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卫星发射的物理原理的论文

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卫星发射的物理原理的论文

卫星的工作原理:卫星工作时地面的图像信号或者声音信号或者数据信号通过高频发射装置向与地球同步卫星发射卫星接收之后,通过信号放大和频率分配,再散发射向地球,地球上的卫星接收机通过卫星接收天线接收卫星信号,再通过分频把信号分离出来,再通过放大电路和终端设备显示或者广播等等。

这一原则是,在卫星发射中使用了三个原则,中学时就提到了这一点。火箭使用的第一个原理是气体膨胀做功,通过燃烧将化学能转化为动能。第二个原则是力等于反作用力。当气体向下喷射时,火箭将被向上推。第三颗卫星使用离心力原理。只要卫星的离心力等于重力,它就不会坠落。原理并不复杂,但实际技术很难注入一定的燃油质量并获得一定的动力;由于总推力是恒定的,火箭也会获得推力,直到速度达到一定的高度。实际过程是火箭必须不断加速并起飞,以达到7.9公里/秒(和空气阻力)。如果同时从0加速到7.9公里/秒,预计火箭将被压成饼干,宇航员将成为肉酱~当火箭飞向太空中相应的轨道,速度达到7.9公里/秒时,周围环境将与牛顿叔叔预测的相似

卫星运行时,地面图像信号或声音信号或数据信号应通过高频传输装置传输给地球同步卫星。接收到卫星后,通过信号放大和频率分布将其传送到地球。地球上的卫星接收机通过接收天空的卫星线路接收卫星信号,然后通过分频分离信号,然后通过放大电路和终端设备等进行可视化或传输。

卫星通信的原理是将卫星发射到赤道上方36000公里的地球静止轨道上,使用卫星通信转发器接收从地面站发送的信号,将信号放大和转换并发送到其他地面站,完成两个地面站之间的传输。实际上,通信卫星是一个微波发射站

人造地球卫星可以在地球轨道s上运行,主要是因为它具有第一宇宙速度(7.9 km/s),也因为地球引力(向心力)拉动它,就像在细绳上扔石头一样。

卫星发射是根据宇宙中的速度来进行发射的。原理其实就是在发射卫星的时候有很强的能量,所以才能把卫星发射到宇宙中。

人类在不断发射卫星,那卫星是通过力的作用发射的,其中的原理是:1.用气体的膨胀进行做功,用化学能通过燃烧转变成动能;2.用作用力等于反作用力的原理,用燃气向下喷射的力,让火箭受到向上的推力,而飞起来;3.还有离心率的原理,当卫星的离心力等于重力就可以飞上天上去,而不会掉下来了。

写字的铅笔是物理实验中最简易、最方便的器材,下面列举数例并略加分析。 1.探究声音的传播 将铅笔一端放在口中,轻轻敲笔杆几下,再用牙齿咬住笔杆轻敲笔杆几下。发现后者的声音比前者大得多。因为前者声音是经过空气传到耳膜的,后者声音是经过牙齿、骨骼传到耳膜的。 2.长度的特殊的测量 铅笔除作为被测物体用来做刻度尺测长度的实验外,还可用来进行一些特殊测量:如用纸带缠住圆形铅笔,在重叠处打孔,展开后测两孔间距可知铅笔横截面圆周长;把细铜丝单层密绕在铅笔上,测出线圈总长度,除以匝数,可得铜丝直径。 3.演示减小摩擦方法 首先用弹簧测力计匀速拉动放在水平桌面上的木块,然后在木块下面放几支圆形铅笔,再用测力计匀速拉动,比较两次摩擦力,发现后者比前者小得多,因为前者是滑动摩擦,后者是滚动摩擦。 4.演示压强的大小 用小刀把长度适中的铅笔芯削尖,另一端仍为平面,把它放在左右两手食指间用力按,比较感觉,可用来验证在压力一定的情况下,压强与受力面积成反比。 5.演示物体的沉浮条件 把铅笔的下端绕上几圈铁丝,按入水中,使其竖直地浸没在盛水的烧杯中,放手后,铅笔上浮,最后竖直地浮在水中;若取出再增加铁丝匝数后,可使其下沉,以此来验证物体的沉浮条件。 6.演示导体和绝缘体 把电池、小灯泡、开关、导线组成的一个简单电路,将铅笔木质部分或铅笔芯串联在电路中,看灯泡是否发光,从而可演示导体与绝缘体的区别。

卫星通信原理及应用论文

利用通信卫星和广播卫星传输电话和广播电视节目是卫星应用技术的重大发展。那么,通信卫星是怎样工作的呢?卫星通信系统是由通信卫星(空间部分)和通信地面站(地面部分)两大部分构成的。在这一系统中,通信卫星就是一个悬挂在空中的通信中继站。它居高临下,视野开阔,只要在它的覆盖照射区以内,不论距离远近都可以通信,通过它转发和反射电报、电视、广播和数据等无线信号。通信卫星工作的基本原理是:从一个地面站发出无线电信号,这个微弱的信号被卫星通信天线接收后,首先在通信转发器中进行放大,变频和功率放大,最后再由卫星的通信天线把放大后的无线电波重新发向另一个地面站,从而实现两个地面站或多个地面站的远距离通信。例如一位在亚洲的用户要通过卫星与大洋彼岸的美洲另一位用户打电话,就要先通过长途电话局把用户电话线路与卫星通信系统中的地面站连通,地面站把电话信号发射到卫星,卫星接到这个信号后通过功率放大器,将信号放大再转发到大西洋彼岸的地面站,地面站把电话信号取出来,送到受话人所在的城市长途电话局转接用户。电视节目的转播与电话传输相似。但是由于各国的电视制式标准不一样,在接收设备中还要有相应的制式转换设备,将电视信号转换为本国标准。电报、传真、广播、数据传输等业务也与电话传输过程相似,不同的是需要在地面站中采用相应的终端设备。随着航天技术日新月异的发展,通信卫星的种类也越来越多。按服务区域划分,有全球、区域和国内通信卫星。按用途分,有一般通信卫星、广播卫星、海事卫星、跟踪和数据中继卫星以及各种军用通讯卫星。摘自:lanyue

简单的来说,卫星就起一面镜子的作用,把地球1个地方的信号反射到另1个地方

卫星与城市管理论文结语

城市基础设施的高效管理直接体现了城市的现代化管理水平,它不仅与群众的日常生活息息相关,而且关系着整个城市能否可持续发展。下面是我为大家整理的城市基础设施管理论文,供大家参考。

摘要:文中阐述了城市基础设施建设的重要性和先导性,并进一步分析探讨了当前形势下城市基础设施建设发展的良好条件和存在问题, 从而提出了优化城市基础设施建设的 方法 。

关键词:基础设施;城市管理;建设

Abstract: this paper expounds the importance of urban infrastructure construction and pilot, and further analyzed the current situation of urban infrastructure construction and development of favorable conditions and existing problems, and puts forward the optimization method of urban infrastructure construction.

Keywords: infrastructure; Urban management; Construction of the

中图分类号: F294 文献标识码:A 文章 编号:2095-2104(2013)

前言

城市基础设施建设是一项系统而复杂的工程,而城市管理是政府为保证城市基础设施建设健康、高效进行以及其他各项活动有序进行采取的必要的调控行为,是建设现代文明城市不可缺少的要素。

一、城市基础设施建设

1城市基础设施的特点

(1)城市基础设施建设是城市发展的基础

作为城市基础设施,它既是促进城市社会经济事业发展、满足人民群众生产生活的基本条件,又是保障城市安全运行、改善城市环境、提升城市承载水平、增加城市容量和发展后劲、发挥城市功能、实现城市稳定协调发展的基础。一个城市要发展,就必须要先打好基础,因地制宜,科学预测,超前进行城市基础设施建设。

(2)城市基础设施建设具有系统性

一个城市的基础设施建设是以整个城市为其预测基础和发展目标的。其服务方式、供给方式、输送 渠道 等都是分别在相关特定的系统中实现的。如道路网络系统形成城市道路骨架, 联系城市内外交通;水、电、气、通信等各种管线各自形成网络系统,把服务输送到千家万户。城市基础设施建设的系统性是部分公用行业具有垄断行为的重要原因之一。

