯穿与经典物理与近代物理的纽带，是物理学发展的重要而特殊的阶段。16和17世纪，力学和天文学索取得的智力胜利，使人们对科学革命的历史留下了清晰的印象，但是也使人们对“经典”物理留下了坚如磐石的统一世界观的十分错误的印象；20世纪，爱因斯坦在相对论中抛弃了绝对时空观，量子力学中又否定了因果性和决定论；爱因斯坦和普朗克的工作——即相对论和量子论的发展，是对传统物理理论的一次重大突破，标志着20世纪初期物理学方向的重大变革。一直以来，我们习惯上总是将目光关注于“经典力学”和“量子力学”这两根“擎天(本文来自：www.dXF5.com 东 星资 源 网:物理读书笔记)柱”所支撑的物理学殿堂，却并没有很好地意识到这两
大支柱是由19世纪物理学所紧密维系的。19世纪的物理学对于经典力学体系的发展和进一步完善以及量子力学和相对时空观的产生和兴起，无疑起到了承前启后，抛砖引玉，去伪存真的重要作用。
感谢哈恩教授，带领我们领略19世纪物理的发展史的同时，更让我体会
到了深藏于科学探索者心中矢志不渝的科学精神。
篇二：物理读后感
1、阅读门的制动器：
通过这次阅读，我看到了将实际问题抽象成物理模型的方法，结合了我们所学的角动量定理和动量定理，求解出来使外力矩最小的力臂，当然我们还要看到一个前提，相同的角速度，否则，便不好比较，对于均匀的门来说，其得到的结论是距离轴线2/3处更能保护铰链，对于不均匀的门由于各点的密度差异，显然要求解要显得复杂得多，化繁为简，单一变量，这样才可能得到令人兴奋地结论，从这一点，我也要反思并学习。总之，其原理并不繁杂，却常常不能为我们所发现，发现问题的能力，可见其必要性。
2、阅读洲际导弹的射程
通过此文，作者是将洲际导弹的运动分解为绕地球匀速圆周运动和斜拋体运动，尽管对地球绕太阳的公转所产生的影响忽略及各种理想化模型的利用，但经过理论分析和实践检验后相对照而言，误差确实在可接受的范围内，期间利用到了开普勒的有心力求解的问题，并对重力加速度进行了误差纠正，可以说是结合了不少的方面，我从中所看到的最为有趣的是其对导弹射程的研究中引入了弧长与圆心角的想法，很妙。
3、阅读扫描隧穿显微镜
不论是上文所提到的等流或是等高方法，其都是控制变量法的应用，通过粒子的波动性，来获得瞬间粒子移动，这种仿真应用也确实有不少应用。其原理是在量子隧穿效应中，原子间距离与隧穿电流关系相应。通过移动着的探针与物质表面的相互作用，表面与针尖间的隧穿电流反馈出表面某个原子间电子的跃迁，由此可以确定出物质表面的单一
原子及它们的排列状态。众所周知，金属中有大量的可以自由运动的传导电子，但它们只能在金属内部自由移动 ， 电子要想从金属中逸出，必须具有足够的能量克服外力。也就是说，金属表面存在一个势垒阻碍了电子的逸出。所以简单的原理来自自然的仿真，这便是自然的奇妙。
4、阅读增透膜
这篇文章强调了增透膜在精密仪器中的应用，的确，反射所带来的能量的消耗对于自身需要亮度的情况下是不利的，对于其所提到的氟化镁和冰晶石作为镀膜材料的主要原因在于其折射率在空气和玻璃之间，至于说对人眼来看更敏感的黄绿色光则要从视网膜的发射及大脑神经纤维的传输来看。就材料而言，光学增透膜的研制，不仅要考虑它的透射率，而且还要考虑它的硬度，耐热、耐寒性，与玻璃等光体的接合力度，耐光照射性，吸热强度等因素，能满足这么多条件的材料可想而知是很困难的。根据适合不同的需求，目前人们发现、常用的材料有陶瓷红外光红外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷杂化膜等。由于一般光学介质都是玻璃，并在空气中使用，那增透膜的折射率应接近1.23。现实中折射率小于氟化镁的镀膜材料很少见，而且像氟化镁那样很好的满足各种条件的材料更是稀少。因此，现在一般都用氟化镁镀制增透膜。虽然金刚石是迄今为止自然界中性能最优良的材料，但是存在工艺条件过于苛刻和成本高的问题。目前，大规模的使用金刚石薄膜的条件还不具备。通过人们对增透膜的不断发展和研究，相信会有比金刚石更为合适的材料被我们所发现利用，或者金刚石被大规模的使用。
5、阅读大学物理绪论观后感
