龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/456141041.html, 当今凝聚态物理研究的主要几个分支及研究进展 作者：张翠萍 来源：《中国新技术新产品》2016年第16期 摘要：本文通过对凝聚态物理固体电子论中的关联区、宏观量子态、介观物理与纳米结 构和软物质物理学这几个分支研究的一些内容还有对当今凝聚态物理研究的一些现象及其理论方法和已经取得的一些成就连同它们在器件和材料方面产生的作用和对未来影响的阐述，给出了这一基础学科对科学技术的影响和贡献，表明了凝聚态物理对现代科技的作用。 关键词：凝聚态物理；关联区；量子态；理论方法 中图分类号：O469 文献标识码：A 凝聚态物理学是当今物理学中最大也是最重要的分支学科之一，它是从微观角度出发，研究凝聚态物质的物理性质、微观结构以及它们之间的关系，因此建立起既深刻又普遍的理论体系，是当前物理学中最重要、最丰富和最活跃的学科，在许多学科领域中的重大成就已在当今高新科学技术领域中起了关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。凝聚态物理一方面与粒子物理学在概念上的发展相互渗透，对一些最基本的问题给出启示；另一方面为新型材料的研发和制备提供理论上和实验上的支持，与工科的技术学科衔接构成科学上最有实用性的拓新领域。那么，当今凝聚态物理主要研究哪些分支内容？使用什么样的理论方法？这些研究在哪些方面有所成就？ 一、凝聚态物理当今主要研究的一些分支内容 凝聚态指的是由大量粒子组成且粒子间有很强相互作用的系统。固态和液态是最常见的凝聚态，低温下的超流态、超导态、玻色-爱因斯坦凝聚态、磁介质中的铁磁态、反铁磁态等，也都是凝聚态。凝聚态物理是属于偏应用的交叉学科，研究方向和分支很多，基本任务是阐明微观结构与物理性质的关系。传统的凝聚态物理主要研究半导体、磁学、超导体等，现今凝聚态物理学研究的理论内容十分广泛，以下是其中较活跃的几个分支： 1.固体电子论中的关联区 研究固体中的电子行为，是凝聚态物理的前身固体物理学的核心问题。按电子间相互作用的大小，固体中电子的行为分成3个区域，它们分别是弱关联区、中等关联区和强关联区。弱关联区的研究基于电子受晶格上离子散射的能带理论，应用于半导体和简单金属，构成了半导体物理学的理论基础；中等关联区的研究包括一般金属和强磁性物质，是构成铁磁学的物理基
中学物理实验常用方法 一、观察法 物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的存在。在教学中，可以根据教材中的实验，如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中，要求学生认真细致的观察，进行规范的实验操作，得到准确的实验结果，养成良好的实验习惯，培养实验技能。大部分均利用的是观察法。 观察是学习物理最基本的方法,是科学归纳的必要条件, 学生对学习活动的外部表现进行有目的、有计划的观察、记录, 能够为物理概念的形成、物理知识的理解、物理规律的探究提供信息和依据。常用观察方法有： 1.观察重点, 排除无关因素的干扰。如做气体膨胀对外做功的实验时,学生只听到“嘭”的一声, 看到瓶塞跳得很高, 对真正需要看的现象———塑料瓶口出现的酒精烟雾却视而不见, 这就需要教师及时交待, 提醒学生, 然后再进行 分析。 2.前后对比观察, 抓住因果关系。如学习密度一节时, 我首先让学生区分铜块、铁块、铝块、石块、酒精、水等物体, 通过观察它们的颜色、状态、软硬来辨认。然后出示用纸包住的相同体积的铜块、铁块、铝块, 怎样区分它们? 学生通过实验发现, 它们的质量不同, 因而得出相同体积的物体质量不同, 也是物 质的一种特性, 从而引入密度概念。 3.正、反对比观察, 深化认识。在指导学生观察时, 多采用一些正反对比的方法, 可以加深学生理解知识, 拓宽思路。如探究声音的产生, 即无声又有声；探究沸点与气压的关系时, 即增大气压, 沸点升高, 减小气压, 沸点降低。 二、控制变量法 控制变量法是指一个物理量与多个物理量有关, 把多因素的问题变成多个 单因素的问题, 分别加以研究, 最后再综合解决。利用控制变量法研究物理问题, 有利于扭转“重结论、轻过程”的倾向, 有利于培养学生的科学素养, 使学生学会学习。如导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻都有关系, 研究导体中的电流跟这段导体两端的电压时, 控制导体的电阻不变, 改变导体两端电压, 看导体中电流的变化, 通过学生实验, 得出欧姆定律I=U/R。另外,研究导体的 电阻大小、滑动摩擦力的大小、液体压强的大小、浮力大小、动能和重力势能大小、电流的热量的大小、压力的作用效果、滑轮组的机械效率、电磁铁的磁性强弱、产生感应电流方向也都用到了控制变量法。