(3)城市基础设施服务的公共性

城市基础设施是一个公共的开放系统, 它的产品是为全社会、全体市民服务的,这是它有别于 其它 商品的一个显著特征。一方面由于基础设施的自然垄断特征,其产品,特别是生活必需品的使用都不能以个人的意志而转移;另一方面,由于社会公平、保证稳定的原因,政府采取行政手段对一些公共服务产品实行价格控制,致使部分公用企业以市场经济产品制造成本,按计划经济的商品价格销售,企业的投入和产出脱节。

(4)城市基础设施效益的社会性

城市基础设施的公共性决定了城市基础设施效益的社会性。城市基础设施大多是公用事业,所提供的产品和服务都必须把社会效益放在第一位,把推进城市发展、满足人民群众的生产生活需求作为其提供产品和服务的主要目的。因此,投入是政府的,产出是全社会共享的,必须把投入与产出的问题放在整个城市经营活动中来统筹考虑。

二、城市基础设施建设管理

1 城市城市基础设施建设管理的内容

现代的城市基础设施的管理不仅包括城市供电管理、城市供水管理、城市供气管理、城市道路管理、城市灾害管理等广义的内容,也包括以提高经济效益、满足市民需要的消费经济领域的城市管理概念,同时也涉及到人口、治安、社团组织、社会福利等在内的城市社会管理。现代化城市的管理是以城市基础设施为重点,以发挥城市综合效益为目的的综合管理。

2 城市基础设施建设管理的职能

城市基础设施建设管理主要是实现政府从基础设施生产领域逐渐退出的目的,实现政企分开,提高政府工作绩效,减轻政府财政压力;将市场机制引入基础设施供给中,提高基础设施供给质量与效率;对市场供给基础设施的弊端实行规制,克服市场供给的盲目性,在保证基础设施供给效率的基础上,保证消费者利益。

三、我国城市基础设施建设现状

1 城市基础设施生产方式

选择基础设施的生产方式意味着选择基础设施的建设者, 即是选择公共生产还是市场生产。第一, 市场生产方式。该方式最突出的优点在于保证效率。在没有市场缺陷的条件下, 利润最大化动机与市场竞争的压力最终使生产者将生产成本降低到现有技术条件下的最低水平。第二, 公共生产方式。对具有自然垄断性的行业而言, 既然市场竞争机制不能很好地发挥作用, 政府干预就是次优选择。

2 我国城市基础设施建设存在的问题

在传统的计划经济体制下, 政府垄断了基础设施的建设。在城市基础设施建设管理体制和运行机制方面存在着影响其效益发挥的诸多问题。

(1) 建设管理体制市场化改革进程缓慢

随着基础设施投资主体多元化和资金来源多渠道的出现, 基础设施建设管理模式也进行了一些市场化改革, 但效果并不理想。

(2) 城市基础设施项目建设问题频繁

第一, 项目投资管理不规范。高估项目投资概算、多计工程结算价款、建设单位违规使用建设资金等现象普遍存在。第二, 项目建设违反基建程序。第三, 项目建设中没有充分发挥市场机制的作用。

四、完善城市基础设施建设管理的 措施

1 纠正思想认识上的偏差

由于城市基础设施属于“公共物业”。所以,在优化我国城市基础设施建设中,政府必须发挥主导作用。但在当前形势下,仅有政府干预是远远不够的, 基础设施的建设运营还必须市场化。因此,我们首先要纠正思想上的偏差。正确处理政府与市场的关系。

2 制定和执行合理的规划发展方案

制定城市基础设施发展的规划方案要从多角度考虑,既要满足城市生活、生产的需要,又要契合城市的经济、 文化 特色。在具体规划方案中, 要明确标注城市当前和未来一段时期内, 要重点投入和加大支持力度的基础设施行业。如: 交通、电力、通信、环保几大行业都应重点规划。规划方案中,还要明确标注计划每个阶段(如一年)要达到的工程进度和计划投入资金的额度,包括资金的来源渠道等。此外,在城市基础设施建设规划设计方案中, 应尤其重视城市中心区区域和重要节点的规划设计工作, 这就要求政府部门重视加强对规划设计人才的培养。只有严格执行合理的城市基础设施建设规划方案, 才能按照计划有条不紊的组织实施各项工作。最终确保城市基础设施建设的稳定、快速发展。

3 提高城市基础设施建设的管理水平

首先, 应充分发挥政府的监督管理职能。政府作为基础设施建设的投资主体,必须建立一整套完善的监督机制。并通过完善相关的法律法规和出台技术质量标准,来保证对工程质量的控制。在投入资金的协调管理上, 要始终坚持资金运用服从基础设施建设规划方案的原则,同时坚持资金管理和业务管理相统一。避免出现,规划与资金管理脱节, 使资金分散于基础设施建设的各个部门。这样才能促使参与建设的企业和单位, 在责任细化的压力之下合理的使用建设资金,减少浪费,也避免了因工程质量问题不合格而威胁到广大人民群众人身财产安全的恶性事件产生。其次, 要运用现代化的管理手段和方法,提高工作效率。如:可以建立城市基础设施服务的综合网络系统, 在网络空间里加强各个管理部门之间的协作关系, 整合信息资源,形成信息共享,提高工作效率。除此之外,还应针对实际情况对基础设施建设的管理维护, 制定出一套合理完整的工作考核制度。有奖有罚,明确相关责任部门和个人,真正做到快速解决问题,增强管理服务意识,从根本上提高工作效率。

结束语

城市基础设施是城市赖以生存和发展的基础, 是产生城市集聚效应的决定性因素。尽管改革开放以来, 我国的城市基础设施建设迅速发展, 设施水平有了大幅度的提高。但是, 在城市基础设施的政府提供环节还存在大量的不经济现象, 严重地影响着公共财政资金效益的发挥。进一步完善城市基础设施建设的措施, 无论对于城市的发展, 还是对于公共财政资金效益的发挥, 都具有十分重要的意义。

参考文献

[1] 郝俊芳. 对城市管理的研究与思考[J]. 科技情报开发与经济. 2005(24)

[2] 李贵民. 关于城市基础设施规划与建设[J]. 北京规划建设. 2009(02)

[3] 郑强. 浅谈城市基础设施建设工程项目管理措施[J]. 中国新技术新产品. 2009(07)

[4] 周晟宇,王洪光. 浅谈可持续城市基础设施规划建设目标体系[J]. 中国新技术新产品. 2009(09)

城市化发展的基础物质保障就是城市基础设施,是体现居民生活质量、经济发展程度及城市综合竞争力的重要指标。在我国,城市基础设施建设项目融资主要是以财政拨款和银行贷款手段为主,并存以其他融资模式。但我们发现融资渠道狭窄,运营效率低下,运营管理技术水平低下是摆在政府面前的诸多困难。随着民间资金积聚增速加快,如何鼓励、推动、完善其它资本加入城市基础设施项目建设成了当务之急。为改变此局面,多种融资模式如BOT、ABS、PPP等均已在我国基础设施建设项目中广泛使用。

一、项目融资与BOT融资

项目融资出现于上个世纪六七十年代,作为资本运作的一种重要方式得到广泛应用,特别是在基础设施建设项目中得到普遍应用。如道路、桥梁、电厂、港口、机场、城市给排水等。项目融资是以项目预期现金流量和全部收益为其债务(如银行贷款)的偿还提供保证的,即项目未来的可用于偿还债务的净现金流量和项目本身的资产价值。

BOT融资是英文Build(建设)-0perate(运营)—Transfer(转交)的缩写。其含义是一个发起者(非国有部门)从委托人(通常为政府)手中获得特许权,随之组成项目公司着手从事项目的经营,获得利润用于收回融资成本,并取得合理的收益;特许期结束后,将项目无偿地转让给委托人。从1995年开始,我国进行了 BOT 模式的试运营和相关推广,BOT 融资方式也逐渐受到关注。这种不同与以往的新型融资模式有助于推动民间资本加大投入我国基础设施建设,在整个项目周期中承担一定的风险并且也获得相应的收益回报。

二、城市基础设施项目BOT融资影响因素

外界多种因素对于城市基础设施项目BOT融资存在着较大影响,主要有以下几个方面:

1. 政策法规

随着我国制订和颁布多个投资相关法律、法规,建立了一定的符合国际惯例的投资法律环境。目前有关BOT项目融资的法规性文件大多是部门内部通知,透明度低、权威性差,各部门规定内容冲突,或与《 公司法 》等相关法律不一致,导致实际运作过程中操作性差。

