知行合一 --代近物绪论 俞熹 WhyX@fudan.edu.cn 13585710010.

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1 知行合一 代近物绪论 俞熹

2 中外教育-考题对比 中国：甲午战争是哪一年爆发的？签订了什么条约？割让了 多少土地？赔偿了多少银两？
中国：甲午战争是哪一年爆发的？签订了什么条约？割让了 多少土地？赔偿了多少银两？ 日本：中国和日本每一百年打一次仗，你认为下次战争是在什么时候？什么原因？可能赢在什么地方？输在什么地方？ 聪明伶俐的进去，呆若木鸡的出来！

3 中外教育-考题对比 中国：成吉思汗的继承人窝阔台公元哪年死？最远打到哪里？
美国：成吉思汗的继承人窝阔台当初如果没有死，欧洲会 发生什么变化？试从政治、经济、社会三方面来分析。

4 这些年你们学了点什么？ 中国学生 靠 记忆力 外国学生 靠 想象力 中国学生 喜欢做题 欧美学生 喜欢做实验 五种有趣的物理现象

5 你快乐吗？ 学而时习之，不亦悦乎？ 你听完课，把这本习题集做完，于是你很快乐啊！ 生活中的思考，才会很快乐！ 你有思考的时间吗？
是谁剥夺了它？

6 学而时习之 怎么通过敲击挑西瓜？ 为什么湿冷要比干冷感觉冷很多？ 油炸大排为什么要裹面粉？ 自行车往前骑，地面做功吗？

7 怎么通过敲击挑西瓜？ 生物学基础 物理特性：成熟西瓜 含糖量：葡萄糖 瓜瓤：纤维素降解 密度 ：小 瓜瓤弹性模量：小 共振基频：低
弹性模量 E∝f2m2/3

8 正常西瓜频谱

9 空心西瓜频谱

10 振动频率大于189Hz为“生”瓜，160～189Hz为“适熟”瓜，133～160Hz为“熟”瓜，小于133Hz为“过熟”瓜【4】

11 摔坏的西瓜 

12 参考文献 王书茂, 籍俊杰, 焦群英 西瓜成熟度无损检验的冲击振动方法， 《农业工程学报》,1999, 15(3) 241
Koro Kato, Electrical Density Sorting and Estimation of Soluble Solids Content of Watermelon， Journal of Agricultural Engineering Research, Volume 67, Issue 2, June 1997, Pages , ISSN Abbott, J.A., Affeldt, H.A., and Liljedahl Firmness measurement of stored ‘delicious’ apples by sensory method, Magness-Taylor, and sonic propagation. Journal of the American Society for Horticultural Science 117:590. Kouno, Y., Mizuno, T., Maeda, H. & Akinaga, T. Internal quality analysis of watermelons by an acoustic technique and its application in Japan. ACIAR PROCEEDINGS (1993) P392. M. L. Stone, P. R. Armstrong, X. Zhang, G. H. Brusewitz, D. D. Chen, Watermelon maturity determination in the field using acoustic impulse impedance techniques. American Society of Agriculture Engineering, 1996, 39(6) 2325. Armstrong, P. R., Stone, M. L. & Brusewitz, G. H. Nondestructive acoustic and compression measurements of watermelon for internal damage detection.Applied engineering in agriculture, 1997, 13, 641–645.

13 向北京猿人同志学习! 人猿相揖别。只几个石头磨过，小儿时节。 铜铁炉中翻火焰，为问何时猜得? 不过几千寒热。

14 用两条腿走路 理论和实验的关系: 学而时习之 知行合一 心学 王守仁

15 什么是模型？

16 埃及的火车时刻表 模型是理论和实验的桥梁 模型提供了考察的标准。 定性半定量

17 什么是近代物理？

18 两朵乌云 William Thomson 瞻望20世纪物理学： “未来物理学真理将不得不在小数点后第六位去寻找”
“但是在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云”： 两朵乌云 第一朵乌云: Michelson-Morley实验 —以太说破灭 第二朵乌云:黑体辐射实验 — 紫外灾难

19 奠定了现代物理大厦的基础 Michelson-Morley实验—以太说破灭 黑体辐射实验—紫外灾难 导致了相对论的诞生 导致了量子论的诞生
以上2 pages摘自王迅ppt

20 打破科学沉寂的那声哨响 “科学已经走向终点，将来再也无法出现过去那些激动人心的伟大发现了！”
《科学的终结》 John Horgan 人类认识能力的局限使得现代科学已经无法再做作出类似广义相对论，量子理论，DNA结构这般的贡献，现代科学极可能已经走向终点。

21 理论方面的困难 量子力学和广义相对论无法统一 圈还是弦？ Tegmark & Wheeler 2000

22 实验方面的困难 CERN 欧洲粒子研究中心 LHC(Large Hadron Collider) 周长27公里的圆形隧道
两个对撞加速管中的质子，各具有的能量为 7 TeV ，总撞击能量达 14 TeV。 全球85国中的多个大学与研究机构，超过八千位物理学家 预算80亿美元