https://www.doczj.com/doc/456141041.html,/u/4ae56600010005oo MIT MIT的凝聚态理论组里面做高温超导的教授有Patrick Lee, 文小刚(Xiao-Gang Wen )，和刚刚加盟的Todadri Senthil，前两位在本版介绍过无数次了，这里就不说了 。Senthil是Sachdev的PhD，他在Santa Barbara做Postdoc的时候跟Matthew Fishe r (UCSB)合作的一系列关于Z2规范场论、电荷分数化和拓扑序的工作使他很快成名 ，他现在的研究重点是寻找各种强关联体系中的分数化和拓扑序。除这三位教授之 外，MIT凝聚态组里还有两个postdoc从事高温超导的研究，Motrunich和Vishwanat h，都是Senthil小组的，后者是MIT的Pappalardo Fellow。 Stanford Stanford只有张守晟(Shou-Cheng Zhang)和Rob Laughlin从事高温超导的研究，前 者的SO(5)模型名气很大，后者的任意子超导名气很大，但基本上已经被实验排除了 。SO(5)倒是还在坚挺，因为张守晟会不断修改他的理论，以适应实验。Laughlin在 三年前跟别人合作提出来所谓的DDW模型，去年又独自抛出了一个Gossamer超导体的概念，不过没有引起太多注意。Laughlin一直关注高温超 导，也有不少想法，但写paper很少。 90年代超导实验的引用次数最多的文章可能是丁洪、Norman、Randeria发现赝能隙 的那篇, 是发表在1996年的Nature上的，我去年查的时候这篇文章已经被引了600多次了。沈志勋(Stanford)的发现赝能隙的那篇，也就473次而已。 沈志勋在高温超导国际会议上获得了昂纳斯奖，以表彰他在用photoemission研究高 温超导电性质方面的工作，其实丁洪也不差。可能是因为这个，据说俩人关系不睦 ，很可惜。 Princeton 一提起Princeton大家就会想到Anderson，不过我不想说他。我想说的是年轻的Shi vaji Sondhi，这个印度人和法国人Moessner合作在寻找Anderson提出的RVB和spin liquid方面做出了很值得重视的工作，最近三年里很多研究小组在各种Heisenber g模型上寻找spin liquid和分数化，其中Sondhi贡献很大。 单纯地通过看他们的paper来了解他们的工作，是不现实的，因为你目前并无研究经验，无法判断某篇paper是否重要以及对错。 paper多不代表牛，因为可能都是无价值的；paper被引用多也不代表牛，因为可能 这篇paper是在一个错误的方向上的；曾经做出了不错的工作也不代表牛，因为他可 能是在该项研究中处于次要地位，等他自己做了professor，反而表现不出强的独立 科研能力。
凝聚态物理学 本书是为一年级研究生的凝聚态物理课程撰写的教 科书。其1版出版于2000年，本书是2010年出版的第2版。它统一地处理所有的凝聚态物质，既包括了对于传统的、经典的课题的阐述，也给出了作者认为对于未来的发展将会起重要作用的一些领域的介绍。本书不仅讲述能带理论、输运现象、半导体物理，而且也介绍了准晶、相变动力学、纳米尺度电子的干涉、量子霍耳效应和超导等。在这个第2版中，包括了一些最新的进展，特别是关于软物质物理学，包括液晶、聚合物物理以及流体动力学等的材料。 本书有如下几个特点：1.强调理论与实验的对照，作者明确地指出了理论并非都与实验完全相符，目前仍然存在许多不确定的理论问题有待解决。2.书中给出了许多直接取自实验的新的图和数据表。3.每一章末尾的习题，大部分与课文紧密相关，而且分步骤给出了求解的指导。有些题目要求用计算机数值求解，特别是一些简单的能带计算，需要用计算机画出图来。4.全书末尾给出了一个长达40页的索引，这在一般的书上很少见。给读者查找相关内容带来了很大的方便。5.对于一些现象的解释尽可能做到简单，但对于一些计算和充分肯定的实验数据的解释尽量详细。6.本书列出了
1000多篇最近发表的以及历史上起过重要作用的参考文献，便于读者进一步深入研习。 全书共分27章，分别归属于六个部分。各部分与各章内容分别为：第一部分原子结构，含第1―5章：1.晶体概念； 2.三维晶格； 3.散射与结构； 4.表面和界面； 5.除晶体之外。第二部分电子结构，含第6―10章： 6.自由费米气体和单电子模型； 7.周期势中的无相互作用电子； 8.近自由与紧束缚； 9.电子一电子相互作用；10.固体中的一些实际计算。第三部分力学，含第11―15章：11.固体的内聚力；12.弹性；13. 声子；14.位错和缺陷；15.流体力学。第四部分电子输运，含第16―19章：16.Bloch电子动力学；17.输运现象和费米液体理论；18.传导的微观理论：19.电子学。第五部分光学性质，含第20-23章：20.唯象理论；21.半导体的光学性质； 22.绝缘体的光学性质；23.金属的光学性质与非弹性散射。第六部分磁性，含第24―27章：24.磁性和有序化的经典理论；25.离子与电子的磁性；26.相互作用磁矩的量子力学； 27.超导电性。 本书内容丰富，叙述清晰、透彻、易于理解，是一本适合于凝聚态物理、电子工程、材料科学、应用数学及化学学科高年级大学生和研究生学习凝聚态物理的很好的教材。对于相关领域的研究人员也具有重要的参考价值。 丁亦兵，教授
