物理学原理对工程技术的运用论文（精选）

物理学原理对工程技术的运用论文（精选）

物理学原理对工程技术的运用论文（精选6篇）

在现实的学习、工作中，大家都经常接触到论文吧，论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。写起论文来就毫无头绪？以下是整理的物理学原理对工程技术的运用论文（精选6篇），希望对大家有所帮助。

物理学原理对工程技术的运用论文 篇1

［摘要］在人们的工作与生活过程中，物理学原理可以渗透在其中的每个方面，尤其在工程技术的应用方面更为显著。如果工程技术人员对物理学原理存在理解方面的问题，则会导致其难以得到有效的应用。此外，在实际工程中发现，较为复杂的问题均可通过简单的物理学原理来予以解决。因此，本文将着重对物理学原理在工程技术方面的运用予以探究。

［关键词］工程技术；物理学；原理；运用

引言

通常来讲，作为一门重要的基础学科，物理学原理可以在我们生活与工作过程中各个方面予以体现。如果对其中的原理方面存在理解上的困难，则会导致许多问题得不到有效的解决。与此同时，在建筑工程施工过程中，通常会面临许多复杂，且不易解决的难题，但是往往问题的背后均有着简单的物理学原理来予以解释，但是随着时间的推移，很多原本掌握的原理均已经淡化，从而在一定程度限制了问题有效快捷的解决，所以对物理学原理在工程技术中的应用予以关注就显得极为重要。

1浮力定律的运用

在流体静力学当中，浮力定律属于其中最为重要的物理学原理。其中，浮力定律表明，在相对静止的液体中，有一个物体以缓慢速度浸入，则物体必将受到一定大小的浮力作用，并且物体排开流体的质量与浮力的数值相等，方向则竖直向上，且通过所排开流体的形心。此定律最先由阿基米德提出，所以浮力定律也可称之为阿基米德原理。与此同时，阿基米德原理所得出的结果不仅在流体中适用，而且在气体中也同样适用。另外，在使用阿基米德原理来解决问题时，需要对以下内容加以注意，即：

（1）施力物体通常为处于静止状态的液体，而受力物体往往是浸在液体当中的物体；

（2）受力物体的密度以及其在液体当中所处的深度与浮力大小不存在联系，浮力的大小只与物体所排开液体的体积以及谜底有关。通常来讲，浮力定律在实际建筑施工过程中有着广泛的应用。其中，随着人们对建筑内部空间有着更多的需求，所以使得建筑内部混凝土结构的空间结构逐渐提升，埋设管道，制成现浇混凝土空心楼盖成为了这些大空间的混凝土楼板重要的减重手段。通过浮力定律可知，空心管道所受到的力与其材质无关，并且所排开混凝土的体积可通过管道截面积与其长度的乘积得出。与此同时，在实际施工阶段需要注意的是，为了避免管道出现上浮，可在此过程中通过浮力定律来对施工时的浮力与抗浮力进行计算，并根据计算结果来制定有针对性的措施。另外，浮力定律同样在地下结构的抗浮设计工作中有着普遍的应用，例如，由于部分建筑结构的高度低于地下水位，由于降水会在建筑本体结构重量小于地下室排开水体积后停止，地下水位便会呈现上升状态，所以才会导致地下室上浮。

2牛顿第三定律的运用

牛顿第三运动定律也叫作用力与反作用力定律，指的是同时作用在两个物体上，大小相等方向相反，在一条直线上的两个力，与此同时，对于作用力与反作用力来讲，具有相互性，如果作用力不存在，则反作用力一定也不会存在。除此之外，对于力来讲，其存在一定的物质性，即力无法在脱离物体或物质的状态下存在，并且力需要在不小于两个物体的相互作用下方可形成。与此同时，同时性也是牛顿第三定律的重要特点，即作用力与反作用的产生、消失以及变化具有同时性，并且两者的地位也是呈现对等状态的，均可用作用力或者反作用来对其中的一个力进行表示。在实际建筑工程中，在施工***纸中对力的大小进行了明确的规定，但是却对受力物体的强度方面予以了忽视，所以导致工程问题的出现。比如，当一定大小的水平推力作用在单桩上时，施工人员往往觉得单桩自身有着足够的强度来满足自身承载能力，但是水平载荷不光作用于桩体本身，其同样会传递至桩身下部的土层中，所以由于缺乏对土体强度的考虑，导桩身出现倾斜，甚至引发严重的工程事故。所以，在施工阶段，需要对此问题加以严重的关注。

3热胀冷缩原理的运用

众所周知，由于温度的变化，物体会出现膨胀以及收缩的情况，这便是热胀冷缩的基本现象。在实际建筑施工阶段，固体的线膨胀与体膨胀便是经常遇到的物理学问题。根据混凝土的线胀系数可知，温度每上升或下降1℃，则其伸长或缩进的距离在0.3mm左右，一旦其在缩进过程中出现阻力，则必然会导致裂缝的出现。除此之外，尽管出现次数不多，但是混凝土体积也会存在膨胀与收缩的情况。例如，在拆除混凝土模板过程中，由于拆除时存在较大的内外部温差，导致裂缝在模板中出现，从而导致模板无法继续使用。其中，在对原因进行分析后发现，施工现场中的作业人员忽视了热胀冷缩这一物理现象，从而导致对工程整体施工的开展造成了不利影响。

