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角動量守恒定律范文第1篇

關鍵詞：教學設計思想；教學目標設計；教學過程設計

中圖分類號：G632.0 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）09-302-01

一、教學設計思想

動量守恒定律的傳統講法是從牛頓第二定律和牛頓第三定律推導出動量守恒定律，或是通過大量的實驗事實總結出動量守恒定律。傳統講法由于沒有教師的演示實驗，很多學生對導出的動量守恒定律缺乏感性認識，不利于學生順利地去認識現象，建立概念與規律，以及應用規律去解決具體問題。其實，動量守恒定律并不依附于牛頓第二定律和第三定律，它本身是有實驗基礎的獨立的物理定律。所以應通過演示實驗，啟發學生討論并總結規律，有利于學生對物理規律的掌握。

二、教學目標設計

1、知識與技能：

（一）理解動量守恒定律的確切含義和表達，知道定律的運用條件和適用范圍；

（二）會利用牛頓運動定律推導動量守恒定律；

（三）會用動量守恒定律解決簡單的實際問題。

2、過程與方法：

（一）通過對動量守恒定律的學習，了解歸納與演繹兩種思維方法的應用；

（二）知道動量守恒定律的實驗探究方法。

3、情感態度與價值觀：

（一）培養學生自覺學習的能力，積極參與合作探究的能力；

（二）培養實事求是、具體問題具體分析的科學態度和鍥而不舍的探究精神；

（三）使學生在學習過程中體驗成功的快樂；

（四）培養學生將物理知識、物理規律進行橫向比較與聯系的習慣，養成自主構建知識體系的意識。

三、教學過程設計

四、教學分析評價

按認知規律設計教學過程，突出對動量守恒定律的理解，從實例入手，然后實驗探究，理論推導等環節，得出動量守恒定律的表達方式（文字表達和數學表達），使學生對動量守恒定律的來龍去脈、確切涵義、適用條件有了清晰的認識，并通過課堂訓練反饋，使學生初步掌握了動量守恒定律的實際應用。

突出了學生的主體地位，教給學生方法，注意培養能力，在教學過程中充分調動學生的學習積極性，讓學生有觀察、有計算、有推理論證、有歸納總結、有閱讀理解，通過學生自己獨立思考、手腦并用掌握知識，把發展能力與掌握知識結合起來，使培養能力貫徹在整個教學過程的各個環節。

教學過程中利用現代技術手段，擴大學生感知量，發展學生興趣，兩段錄像、定量計算、定性演示實驗所創設的物理情景對學生感知物理現象激發學生的求知欲有重要作用。

角動量守恒定律范文第2篇

本書對平衡與非平衡狀態問題的格林函數法進行了教學性的介紹。

本書分為16章：1.二次量化，包括單粒子量子力學、多粒子量子力學、全同粒子量子力學、場算符、二次量化哈密頓量、密度矩陣與量子平均；2.進一步認識二次量化：模型哈密頓量，包括帕里澤-帕爾-波普爾模型、非相互作用模型、哈勃德模型、海森堡模型、BCS模型；3.時變問題與運動方程，包括演化算符、海森堡圖景算符的運動方程、含有順磁反磁電流的連續方程、洛倫茲力；4.圍道，包括含時量子平均、含時總體平均、初始平衡與絕熱開關、圍道運動方程、圍道算符相關因子；5.多體格林函數，包括馬丁-施溫格層級結構、層級結構的截斷、威克理論層級結構的解法等；6.單粒子格林函數，包括非相互作用格林函數、相互作用格林函數與萊曼表象等；7.平均場近似，包括哈特里近似、哈特里-福克近似；8.保守近似：雙粒子格林函數，保留近似是將連續方程連同其他基本守恒定律一起保留下來的近似法，本章包括G2近似、動量守恒定律、角動量守恒定律、能量守恒定律等；9.保守近似：自能(selfenergy)，包括戴森方程、Σ近似、Φ泛函、卡丹諾夫-貝姆方程等；10.格林函數的多體微擾理論（MBPT）；11.巨勢的多體微擾理論與變分原理；12.雙粒子格林函數的多體微擾理論；13.MBPT對平衡問題的應用；14.線性響應理論：預備知識，包括簡單的介紹、線性響應理論的缺點、費米黃金定則、久保公式；15.線性響應理論：多體公式；16.MBPT對非平衡問題的應用。