全国重点学科最好的考研高校来源：贾琳的日志 全国重点学科 （一）经济学 政治经济学：北京大学中国人民大学南开大学复旦大学南京大学厦门大学西南财经大学 经济思想史：上海财经大学 经济史：南开大学 西方经济学：中国人民大学武汉大学 世界经济：南开大学辽宁大学复旦大学武汉大学 人口、资源与环境经济学：中国人民大学 国民经济学：北京大学中国人民大学辽宁大学 区域经济学：中国人民大学南开大学兰州大学 财政学：中国人民大学上海财经大学厦门大学中南财经政法大学 金融学：中国人民大学中央财经大学南开大学复旦大学厦门大学西南财经大学 产业经济学：中国人民大学北方交通大学东北财经大学复旦大学暨南大学 国际贸易学：对外经济贸易大学 劳动经济学：中国人民大学 统计学：中国人民大学厦门大学 数量经济学：清华大学吉林大学 （二）法学 法学理论：北京大学吉林大学 法律史：中国政法大学 宪法学与行政法学：北京大学中国人民大学 刑法学：北京大学中国人民大学 民商法学：中国人民大学 诉讼法学：中国政法大学 经济法学：北京大学西南政法大学 环境与资源保护法学：武汉大学 国际法学：对外经济贸易大学厦门大学武汉大学 政治学理论：北京大学复旦大学 科学社会主义与国际共产主义运动：北京大学华中师范大学中央党校 中共党史：中国人民大学中央党校 马克思主义理论与思想政治教育：中国人民大学武汉大学中山大学 国际政治：北京大学 国际关系：复旦大学 社会学：北京大学中国人民大学 人口学：中国人民大学 人类学：北京大学中山大学 民俗学：北京师范大学中央民族大学云南大学 （三）教育学 教育学原理：北京师范大学东北师范大学华东师范大学南京师范大学
一、力学部分 （一）用天平、量筒测密度 [示例]在一次用天平和量筒测盐水密度的实验中，老师让同学们设计测量方案，其中小星和小王分别设计出下列方案： 方案A：（1）用调节好的天平测量出空烧杯的质量m1； （2）向烧杯中倒入一些牛奶，测出它们的总质量m2，则这些牛奶质量为________________；（3）再将烧杯中的牛奶倒入量筒中，测出牛奶的体积V1； （4）计算出牛奶的密度ρ． 方案B：（1）用调节好的天平测出空烧杯的总质量m1； （2）将牛奶倒入量筒中，记录量筒中牛奶的体积V； （3）将量筒内的牛奶倒入烧杯测出它们的总质量m2； （4）计算出牛奶的密度ρ=________．（用m1、m2、V表示） 通过分析交流上述两种方案后，你认为在方案A中，牛奶的________（选填“质量”或“体积”）测量误差较大，导致牛奶密度的测量值比真实值偏________（选填“大”或“小”）． 在方案B中，牛奶的________（选填“质量”或“体积”）测量误差较大，牛奶密度的测量值与真实值相比________（选填“大”或“相等”或“小”）． （二）测滑动磨擦力 [示例]小明在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，实验过程如图所示 （1）在实验中，用弹簧测力计拉着木块时，应沿水平方向拉动，且使它在固定的水平面上________运动．根据________条件可知，此时木块所受的滑动摩擦力与弹簧拉力的大小_______．这种测摩擦力的方法是________（填“直接”或“间接”）测量法. （2）比较（a）、（b）两图说明滑动摩擦力的大小与____________有关；比较____________两图说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关． （3）在上述实验中，对于摩擦力大小的测量你认为是否准确？请你作出评价． （三）探究浮力大小 [示例]小明用如图所示装置研究“浮力大小跟物体排开液体体积关系”实验时，将一个挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢地浸入水中（水足够深），在接触容器底之前，分别记下圆柱体下面所处的深度h、弹簧测力计相应的示数F，实验数据如下表：
初四物理复习学案实验方法和公式 初中物理常用的主要实验方法： 1. 控制变量法 4. 实验推理法（理想实验法）2. 等效替代法3. 转换法 5. 类比法 6. 物理模型法（理想模型法） 一、使用控制变量法的实验 1. 探究物体运动的快慢； 2. 探究滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度的关系； 3. 探究物体的动能大小与质量和速度的关系； 4. 探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系； 5. 探究液体的压强与液体的密度和深度的关系； 6. 探究液体蒸发的快慢与哪些因素有关； 7. 探究电磁铁磁性与线圈的匝数和电流大小的关系； 8. 探究导体电阻大小跟导体材料、长度、横截面积关系； 9. 探究电流与电压和电阻的关系（即欧姆定律）。 10. 探究电流产生的热量与电流、电阻的关系. 二、等效替代法：将某个物理量用另外一个物理量来替代，得到同样的结论的方法。 1、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水的体积等效固体的体积； 2、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测得拉力，从而得知摩擦力的大小； 3、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与大气压等效的方法测定大气压的数值； 4、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像； 5、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。 三、转换法：在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质现象或所产生的可见的效果，由此进一步分析物质或现象，这种方法叫转换法。 注意：“等效替代法”虽然也包涵有转换法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上朔其原因的一种研究方法。 