4滑动摩擦力与静摩擦力的运用

当外力作用在两个彼此接触的物体上，并表现出相对运动的趋势，却又保持在相对静止的状态下，则两物体接触面所形成的力便是静摩擦力；反之，如果出现相对滑动的状态，则此时阻碍其滑动的力便可称之为滑动摩擦力。摩擦系数则是摩擦力与物体之间所产生正压力间的比值。假设两物体的材料一样，则静摩擦系数稍大于滑动摩擦系数。例如，在接桩过程中，作用于桩体的摩擦阻力会增加，在离桩后便会呈现下降态势，这便通过物理学原理说明滑动摩擦力稍小于静摩擦力。在完成接桩流程后，不仅需要对最大的静摩擦力予以克服，随后还要克服滑动摩擦力。由此可见，在工程技术中，物理学原理在其中有着广泛的运用。

5结语

总之，随着我国城市化进程的加快，越来越多的建筑工程拔地而起。因此，为了更有效的提升工程质量，确保工程施工可以顺利开展，作为工程技术人员来讲，其有必要对关键的物理学原理予以掌握与了解，以便其可快速的应对工程施工过程中所出现的问题，对提升工程质量有着重要的帮助作用。

参考文献

[1]杜彦.试论现代科学技术在设计创新中的应用[J].内蒙古科技与经济,2013(21).

[2]王红霞.现代科学技术***与土木工程影响[J].中华民居(下旬刊),2013(12).

物理学原理对工程技术的运用论文 篇2

【摘要】航空模型制作活动是一项益智类的动手实践活动，学校在航空模型活动组织中鼓励学生培养自己的实践观察能力和动手创新能力。我作为一名热爱航空模型活动的学生，在航空模型活动中应接受更多的科普实践知识教育。本文简要总结我在航空模型制作活动中的一些心得体会。

【关键词】航空模型；活动；实践；创新；科普教育

航空模型活动能够有效提高自己的实践操作能力和创新能力，对个人的意志磨炼和科学情感、态度培养具有重要作用。我在学校航空模型社团活动中掌握了较多关于航空模型制作的物理知识，通过与社团成员在航空模型制作中的交流、合作也掌握了许多关于航空模型制作的的方法和技巧。对于我在航空模型制作中的一些心得和体会，现总结如下。

一、模型外形与空气阻力

通常水滴的形状较适应空气动力学，因为这时产生的空气阻力最小，最利于飞行器的飞行。但是我们在航空模型制作中由于技术、材料以及其他航空参数要求并不能将其外部形状设计、制作为水滴形状。[1]但是根据这一点，我在航空模型设计中倾向于将模型外部线条流线化，光滑界面更加有利于减少空气阻力、提高飞行速度。这主要是因为空气在平滑界面流动不产生破裂性旋涡，空气摩擦损耗的能量较少，从而能够更好的保持航空模型的速度。因而在航空模型制作中通过襟翼设计帮助把流动空气“铲”向上方，减少空气向下压力，在作用力和反作用力下促进航空模型的飞机机翼产生向上的飞行升力。

二、航模制作中的外形设计和流体分割关系

在航空模型制作中需要注意将模型锋利的边角部分和明显的突出部分予以去除、磨圆，否则这些赘余部分将会造成一定的空气阻力，继而影响正常的飞行试验，使航空模型飞行速度变慢，甚至难以移动直至坠落。航空模型制作中要注意模型低速飞行时，流体在不同平直层流动，不同层相互不干扰，无旋涡产生，这种层状流动能量损耗较小，但流速大于临界值时会有小漩涡在附面层产生，能量损耗加大。机翼迎角过大或过快的空气速度，均会导致流体分割的产生，因而对于航空模型特定机翼提供的下压力控制，需要防止迎角过大，否则机翼的飞行效率降低，影响飞行速度。

三、机翼的空气动力学

在航空模型设计中结合空气下压力原理需要用到物理公式“P=F/S”，航空模型机翼部分的面积越大则受到的作用力也越大。因而我与其他社团成员讨论后决定适当增加航空模型机翼表面积，提高其升力。一般机翼上表面弯曲而下表面平直，从而导致空气上表面流动路径不如下表面空气流动路径短、直，这主要是因为机翼上表面空气属于曲线流动，流动路径更长。伯努利定理强调体积一定的流体具有能量守恒的特点，不改变空气流动方向的情况下，大气压下降，航空模型机翼上下表面空气流速，产生大气压差不同，这种上下压强差的合力与航模重力平衡，使得航模能保持在空中。这就要求在航空模型制作中要处理好机翼上下表面的光滑度差。

四、机身设计与荷载力

航空模型在起飞与着陆时的存在冲击和过载，在设计制作中对于不同动力装置、机翼和构件部分的受力和传力情况均要预留安全裕度并综合考虑。机身零部件、机身结构以及部物件质量在重力因素影响下容易导致模型飞行状态失稳，因而在机身结构、重量以及内部构件制作中要计算好相关参数。另外机身受到直接气动力作用，机身飞行时直接受到蒙皮传来的气动力荷载，机身总体结构同时受到扭转荷载、水平荷载和垂直弯曲荷载影响，大多数场合下机身本身结构等同于机翼与机身连接的梁。承受弯曲垂直荷载时可以当做梁来计算。认为重力为均布载荷，气动载荷按集中力来计算。在无净转动矩的情况下危险点大致总是出现在重心附近，此处加强设计即可。

