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ALevel物理四个重要的基本物理概念

来源:渊学通      发布时间:

  ALevel物理涵盖广泛的课题,包括物质,以及该物质在宇宙空间和时间中的运动。这是—门基础科学,致力于描述我们的世界是如何运转的,下面我们就来看看ALevel物理四个重要的基本物理概念。


  4个最重要的基本物理概念:


  01Classical mechanics (the laws of motion)经典力学(运动定律)

  学过任何一种科学的同学,可能都听说过牛顿坐在苹果树下被砸到发现万有引力的故事,虽然有一部分是虚构的,但也有一些真实性在里面(Although some of them are fictional, there are also some truths in them),1687年,牛顿发表了《自然哲学的数学原理》,是阐述运动基本定律或经典力学的第一本书。书中,牛顿提出并解释了经典力学的三大基本定律:

  1静止的物体将保持静止,运动的物体将以相同的速度保持运动,除非物体受到外力的作用(Unless an object is subjected to an external force)。2力等于质量乘以加速度(F=ma)。3当一个物体对另一个物体施加一个力时,第二个物体对第一个物体施加一个大小相等、方向相反的力。

  听起来有点抽象,但是我们细想,这些力学定律都每天清晰呈现在我们的生活中。平面上,一个球只有在有人踢它或者被风吹,它才会动(On the plane, a ball moves only when someone kicks it or is blown by the wind),在山坡上,重力作用于它,把它拉下山。说到力(force),我们都知道被一个以每小时30英里的球砸到和被以同样速度移动的车撞到,是完全不一样的。物体的质量(mass)使力有所不同。如果我们打墙,手会很痛,因为墙会产生一个相等、相反的力。


  02Electromagnetism电磁学

  什么是光(light)?如果不提到电磁学,这个简单的问题也比较难理解,电磁力是主宰宇宙的四种基本力量之一。电磁力(electromagnetic force)指的是在宇宙中某些类型的物质中发现的电子所产生的力。某些类型的物质,如在磁铁中发现的化合物,具有这样一种电子配置方式(Certain types of substances, such as compounds found in magnets, have such an electronic configuration),可以对“带电粒子”中的其他电子施加力。这些化合物会对其他“带电粒子”施加能星,这就是为什么磁铁会吸引曲别针而不是你的手指。电磁场的力由光子携带,光子是一种有时表现得像波的粒子(The force of the electromagnetic field is carried by photons, particles that sometimes behave like waves)。比较难懂,但电磁辐射构成了我们日常生活的大部分。可见光 (Visiblelight)本身就是一种电磁辐射(electromagnetic radiation)。其他类型的电磁辐射包括x射线,无线电波,等等。当然,电是通过电磁力的操纵而产生的。


  03Relativity相对论

  广义相对论是物理学中的一个基本概念,经常用运动的车辆来类比来描述它。假设你正以每小时60英里的速度开着一辆车。它是敞篷车,车顶是向下的。你直接向上扔一个球。相对论有助于解释这样一个事实:对于球的情况有两种不同的观点(Relativity helps explain the fact that there are two different views on the situation of the ball)。从你的角度来看,在车里,你对球施加了一个向上的力(From your point of view, in the car, you put an upward force on the ball),从站在车外—动不动的人的角度来看,当施加第二种力时,球已经在车内以60英里每小时的速度运动了。这是一个简单的例子,但可以扩展到更大的范围(This is a simple example, but it can be extended to a larger scope):例如,地球目前正以每小时67,000英里的速度绕太阳旋转——但由于相对论的关系,我们并没什么感觉。广义相对论在20世纪初爱因斯坦创立狭义相对论时得到了扩展(General relativity was extended when Einstein founded special relativity in the early 20th century)。他的著作中,爱因斯坦提出了光的“绝对速度极限”理论,这个速度既不可能达到的,也不可能超越。想象一下:你在空间中静止不动,测量光在你身边移动的速度(Imagine: you are still in space, measuring the speed of light moving around you)。光源(light source)就在附近,静止不动。光速是6.71亿英里每小时。然后进行两个进一步的实验。在第一种情况下,光源正以每小时3亿英里的速度远离你。在第二种情况下,光源以相同的速度向你移动(In the first case, the light source is moving away from you at 300 million miles per hour. In the second case, the light source moves towards you at the same speed.)。然而,每次你测量光速,得到的数字都是一样的:每小时6.71亿英里。这是什么意思?举例来说,它会拉伸时间:你移动得越快,时间就过得越慢。是的,这听起来很疯狂。真相比小说更离奇。


  04Thermodynamics热力学

  热力学的研究是以热、能和机械功之间的关系为中心的。热力学围绕着四个定律(不管出于什么原因,这四个定律的编号是0到3),很复杂但最重要的是:在原子水平上,我们所理解的“温度”实际上指的是原子的运动。例如,在炎热的天气里,太阳能激发地球大气中的原子快速振动(Solar energy excites atoms in the earth‘s atmosphere to vibrate rapidly)。这种振动携带的能量被转移到我们的皮肤上,使我们感到温暖。类似地,“冷”原子是那些运动较少的原子。并不是热量使原子运动;原子的运动就是热。


  关于 ALevel物理四个重要的基本物理概念到这里就结束了,希望大家在学习时,重视起来,考试拿到好成绩!


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