转换法的实验例子： 1、利用小球的振动来判断发声体在振动； 2、根据苹果落地的现象证明重力的存在； 3、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果； 4、根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小； 5、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化； 6、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在； 7、通过扩散现象研究分子的热运动； 8、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否发光去确定； 9、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转动来判断； 10、电磁铁的磁性强弱通过它吸引大头针的多少来确定。 四、实验加推理法：有一些物理现象（如物体在光滑水平面上会怎样运动？），由于受实验条件所限，无法直接验证，需要我们先进行实验，再进行合理推理得出正确结论，这也是一种常用的科学方法。如物体在光滑的水平面上可以永远运动下去、真空不能传声等结论，都是这样得到的。这些结论
初中物理小实验在教学中的作用初探 1. 初中物理实验分为“演示实验' ,“学生实验”和“小验”三种类型。每种类型都有其自己的特点和作用。其“小实验”指的是那些穿插在物理课文中或课后习题中一些内容简单、材料易得、操作容易的物理小实验。新课中的初中物理课本中增加了许多有趣的物理小实验。以教版教材课本为例课文中就出现了30多个物理小实验; 2. 初中物理小实验的特点 初中物理课程中的小实验都有着共同的特点。下而就对这些小实验的特点进行归纳。 1. 1内容紧密配合教材贴近学生生活 初中物理的小实验都是伴随着物理课程的教学过程在进行，穿插在物理课文中或课后习题中。其内容都紧密配合了新课标中每节课的教学内容，而且题材大都取自于日常生活。例如:九年级课本中流体压强与流速关系一节中的硬币“跳高”比赛实验等。 1.2实验材料取自日常生活容易实现 这些物理小实验所需要的器材，大都是日常生活中常见的东西，非常容易得到。例如:硬币、筷子、尺子、鸡蛋、玻璃球、易拉罐和包装盒等。这就保证了学生在课后或回家 也有条件制作、设计和研究这些物理小实验。 1.3实验形式灵活多样便于操作 初中教材中的物理小实验主要有3种类型:制作型如:制作针孔照相机、潜望镜等)、研究测量型(如:测量自己的步行速度、探讨真空不能传声等)、应用思考型(如:找重心、纸锅烧水、筷子提米等)。这些都是很容易操作、设训和完成的小实验内容。 2课程设计中安排好初中物理小实验的意义 2. 1有助于提高学生的学习兴趣 小实验大都是内容贴近生活的，用的材料是学生生活中能见到的东西，操作起来又简单，具有很强的趣味性。所以学生做起来会具有亲切感。小实验的效果也都较显著的，容易吸引学生的注意力，提高学生对物理学习的兴趣。 2. 2有助于加深学生对所学知识的理解和巩固 初中生心理发展正处于过渡阶段，相对于抽象思维形象思维占优势。学习的内容要通过形象的实验才能更好的理解。小实验都是紧密联系课程内容的，所谓“所闻不如所见”学生通过小实验能形象生动的将教材内容展现出来，亲自操作小实验能够更生动的理解所学的内容。另外通过亲自动手操作能够有更深刻的印象，有利于物理知识的巩固。 2. 3有助于培养学生的创造性思维和动手能力 实验课本来就是培养学生动手能力的良好途径。初中课本中的物理小实验都是比较适合学生自己动手去操作的，这对调动学生的双手，提高学生的动手能力有很大的帮助。另外，鼓励学生多对课本上给出的小实验进行改进，在自己生活中发现替代物品或自己设训一实验，这正是培养学生创造性的好机会。 2. 4有助于养成学生留心生活善于思考的好习惯 小实验的内容和所需要的器材都来源于生活。让学生认识到生活中到处都充满学问。在进行小实验的教学时，鼓励学生从自己身边发现题材，寻找替代材料进行实验，这使学生养成留心生活，善于思考的好习惯。这一习惯一旦 1
浅谈凝聚态物理学 09物本—0911*******—郑默超 凝聚态物理学（condensed matter physics）是从微观角度出发，研究由大量粒子（原子、分子、离子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科。凝聚态物理是以固体物理为基础的外向延拓。 凝聚态物理的研究对象除晶体、非晶体与准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝聚相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。经过半个世纪的发展，目前已形成了比固体物理学更广泛更深入的理论体系。特别是八十年代以来，凝聚态物理学取得了巨大进展，研究对象日益扩展，更为复杂。一方面传统的固体物理各个分支如金属物理、半导体物理、磁学、低温物理和电介质物理等的研究更深入，各分支之间的联系更趋密切；另一方面许多新的分支不断涌现，如强关联电子体系物理学、无序体系物理学、准晶物理学、介观物理与团簇物理等。从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支学科之一，从事凝聚态研究的人数在物理学家中首屈一指，每年发表的论文数在物理学的各个分支中居领先位置。目前凝聚态物理学正处在枝繁叶茂的兴旺时期。并且，由于凝聚态物理的基础性研究往往与实际的技术应用有着紧密的联系，凝聚态物理学的成果是一系列新技术、新材料和新器件，在当今世界的高新科技领域起着关键性的不可替代的作用。近