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27 ITER 国际热核聚变实验反应堆（International Thermonuclear Experimental Reactor）
欧洲联合环形加速器（Joint European Torus，JET）的纪录不过是1600万瓦维持了不到1秒。 预算100亿美元

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29 希望的曙光 2/18 日，丁肇中团队宣布：阿尔法磁谱仪发现了弱作用重粒子（WIMP）存在的证据
WIMP (Weakly Interacting Massive Particle)是一种暗物质的候选体。 Alpha 磁谱仪，丁肇中 在实验中。

30 阿尔法磁谱仪 AMS-02 Alpha Magnetic Spectrometer

31 暗物质，暗能量 暗物质：研究银河系恒星绕行角速度 暗能量：宇宙加速膨胀

32 The Nobel Prize in Physics 1976
Samuel C.C. Ting The Nobel Prize in Physics 1976 Banquet Speech English Chinese Samuel C.C. Ting's speech at the Nobel Banquet, December 10, 1976 From Les Prix Nobel en 1976, Editor Wilhelm Odelberg, [Nobel Foundation], Stockholm, 1977

33 国王，王后陛下，皇族们，各位朋友：    得到诺贝尔奖，是科学家最大的荣誉。我是在旧中国长大的，因此，想借这个机会向发展中国家的青年们强调实验工作的重要性。 中国有句话‘劳心者治人，劳力者治于人’，这种落后的思想对发展中国家的青年们有很大的害处。由于这种思想，很多发展中国家的学生都倾向于理论的研究，而避免实验工作。    事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是物理学更是从实验中产生的。    我希望由于我这次得奖，能够唤起发展中国家学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。

34 希望的曙光 Higgs 波色子的发现 标准模型的新突破 (7/31,CMS,ATLAS)
2012年7月31日，CERN的紧凑μ子线圈（CMS）实验团队和超导环场探测器（ATLAS）实验团队分别提交了新的侦测结果，将这种疑似希格斯波色子的玻色子的质量确定为CMS的125.3 GeV/c2（统计误差：±0.4、系统误差：±0.5、统计显著性：5.8个标准差）[2]和ATLAS的126.0 GeV/c2（统计误差：±0.4、系统误差：±0.4、统计显著性：5.9个标准差）[4]。这两个玻色子极像希格斯玻色子，但还有待物理学者进一步分析来完全确定两个探测器探测到的玻色子是否为希格斯玻色子。 希望的曙光 Higgs 波色子的发现 标准模型的新突破 (7/31,CMS,ATLAS) GeV/c2 1.6×10−22 S

35 希望的曙光 电脑模拟绘制的 希格斯玻色子 出现事件

36 标准模型Standard Model LHC建造目的：寻找希格斯粒子！ Peter Higgs 1962
规范粒子：光子,W,Z,胶子,引力子(自旋2) 希格斯粒子（玻色子）：赋予质量 费米子(构成物质，自旋1/2) 玻色子(传播力)

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38 如何探测？ 双光子事件 光子数对应质量坐标的突变。 124-126GeV ？半衰期10-22s
<116GeV >130GeV 被排除。。

39 ATLAS Result

40 CMS Result

41 引力波辐射 引力波的存在是广义相对论中一项毫不模糊的预言。但很不幸地，现在要确认引力辐射的存在性就已相当具有挑战性，更不用说要研究它的细节。
“间接”证据：中子星双星系统 约瑟夫·泰勒和拉塞尔·赫尔斯因为这些成就共同获得了1993年诺贝尔物理学奖。

42 近几年的诺贝尔物理学奖2007 2007年由瑞典皇家科学院颁发的诺贝尔物理学奖，法国科学家Albert Fert 和德国科学家Peter Gruenberg 因分别独立的发现了巨磁电阻效应而共享此殊荣。

43 图片摘自百度网上图片

44 近几年的诺贝尔物理学奖2009 2009年：英国华裔 科 学 家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。
2009年：英国华裔 科 学 家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。 高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就 博伊尔和史密斯发明了半导体成像器件——电荷耦合器件（CCD）图像传感器 1966年，高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性 纤维的结构和材料特性。简单地说，只要解决好玻璃纯度和成分等问题，就能够利用玻璃制作光学纤维，从而高效传输信息。以玻璃制造一条比头发还要纤幼的光 纤，代替体积庞大的千百万条铜线，作为传送容量几近无限的信息传送管道。这一崭新构想提出之后，那时没有人相信他的理论包括专家们，他们都认为是绝不可行的。在六十年代，即使是最好的导体，光波在其中传输二十米，能量就只剩下原来的百分之一，更何谈“通讯”二字。但是高锟并没有因为专家们的话而放弃，除了埋首研究自己的理论外，他曾亲自向当时美国通讯界的权威贝尔实验室推销自己的想法。但即使高锟愿意把专利权出售，贝尔实验室也不看好。  四年后，美国纽约州康奈尔大学附近的玻璃制造公司-康宁公司赏识他的理论，成功制造出第一条光纤。 又过了四年，光纤才大量投产。而首个真正的 光纤传讯系统，更要到81年才正式面世。高锟提出的光纤，是用高纯度的玻璃纤维制成，光进入到其中，就像进入了一个周围全是镜子的管线，在全反射的作用 下，再也跑不掉，只有从另一端出来。光纤低损失、宽频带、尺寸小、重量轻的优点，高锟的发明不仅有效解决了信息长距离传输的问题，而且还极大地提高了效率 并降低了成本，给人类通讯带来了一场革命。 摘自：