五、尾翼设计与受力分析

航空模型尾翼部分与机翼部分的平面形状比较相似，通常为梯形、长方形或椭圆形，飞机水平尾翼的平面形状大多是带有圆角的梯形。在航空模型尾翼设计中垂直尾翼部位应混合梯形和椭圆形的设计，应用圆角部分削弱飞机飞行中受到的空气阻力。水平部分的尾翼展弦比为3或4，垂直部分的尾翼展弦比为1.5或2，尾翼迎角为负时可以忽略诱导阻力问题。

结语

在航空模型制作中我学习更多的课外物理学知识，巩固了课本的知识；同时在与社团成员的合作交流也使自己充分意识到航空模型制作不是简单的手工操作活动，对于航空模型外形设计以及内部构造等均要在共同讨论中，应用和遵循空气动力学原理，不断进行数据计算和操作改进。航空模型制作中也使我更加深刻地认识到要充分应用物理原理和科学知识，就要在模型设计、制作中端正学习态度、提高动手能力，把相关的知识学以致用。

参考文献：

[1]刘江淮.让航模活动为青少年插上科学的翅膀[J].中国校外教育,2012,(26):12.

物理学原理对工程技术的运用论文 篇3

摘要：导入多元情境，刺激求知欲望积极且多元的课堂情境是促使学生踊跃表现自我的基本因素，是实现研究性学习的必备条件之一。

关键词：物理教学论文发表，发表物理学论文，物理学论文

1导入多元情境，刺激求知欲望

积极且多元的课堂情境是促使学生踊跃表现自我的基本因素，是实现研究性学习的必备条件之一，物理学科作为自然学科之一，其所涵括的内容小到生活细节，大到宇宙世界，如果学生对物理学科本身就缺乏学习的热情和求知的欲望，那么教师将无法实现课堂教学的实效性，研究性学习作为一种全新的学习方式和学习理念，要求教师为学生创设出类似于科学研究的情境，刺激学生的求知欲望，如此才能进一步引导学生在这种多元化的学习情境中，综合应用已掌握的理论知识和思考方式，开启对神秘科学的探索旅程。

以人教新课标高中物理必修1《匀变速直线运动的速度与时间的关系》为例，教师在该课程中的教学任务既在于引导学生掌握相关概念、识别速度与时间的关系***象，也要树立学生用数学公式表达物理规律的意识，要顺利完成以上教学目标，教师首先要考虑的是如何激发学生的学习热情和求知欲望，这样才能促使学生全身心地投入到学习和吸收的过程当中去，而这在一定程度上取决于课堂情境是否活跃且多元化，首先，教师可利用现有丰富的信息技术来为学生呈现形象直观的学习画面，如先用多媒体设备展示小车在重物牵引下的运动***象通过改变相关变量中的单个变量来展示不同的运动状态，来引导学生对所观察到的***形进行思考和分析，可以小组为单位，或以同桌为搭档进行交流与探讨，根据学生的合作进程，教师要适时地进行指引和纠正，在综合观察和总结各小组的表现的基础上，教师可选取最优的合作小组，将讲台交给他们，鼓励他们以讲授者的身份为其余学生演示分析***象和推导过程，而教师可以与同学一起坐在座位上，以学生的身份对你台上的小组提出比较有针对性的问题，如此，既能缩短师生的心理距离，也可以让学生享受到轻松自由的多元化课堂环境，自然而然就会对课堂学习产生强烈的求知欲望。

2归还主体地位，实现自主学习

研究性学习提倡以学生的发展为根本，其核心理念在于引导学生养成主动求知、不断探索的学习精神，诚如教育学家弗赖登塔尔所言，知识既不是教出来的，也不是学出来的，而是研究出来的，新课标改革的主阵地是课堂，而课堂真正的主体是学生，因此，要实现研究性学习，教师应当首先摒弃传统的“填鸭式”教学方式，从灌输型教学转向引导型教育，把课堂的主体地位归还给学生，只有给予学生充分的展现平台，赋予学生自由的交流平台，才能够促使学生进一步开发潜能、自主学习，表达新颖的观点，展示独特的个性，为贡献社会奠定坚实的基础。

以人教新课标高中物理必修2《生活中的圆周运动》为例，为了实现学生在课堂中主体地位的回归，教师首先要设计巧妙的引导，如“同学们是否注意过你们生活中出现的圆周运动呢？它就存在于你们所喜爱的某项运动项目里，或你们每天亲眼目睹的某项活动中，有哪位同学愿意帮老师和其他同学一起回顾下我们生活中的物理现象呢？这既能展现同学们敏锐的观察能力，也能提升概括总结的综合语言能力的。”教师要根据学生现场的反应，结合平日对学生个性特征的观察和总结，适时鼓动学生勇于表现自我，并对学生的不同发言作出多元化评价，之后，再利用多媒体设备向学生展示生活中圆周运动的实例，“从大屏幕中我们可以看到，圆周运动在我们的生活中普遍存在，那么同学们知道向心力的概念吗？比如汽车在过拱形桥时，当它在桥弧顶时，对桥的压力与它的速度有什么关系呢？为了帮助同学们分析的便利性，老师今天特地准备了一些实物模型，同学们自行分成小组，分别上来领取实体模型，再进行小组分析和探讨，请大胆开发你们的观察力和想象力，肯定可以分析出圆周运动中向心力的来源以及圆周运动的规律，为了让实验更有竞争气氛，各小组的用时均会被计时，完成之后我们一起评比出最佳组合！”如此一来，教师在课堂中的角色由传统的灌输者转向引导者，学生也由被动吸收者变换成主动探究者，这种自主学习的研究性学习气氛对开发学生的潜能和培养创造力具有深远的意义。