2.政府行为与信用

客观上讲政府缺少BOT管理 经验 ,出现政出多门、管理真空、职权交叉等现象。例如在项目的立项、规划许可、土地审批等相关手续办理方面与普通项目审批无异,导致费时费力,最终导致外部建设条件落实难、项目融资进行难。同时,政府的信用风险也是BOT 项目融资中存在的一个核心问题。

3.投资环境与自身实力

要有一个稳定的政治环境,吸引投资者的投资,并且良好的经济发展趋势对于BOT项目融资的招商引资也有着决定影响。企业自身必须有与BOT项目相匹配的规模与财务能力,才能为项目提供充足的资金保障,进行融资的成功率也会提高。同时,要求企业具有丰富的项目经验和较强的管理能力。

三、 BOT融资的风险管理

1.风险识别

风险管理过程的基础就是风险识别,在收集资料和调查研究的基础上,通过运用多种方法对客观存在多种风险及尚未发生的潜在风险进行全面识别和系统归类。从企业角度对于基础设施建设项目BOT融资的风险识别要包括政治及不可预测风险、经济风险、建设风险、经营风险。

2.风险评估

风险评估是在风险识别的基础上,衡量各种风险对项目实现目标的影响及程度。通过风险定性分析将风险进行排序,确立风险应对优先级;风险定量分析将已排序的风险进行综合分析,评估该风险发生概率以及对项目结果的影响层极。

3.风险应对

风险应对是指在确定了决策的主体经营活动中存在的风险,并分析出风险概率及其风险影响程度的基础上,根据风险性质和决策主体对风险的承受能力而制定的回避、承受、降低或者分担风险等相应防范计划。就BOT融资而言,在评估可行性及特许 经营合同 中规避可预见风险;通过设计合理组合工具来接受风险;采取针对措施减少风险发生概率及经济损失程度;通过购买 保险 来分担风险。

4.风险监控

风险监控是指在决策主体的运行过程中,对风险的发展与变化情况进行全程监督,并根据需要进行应对策略的调整。在执行过程中,对具体实施情况风险规划、监控、信息反馈、识别估计、整改调整,以最终达到预期目标。在风险监控的实施过程中,通过风险管理计划、风险应对计划、实际风险发展变化情况及可用于风险控制资源等几个方面对风险进行综合化管理。最终实现尽早识别风险、避免风险事件发生、消除风险消极后果及吸取经验教训等风险监控目标。

四、结论

城市基础设施建设是服务社会经济发展及改善我国城市化进程的重要手段,在财政资金紧张的情况下,许多国家认为BOT融资模式是一种较理想的城市基础设施建设融资方式,在我国的应用亦适合当前国情的需求,通过BOT融资可以实现短期内给政府解决一次性财政资金投入过大的问题,并且在一定程度上缓解了工程投资过大、建设周期过长等问题。在实践之中,要通过科学分析多种因素对城市基础设施项目BOT融资的影响,将风险管理实践化、风险识别具体化、风险应对数据化、风险监控常态化。在城市基础设施建设中需要通过合同约定等方式明确各参与方承担何种程度的风险及具体的承担方式,并将项目合同、融资合同、担保合同及其它支持文件等作为风险管理的手段方法贯穿项目建设周期,合理规划,紧密衔接,最终使得风险降到最低。

参考文献:

[1]蔡宇飞.BOT、PPP与ABS三种模式的比较探析[J].金融财会.2001(1)

刚刚过去的20世纪,是人类科学技术飞速发展的时代,也是航天技术飞速发展的时期,半个多世纪以来,航天技术对人类社会的发展做出了巨大贡献。与此同时,中国的航天事业也取得了举世瞩目的辉煌成就。下面我将回顾中国航天事业的历史成就,展望未来发展,并简要介绍中国在航天领域开展的国际合作。 一、中国航天事业取得的成就 经过51年的发展,我国航天事业已经形成了六个能力——进入空间的能力、卫星研制能力、载人航天能力、深空探测能力、航天基础与保障能力,以及卫星应用能力。 1、进入空间的能力 中国长征运载火箭具备了9.5吨的近地轨道、5.6吨的同步转移轨道的运载能力,能够发射世界上绝大多数商业卫星。1996年10月以来,长征火箭已经连续60次发射成功。 至今,长征火箭进行了102次飞行,将87颗国产卫星和6艘飞船、28颗国外商用卫星送入预定轨道。前50次发射用了28年,后50次仅用了9年并且全部发射成功。未来我们将迎来新一轮高密度发射。 2、卫星研制与运行能力 目前我国已经拥有通讯、遥感、资源、导航定位、气象、科学实验、海洋七个卫星系列。在通信卫星方面:1984年,中国第一颗地球静止轨道试验通信卫星东方红二号发射成功,此后我们先后发射了东方红二号甲实用通信卫星、东方红三号中等通信容量的广播卫星。今年,我们用东方红四号(DFH-4)大型静止轨道卫星平台,为尼日利亚成功研制并在发射了大容量通信卫星。东方红四号平台设计寿命15年,输出功率10.5 KW,适用于大容量通信广播、电视直播卫星等。它的成功研制,标志着中国卫星研制达到了新的高度。 在遥感卫星方面:20世纪80年代至今,我们已经形成了气象卫星、资源卫星、海洋卫星等三个遥感卫星系列。 ——气象卫星:中国在上世纪80年代发射了首颗“风云1号”太阳同步轨道气象卫星,90年代发射了“风云二号”地球静止轨道气象卫星。两种气象卫星均实现了稳定的业务化应用,并被世界气象组织列入业务应用卫星序列。 ——地球资源卫星:上世纪90年代,中国和巴西合作开发了第一代中巴“资源1号”卫星,之后我们自行研制了第二代中国“资源二号”卫星,获得了更高的时间分辨率和空间分辨率。这些卫星均已实现业务化运行,广泛用于经济建设的各领域。 ——海洋卫星:进入21世纪,我们先后发射了海洋-1A和1B两颗海洋探测与监测卫星,用于海洋污染监测,海冰预报,海岸带特征调查、海洋资源探测等。两颗卫星获取的海洋基础信息在发展我国海洋事业中发挥了重要作用。 在返回式卫星方面:从1975年至今,我们成功发射和回收了5种类型、21颗返回式卫星。利用返回式卫星,我们开展了资源调查、地图测绘、地质调查等遥感应用,并为国内外用户进行了100多项微重力和空间环境条件下的材料、生命科学实验,以及农作物种子搭载试验等。 在导航卫星方面:从上世纪90年代开始,我们采用双星定位技术和较少的资金投入,自主研制、建设了第一代“北斗”区域导航卫星系统。这一系统已具备了在中国及周边地区范围内的定位、授时功能,可提供区域性全天候导航定位服务。 在科学技术试验卫星方面:40多年来先后发射了10颗科学技术试验类卫星,形成了科学试验卫星系列。这些卫星在空间环境探测、空间科学试验和新技术试验等方面,发挥了积极的作用。至今,我国自行研制和发射了80多颗人造地球卫星。未来,中国航天器的发射数量将大大增加,技术水平将不断提高。 3、载人航天的能力 1999年月11月,我国成功发射了第一艘无人飞船,2003年10月15日,中国神舟5号飞船圆满完成了我国首次载人飞行,标志着中国独立掌握了载人航天技术。2005年10月12~17日,两名航天员圆满完成神舟六号飞行任务,实现了2人5天、航天员直接参与空间科学实验活动的新跨越。 神舟飞船采用了三舱一段结构,两对太阳电池翼构型,升力控制返回和圆顶降落伞回收方案,飞船轨道舱兼具生活舱,可驻留轨道数月开展空间科学探测和技术试验。从神舟二号到五号,四个轨道舱的上百种仪器进行了对地观测、空间科学实验。这项工程形成了100多项具有自主知识产权的新技术、新方法。 4、深空探测的能力 实施月球探测工程是中国向深空探测迈出的第一步。这一工程分三个阶段实施。在第一阶段,发射在月球200公里轨道运行的月球卫星——嫦娥1号,它的任务是拍摄月表三维照片,分析月球上多种元素的分布,探测月壤厚度,探测地月空间环境。嫦娥1号已进入发射准备阶段,计划2007年10月发射,在轨运行一年。完成第一阶段工程后,将实施第二、第三阶段工程。 5、航天基础与保障能力 ——经过51年的发展,中国航天已具备较强的设计能力、加工制造能力、完备的测试和试验能力、可靠的发射能力、有效的测控管理能力,形成了较完整的航天工业体系 ——在发射场方面,建设了酒泉、西昌和太原发三个射场。为配合新一代运载火箭计划,正在论证在海南建设新的发射场。 ——在测控通信领域,建立了覆盖国家本土、太平洋和非洲地区的航天测控网,基本满足了航天活动的测控需要。 ——在地面和应用系统方面,建成了中国遥感卫星地面站、国家卫星气象中心、国家卫星海洋应用中心和中国资源卫星应用中心等卫星地面和应用系统。在载人航天、月球探测等领域,也建成了配套的专业工程体系。 6.空间应用能力 几十年来,中国的航天事业在国民经济和社会发展中发挥了重要的促进作用,形成了广泛的空间应用的能力。例如:通信卫星承担了几十套电视节目、30路对外广播和8000多部卫星电话的传输任务,使电视人口覆盖率由68%增加到90%以上,全国500多个大中城市开通了长途自动拨号电话,基本改变了新疆、青海、云南、贵州等边远地区及海防海岛收视难、通信难的状况。政府利用“村村通”卫星直播平台,解决了全国10万个行政村的电视覆盖盲点。依靠通信卫星电视广播网播出教育节目,使3千多万人接受了大中专电视教育,远程教育网培养的大学毕业生已达200多万人,现有1600多万人在校学习。卫星遥感已在我国气象、地矿、测绘、农林、水利、海洋、环保、区域和城市规划等方面得到广泛应用。利用卫星遥感对洪水、干旱、台风、地震、森林火灾、病虫害等进行预报和评估,每年减少数百亿元自然灾害造成的损失。 中国进行了300多种农作物种子卫星搭载试验,完成了50多个品系大面积种植推广,经过太空育种的种子,可比原有品种增产10%-20%。利用空间微重力的特殊环境,获得了高质量的蛋白质晶体,掌握了有应用前景的空间生物制药技术和方法。 二、中国航天事业的未来发展 去年10月,中国政府发布了《2006年中国的航天》白皮书,描述了未来五年及较长一个时期,我国航天事业的发展目标和主要任务。未来一段时间,我们将重点实施下面五项重大工程。 一是继续实施载人航天工程。重点突破航天员出舱活动、空间飞行器交会对接等重大关键技术,为建立具有一定应用规模的有人照料、长期在轨飞行的空间实验室奠定基础。2008年我们将发射神舟七号飞船,突破航天员出舱活动。 二是实施月球探测工程。发射“嫦娥1号”后,将实施探月工程第二、第三阶段计划,2013年左右,完成月面软着陆探测;在2020年前,发射小型采样返回舱,采集月球样品返回地球,进行深入研究。 三是启动并实施高分辨率对地观测系统工程。将在天基、近空间、空基不同层次进行大气、陆地、海洋的综合观测,形成全天候、全天时、稳定运行的对地观测能力,并可根据需要对特定地区进行高精度观测,满足立体观测和高分辨率观测的需要。 四是完善“北斗”导航试验卫星系统。自主研制并建成12颗卫星组成的区域导航定位系统,满足中国及周边地区用户需求;在此基础上,进一步扩展到由30多颗不同轨道卫星组成的全球卫星导航定位系统,获得高精度授时和用户位置报告能力。 五是研制新一代无毒、无污染和大推力的运载火箭。使近地轨道运载能力从9.5吨提高到25吨,同步转移轨道运载能力从5.6吨提高到14吨。新型火箭预计在2013年左右投入使用。 三、积极推进国际合作,为维护世界和平力做贡献 和平利用外层空间,造福全人类,是中国发展航天事业的宗旨。坚持“平等互利、和平利用、共同发展”是我们开展航天合作的原则。目前,我国与俄罗斯、欧洲空间局等几十个国家和国际组织建立了良好的航天合作关系,先后与60多个国家和组织开展了双边、区域、多边以及商业服务等多种形式的广泛空间合作。例如,我国已为国外客户成功发射28颗卫星;我国与巴西成功研制了中巴资源卫星;我国参加了欧洲伽俐略导航卫星项目,并与欧洲成功实施了双星探测项目。今年中国航天局与俄罗斯航天局签署了中俄火星探测合作协议。我们还为尼日利亚研制和发射了大容量通信卫星。作为重要的航天国家,中国加入了多个国际航天组织,并在联合国及有关组织的外空事务中发挥着重要作用。 结语 过去五十年,中国航天事业取得了举世瞩目的成就;未来十五年,中国航天事业将面临更多的挑战,也充满了难得的发展机遇,中国航天将进入更快发展的新时期。太空属于人类,航天需要合作。我们愿意与世界各国共同推进航天领域的国际合作,为人类和平利用太空贡献力量!