本書附錄有16節：1.從1的N次方到迪拉克δ函數；2.恒等式變形的圖解；3.密度矩陣與概率解釋；4.熱力學與統計力學；5.格林函數與點陣對稱；6.漸近展開；7.一般初始狀態的威克定理；8.BBGKY 譜系；9.從δ形峰到連續譜函數；10.保留近似的維里定理；11.費米面的動量分布；12.生成泛函赫定方程；13.李普曼-施溫格方程與橫截面；14.為何它被稱為隨機相位近似？15.克拉茂-克朗尼希關系；16.卡丹諾夫-貝姆方程算法。

本書作者Gianluca Stefanucci是意大利羅馬第二大學物理學院的研究員，他的研究方向是納米結構與非平衡開放系統的量子輸運。

角動量守恒定律范文第3篇

【關鍵詞】：素質教育；物理教學；科學素質

根據物理教學的特點及規律，就美育教育、德育教育，科學素質教育寓于物理教學的分析探討。

1、物理教學中的美學教育

物理學是研究自然界中物質結構和性質以及物質在空間上和時間上所存在形式的科學。物理學的規律體現了自然界的簡單性、對稱性，和諧與統一性的科學美。因此，展示物理學的美學特征，應是物理教學中的一項重要內容。大千世界看似紛繁復雜，而其背后的自然規律卻具有某種簡單性，而物理學中的簡單之美提示了這種特征，對于低速運動的宏觀物體，牛頓三定律描述得簡單而完美，建立了經典力學理論。而對于電、磁、光的基本現象，麥克斯韋方程組的四個方程把它們完美的結合起來，建立電磁場動力學理論。而愛因斯坦相對論更是物理學的簡單美的完美體現:它是經典力學和電磁學的自然推廣。通過體會物理運動簡單之美，培養學生透過復雜的現象抓住其本質的東西，培養其簡單、執著、豁達的人生觀。

對稱性是指一物體或一系統各部分之間比例的平衡和協調，由此能夠產生一種簡單性和美的愉悅，物理學中的對稱性是到處可見的:作用力與反作用力，正電荷與負電荷的同時存在，正粒子與反粒子等，這其中體現出的對稱性從更高的層面上揭示了自然界的對稱性，與此同時，對稱性原理又是物理學中一強有力的研究方法，在物理學理論中，有許多我們熟知的物理定律。

統一性是自然界和諧性的必然體現。物理規律深刻地反映出這一特性，愛因斯坦說:“從那些看來十分不同的復雜現象中認識到它們的統一性，那是一種壯麗的感覺”。物理學發展的歷史，就是一個不斷從小的統一走向大的統一的歷史。如我們熟知的各種守恒定律:能量守恒定律、動量守恒定律、角動量守恒定律等，它們都是在物理學家們追求統一的道路上奮力進取的結果。科學家們探索真理時所體現的堅忍不拔、嚴謹求實的科學精神也是物理學中科學美的完美體現。學生們通過對統一性、和諧性的認識，能夠更好的樹立與他人、與社會、與自然和諧相處的理念，更好的塑造自己健全的品格。

2、在物理教學中滲透哲學觀

以人為本的素質教育的重要環節是要使學生們樹立科學的世界觀。培養學生適應社會的能力，作為現代科學技術基礎課的物理課程應提供給一個學生與社會的接口，而其中的關鍵是如何把世界觀滲透到教學中。

2.1辯證的唯物論思想的滲透。

在物理教學講到小到微觀粒子，大到天體宇宙，從一把椅子到電場、磁場，它們都具有物質性。從時時接聽的手機闡述，不依賴于我們感覺的客觀世界的物質性。這樣即加深了對場的認識，又使學生對辯證唯物主義中的“世界物質性”思想有了進一步的認識。在講到牛頓經典力學時，一定使學生明白:“只有在宏觀低速條件下才正確，對微觀、高速不再適用”。使學生逐步克服形而上學的絕對化思想，有意識去辯證地思考問題，樹立辯證唯 物主義的觀點。

2.2唯物辯證法思想的滲透。

從物理學中的作用與反作用，矢量的合成分解，原子核的裂變與聚變，都滲透著“對立統一規律”的思想。波動光學中的雙縫的干涉，單縫的衍射以及光柵的衍射。實際上是在不同的條件下，光的波動性的外在表現，它體現了由量變到質變又到新的量變交替變化的過程。彈簧振子做簡諧振動過程中，動能和勢能交替轉化是“否定之否定”規律的很好例證。通過在教學中滲透這些觀點，有利于學生樹立唯物辯證法思想的理念。

3、在物理教學中培養學生們的科學素質

素質教育的另一個關鍵之處強調培養學生的創新精神和實踐能力。大學以前的教育都是應試教育為主，而在大學階段應該注重培養他們的科學能力，科學方法和科學習慣。物理教學在培養學生高素質方面有不可推卸的責任和義務，同時物理教學中實現素質教育也是可行的，具有廣泛的內容。