3落实创新理念，拓展思维空间

所谓研究性学习，指的是学生在教师准确的指引下，在探索研究的过程中主动获取知识、应用知识，并最后解决问题的学习活动，可见，它已完全摆脱传统教育以升学为目的的错误指向，而突出强调学生的主体地位和创新实践的能力，随着改革开放和世界经济的不断深入，信息技术保持着迅猛的发展趋势，创新能力也由此成为考量当代复合型人才的一项重要指标，正所谓“落后就要挨打”，我国科技实力在走向世界前沿的同时，对创新型人才的需求也日益强烈，物理作为一门以实验为基础的探索性学科，教师应当将创新教学的理念落到实处，努力拓展学生的思维空间，培养出能够适应时代发展和国家需求的创新型人才。

以人教新课标高中物理必修2《经典力学的局限性》为例，自然科学所蕴含的无穷奥秘意味着人类对它的探索也是无止尽的，随着科技水平的不断发展和进步，人类对科学的认识程度也在不断地更新和改进，研究性学习的动力来源于对问题的发现与提出，因此，教师要在物理教学的过程中落实创新的探索精神，首先要引导学生发现问题、提出问题，并自主解决问题，如“同学们认为速度有无极限的概念呢？微观例子的行为与宏观物体是否遵循同样的物理规律呢？时间与空间又是否是绝对地一成不变的呢？如果经典力学已经足够完善，那么爱因斯坦为什么还要提出相对论呢？如果经典力学存在局限性，那它又表现在哪些方面呢？

物理学原理对工程技术的运用论文 篇4

一、生活化激趣在初中物理教学中应用的意义

1．激发物理学困生的学习兴趣

传统的物理教育方法中，教师站在讲台上，学生围绕着教师进行学习的方式，忽视了学生的个性化发展，造成很多学生由于跟不上物理讲课的节奏，造成一些学生的物理水平差，对物理学习的热情度低，成为了“物理学困生”，生活化激趣的教学方法能够有效的激发学生对物理学习的积极性和主动性，调动学生对物理知识的好奇心，通过学习感受到生活中的物理现象和物理学习的意义，使物理不再是一门单纯的学科，而是一门具有指导性意义的生活向导。

2．加深学生对物理的直观理解

生活化激趣在物理教学中的应用，教师可以通过创建情景进行物理教学，或者对生活中的物理现象进行引导等方式，生动、形象进行生活化激趣引导，能够帮助学生更加直观的理解物理现象和物理的魅力，通过对知识的学习的实践的理解，引导学生在大脑中建立一个良好的知识结构模式，促进初中生物理水平的提升，另外，生活化激趣在初中物理教学中的应用，通过丰富多彩的教学方式，能够促进教师和学生之间形成良好的和谐关系，加强学生与教师之间的亲密沟通，进一步提升物理学困生对物理学习的兴趣。

二、生活化激趣在初中物理教学中应用的措施

运用生活化激趣教学方法进行初中物理教学的过程中，物理教师要注重结合具体的教材内容，采用新颖的教学方式，提升初中生对物理学习的兴趣，促进“学困生”物理学习态度和物理成绩的转化。

1．运用多媒体技术，直观再现物理魅力

在运用生活化激趣的教学方式进行物理教学的过程中，教师可以通过视频、***片等多媒体形式，使抽象、枯燥的物理内容变得生动而形象，帮助学生更加直观和深刻的理解事物的本质和变化的规律，通过丰富多样的物理教学内容，使单调的'课堂变得活跃而轻松，充分激发学生对物理学习的积极性和主动性，在愉快的氛围中，深入掌握知识的同时，改变对物理学习的印象，达到“课伊始，趣已生，课已尽，趣犹在”的效果，促进学生未来的学习和成长，例如在苏教版八年级下册《光的色彩》的教学过程中，教师可以利用多媒体技术，为学生播放生活中“光的色彩”的主要现象，比如日出的光辉、闪电的银光、七彩的彩虹、五光十色的舞台灯光等等，使学生直观的感受到光的魅力，从而提升学习物理的热情．

2．结合生活实际，引领走进物理世界

物理离不开生活，生活也离不开物理，人们在深入掌握物理变化规律的前提下，才能更好的学习和生活，指导学生进行物理学习的过程中，教师要注重结合教材，贴近实际生活，为学生讲解生活中的物理现象，引导学生认识到“生活处处有物理”，走进物理的世界，留心观察生活，感受物理的魅力，教师可以通过引导的方式使学生感受到物理在生活中的具体表现，然后引发学生对生活中的物理现象进行观察和发现，鼓励学生积极进行发言，例如在苏教版八年级下册中《运动的相对性》一课的教学过程中，教师可以通过现实生活中的小问题，引发学生进行探究和辩论，例如“两个小朋友在火车上，火车突然开始开动了，小明说:‘火车终于动起来了’，而小蓝说:‘火车根本没动，还停在站台上。’他们谁说的对呢？”通过问题的引导，加深学生学习物理的兴趣。