掷标枪动作的物理原理研究论文

运动员投掷标枪过程中,标枪类似做圆周运动,手臂越长,则标枪线速度越大,投得越远。

[收稿日期] 2010- 07- 02[作者简介] 余红盈( 1976- ) ,男,荆楚理工学院体育部讲师, 硕士。掷标枪左侧支撑的作用与影响因素探析余红盈( 荆楚理工学院,湖北 荆门 448000)摘 要 左侧支撑是掷标枪最后用力过程中的关键性技术环节,其重要作用和意义已在标枪教学和训练中引起广泛关注和足够重视。但是相关的理论研究并不多见, 文章从生物力学角度对掷标枪左侧支撑中左腿支撑、 左肩制动和左腿蹬伸以及对影响左侧支撑技术的因素进行了全面分析和阐述, 以期能为教练员和运动员进行标枪教学和训练提供一些帮助和建议。关键词 标枪; 左侧支撑技术; 左腿支撑;左腿蹬伸An Analysis on Roles and Influencing Factorsof LeftSide Strut in Javelin ThrowingYUHong yingAbstract Left side strut a critical techniq ue in putting for th the las t stren gth in Javelin throwing. I t has aroused wide attentionand been attached great impor tance in Javelin teaching and training. However, the relevant theoretical study is still rare. This pa per makes a comprehensive anlysis from the perspective of biomechanics on left foot support, left shoulder braking, left leg kick hold up in Javelin throwing and the influencing factors. The study is expected to offer some help and suggestions for coaches inteaching and players in training.Key words Javelin; left side strut technique; left leg suppor t; left leg kick hold up!中图分类号∀ G824. 3 !文献标识码∀ A !文章编号∀ 1674- 3229( 2010) 05- 0089- 041 前言掷标枪是技术比较复杂的田径运动项目之一。合理的掷标枪技术要求运动员在周期性转为非周期性的快速运动中, 充分发挥人体能力将标枪掷出,在各项技术中, 最后用力是关键。从有关文献资料来看,对掷标枪技术的研究主要集中在最后用力技术上,过去此类研究大多注重于身体右侧各环节技术。随着人们对最后用力右侧各环节技术和实质逐渐取得一致性认识的同时,逐步认识到最后用力阶段左侧环节对掷标枪成绩也具有极大的影响作用。为了论证左侧支撑的重要作用以及如何才能做好左侧支撑用力技术, 左侧支撑技术的优点与哪些因素有关,在查阅大量相关文献资料和对相关数据、 图片处理分析的基础上, 本文着重论述了左侧支撑的作用,同时也对影响左侧支撑技术的因素提出了几点建议和看法, 以供教学和训练参考之用。2 研究方法( 1)文献资料法通过查阅资料,收集中外优秀男女标枪运动员左腿支撑的一些相关数据及技术图片。( 2)数据统计法使用sps s 统计软件系统, 对获得数据进行统计处理和对比分析。# 89 #2010年 10 月 廊坊师范学院学报( 自然科学版) Oct. 2010第 10卷第 5 期 Journal of Langfang Teachers College( Naturnal Science Edition) Vol. 10 No. 5( 3)图片解析法通过引用的图片对出枪时的相关技术进行比较分析。3 左侧支撑的作用3. 1 左脚迅速落地支撑能获得理想的超越器械姿势运动员交叉步结束, 右脚着地后, 在保持身体向后倾斜,右腿积极工作的条件下, 促使左腿伸直,左脚开始快速着地,进行有力的制动支撑。左腿的制动支撑对于控制交叉步所获得的身体向投掷相反方向倾斜姿势(即超越器械姿势) ,有关肌肉的拉长与扭紧,使肌肉处于良好的准备工作状态, 从而获得较长的工作距离,均起着重要作用。如果左腿落地消极,动作缓慢, 就会出现身体重心迅速移过支撑点, 使扭紧与拉长的肌肉过早地松驰, 不能做出良好的超越器械姿势, 缩短了工作距离。为此,要做到正确的左侧支撑, 就必须做到: 左腿积极快速地支撑,左脚不要后撤; 左臂、 左肩不要后撤, 以免造成上体向左转动; 不要屈踝、 膝、 髋, 特别不能屈髋后坐。3. 2 有力的左侧制动支撑能够将助跑速度转化为投掷速度在器械出手角度一定时, 投掷成绩主要取决于标枪的出手初速度,而初速度的大小又取决于助跑速度和最后用力两个环节。优秀运动员在最后用力之前, 身体和标枪所获得的速度为 7~ 8m s。通过最后用力, 身体的速度降为3m s 以下, 而标枪却获得了高达每秒 35m 的速度。由此可见,通过最后用力,可将助跑速度转移到标枪上, 成为投掷速度。这一速度转移的过程,左侧支撑起着重要的作用。从生物力学角度分析, 首先从矢状垂直面上看, 当右腿向着投掷方向屈膝、 跪蹬并推动右侧髋部向投掷方向转动的同时, 左脚必须主动、 快速地落地于身体重心前面, 进行强有力的制动支撑用力, 这样既制止了下肢继续向前的运动, 又可利用惯性进行有力的投掷。据力学原理, 运动中的物体, 如果一端做制动减速运动, 另一端必然向前做加速转动, 而且, 制动减速率增加, 加速转动率也增加。因此, 左侧制动支撑能够增加上体、 投掷臂以及标枪向前的速度。再从水平面上看,正是由于左脚落地给地面一个作用力,地面也产生一个反作用力作用于左脚上, 并沿着左腿传到左腿左髋部, 使左髋部产生向前的制动减速运动, 必使右髋向前做加速运动, 这时左臂也屈臂制动, 再加上右腿的正确工作, 使整个身体以左侧为轴向投掷方向转动。同样道理, 左臂屈臂制动,使肩轴左侧产生制动减速, 从而加大了右肩部向前的运动。虽然上述分析是基于两个平面的,就一个完整的动作来看, 它构成了一个真实的三维空间。3. 3 正确的左侧支撑有利于获得合理的出手高 度、3. 3. 1 左腿的支撑用力对出手高度的影响在标枪出手的一刹那, 左腿应充分向上蹬起, 并充分伸展投掷臂, 使器械达到适合自己的最大高度。身体左侧的支撑用力能使异侧的身体位置抬高, 有利于实现对提高出手高度的积极影响。3. 3. 2 左腿的支撑用力对出手角度的影响研究表明:男子掷标枪的出手角度在 32 ∃~ 38 ∃最宜。左腿的支撑用力有利于获得合理的出手角度。在最后用力过程中,垂直方向的分力必须适宜,然而垂直分力的取得又来源于投掷臂的动力结构和左腿的支撑用力, 其中, 良好的左侧支撑用力对控制合理的出手角度是非常重要的。3. 3. 3 左腿的支撑用力对出手速度的影响根据动量定理: F# T = M #V,其中, F 是手臂对标枪的爆发式用力, T 是力的作用时间, M 是标枪的质量, V 是标枪速度的变化量。因为M 一定,所以 V 与F、 T 成正比。标枪出手初速度的大小,与投枪时的用力工作距离、 完成这段工作距离所用的时间以及力量F 有关。投掷力量越大, 工作距离越长,标枪所获得的初速度就越大。正是由于良好的左侧支撑, 在掷标枪最后用力过程中,身体获得了良好的超越器械姿势, 增加了工作距离。