3.1科學方法的培養。

物理學與自然、社會哲學都有著非常密切的關系，在其產生和發展過程中蘊含著豐富的科學方法:如質點模型，剛體模型，理想氣體模型這些都是理想化方法的基本體現，它教會學生學會科學抽象，抓主要矛盾，忽略次要矛盾，如何處理實際問題，另外，大學物理中的數學方法是極其重要的，數學作為工具應用于所有學科。物理學是最早使用數學，也是數學應用水平最高的學科。例如剛體力學中的微積分方法，振動與波動中的旋轉矢量法，熱力學中的概率，統計方法等。這些方法幾乎涵蓋了學生未來所要用到所有的數學方法，因此說物理學是高等數學的實驗田并不為過。另外，幾乎所有的物理概念的形成都與歸納與演繹，分析與綜合的科學方法是分不開的，比如熱力學中幾個重要定律，它們都是通過觀察，實驗得出的基本定律，然后通過邏輯推理的方法，把相關知識聯系起來，建立熱力學的知識體系結構。總之，這些科學的方法是學生們將來從事科研、工作必不可少的工具。

3.2科學精神的培養。

在物理教學中，講述物理學史的經典史段，如奧斯特在一次實驗中偶然發現通電導線旁的小磁針發生了偏轉，在其它人都沒注意的情況下，他又做了無數次實驗，終于發現了電、磁之間相互轉化的規律，通過講解，使學生感受到要善于抓住科學的機遇;又要學習科學家們鍥而不舍、堅忍不拔的科學精神，正如居里夫所說:“追求科學完美正是追求人生至美的過程。”我想，這種科學精神的獲得將對人的一生受益菲淺。

參考文獻

[1] 龍麗紅 素質教育中的物理教學[J] 銅仁師范高等專科學校學報 ， 2000，(01)

角動量守恒定律范文第4篇

讓我們先來認識白矮星，它是在紅巨星消亡中“轉世”的。第一顆被發現的白矮星是天狼星的伴星。1834年，天文學家弗?貝塞爾在觀察天空中最亮的天狼星時，發現它有周期性的擾動，表明它有一顆伴星，質量與太陽相當，但卻看不到。直到1864年才被阿?克拉克找到，它的亮度只有天狼星的萬分之一。1917年，瓦?亞當斯拍攝了它的光譜，發現它很白，不是原來預期的紅色，表面溫度在8000K以上，比太陽的表面溫度高10多倍。以后陸續發現許多白矮星。在銀河系中，白矮星的數量應占恒星總數的10%還多，達100多億顆，已記錄到的只 有幾千顆。

白矮星的質量越大，直徑越小。但質量的上限是1.4倍太陽質量。因此，它的直徑一般只有幾千千米，約像地球那么大，但密度卻達到800千克／厘米3，比地球上密度最高的金屬金和鉑高40000倍。法國科學家盧米涅有一個形象的比擬，白矮星的密度相當于把埃菲爾鐵塔壓縮到30厘米3的體積內。由于尺度很小，所以顯得很暗淡，只有用望遠鏡才能看得到。

新形成的白矮星，其內部溫度達1億K，由于沒有熱核反應提供新的能量，因發出輻射而不斷降低溫度，經過幾十億年的冷卻，到老年時降為幾百萬度。白矮星到停止輻射時，將變成一顆完全看不見的黑矮星，它是一顆巨大的晶體，硬度比鉆石大得多。從恒星誕生到死亡和從白矮星誕生到死亡，其時間超過宇宙目前的年齡，因此，宇宙中還沒有一顆黑矮星形成。

有的白矮星也可以再度輝煌，那就是雙星系統中的白矮星。由于它的巨大引力，會吞食還沒有成為白矮星的伴星的物質，特別是在伴星成為紅巨星時。由于雙星軌道運動的離心力，被吸過來的物質不會直接落到白矮星上，而是形成一個環繞白矮星的扁平圓盤，叫吸積盤。隨后到達吸積盤的物質，由于劇烈碰撞而造成局部的強烈加熱，形成像恒星那樣發亮的亮斑。這樣的亮斑是白矮星存在的間接證據。

如果是高度磁化的雙星系統中的白矮星，則不會形成吸積盤。被吸過來的物質沿磁力線落向磁極，因碰撞而發出可見光、紫外線甚至x射線，使白矮星不定期地閃爍變亮，這被稱為激變變量。