3．开展实践活动，感受物理应用的乐趣

物理实际上是一门以实验为基础的学科，通过学生的亲自动手实践，使物理现象变得直观而形象，在指导学生进行实践之前，教师可以通过讲解一些有趣的物理现象，引发学生的实践热情和求知欲望，在实践的过程中，深刻的掌握物理知识，例如在苏教版初中物理八年级下册的《光的折射》的学习中，教师在充分准备实验器材的基础上，首先进行问题引导，如:“如果我把这根铅笔放入水里，它会发生什么改变吗？”，通过问题调动学生的好奇心，其后可以通过组织学生进行自主实验的方式，亲身感受折射的视觉效果和物理原理，通过这种与实际生活息息相关的实验活动，改变学生对物理的印象，成为指导学生学习和生活的导航。

三、结语

总之，生活化激趣在初中物理教学中的应用，能够有效的提升物理学困生对物理学习的兴趣和热情，全面提升初中物理教学的质量和效率，充分挖掘学生的学习潜力，培养学生树立自主学习、自主思考和自主探究的能力，推动物理“学困生”向物理“优等生”的转化，为学生未来的成长和发展奠定良好的物理基础和思想基础。

物理学原理对工程技术的运用论文 篇5

摘要：本文从新能源材料专业学生的实际情况出发，结合固体物理学课程的特点，介绍了在教学内容、教学方法和考核方式三方面所做的一些改革与实践。

关键词：固体物理学；教学改革；教学实践

固体物理学是一门研究固体的结构及其组成的微观粒子(原子、离子、电子等)间相互作用和运动规律，从而阐明其性能与用途的学科。它是微电子技术、光电子学、材料学等技术和学科的基础，同时，也在太阳能光伏发电等新能源技术的革新发展中起着关键作用。因此，在常州大学新能源材料专业中开设该课程，并将其作为该专业的主干课程之一，希望使本专业学生掌握一定的固体物理知识及其研究方法，从而有助于学生增强理学背景，扩展视野，提高其解决问题的能力，而且为他们毕业后进一步深造或就业奠定坚实的基础。

一、新能源材料专业固体物理学教学现状分析

新能源材料专业是常州大学近年来为培养新能源产业发展所需的专业人才而设立的新专业。该专业处于起步阶段，人才培养模式和课程体系的构建亟需完善，而且材料类专业课程往往更偏重材料的工艺、性质和性能，这些课程往往重工轻理，造成学生的理科背景不强。而固体物理学课程包含了很多晦涩难懂的专业定义、复杂的三维空间想象与变换和烦琐的理论推导，需要以高等数学、热力学与统计物理和量子力学等理论性很强的课程为基础，因此客观上造成本专业的学生并未做好学习固体物理学课程的准备。举例来说，这些学生的先修课程并不包含量子力学。此外，像高等数学这类课程，学生虽已经学习过，但由于课时等原因，这类课程的学习程度没有达到学习固体物理学课程的要求。由于上述原因，本专业的学生在学习本课程的过程中感到相当的吃力，特别是涉及到一些抽象的定义和复杂的数学推导过程，使部分学生产生了厌学的情绪。因此，为达成设立本课程的初衷，其课堂教学和考核的改革势在必行。

二、教学内容的改革

固体物理学课程的内容博大精深，可人为划分为固体物理基础部分和固体物理专业部分。由于本专业的培养方案将本课程定性为专业基础课程，并为其安排了56个学时，因此仅讲授固体物理基础部分，并对其有所取舍，充分考虑新能源材料专业侧重太阳能光伏发电和锂离子电池储能的特点。鉴于以上考虑，本课程的教材选用Kittel著，项金钟和吴兴惠翻译的《固体物理导论》，讲授该教材的前七章，侧重材料的电学性能知识点的讲授，减少力学和磁学等相关知识点的比重。例如在第三章晶体结合与弹性常量中，舍弃关于弹性常量的讲解，回避复杂的角标和矩阵方程，既可以减少学生的畏难情绪，又可将更多的精力放在第六章和第七章这些与材料电学性能相关的章节。此外，Kittel著《固体物理导论》这本教材比较注重物理结论，而在某些地方忽视了如何引出该结论的过程，如果只是照本宣科，必然会使学生对课程的内容产生怀疑，最终导致他们失去学习的兴趣。因此，在教授的过程中作者还取多家之长，对该教材忽略的重要过程进行补充，力争讲清每个知识点的来龙去脉。比如，在第六章自由电子费米气中，《固体物理导论》该教材直接引出了一维情况下能级的表现形式，这种不通过薛定谔方程的方式使学生感觉知识点比较突兀，缺乏心理准备。对此，我们在这部分补充了薛定谔方程的知识，而后自然地引出教材内容。通过这种做法不仅丰富了课堂教授的内容，使知识体系更趋完善，更在潜移默化中将对待工作认真负责的做人道理传递给学生，起到了教书育人的目的。