也正是由于左侧支撑,使身体参加工作的肌肉预先拉长或扭# 90 #2010 年 10月 廊坊师范学院学报(自然科学版) 第 10 卷#第 5 期紧,增大了肌肉收缩力量。因此,左腿的支撑用力对提高标枪出手速度至关重要。4 影响左侧支撑的技术因素4. 1 左腿支撑效果与左腿支撑始角密切相关左腿支撑始角是指左脚落地瞬间左脚支撑点与左腿髋关节的连线与地面水平线的夹角, 它的大小是影响左腿支撑效果的重要因素之一。表 1[1]是中、 外优秀男、 女标枪运动员左腿支撑始角表。统计结果表明, 世界优秀标枪运动员合理的左腿支撑始角男子应为50 ∃, 女子应为55∃左右。合理的支撑始角可以使运动员左侧形成以左脚、 左髋为轴的合理支撑面,从而在有效完成左腿支撑制动的基础上, 实现下肢动量向上体的传递。如果支撑始角过大不仅极易造成%鞭打&前上体的前溜, 影响% 满弓&动作和最后用力的做功距离,而且还会使下肢制动不充分,导致上体发飘而用不上力, 使投掷成绩大受影响。反之, 如果支撑始角过小就会影响身体重心的水平移动,容易造成% 坐&着投枪,进而影响标枪的出手高度和出手速度。表 1 中、 外优秀男、 女标枪运动员左腿支撑始角统计姓名 性别 最好成绩 m左腿支撑始角 姓名 性别 最好成绩 m左腿支撑始角卢西斯 男 93. 80 44 ∃ 富克斯 女 69. 72 60 ∃沃尔夫曼 男 94. 08 45 ∃ 费尔克 女 80. 00 55 ∃霍恩 男 104. 80 50 ∃ 莉拉克 女 74. 76 56 ∃皮特拉诺夫 男 99. 72 55 ∃ 安带坎波 女 72. 16 55 ∃泽尼 男 95. 56 55 ∃ 托腾 女 64. 34 60 ∃施密特 男 86. 32 53 ∃ 隆柯拉法 女 74. 20 65 ∃中毛毛 男 89. 14 45 ∃ 张丽 女 70. 42 55 ∃张连标 男 83. 38 56 ∃ 徐德妹 女 68. 78 58 ∃4. 2 左腿支撑效果与左脚着地时左膝角的大小密切相关同等情况下,左膝角越大对投掷成绩的正面影响也越大。这是因为左脚着地后下肢快速形成固定支撑会产生力偶效应(图 1)[ 2], 力偶效应会使左腿特别是重心之上的躯干及器械加速向前上方% 翻转&, 形成绕支点的顺时针旋转力矩, 而较直的左腿支撑状态会使这一旋转力矩增大, 为自下而上的% 鞭打&式用力创造有利条件。有关资料曾经对参加 1995 年世界田径锦标赛的男、 女各12 名优秀标枪运动员左脚着地时左膝角(表2)[ 3]的大小进行过统计, 结果表明男子平均为170. 4∃,女子167. 3 ∃。这一统计数字也有力地证明了这一点。表 2 1995 年世界田径锦标赛优秀标枪运动员左脚着地时左膝角统计表姓名 性别 着地时左膝角(∃)姓名 性别 着地时左膝角(∃)谢科连科 女 162 泽莱兹尼 男 177迪里娅 女 161 巴克利 男 173英格伯格 女 172 亨利 男 168罗坦南 女 167 赫查特 男 168斯通 女 167 温鲁德 男 170达马斯科 女 180 希尔 男 162卢佩兹 女 175 瑞宾 男 171伊万科娜 女 174 林德 男 170斯特拉塞克 女 170 帕维南 男 173詹普森 女 166 莫鲁耶夫 男 175奈瑞斯 女 158 拉蒂 男 172曼嘉妮 女 156 哈可奎因 男 166平均数 167. 3 平均数 170. 44. 3 左腿支撑效果与左脚落地的位置、 方法密切相关左脚落地的位置( 横间距)是在中线左边约20- 30cm处( 图2)[ 4], 这主要是因为骨盆的生理结构(一左一右相距 25- 30cm) 和左髋制动会对右髋的前送产生巨大影响。如果左腿落地点与右脚落点在一条直线上, 一则会限制髋的前送, 进而影响后继% 满弓&和% 鞭打&动作的效果;二则支撑点太近, 会因身体左侧支撑不住而产生身体% 左倒&的错误动作。同样,如果横间距过大又会改变最后用力的方向和# 91 #第 10卷#第 5期 余红盈:掷标枪左侧支撑的作用与影响因素探析 2010 年 10月导致% 拉枪&。对于左脚落地的方法, 现代标枪技术一般要求用脚跟和脚掌内侧先着地, 然后过渡到脚全掌着地, 落地后脚掌与投掷方向形成 20 ∃左右的角。这样的着地方式和角度, 从人体解剖学上分析有很大的优越性。据有关资料统计, 左脚着地时要承受相当于自身体重5. 5 倍的水平作用力和相当于自身体重7. 2 倍的垂直分力,这样大的冲击力, 单靠下肢肌肉的力量是难以支撑的,因此,在不影响技术的前提下,脚掌与投掷方向形成20 ∃左右的角, 可以借助髋、 膝、 踝三关节在矢状轴不易活动的特点,来限制髋、 膝、 踝三关节在额状轴的活动, 从而有效地增加了左腿的制动效果。反之,落地时脚掌与投掷方向形成的角度过大或脚尖正对投掷方向都会对投掷效果产生不良影响:脚尖正对投掷方向时, 易使髋和左肩过早打开,对最后用力的身体姿势有不利的影响,并且由于脚尖正对投掷方向,使髋、 膝、 踝三关节能沿横轴做较大范围的活动,形成单靠肌肉力量制动身体重心向前移动, 因此易形成左腿屈膝较大,造成身体重心过早前移, 从而较大程度地缓冲了水平速度的转移效果; 如果形成的角度过大又会对整个髋轴向投掷方向的旋转产生不利, 进而影响后继% 满弓- 鞭打&动作的完成效果,同样不可取。4. 4 左腿支撑效果与左膝关节肌肉的退让性工作能力密切相关根据力学原理,左腿在180∃状态下其制动效果最佳, 但人体是有机体,所承受的冲击能力有限,因此,对相当于自身体重5. 5 倍的水平作用力和相当于自身体重 7. 2 倍的垂直分力, 左腿必然有一个屈膝缓冲过程。但左膝关节屈膝缓冲程度不能过大,缓冲过大就会降低制动的效果,影响下肢动量向躯干的传递,并且还会间接影响后继的左腿蹬伸动作,对出手高度和出手角度产生负面作用。据西安体院康利则对世界优秀选手左膝缓冲角(表3)[ 5]统计分析,发现世界优秀标枪运动员的左膝缓冲角度仅为170∃左右。表 3 世界优秀选手左膝缓冲角统计左膝角( X ∋ S) (∃) 世界优秀选手(∃)左脚着地左膝关节角度(∃) N1 170 ∋ 7左膝关节缓冲到最小角度(∃) N2 153∋ 10N1- N2 175 结论与建议5. 1 结论左侧支撑在掷标枪最后用力过程中的作用是非常重要的,特别是标枪重心前移后,左侧支撑显得更为重要。良好的左侧支撑, 能够获得理想的超越器械姿势, 增加投掷的工作距离;能够建立牢固的支撑基础,将助跑速度转化为投掷速度;能够使运动员取得较高的而且适合自己的出手高度,取得合理的出手角度; 能够使参加投掷的肌肉预先拉长或扭紧,产生最大的爆发力作用在标枪上, 使标枪获得最快的出手速度。5. 2 建议明确了最后用力左侧支撑的重要性后, 根据其影响因素,有的放矢, 在教学和训练中进一步完善和提高左侧支撑效果, 使之充分促进标枪成绩的提高。[参考文献][ 1] 宋广林.对影响掷标枪最后用力阶段左侧支撑技术的因素分析 [ J] . 中国体育科学, 2004, ( 6) .[ 2] 宗华敬, 杨善德. 中国优秀田径运动员技术图片选辑[M] . 北京:人民体育出版社, 2001.[ 3] 孙庆杰.田径[M] .北京:高等教育出版社, 2000.[ 4] 吴雪山.我国优秀标枪运动员投掷步技术有关环节运动学特征的研究[M] .北京体育大学学报, 2003, ( 5) .[ 5] 康利则,李波. 我国优秀标枪运动员左腿支撑技术的分析[ J] . 西安体育学院学报, 1998, ( 3) .[ 6] 卢建明.掷标枪最后用力左侧支撑的作用[ J] .中国体育科技, 2003, ( 4) .# 92 #2010 年 10月 廊坊师范学院学报(自然科学版) 第 10 卷#第 5 期