雙星系統中的白矮星，當表面物質積累到一定程度時，會引起氫核的聚合反應。這叫外層爆發，使白矮星在幾個星期內耀眼奪目。這被看作是一顆新星。有的新星在幾個月后還會再次爆發。天鵝座1975新星是迄今觀測到的最亮的新星之一，它曾經在3天之內亮度達到太陽亮度的100萬倍。

現在再來認識中子星，它是在紅超巨星消亡時“轉世”的。它的表面溫度雖然高達1000萬K，但直徑很小，只有約30千米，比白矮星還暗淡得多，在幾光年之外就無法被看到。中子星的密度與原子核一樣大，達1014克／厘米3，相當于一個針眼里有100萬噸物質。

中子星繼承了紅超巨星的角動量和磁場。根據角動量守恒定律，由于中子星的半徑較紅超巨星的半徑極大地縮小了，因而旋轉速度極大地提高了，就像冰上運動員收攏手臂后旋轉速度加快一樣。同時，由于磁力線像是凍結在恒星的物質上，與星體一起旋轉。當紅超巨星坍縮為中子星時，磁力線就被擠縮在中子星上，磁場強度極大地增強了，達萬億高斯，是白矮星的1萬倍，是人工最強磁場的3千多萬倍，是太陽和地球磁場的1萬億倍。這樣，高速旋轉的中子星就是一臺發電機。旋轉速度1轉／秒的中子星，可產生1016伏特的電壓，而有的中子星旋轉速度高達660轉／秒。

中子星的強大電力能，可使其上的帶電粒子克服巨大的引力而加速釋放出來，這些粒子立即產生高能g射線，但它們卻被強大的磁場俘獲，并轉變成正、負電子對。正、負電子對湮滅時又產生新的g射線，這些g射線隨后又產生新的正、反電子對。這樣循環翻番，直到形成強大的g射線流逃離中子星的磁場為止。從探測儀器中可以聽到這種g射線流的沙沙聲。

中子星的旋轉要損耗能量，旋轉速度會逐漸減慢。當減慢到一定數值后，脈沖式的輻射就停止了，一顆中子星熄滅了。中子星的輻射壽命一般只有幾百萬年。兩顆相互繞轉的中子星會產生強大的引力輻射(引力波)，同時因能量損失而軌道衰減，3億年后將相互碰撞，產生最后的輝煌――引力輻射爆發。

中子星的內部情況還在猜測之中，因為中子星的高溫、高密度、高壓強和強磁場，目前在實驗室中還無法進行模擬研究。

角動量守恒定律范文第5篇

關鍵詞：深埋地下管線精確探測、慣性定位技術

中圖分類號：P2 文章編碼1、前言

地下管線是城市重要的基礎設施。隨著我國城市建設的日益加速和工業建設的大力進行，大量的管線被以直埋、頂管等各類方式鋪設于城市地下空間。由于城市淺層空間日趨飽和，以及避讓障礙物、規避不利地形等原因，地下管線的鋪設已日趨向深部空間發展。

大部分管線施工單位在建設過程中，因為施工管理問題，或因施工環境、技術條件等的限制，不能對新建管線進行竣工測繪，多數管線空間位置信息缺失，給后續工程建設及管線安全運行埋下了重大隱患。

因此如何對深埋地下管線進行精確探測，是擺在所在所有管線探測工作者面前的重點和難題。

我院（寧波市測繪設計研究院）在長期工作實踐中，逐漸摸索總結出多套有效探測深埋地下管線的方法。

本文將以慣性定位技術為例，著重介紹該法在深埋地下管線探測中的應用。

2、技術原理

慣性定位是以慣性定律為原理，以陀螺儀(gyroscope)作為技術核心，用來感測與維持方向，是基于角動量守恒定律的理論設計出來的。即：一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。陀螺儀在工作時要給它一個力，使它快速旋轉起來，一般能達到每分鐘幾十萬轉，可以工作很長時間。陀螺儀用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數據信號傳給控制系統 。將慣性定位儀置于管道內，并使其沿管道移動，移動的同時定位儀即能實時測量管道水平及垂直方向數據，并存儲入記憶體。移動結束后，將定位儀中數據傳輸至工作電腦中，使用專業處理軟件進行計算處理，便可得到管道精確地三維空間坐標。

由3個陀螺儀和3個加速度儀構成的方位測量器（OMU）作為主要測量系統，分別測量定位儀的相對慣性空間的的3個轉角速度和3個線加速度沿定位儀坐標系的分量，經過坐標變換，把加速度信息轉化為導航坐標系的加速度。并運算出定位儀的位置、速度、航向和水平姿態。陀螺儀用來測量水平角（Heading），俯仰角（Pitch）和側滾位置（Roll）的變化，來確定慣性定位裝置的姿態。