三、教学方法的改革

正如前面所述，固体物理学课程内容理论性强，比较抽象难懂，而学生由于种种原因并未打下学习该课程的基础。为了解决这一矛盾，作者首先将要用到的《量子力学》、《统计物理学》和《高等数学》中相关知识点在课堂上穿插讲解，为学生补缺补漏，解决先修课程不足的问题。其次，不拘泥、不追求烦琐的数学推导和演算，采用定性解释或数学推导与定性解释相结合的办法去解释固体的性质和结论。例如，在讲解费米-狄拉克分布时，如果从数学推导上去解释这一结论会十分烦琐，我们采用生活中汽车长队等红灯的例子去类比解释：将一辆辆汽车类比为固体中的电子，将红灯前的斑马线类比为固体中的费米能级，将红灯时没有汽车越过斑马线类比为0K下固体中所有电子排布在费米能级之下，将绿灯时首先是靠近斑马线的汽车通过斑马线类比为0K以上原费米能级附近的电子首先激发到高能级。这样就很容易让学生理解这一重要的结论，并且有助于树立学好这门课程的信心。此外，在讲解第六章自由电子费米气的过程中，首先给学生补充薛定谔方程的知识点，但由于他们没有学过《量子力学》课程，对薛定谔方程的讲解采用数学推导与定性解释相结合的办法：从能量守恒角度并引入几个重要的假设就能简单的导出薛定谔方程，使他们很快的掌握必要的先修知识。采用这样一些方法，可将一些较复杂、抽象的知识点以较为生动的形式传授给学生，改变了他们对这门课程看法。

四、课程考核方式的改革

学生成绩评定是教学过程的主要环节之一。目前常用的考核方式有闭卷和开卷两种形式，前一种形式主要考查课本内容，容易造成学生考前突击，死记硬背；后一种形式考查内容灵活，但学生往往对考试复习无从下手，一些学生甚至存在投机取巧的侥幸心理，放弃对所学内容的复习。结合固体物理学课程理论性强、内容灵活但又有大量基本结论和公式需要记忆的特点，作者采取半开卷的考试形式，即统一向学生发放一张A4大小的纸，学生在复习过程中可将他们认为重要的知识点归纳总结在这张纸上，而考试时可查阅这张纸上的内容。采用这种方法，避免了学生在复习过程中将大量精力放在结论和公式的记忆上，有助于督促学生对所学课程内容进行思考，从而提高了学生的综合素质。

总之，在新能源材料专业固体物理学课程教学过程中，要坚持以学生为本，以学生为主体，在充分认识本专业学生特点的基础上，不断改革，勇于实践，不断充实和完善自己，最终做到因材施教。

参考文献：

[1]冯端.固体物理学大辞典[M].北京:高等教育出版社,1995.

[2]韦丹.固体物理[M].北京:清华大学出版社,2004.

[3]文尚胜.材料学专业“固体物理”课程教学改革初探[J].中国科教创新导刊,2010,(10):44-46.

[4]华中,刘惠莲,孙亚娟,孟祥东.固体物理课程建设的实践[J].吉林师范大学学报,2006,(01):44-45.

[5]惠群,程南璞,陈志谦.材料学专业固体物理课程教学改革与实践[J].西南师范大学学报,2011,(36):167-171.

[6]梅显秀.固体物理教学改革的探索与实践[J].大学物理,2010,(29):43-45.

物理学原理对工程技术的运用论文 篇6

摘要：在中国的能源消耗排行榜中，建筑耗能位居榜首，而且随着经济发展的加剧，能源的消耗与日俱增，我国每年建成的房屋总共有16-20亿平方米，超过了所有发达国家年建筑面积的综合，这些建筑物95%以上属于高能耗建筑，且建筑单位面积的能耗差不多是发达国家能耗的三倍。

关键词：物理学；建筑节能

一、物理学知识在建筑节能中的运用

(一)以物理手段实现太阳光照明

经医学专家研究证明，太阳光可以降低诸如忧郁症、慢性疲劳综合征之类疾病产生的几率，采用物理方法将太阳光引进室内不仅可以增加晒太阳的机会，更有利于人的身体健康。在没有机会到户外享受阳光的时候，采用导光管装置就能将阳光引入室内，它主要是通过物理学中的反射原理传递光线，但是光线的每一次传递都会造成能量的损失，这种导光管装置不适合长距离的光线传递。物理学家爱德曼兹发明了一种神奇的装置，这个装置的主体是一个塑料控板，控板上安装了许多由激光切割而成的镜片，这些镜片按照一定的规律进行排列，当太阳光照射到塑料控板上时亮度便会增强，然后传递到每一个角落。许多科学家开始将研究的重点放在彩色荧光塑料上，他们试***采用荧光塑料来采集阳光，这项研究的原理是：白色是由红、绿、蓝三个颜色组合而成，科学家们尝试将由这三种颜色的塑料收集到的阳光进行重新组合，然后就形成了人类生活中所需要的白色太阳光。通过这种物理手段形成的太阳光所发出的亮度相当于两个75瓦灯泡所发出的亮度。