年来凝聚态物理学的研究成果、研究方法和技术日益向相邻学科渗透、扩展，有力的促进了诸如化学、物理、生物物理学和地球物理等交叉学科的发展。 众所周知，复杂多样的物质形态基本上分成三类：气态、液态和固态，在这三种物态中，凝聚态物理研究的对象就占了二个，这就决定了这门学科的每一步进展都与我们人类的生活休戚相关。从传统的各种金属、合金到新型的各种半导体、超导材料，从玻璃、陶瓷到各种聚合物和复合材料，从各种光学晶体到各种液晶材料等等；所有这些材料所涉及到的声、光、电、磁、热等特性都是建立在凝聚态物理研究的基础上的。凝聚态物理研究还直接为许多高科学技术本身提供了基础。当今正蓬勃发展着的微电子技术、激光技术、光电子技术和光纤通讯技术等等都密切联系着凝聚态物理的研究和发展。凝聚态物理以万物皆成于原子为宗旨，以量子力学为基础研究各种凝聚态，这是一个非常雄心勃勃的举措。凝聚态物理这个学科名称的诞生仅仅是最近几十年的事。如果追寻一下它的渊源。应该说出自于对固态中晶态固体的研究和对液态中量子液体的研究。在对这二种特殊态的长期研究中，人们积累了一些经验，也建立起了一些信心，并逐步把一些已有的方法推广用于非晶态和液晶乃至液态的研究，从而大大拓宽了视野，逐步形成了凝聚态物理。今天，凝聚态物理的视野还在继续开拓。然而作为渊源的二种凝聚态即晶态固体和量子液体，时至今日仍然是它主要的研究对象，内容当然越来越丰富了，考
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统计学Statistics 数量经济学Quantitative Economics 中文学科、专业名称英文学科、专业名称 国防经济学National Defense Economics 法学Law 法学Science of Law 法学理论Jurisprudence 法律史Legal History 宪法学与行政法学Constitutional Law and Administrative Law 刑法学Criminal Jurisprudence 民商法学(含劳动法学、社会保障法学) Civil Law and Commercial Law (including Science of Labour Law and Science of Social Security Law ) 诉讼法学Science of Procedure Laws 经济法学Science of Economic Law 环境与资源保护法学Science of Environment and Natural Resources Protection Law 国际法学(含国际公法学、国际私法学、国际经济法学、) International law (including International Public law, International Private Law and International Economic Law) 军事法学Science of Military Law 政治学Political Science 政治学理论Political Theory 中外政治制度Chinese and Foreign Political Institution 科学社会主义与国际****主义运动Scientific Socialism and International Communist Movement 中国共产党党史(含党的学说与党的建设) History of the Communist Party of China (including the Doctrine of China Party and Party Building) 马克思主义理论与思想政治教育Education of Marxist Theory and Education in Ideology and Politics 国际政治学International Politics 国际关系学International Relations 外交学Diplomacy 社会学Sociology
§1 凝聚态物理学发展状况 凝聚态物理学研究物质的宏观物理性质的学科。所谓“凝聚态”，指的是由大量粒子组成，并且粒子间有很强相互作用的系统。自然界中存在着各种各样的凝聚态物质。固态和液态是最常见的凝聚态。低温下的超流态，超导态，玻色-爱因斯坦凝聚态，磁介质中的铁磁态，反铁磁态等，也都是凝聚态。 研究凝聚态物质的宏观性质及其微观本质的物理学分支。凝聚态物质的共同特点是原子（或分子）的间距和原子（或分子）本身的线度有大致相同的数量级，因而原子（或分子）间有较强的相互作用，这使凝聚态物质表现出具有一定的体积和压缩率很小这些共同的宏观特征；在微观结构上则具有长程有序（晶体）或短程有序（液体）的特点（见非晶态）。和气体相比，凝聚态物质具有迥然不同且更为多样化的属性。凝聚态物理学涉及范围极广的研究领域。自建立了量子理论后，晶态固体的一系列基本宏观性质得到了较好的理论解释，逐渐形成了较完整的晶态物理学基础。以后，晶态物理所研究的内容又有极大的扩展，如开始了对非晶态固体的研究，从完整的和纯净的晶体转移到对杂质和缺陷的研究，从体内性质扩展到表面和界面性质的研究，由平衡态转向瞬态、亚稳态和相变的研究，从常温常压条件转向极低温和超高压条件下的研究，以及从普通晶格扩展到超晶格（一种由不同单晶薄膜周期性地交替叠合而成的人工晶格）的研究，等等。