45 图片摘自百度网上图片

46 近几年的诺贝尔物理学奖2010 2010年：英国曼彻斯特大学的两位教授 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov，以表彰他们对石墨烯的研究。 诺奖内容及图片摘自新华网

47 图片摘自百度网上图片,原出处为石墨烯论文

48 近几年的诺贝尔物理学奖2011 美国天体物理学家萨尔·波尔马特、美国/澳大利亚物理学家布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯。
通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀

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51 课程基本信息 课程网站 实验时间：周三/四 9:55—17:00 实验室开放时间说明 实验室签到制度
实验时间：周三/四 9:55—17:00 实验室开放时间说明 实验室签到制度 实验室地点：物理楼三楼（东侧 ） 课程主持人：俞熹 常务负责人：姚红英

52 实验安排 学生二人一组，自行组合，在实验室提供的分组表/网站上的分组表上登记。 具体哪一组学生做什么实验在网站上已经有具体分配。
要求做8-9次实验，其中包括完成6个必做实验和2-3周选做实验。 期末考试为口头报告

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54 循环时间

55 近物实验流程 一周前充分预习，先到实验室看看,网站上面有视频教程,也有其他同学的经验. 进入实验室预习报告给老师签字
实验过程中多思考，老师会提问 不管做什么事情都充分记录下来 完成实验后再记下一些补充和想法 给老师签字后离开实验室 一周后交实验报告

56 近物实验的一些不同 实验目的是什么？ 既要重视结果，更要重视过程 要批判地看待书本上的实验步骤 如何使用实验记录本？ 有问题就问老师对吗？
-充分预习，做实验不要怕失败！ 要批判地看待书本上的实验步骤 如何使用实验记录本？ 有问题就问老师对吗？ 什么是Teamwork?

57 如何写实验记录本 写些啥？ 完备性和唯一性 空间和格式 实验数据的完整性 “错误记录”的处理 “图像质量控制” 计算过程 误差分析

58 如何写实验报告 洋八股 为啥要做这个实验？ 实验原理的要点是什么？ 做了什么？ 怎么做的？ 得到了什么结果？ 如何理解这些结果？

59 实验报告常见问题 注意语言的科学性和客观性 做图要精心准备，能够说明问题 突出自己所做的工作 更多的内容请见实验中心网站上《如何写实验报告》

60 4、结语 根据本课程的要求，每个实验的实际实验时间非常有限。本文对于赛曼效应实验的调节方面进行了分析，在达到实验所要求的精确程度的前提下，提出了一种提高调整效率的方法，可以使总体的实验效率有一定程度的提高。此外，设计了一种简易的装置，可以在不改变原实验装置的情况下，在一定程度上提高测量的精确度，部分的满足一些更深层次探究的需要。 --- 某位学生的实验报告摘录

61 由于记录数据的范围不够，只有粒子峰前的数据，没有记录峰之后的曲线，因此无法做出准确的多项式拟合。虽然方法不够准确，但是我绝对没有不负责任的去凑数据。我对本底一共只进行了两次拟合，第一次是因为选取的拟合范围包含了本底峰，所得出的曲线发现本底峰附近的线性并不好，因此缩小了选取的拟合范围，拟合后的线性良好。 --- 另一位学生的实验报告摘录

62 更多挑战 近代物理实验 本学期新实验建设项目

63 近年来的一些典型例子 査扬-建设微波实验室 沈元-MRI界面接触角测量 徐杰谌-切伦科夫Muon子探测器

64 2014年课程考核标准 学生的最后评分由下面几部分组成 70% 第一循环的六次平时实验记录和报告评分
30% 课程最后一周的最后考核：口头报告

65 抄袭情况判断和处理 复旦大学学生违纪处分条例(试行) 关于实验报告 关于数据内容 关于原始数据

66 爱因斯坦说： 兴趣是最好的老师 想象力比知识更重要 教育就是当一个人把在学校所学全部忘光之后剩下的东西。

67 学生能够享受实验的快乐 是我们最大的快乐

68 请提问! 3q 4 ur attention! Q/A pls! 俞熹