(二)利用太阳能取暖

要利用太阳能进行取暖就必须选用热阻和吸热系数较大的材料，热阻是指材阻挡能量进行传递的能力，吸热系数是指物体本身吸取热量的能力。在传统热学工艺中这种方式较为常见，为了满足工艺需求一般使用热阻与吸热系数较高的材料，在减缓热量传递的同时最大限度地吸收热量。太阳能是取之不尽用之不竭的，充分利用太阳能不仅有利于节能，更有利于降低环境污染，建筑选址最好是选择阳光充足的地方，有利于阳光的接受。建筑中的玻璃选用热阻与吸热系数较大的材料能够有效地进行能量储存，这些材料在白天吸收大量的热量，然后使用储热墙或者其他储热工具将热量储存起来，在夜间温度降低时这些储热工具便可释放出热量，增加室内温度。对于冬冷夏热地区的建筑，要组织调温，窗外应当设有可以操控的遮阳设备，夏日温度较高时这些遮阳设备可以阻挡高角度阳光的照射，冬季温度较高时这些遮阳设备又可以将低角度阳光引进室内；也可以在遮阳装置中安装双层玻璃，在冬季档有日照的时候双层玻璃的吸热作用能够提升室内温度，晚上关闭反射膜或者百叶窗，能够有效的组织热量的散失，起到保温节能的作用。

(三)纳米技术在建筑材料中的应用

纳米原本只是一种计量单位，当某种材料的粒径小于100nm时，它便可以称作是纳米材料。纳米技术是上世纪八十年代兴起的新兴技术，制作具有小粒径材料的技术就是所谓的纳米技术，纳米科学是原子物理、量子物理等多种学科的聚集点，纳米材料具有体积尺寸小的特性，从而就成就了它不同于一般材料的特质，如纳米材料具有表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应等特殊性质。纳米技术在混凝土生产中的应用能够有效地提高混凝土的强度，通过对碱骨反应的抑制能够有效地提高混凝土材料的耐久性。由于纳米材料具有量子尺寸、光催化效应等性质，因此采用纳米技术制作而成的混凝土具有分解有毒物质、净化空气的功效。纳米材料的其它功能能够制成不同功能的混凝土材料，如能够进行智能报警与自我修复的纳米材料。纳米材料的特殊性能能够使材料的刚度、强度、韧度等发生变化，利用这些特殊的性能就可以生产出各种不同的材料，如弹性水泥、延性水泥，抗菌陶瓷、保温隔热玻璃、抗菌塑料等具有高性能的材料，这些材料不仅能够提高建筑物的使用性能，更能降低建筑物的能耗，有效的降低因能源消耗而造成的环境污染。

(四)毛细现象在建筑设计中的应用

当液体接触到具有细微裂缝的物体或者具有较小管径的细管时，就会沿着裂缝与细管上升或下降，这种现象就被称作是毛细现象。毛细现象是由于分子间相互作用而产生的结果，纸张吸水、地下水沿着细缝上升等都属于毛细现象，这种现象在建筑中的应用能够解决许多难题。例如在装有空调的室内，无论是夏天的冷风还是冬天的热风都会使人感觉不舒适，这主要是由于空调吹出的“风”会带走人体的水分，从而引发脱水等“空调病”，而新型建筑中的温控装置则用水这一传热载体取代了传统建筑中的空气，这种新型技术能够有效的降低人体的不适感。这一技术正是使用了毛细现象的原理，建筑物的天花板上布满了网栅，它是由一根根细小的毛细管组成，这些毛细管纵横交错形成一张网，毛细管中流通着水，冬季温度较低时发电所产生的余热使管中的热水不断流动，热水的流动使室内温度上升，发电所产生的余热又使管中的冷水不断流动，从而降低室内温度。采用毛细现象制成的制冷系统大大优于传统的制冷模式，不仅能够降低能耗，更能降低身体的不舒适感。

(五)太阳墙技术的应用

太阳墙技术的应用实际上是太阳能技术应用的一个范畴，太阳能可再生、环保、便宜等特性一直是能源研究专家观众的焦点，人们不断开发探索新的途径来实现对太阳能的利用。采用太阳墙空气集热器可以回收墙体的散热，解决新风的预热问题，在增强室内空气供给量的同时能够有效的节省能源。制作太阳墙主要采用镀锌钢薄板或铝制薄板，这些薄板外拥有许多褶皱和小孔，薄板的表面颜色较深，这些板材一般安装在距离建筑外墙20厘米的地方，并和建筑物顶部的遮雨板连接在一起形成太阳墙即热系统一个组成部分，另外一个部分由室内风机与管道组成，这两大部分就构成太阳集热系统的整体。其中薄板上的褶皱主要是用来增加板材的强度，褶皱可以根据需要的不同而设计不同的形状，板材上孔洞的数量以及分布规律则是根据实际需求确定，这主要要考虑到建筑物的功能、特点、所处地理位置、阳光充足程度等。冬季，空气通过板材上的孔洞进入集热墙，空气在流动的过程中汲取板材上吸收的热量，随后空腔的温度上升，空气就受到气压的作用进入沿着管道进入各个房间，为房间供暖；在夜间可以用风扇将由室内散失到空腔中的热空气重新扇回室内，这样既能为房间供暖，又能够为房间不断输入新鲜空气。在夏季则停止风扇的运作，室外的热空气从孔洞中进入空腔，然后又沿着空腔上端和周围的空隙流出，空气源源不断的在空腔内流动，不仅带走了室内的热量，也阻挡了热量进入室内。