1 前言掷标枪是技术比较复杂的田径运动项目之一。合理的掷标枪技术要求运动员在周期性转为非周期性的快速运动中, 充分发挥人体能力将标枪掷出,在各项技术中, 最后用力是关键。从有关文献资料来看,对掷标枪技术的研究主要集中在最后用力技术上,过去此类研究大多注重于身体右侧各环节技术。随着人们对最后用力右侧各环节技术和实质逐渐取得一致性认识的同时,逐步认识到最后用力阶段左侧环节对掷标枪成绩也具有极大的影响作用。为了论证左侧支撑的重要作用以及如何才能做好左侧支撑用力技术, 左侧支撑技术的优点与哪些因素有关,在查阅大量相关文献资料和对相关数据、 图片处理分析的基础上, 本文着重论述了左侧支撑的作用,同时也对影响左侧支撑技术的因素提出了几点建议和看法, 以供教学和训练参考之用。2 研究方法( 1)文献资料法通过查阅资料,收集中外优秀男女标枪运动员左腿支撑的一些相关数据及技术图片。( 2)数据统计法使用sps s 统计软件系统, 对获得数据进行统计处理和对比分析。# 89 #2010年 10 月 廊坊师范学院学报( 自然科学版) Oct. 2010第 10卷第 5 期 Journal of Langfang Teachers College( Naturnal Science Edition) Vol. 10 No. 5( 3)图片解析法通过引用的图片对出枪时的相关技术进行比较分析。3 左侧支撑的作用3. 1 左脚迅速落地支撑能获得理想的超越器械姿势运动员交叉步结束, 右脚着地后, 在保持身体向后倾斜,右腿积极工作的条件下, 促使左腿伸直,左脚开始快速着地,进行有力的制动支撑。左腿的制动支撑对于控制交叉步所获得的身体向投掷相反方向倾斜姿势(即超越器械姿势) ,有关肌肉的拉长与扭紧,使肌肉处于良好的准备工作状态, 从而获得较长的工作距离,均起着重要作用。如果左腿落地消极,动作缓慢, 就会出现身体重心迅速移过支撑点, 使扭紧与拉长的肌肉过早地松驰, 不能做出良好的超越器械姿势, 缩短了工作距离。为此,要做到正确的左侧支撑, 就必须做到: 左腿积极快速地支撑,左脚不要后撤; 左臂、 左肩不要后撤, 以免造成上体向左转动; 不要屈踝、 膝、 髋, 特别不能屈髋后坐。3. 2 有力的左侧制动支撑能够将助跑速度转化为投掷速度在器械出手角度一定时, 投掷成绩主要取决于标枪的出手初速度,而初速度的大小又取决于助跑速度和最后用力两个环节。优秀运动员在最后用力之前, 身体和标枪所获得的速度为 7~ 8m s。通过最后用力, 身体的速度降为3m s 以下, 而标枪却获得了高达每秒 35m 的速度。由此可见,通过最后用力,可将助跑速度转移到标枪上, 成为投掷速度。这一速度转移的过程,左侧支撑起着重要的作用。从生物力学角度分析, 首先从矢状垂直面上看, 当右腿向着投掷方向屈膝、 跪蹬并推动右侧髋部向投掷方向转动的同时, 左脚必须主动、 快速地落地于身体重心前面, 进行强有力的制动支撑用力, 这样既制止了下肢继续向前的运动, 又可利用惯性进行有力的投掷。据力学原理, 运动中的物体, 如果一端做制动减速运动, 另一端必然向前做加速转动, 而且, 制动减速率增加, 加速转动率也增加。因此, 左侧制动支撑能够增加上体、 投掷臂以及标枪向前的速度。再从水平面上看,正是由于左脚落地给地面一个作用力,地面也产生一个反作用力作用于左脚上, 并沿着左腿传到左腿左髋部, 使左髋部产生向前的制动减速运动, 必使右髋向前做加速运动, 这时左臂也屈臂制动, 再加上右腿的正确工作, 使整个身体以左侧为轴向投掷方向转动。同样道理, 左臂屈臂制动,使肩轴左侧产生制动减速, 从而加大了右肩部向前的运动。虽然上述分析是基于两个平面的,就一个完整的动作来看, 它构成了一个真实的三维空间。3. 3 正确的左侧支撑有利于获得合理的出手高 度、3. 3. 1 左腿的支撑用力对出手高度的影响在标枪出手的一刹那, 左腿应充分向上蹬起, 并充分伸展投掷臂, 使器械达到适合自己的最大高度。身体左侧的支撑用力能使异侧的身体位置抬高, 有利于实现对提高出手高度的积极影响。3. 3. 2 左腿的支撑用力对出手角度的影响研究表明:男子掷标枪的出手角度在 32 ∃~ 38 ∃最宜。左腿的支撑用力有利于获得合理的出手角度。在最后用力过程中,垂直方向的分力必须适宜,然而垂直分力的取得又来源于投掷臂的动力结构和左腿的支撑用力, 其中, 良好的左侧支撑用力对控制合理的出手角度是非常重要的。3. 3. 3 左腿的支撑用力对出手速度的影响根据动量定理: F# T = M #V,其中, F 是手臂对标枪的爆发式用力, T 是力的作用时间, M 是标枪的质量, V 是标枪速度的变化量。因为M 一定,所以 V 与F、 T 成正比。标枪出手初速度的大小,与投枪时的用力工作距离、 完成这段工作距离所用的时间以及力量F 有关。投掷力量越大, 工作距离越长,标枪所获得的初速度就越大。正是由于良好的左侧支撑, 在掷标枪最后用力过程中,身体获得了良好的超越器械姿势, 增加了工作距离。也正是由于左侧支撑,使身体参加工作的肌肉预先拉长或扭# 90 #2010 年 10月 廊坊师范学院学报(自然科学版) 第 10 卷#第 5 期紧,增大了肌肉收缩力量。因此,左腿的支撑用力对提高标枪出手速度至关重要。4 影响左侧支撑的技术因素4. 1 左腿支撑效果与左腿支撑始角密切相关左腿支撑始角是指左脚落地瞬间左脚支撑点与左腿髋关节的连线与地面水平线的夹角, 它的大小是影响左腿支撑效果的重要因素之一。表 1[1]是中、 外优秀男、 女标枪运动员左腿支撑始角表。统计结果表明, 世界优秀标枪运动员合理的左腿支撑始角男子应为50 ∃, 女子应为55∃左右。合理的支撑始角可以使运动员左侧形成以左脚、 左髋为轴的合理支撑面,从而在有效完成左腿支撑制动的基础上, 实现下肢动量向上体的传递。如果支撑始角过大不仅极易造成%鞭打&前上体的前溜, 影响% 满弓&动作和最后用力的做功距离,而且还会使下肢制动不充分,导致上体发飘而用不上力, 使投掷成绩大受影响。反之, 如果支撑始角过小就会影响身体重心的水平移动,容易造成% 坐&着投枪,进而影响标枪的出手高度和出手速度。