所有这些构成了固体物理学这个宏大学科，按所研究的问题的不同，固体物理学又分出结晶学、金属物理学、半导体物理学、电介质物理学、磁性物理学、表面物理学和超导物理学等分支学科。凝聚态物理学除上述内容外还包括对液态氦和液晶的研究内容。凝聚态物理学由于其实用性强，和其他自然科学领域联系紧密，已成为物理学发展的重点之一。 目前凝聚态物理学面临的主要问题是铁磁态和高温超导体的理论模型。 1. 概况 凝聚态物理学是从微观角度出发，研究由大量粒子（原子、分子、离子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其和宏观物理性质之间的联系的一门学科。凝聚态物理是以固体物理为基础的外向延拓。 凝聚态物理的研究对象除晶体、非晶体和准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝聚相，例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。经过半个世纪的发展，目前已形成了比固体物理学更广泛更深入的理论体系。特别是八十年代以来，凝聚态物理学取得了巨大进展，研究对象日益扩展，更为复杂。一方面传统的固体物理各个分支如金属物理、半导体物理、磁学、低温物理和电介质物理等的研究更深入，各分支之间的联系更趋密切；另一方面许多新的分支不断涌现，如强关联电子体系物理学、无序体系物理学、准晶物理学、介观物理和团簇物理等。从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支学科之一，从事凝聚态研究的人数在物理学家中首屈一指，每年发表的论文数在物理学的各个分支中居领先位置。目前凝聚态物理学正处在枝繁叶茂的兴旺时期。并且，由于凝聚态物理的基础性研究往往和实际的技术使用有着紧密的联系，凝聚态物理学的成果是一系列新技术、新材料和新器件，在当今世界的高新科技领域起着关键性的不可替代的作用。近年来凝聚态物理学的研究成果、研究方法和技术日益向相邻学科渗透、扩展，有力的促进了诸如化学、物理、生物物理和地球物理等交叉学科的发展。 2.学科研究范围 研究凝聚态物质的原子之间的结构、电子态结构以及相关的各种物理性质。研究领域包括固体物理、晶体物理、金属物理、半导体物理、电介质物理、磁学、固体光学性质、低温物理和超导电性、高压物理、稀土物理、液晶物理、非晶物理、低维物理（包括薄膜物理、
初中常用物理实验方法 巴普洛夫认为：“重要的是科学方法，科学是思想的总结，认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大。”为培养学生科学探究精神，实践能力和创新意识，帮助学生提高素质，我们在教学中要十分重视科学方法的培养。探究物理实验的科学方法有许多种, 常用的有观察法、比较法、控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、建立模型法、理想实验、图像法。 一、观察法。观察法是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法，是人们收集获取记载和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。简单的讲观察法就是看仔细地看。但它和一般的看不同，观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动。因此，亦称科学观察。 实例：水的沸腾:在使用温度计前，应该先观察它的量程，认清它的刻度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况，温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化；在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态，观察正在发声的音叉插入水中激起水花，观察悬挂的乒乓球接触发声的音叉时的运动情况，就会发现发出声音的物体都在振动；除此之外还有光的反射规律；光的折射规律；凸透镜成像；滑动摩察力与哪些因素有关等。 二、比较法。比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法，各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。比较是抽象与概括的前提，通过比较可以建立物理概念总结物理规律。利用比较又可以进行鉴别和测量。因此，比较法是物理现象研究中经常运用的最基本的方法。如，比较蒸发和沸腾的异同点,比较汽油机和柴油机的异同点，电动机和热机,电压表和电流表的使用 利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别，使同学们很快地记住它们，还能发现一些有趣的东西。 实例：象汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。再如蒸发与沸腾的比较两者的相同点都是汽化过程。不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。还可以用比较法来研究质量与体积的关系；重力与质量的关系；重力与压力；电功与电功率等。 三、控制变量法。控制变量法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同，若两次试验结果不同则与该条件有关。