二、物理学知识在世博馆建设中的应用

(一)马德里竹屋和空气生态树

从名称上就可以知道马德里竹屋建筑材料同其它场馆的不同之处，其外墙用一层厚厚的竹窗进行覆盖，竹窗由纵横交织的竹子编制，在空气清新的早晨将竹窗打开既可以更新室内的空气又能降低温度，在中午将竹窗关上能够抵挡热量的进入但又不会闭塞阻挡室内的空气流通，竹子由于其空心的特质能够起到很好的隔热与保温效果。空气生态树整体是由钢铁构建而成，其外观为十边形，整个场馆的直径为12米，空气生态树内部安装有可以自动开合的百叶窗与直径为7米的大型“引风机”，建筑物顶端安装有太阳能电池板，整个建筑可以实现能源自给，不必消耗额外的能源。生态树外围用黑色遮阳网遮挡阳光，虽然白色遮阳网能有有效地反射太阳光，但由于遮阳网表面不平整，太阳光在其表面会形成漫反射，白色遮阳网不利于散热，而黑色遮阳网则能吸收太阳光，同时遮阳网的结构又能有效阻挡热量的扩散。

(二)伦敦零碳馆

伦敦零碳馆最为特别的就是安装在建筑物顶端的可以自由转动的风帽，由于夏天上海的温度较高，空气很难进入室内，风帽的自由转动就能将室外的新鲜空气引入场馆中。另外工作人员将黄浦江底层的水通过管道引入场馆下方，底层的江水温度较低，用于对空气降温再好不过，由风帽采集而来的新鲜空气经过江水的降温后就被输入场馆中。热空气中的水蒸气较多，会使人感到沉闷，经过江水冷却后空气中的部分水蒸气会液化，空气湿度相对较低。零碳馆还采用了许多技术用于节能减排：屋顶铺设的太阳能电池与热水器能够有效的将太阳能转化成热能，供给室内的能量需求；场馆玻璃上安装的太阳能电池不仅能够增加室内的光亮度，又能为室内提供必要的电能；场馆外墙上涂有荧光材料，白天墙壁能够吸收太阳能并将其储存起来，到了夜间就能发出光亮用于照明。这些节能技术基本上都是建立在物理学的基础上，诸如太阳能电池、荧光涂料等能够有效降低场馆的能源消耗。

(三)汉堡之家馆

汉堡之家馆外形就如同是四个打开的抽屉，这个场馆的神奇之处就在于它能够不消耗任何的能源而使场馆的温度永远维持在25℃左右。汉堡之家之所以具备如此生气的功能主要就在于其建筑中使用热传递与新能源。汉堡馆的朝向同一般建筑物有很大区别，它的整体设计是坐北朝南。设计师为了扩大北面墙体的面积，将北边一大部分墙体向抽屉一样向外延伸，而南向则采用了百叶窗与遮阳网的设计，这样的设计既能保证场馆内的光亮程度，又能有效地避免阳光直射，减少场馆的受热面积。汉堡馆的墙体有三层结构组成，其中设有很好的保温层，能够有效地阻挡室外的热量进入场馆内部；汉堡馆的每一块玻璃都是双层结构，其中充满了惰性气体，不仅能够进行保温，同时还能有效地隔绝室外噪音；汉堡馆只要能量来源就是太阳能和地热，地热所采用的就是地下水冬暖夏凉的原理，冬季温暖的地下水能够给场馆供暖，夏季凉爽的地下水又能降低室内温度，而其中地下水的抽取与输送则完全有场馆顶部的太阳能电池提供。汉堡馆拥有完整的能源系统，完全不需要额外供电。

(四)新加坡馆

新加坡馆最为显著的特征就是场馆表面拥有许多开缝，这些开缝朝着不同方向延伸，场馆顶端一个横向的360度的大口子特别显眼。新加坡馆整体向内倾斜，下方的阴影带中不仅设有水池还有绿色植被，风从场馆上方的大口子吹入场馆内部，场馆顶端的空气流通速度同场馆内部形成极大的反差，由物理学知识可以知道空气流动迅速的地方具有较大的压强，这样场馆内部的热空气就从顶端的口子流向室外，而场馆外部的空气则经过阴影带流入场馆；空气流经阴影带时会使得阴影带中水分蒸发，变成水蒸气，而水分蒸发需要吸收热量，场馆内部的热量就这样被阴影带降低，所以场馆内部即使没有开设空调也可以很凉爽。

三、总结

在中国的能源消耗排行榜中，建筑耗能位居榜首，而且随着经济发展的加剧，能源的消耗与日俱增，我国每年建成的房屋总共有16-20亿平方米，超过了所有发达国家年建筑面积的综合，这些建筑物95%以上属于高能耗建筑，且建筑单位面积的能耗差不多是发达国家能耗的三倍。在这种形式下，相关部门迫切需要采取必要手段降低建筑物的能耗，以低能耗作为建筑设计的核心思想。建筑与物理学有着密不可分的关系，建筑学的理论与思想基本上都来源于物理学知识，物理科学在环保建筑中的应用能够有效的降低能耗，相信物理技术在今后势必会更多的应用与建筑节能，为社会的可持续发展做出巨大贡献。