高中物理课题研究改革实施策略论文

无论是在学校还是在社会中,大家一定都接触过论文吧,借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。你写论文时总是无从下笔?以下是我为大家整理的高中物理课题研究改革实施策略论文,欢迎阅读与收藏。

摘要: 当代教育改革提倡学生的全面发展,高中物理课题研究的改革则是新课改对学生科研素养、创造能力培养的充分体现,高中物理教师是这种科研素养培养的关键力量和引路人,教师要在让学生掌握知识的同时,同步推进科研素养、创造能力的培养,使学生各方面素质全面发展。

关键词 :高中物理;课题研究;新课改;

随着新课程改革的大力推进,“核心素养”一词成为教育的热点话题,核心素养的是指:学生在接受相应学段的教育过程中逐步形成起来的适应个人终身发展与社会发展的人格品质与关键能力。而物理学科的核心素养即指,在核心素养的基础上加入物理学科的元素,学生通过物理知识的学习所形成的适合终身发展的品质与能力,被归纳为四个方面:物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。那么,如何在高中物理课堂贯彻实施核心素养,便成了当代高中物理教师新的关注点,本文主要对高中物理课题研究的改革进行了分析以及对改革后的课题研究应如何实施进行了阐述。高中物理课题研究的改革是教育改革中的典型案例,高中物理一线教师便是这一举措的实施者,同时也是课程开发的研究者,课题研究的设置就是为了培养学生的培养科研素养和创造能力,科研和创造不应只是高等教育的代名词,科学态度和科学思维需从小培养才有利于深入和内化成自身的素养,高中物理教师应积极跟随教育改革的步伐,提高对核心素养的培养意识,并提升相应的培养能力,为新时代培养全面发展的人。

一、高中物理新课改中教材的变化

(一)新课改中教材的变化

2004年和2019年人教版两版新旧教材主要在排版、内容、习题、插图等方面进行了调整,新教材在排版方面增加了每节正文右侧的空白栏及旁批内容,空白栏为学生作随堂笔记提供了便利。新教材的知识内容整体并未发生变化,但每本书及部分章节内容安排都进行调整,从目录到章小节内容都有调整的部分。在习题方面,新教材在每章末增加了A组和B组复习题与提高题,这种改版在一定程度上解决了旧教材习题数量过少、题目难度过低等问题。在插图方面,新教材更多选取了实际拍摄的图片,突出了物理生活化和时代化的特征。

(二)新课改中课题研究的变化

2004版必修1课题研究中研究的主题是“桥梁的研究”,2019版必修1的课题研究并没有给出指定的研究内容,而是提供了一个“研究样例”和一个“参考选题”,分别是“球形物体空气阻力大小与速率关系的研究”和“橡皮筋弹力与伸长量关系的研究”;2004版必修2课题研究中研究的主题是“潮汐现象”“潮汐发电”,2019版必修2课题研究提供的样例和选题分别是“关于甩手动作的物理原理研究”和“掷标枪动作的物理原理研究”。2004版教材的课题研究包含课题的得来、课题的规划、课题的实施三个部分。2019版教材的课题研究中的“研究样例”包含问题的提出、实验设计、实验过程和数据、数据处理和结论四个部分,并且给出了具体的实验数据和结果分析,“参考选题”与研究样例会用到同类型的解决方案,但参考选题只提出问题,此处考查学生的类比迁移能力,因此并没有给出具体的实验数据和结果分析。

二、课题研究改革分析

课题研究的变化同时也反映着教育改革的方向,包含着教育改革的改革思路和育人理念,分析课题研究的改革,也是在深入贯彻体会教育改革。

(一)从教材变化分析

旧教材主张放宽眼界,摆脱教材的限制,留意观察身边社会及自然的事物,对于不懂的问题要问个究竟、探个明白。而新版教材更加强调科研素养和创造能力的培养,研究的内容不受教科书的限制,学生根据自己对周围的事物观察和质疑,发现并提出自己值得研究的问题,把更多的主动权给了学生,让学生自己放手去做。不仅如此,新版教材充分考虑到中学生的知识储备和动手能力,所研究的课题需要以教材中学习过的知识为基础,是已掌握知识的实践延伸,在一定成熟的知识体系的帮助下,让中学生的研究变得不再“可望而不可即”。综观两版教材,不难发现课题研究的研究内容从大到小、从宽泛到具体、从难操作到易上手,研究过程也更加具体细化,旧版教材重在让学生思考已经给定的问题,自己观察并解决,而关于问题如何解决并没有具体的陈述和指导。新版教材则重在解决问题,在研究样例中,不仅给出了一整套的实施办法,还给出了具体的数据及完整的结论分析,如此一来,有了样例,学生便明白了探究性学习的一般程序,便可以仿照给定的程序,自行完成参考选题,或学生也可以自行发现并选择同类型的现实问题,进行探究性学习。这样不仅可以达到培养学生探究性学习能力的目的,也传授给了学生研究性学习的实施程序,让学生掌握搜集数据、分析数据的能力。

(二)从育人理念分析

中学生的传统学习模式使得他们并不具备完全的探究性学习的能力,再加上繁重的课业及考试压力,导致课题研究这一板块大多被师生所“遗弃”,而新版教材的课题研究充分考虑到以上因素,研究的主题与学生已掌握的知识充分结合,内容上也更加贴近学生的生活,操作过程更加容易实现,并且教材中给出了具体的操作方法,学生可以先参透研究样例,模仿或自行完成参考选题部分,也可自行选择同类型的现实问题,进行探究性学习。被安排具体的学习任务是高中生长期的学习习惯和模式,这样的学习模式有利于教学任务的开展和管理,却也养成了中学生的不良学习习惯,被动的接受和不懂就问,久而久之缺少了自己探索的意识和能力,而自己通过努力去解决各种问题恰恰是离开校园后必须具备的品质。新版教材的课题研究便充分弥补了这些不足,极大地锻炼了学生自我探究的意识,和运用已学知识去解决问题能力。