否则无关。反之，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。 实例：在研究导体的电阻跟哪些因素有关时，为了研究方便采用控制变量法。即每次须挑选两根合适的导线，测出它们的电阻，然后比较，最后得出结论。为了研究导体的电阻与导体长度的关系，应选用材料横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体材料的关系，应选用长度和横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体横截面的关系，应选用材料和长度相同的导线。`研究影响力的作用效果的因素；研究液体蒸发快慢的因素；研究液体内部压强；研究动能势能大小与哪些因素有关；研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；研究物体吸收的热量与物质的种类质量温度的变化的关系；研究电流与电压电阻的关系；研究电功或电热与哪些因素有关；研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关；研究影响感应电流的方向的因素采用此法。 四、等效替代法。所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法，它在物理学中有着广泛的应用。 实例：研究串联并联电路关系时引入总电阻（等效电阻）的概念，在串联电路中把几个电阻串联起来，相当于增加了导体的长度，所以总电阻比任何一个串联电阻都大，把总电阻称为串联电路
材料物理与化学是一门以物理、化学和数学等自然科学为基础，从分子、原子、电子等多层次上研究材料的物理、化学行为与规律，致力于先进材料与相关器件研究开发的学科。 材料学以理论物理、凝聚态物理和固体化学等为理论基础，应用现代物理与化学研究方法和计算技术，研究材料科学中的物理与化学问题，着重研究材料的微观组织结构和转变规律，以及他们与材料的各种物理、化学性能之间的关系，并运用这些规律改进材料性能，研制新型材料，发展材料科学的基础理论，探索从基本理论出发进行材料设计，着重现代物理和化学的新概念、新方法在材料研究中的应用。 材料加工工程 主要研究内容涉及高分子材料的加工成型原理、工艺学，先进复合材料制备科学与成型技术、原理，无机非金属材料的加工技术及原理，先进的聚合物加工设备设计学，弹性体配合与改性科学，高分子材料的反应加工技术、原理，高分子材料改性科学与技术等方面。 材料专业全国排名 材料专业全国排名 材料学（160） 排名学校名称等级排名学校名称等级排名学校名称等级 1 清华大学A+ 1 2 四川大学 A 2 3 燕山大学 A 2 西北工业大学A+ 1 3 山东大学 A 2 4 吉林大学 A 3 北京科技大学A+ 1 4 武汉理工大学 A 2 5 上海大学 A 4 上海交通大学A+ 1 5 西安交通大学 A 2 6 重庆大学 A 5 哈尔滨工业大学A+ 1 6 北京化工大学 A 2 7 大连理工大 学 A 6 同济大学A+ 1 7 北京工业大学 A 2 8 湖南大学 A 7 东北大学A+ 18 中国科学技术大 学 A 29 华中科技大 学 A 8 北京航空航天大 学 A+ 19 天津大学 A 30 昆明理工大 学 A 9 浙江大学 A 20 东华大学 A 31 北京理工大 A
初中物理实验题汇总 一、基本实验仪器的应用 1．刻度尺：用图1所示的刻度尺测量物体的长度，这把刻度尺的 分度值是_______，所测物体的长度是_________。 2．温度计：关于温度计，请你填写以下空格。 （1）温度计是根据液体的________________的性质制成的。 （2）图2是体温计和寒暑表的一部分，其中图是体温计，甲、 乙两温度计的示数分别为℃和℃。 （3）下表是几种物质的凝固点和沸点。 ①南极的最低温度为－88．3℃，应选用_____温度计来测量南极气温， 因为______________； ②在标准大气压下，沸水的温度为100℃，应选用_______温度计来测量沸水温度，因为______________。 3．天平：某同学用托盘天平测量物体质量时 （1）他把已经调节好的托盘天平搬到另一实验桌上，则使用前应（） A．只要将天平放在水平台上 B．只要调节横梁平衡 C．不需要再调节 D．先将天平放在水平台上，再调节横梁平衡 （2）当他把天平重新调好后，就把药品放在天平的右盘中，用手向左盘中 加减砝码，并移动游码，直到指针指到分度盘的中央，记下盘中砝码的质量 就等于物体的质量。他的操作中的错误 是。 （3）当他改用正确的操作方法后，盘中砝码和游码的位置如图3所示， 则物体的质量是。 4．量筒：用量筒测液体的体积时，筒中的液面是凹形的，测量者的视线应与凹面的__ __相平（填“顶部”、“底部”）。如图4所示，其中同学读数正确，量筒中液体的体积为 cm3。测量形状不规则的固体体积，由图5可知，液体的体积为___ __cm3，固体的体积为_ __cm3。5．弹簧测力计：使用弹簧测力计应注意的是：使用前要观察量程和分度值，指针要___________。使用过程中，指针、弹簧不得与外壳有摩擦．使用过程中，拉力不能超过弹簧测力计的_________。如图6所示，弹簧测力计测量范围是_______，指针所示被测物重是______N。 图4 图5 图6 6．压强计：研究液体压强所用的仪器是_______，它是根据U形管两边液面出现的_________来测定液体内部压强的。 （1）在做“液体内部的压强”实验时，如图7所示，该实验的现象说明。