將北向加速度計和東向加速度計測得的運動加速度aN、aE進行一次積分，與北、東向初始速度VN0、VE0得到定位儀的速度分量：

VN= ∫ aNdt+ VN0(1)

VE= ∫ aEdt+ VE0 (2)

將速度VN、VE進行變換并再次積分：

(3)

(4)

得到定位儀的位置變化量，與初始經緯坐標相加，即得到定位儀的地理位置經緯坐標。

3、實施方案

3.1硬件

主要硬件：慣性定位儀、全站儀、計算機

慣性定位儀：由保護箱、慣性探測棒、工作電腦、控制器幾部分組成 。

3.2技術實施方案

慣性定位技術實施方案為：

（1）施工前，須進行資料收集和測量工作，取得待測區域最新地形圖，并測量待測管道入口、出口的三維坐標值。若作業點在人孔內，進入人孔前需先行抽水及通風，并按缺氧作業環境守則進行作業。

（2）管路路徑探測作業前，須先進行管路試通作業，確認該施測管路通暢無阻，如有阻塞之情形，申請業主裁決是否更改管路或取消該管的作業。

（3）完成試通作業后，將慣性定位儀置于待測管道入口處，開啟慣性定位儀，并與入口處靜止儀器約30秒后并與出口處以機器或人力進行拖曳。隨著儀器在孔道內移動，儀器內陀螺儀即時記錄慣性定位儀移動之時，其路徑距離的移動及軌跡坐標的變化距離。拖至出口處亦需靜止30秒，至此始完成一次探測作業，于此反復探測二次以上得最精確之成果。

3.3數據處理

探測作業完成后，需利用專業處理軟件對探測數據進行計算處理。首先將慣性定位儀中探測數據下載至工作電腦中，然后將測量管道的起始點和終點坐標輸入軟件中，再選擇有效的數據范圍，最后便可生成管線空間位置信息數據。

根據處理所得之數據判斷本次資料是否可用，如不滿足要求，則需重新進行探測作業，直至取得最精確之成果。待取得最精確之成果后，存儲該筆資料的相關數據，并配合測量所得之現場地形圖與制圖軟件內進行管線資料編輯、套繪。

4、應用實例

寧波市南外環10KV電力管線精確探測工程

寧波市南外環10KV電力管線精確探測工程項目實施地點位于寧波市南外環華嘉橋下。由于寧波市南北高架建設的需要，須在測區范圍內進行樁位鉆探作業。為避免樁位鉆探過程中對高壓電纜管線的破壞，寧波市通途建設有限公司委托我院運用先進的DR-HDD-4.2型慣性定位儀對華嘉橋下穿越稱溝漕的10千伏高壓電力管線進行精確探測。

本工程所測電力管道全長68.076m，慣性管道定位儀共采集管線特征點69個，測量點間距1m，管線最大埋設深度10.95m，平均深度6.2米。探測管道軌跡平面和高程成果如圖1、圖2所示。

圖1：電力管線平面圖

圖2：電力管線縱斷面圖

探測成果精度如下：

平面精度：±0.25%*L = ±0.25%×68.076= ± 0.170m＜0.1h

高程精度：±0.10%*L = ±0.10%×68.076= ± 0.068m＜0.15h

5、慣性定位技術特點

相比較傳統探測方法而言，慣性定位技術有以下優點

（1）不受任何地形限制，不需作業人員在管道上方使用探測器追蹤定位，施工簡便。

（2）定位方式與電磁波或磁場無關，信號不受干擾。

（3）不受地形地物影響，只要管道到哪里，就可測到哪里。

（4）可以探測任何深度。

（5）不受管道材質制約，可探測任何材質管道。

（6）所有數據皆有慣性定位儀自行運算獲得，并非人工計算，消除了人為誤差因素，并可進行重復驗證。

（7）開放平臺輸出文件格式，便于大多數常用地理信息系統（GIS）平臺無縫數據集成。

地下管線的安全運行涉及到國家的安全穩定，涉及城市的整體運行，涉及到千家萬戶、各行各業的切身利益。

通過我們長期實踐，該方法已經越來越多的在深埋地下管線探測工程中得到運用，事實證明該方法理論完善、技術合理，可以有效解決非封閉深埋管線探測難題。

參考文獻：

[1] 方根顯，鄧居智．特深管線的探測[A]．見：中國地球物理學會主編．中國地球物理學會第二十屆年會論文集[c]．2004：181