三、研究课题的实施策略

改革后的课题研究具体应怎样实施成了高中物理教师思考的关键问题,首先要明白课题研究改革后想要达到怎样的目标,从目标意义入手,谈课题研究的具体实施。

(一)课题研究的目标

(1)获得参与研究的体验“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”比研究出实验结果更重要的是研究的过程和体验,研究结果带来的成就感会随着时间流逝而消逝,但是在实验过程中获得的科学探究素养,却会贯穿物理学习始终。与此同时,探索的积极体验也会给学生物理方面的学习带来积极的影响。

(2)培养解决问题的意识能力研究课题的过程是学生独立探索研究的过程,期间会遇到许多意想不到的问题和困难,在这一过程中学生无法依赖教师,无论结果如何学生都必须通过探究、查阅资料等手段独立完成,由此一来,学生独自解决问题的意识和能力便得到了培养,久而久之,内化成自身具备的品质。

(3)培养科学态度和科学思维科学的态度和思维是进行科学研究的基础,具备了科学的态度和思维才能更好地为科学研究服务,教育改革也在向着培养学生核心素养的方向不断推进。课题研究的过程便可以充分培养学生的科学态度、科学思维等方面,培养学生的物理核心素养,达到促进学生全面发展的目标。

(4)培养科研素养和创造能力“冰冻三尺非一日之寒”,科研素养和创造能力的培养也绝非一日之功,这些都需要点滴的渗透,需要学生从实际的情境中感悟、体会,并提炼成自身具备的品质。培养学生的科研素养和创造能力是设置课题研究环节最主要目的,当代中学生缺乏培养科研素养和创造能力的大环境,基础教育对培养学生这方面素质的'重视度不够,课题研究的改革正是迈出了改进这样现状的一步,将教育改革不仅仅停留于书面口头,而是落实于实际,真正为培养学生的科研素养和创造能力做出实质贡献。

(5)激活各科学习中的知识储存书本上的知识都来自长久以来人们对生活现象的研究、总结,学生直接从书本上获得知识,由于缺乏了提出疑问、研究、总结的过程,知识就不能“活”在生活中,不仅仅是物理,各科学习都普遍存在这一问题,课题研究便为解决这一问题提供了平台,让学生激活各科学习中的知识储存,提高知识的相关性,使学生研究并尝试相关知识的综合运用。

(二)课题研究的实施策略

(1)教师指导研究的主题教师带领学生对所要研究主题的背景框架做初步的分析和了解,并对将要用到的基础知识做回顾梳理,申述注意事项,接下来引导学生说出研究过程中可能会用到的科学方法,并对这些研究方法作以详细的指导,让学生有足够的知识、技术储备,使得他们具备独立解决研究主题的基本能力。

(2)制订研究计划有了基础知识的支撑和对研究方法的了解掌握,此时就需要学生运用自己的逻辑思维和动手能力,根据研究样例的实验研究过程,自行制订研究计划、设计实验,设计具体实验步骤。在此阶段,教师将不再对学生设计的具体步骤进行干预,充分给予学生主动权,让学生自己积极探索、积极体验。

(3)研究实施学生将自己制订的研究计划和设计的实验步骤付诸实践,如无法得出结论,则需根据实际情况检查并修订第二步中制订的研究计划,然后实施修改后的方案计划,再次研究实施,直到得出数据。

(4)处理数据,总结结论学生进行多次试验,并根据自己测得的实验数据,进行详细的分类、统计,并且分析数据之间的关系,排除误差数据,从中发现一定的规律,经总结得出结论。将实验过程及得出的结论进行整理、撰写为纸质版报告。

(5)组织研究成果的交流研讨教师组织学生在课堂上分享自己的研究成果,互相讨论研究的过程。在该阶段,教师则需要对学生研究过程进行评价,并对其中的错误进行指正,带领学生总结分析成功或失败的原因。

(6)研究效果评估这一阶段是教师参与的环节,教师可以引入多元化的学生评价方式来评估,按照一定的比例来综合,评定学生课题研究部分的成果,并对本次活动的总体效果进行总结,归纳大多数学生在研究中遇到并难以解决的问题,在平时的教学活动中对此类问题的解决办法加以渗透,以此提高学生的综合能力。

四、课题研究改革对现代教育的启示

课堂上的学习是学习方式的一种,但研究性学习的研究过程,将来在实际工作中所遇到的各种问题,多数会以这种研究的方式来解决。学校里教育,不应该以应对考试为最高目标,应是培养全面发展的人,不仅要有过硬的文化知识功底,也要具备创新能力和科研素养,学习到的知识或许不为今后职业生涯所用,但钻研探究的意识,却是学生终身受益的良好精神品质。现代教育也应积极向改革方向靠拢,对学生的教育不仅仅局限于知识维度的提升,更需提高对各方面能力的重视度,着眼于学生的未来,培养更多能够独立解决困难的人,和具备科研精神、科研素养的人。

学习的知识也不应该仅仅只为考试服务,教师应时刻立足于核心素养的培养,随着改革的思路转变育人理念,让学生能够通过物理知识的学习,形成适合终身发展的能力与品质。学生的未来关乎国家今后的发展,国家的发展需要科研技术的支持,科研人才的培养需靠高等教育的栽培,但科研精神和科研素养要从小培养意识,这就要依赖于基础教育,只有从小培养研究问题的意识,才能更好地具备科研精神和素养,为以后成为科研人才打下坚实基础。

五、结束语

高中物理课题研究的变化主要体现在研究主题的选择和研究过程,研究主题将物理生活化、抽象的概念简单化,细化研究过程,以学生为主体,给学生更多的主动权和发展空间,充分体现着新课改的育人理念,注重学生科研素养和创造能力培养,致力于学生的全面发展。高中物理课题研究的改革也是新课改乃至教育改革的一个缩影,高中物理教师应紧跟教育改革的步伐,紧抓核心素养,适当调整自己的教学策略,重视对学生科研素养和创造能力培养,培养全面发展的人。

六、参考文献

[1]王可.人教版高中物理必修教材中物理学科核心素养的体现分析[D].曲阜:曲阜师范大学,2020.

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[3]刘雯霞.人教版新旧高中物理教材对比分析与教学思考[D].洛阳:洛阳师范学院,2020.

[4]李大亮.基于核心素养的2019人教版高中物理教材分析[D].洛阳:洛阳师范学院,2020.

原子物理论文

物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文,供大家参考。

《 物理学在科技创新中的效用 》

摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.

关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理

1引言

物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.

2物理学是科技创新的源泉

且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.

1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.

20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.

1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.

2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].

2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.

3结语

论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.

参考文献:

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〔2〕马文蔚,周雨青.物理学教程[M].北京:高等教育出版社,2006.I-V1.

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〔4〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(5)

〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(4):1-3.

〔6〕姚启钧,光学教程[M].北京;高等教育出版社,2002.138-139.

〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京:人民教育出版社,1979.182-183.

〔8〕孙阳(导师:张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学,2001.10-11.

《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》

一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性

由于我校已经有材料与化学工程学院,开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业,应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠,而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此,我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先,半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次,光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象,所以只有懂物理的人,才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来,进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看,硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等,这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象,就能够清晰地把握这些知识,将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述,不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向,而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。

二、专业培养方案的改革与实施

(一)应用物理学专业培养方案改革过程

我校从2004年开始招收应用物理学专业学生,当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向,而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样,只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程,完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究,周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地,我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况,我们从2008年开始修订专业培养方案,用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向,成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改,逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力,使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力,具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标,我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程,另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。

(二)专业培养方案的实施

为了实施新的培养方案,我们从几个方面来入手。首先,在师资队伍建设上。一方面,我们引入学过材料或凝聚态物理的博士,他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面,从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训,使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识,为这方面的教学打下基础。其次,在教学改革方面。一方面,在课程设置上,我们准备把物理类的课程进行重新整合,将关系紧密的课程合成一门。另一方面,我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来,在光电子技术方向的专业课程设置中,我们有意识地开设了一些课程,让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程,让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后,在实践方面。依据学校资源共享的原则,在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程,使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识,并开设材料科学课程设计,让学生能够把理论知识与实践联系起来,为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。

三、 总结

半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业,受到国家和各省市的大力扶持,符合国家节能环保的主旋律,发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人,在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品,没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期,但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量,并积极拓展国内市场,这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量,就需要有这方面的技术人才,而高校作为人才培养的主要基地,有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式,这就更需要高校和企业紧密联系,共同努力,为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道,也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。

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