浅谈凝聚态物理学的历史发展与研究 摘要：所谓“凝聚态”，指的是由大量粒子组成，并且粒子间有很强相互作用的系统。自然界中存在着各种各样的凝聚态物质。固态和液态是最常见的凝聚态。低温下的超流态，超导态，玻色- 爱因斯坦凝聚态，磁介质中的铁磁态，反铁磁态等，也都是凝聚态。当代物理学把固态物质和液态物质统称为凝聚态物质。本文就凝聚态物理的内容和发展进行综合性的概述。 关键词：凝聚态凝聚态物理固体物理超导物理 引言: 凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究由大 量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干，进一步拓宽研究对象，深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外，还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质，内容十分广泛。其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象；物质维数，从三维到低维和分数维；结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整；外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用等,形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的分支学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现，是凝聚态物理学科的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产力. 一、凝聚态物理学的历史和发展 凝聚态物理学起源于19世纪固体物理学和低温物理学的发展。70年代特别是80年代之后, 由于固体物理学和研究范围在不断扩大，其涉及的概念体系也开始变迁的转移，固体物理学这一名词常被“凝聚态物理学”所取代。随着液体物理，半导体物理，超导物理，纳米材料等科学的发展，凝聚态物理学逐渐成为物理学科内一门不可或缺的分支。 1.1. 凝聚态物理学的萌芽时期——固体物理学的建立 固体物理学是研究固体的性质、它的微观结构及其各种内部运动，以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的学科。 19世纪，人们对晶体的认识逐渐深入。1840年法国物理学家奥古斯特·布拉维导出了三维晶体的所有14种排列方式，即布拉维点阵。1912年，德国物理学家冯·劳厄发现了X射线在晶体上的衍射，开创了固体物理学的新时代，从此，人们可以通过X射线的衍射条纹研究晶体的微观结构。 1984年发现准周期结构以及分形结构中波的传播都存在一些新现象。在低温下考虑波的相干性,电输运现象会出现一些新结果,在介观物理领域中观测到一系列反映量子相干性的效应。由此看来,固体物理学范式扩大,由周期结构到非周期结构,可以容纳许多物理学研究的新领域。能带理论是建立在单电子近似的基础上的,也就是说忽略了电子间的相互作用。但实际上这种相互作用总是存在,
初中物理实验题解题方 法和思路 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
实验题解答过程中需要注意的问题 （1）实验原理定方向 正确解答物理实验题必须坚持用实验原理为依据的操作过程，实验原理是整个实验的指导方向，而对实验原理的理解必须做到： 第一、要结合课本中学过的物理知识加深理解实验原理 第二、要从实验原理中理解实验成立的条件 第三、弄清一个实验原理可以做不同的类似实验 第四、理解原理设计替代性实验 （2）实验步骤要有科学性 实验步骤是否合理、完善、条理直接影响着物理实验的质量，因此在实验操作过程中弄懂、理解和熟悉实验步骤对做好实验题是非常重要的. 第一、保证实验步骤的完整性和合理性 第二、保证实验步骤的必要性 （3）间接测量量的等值性 这种方法常用于实验中无法直接测量的物理量的取值问题，也就是对于一个实验中不能直接测量的物理量，可以通过这个物理量对周围的影响或与别的物理量之间存在的某种关系确定这个物理量的大小，然后用相应的公式计算出待测物理量的值. （4）实验的设计性 这种方法是灵活应用物理知识、理论联系实际，根据具体情况，设计出简单、合理、便于操作的实验过程，然后应用物理公式和测量的物理量表示出待测物理量的表达式. （5）实验的开放性 这种方法是多向思维、全面考虑、注重知识的横向联系，把各种可能的方法都考虑到.能够考查学生对所学知识灵活掌握和灵活应用的能力. （6）实验过程的评估性 科学探究题是近几年各地市中的宠儿，它们分别从科学探究的七个步骤出发，考查某一个或某两个知识点，此题是考查交流与评估方面，看学生能否对所得数据进行分析、判断，充分体现了学生独立地运用所学的物理知识设计、改进实验进行探究的能力.有利于学生养成乐于探究的兴趣和习惯，培养学生的科学探究精神. 初中物理物体的颜色课外实验 【目的和要求】 通过实验了解透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。 【仪器和器材】 三棱镜，白色光屏，平面镜，狭缝，红色玻璃和蓝色玻璃，红纸和蓝纸。【实验方法】