物理学从宏观到微观，从表象到本质，从实践到理论确实经历了漫长的过程，五次综合，三次变革，许多的前辈为此付出了大量的努力，学习这样一门课程，我觉得有必要了解它的发展过程，在大学阶段，我们能否通过运用以总结出的规律，来解释生活的现象，是检验学习成果的手段。物理学，是工科工程的支柱，是从实践中来到实践中去的大学问，我更应以积极的态度来学习它。通过这部短片，我同时也认识到数学的强大作用，只有具备深厚的数学储备，才能将实验现象上升到理论高度，才能从中挖掘出潜力，得到推论，发作用于应用。此外，我从中也学习到要在学习中养成良好的科学素养，不仅会用规律和公式，还应确实知道其应用范围，盲干是达不到目得的。作为工科学生，物理是基石，是将来我们会用到的基础科目，它必将伴随着整个学习的历程。要重视实验课，多动手，多思考，多提问，抓住思想。正像短片中所说，我应学会自学，学会更新自己的知识，努力获取自己的收获。
篇三：《初中物理新课程标准》读书笔记
《初中物理新课程标准》读书心得
——转变观念，提科学素养
赵梦莹
这个学期我认教期间认真学习《初中物理新课程标准》，结合自己十几年的初中物理教学工作，对实施新课程谈几点学习体会。
一、教师要转变观念。
1、转变学生观。过去传统的教育只强调教师的主体地位，教学是围绕教师转，教师教什么学生听什么，学生根本没有主动性，学生缺少体验。新课程要求把学生看作是知识的积极建构者，应关注学生的主体性特征，让他们得以充分发挥，并要转变传统的教师中心观念。
2．教师要增强课程意识。长期以来，课程开发是远离教师的，教师只是课程的解释者和实施者，导致教师不关注课程，缺乏课程意识。教师在课程开发过程中始终处于被动地位。新课程要求教师必须培养课程意识，主动参与课程的开发。
3、教师要培养实施综合课程的能力。如：学习到“能源问题”时培养学生的环保意识和可持续发展意识，这就要求我们教师必须拥有跨学科的知识和技能，具备广博的知识，而不能以传统的分科课程实施方式去解释和推行综合课程。
作为一线的教师，首先在思想上要重视课改，注重对新课标、新教材的学习与研究，把握新课改的精髓，才有可能用新课改的理念指导平时的教学。
二、教师要用三维目标进行反思教学，促进教与学方式改革。
1、要重视知识的形成过程，关注学生的思维能力的发展，着力提高学生的科学素养。新课改的主要目的是提高全体学生的科学素养，因此，在构建物理课堂教学结构时，应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
以教学目标为指向，以科学方法为指导，创设物理情景，提出适当的问题、开展有控互动的教学程序，有意识地培养学生的学科能力，着力提高学生的科学素养。例如，在牛顿第一运动定律的教学中要突出定律建立的过程，让学生通过动手实验感悟到科学的研究方法，了解这个定律发现是几代科学家坚持不懈努力结果，从而实现新课程的三维目标。
2．要重视实验和探究教学，多给学生动手实验的机会。
物理学是一门实验科学，三维目标能很好的实验教学中得到体现。因此，教师平时教学过程中一定重视教材中的实验（包括演示实验、学生实验和课外小实验），新课程倡导学习方式的多样化，而科学探究是新课程的亮点，教师要把实验教学作为培养学生探究学习能力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．的重要途径。由于各个地方、各个学校实验器材方面存在很大差距，教师必须利用身边器材．．．．．
给学生创造条件（如在杠杆的实验中，我用教室里的扫把做实验，在探究流体与流速关系时让学生自备硬币和纸张），体现生活中物理实验的思想。另外教师要将以往的教师演示实验为学生的分组实验，把验证实验改为探究性实验，其目的是为了多给学生动手机会和使学生经历和体验科学探究过程，感悟科学探究的方法，培养学生的探究能力。
3、教师要做好平时的教学五认真工作，特别是要做好备课和上课工作。备课不能只备教材，还要备学生，备学生主要围绕备学生的学科认知特点和规律，备学生的知识基础，备学生的经验基础和生活关注点，备学生的能力和兴趣等内容展开的，还针对不同的学生采取不同的教学方法，做到因材施教。
三、教师采取多种教学评价方法，发展好每一位学生。
要改变过去终结性评价的理念，把过程性评价和终结性评价相结合，过程性评价不强调它的甄别与选拔功能，重视学生在活动、实验、制作、讨论等方面的表现，不要以书面考试作为惟一评价方式，可以采用档案袋的方法，采用学生自评、学生互评、教师和家长点评等评价方法，在评价时要注意发现学生的闪光点，要关注学生间的个体差异，总的一句话，评价是为了激励学生的发展，没有客观、科学、全面的教学评价，新课程物理教学的顺利实施就没有保障。