熱點(diǎn)、聯(lián)系實(shí)際問題背景材料與例題分析(編輯修改稿)
2025-01-17 03:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 發(fā)現(xiàn)了“巨磁電阻”效應(yīng). 4. 關(guān)注近年諾貝爾物理獎(jiǎng) 近10年諾貝爾獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)成果如下：從表上我們可以看到，獲獎(jiǎng)的項(xiàng)目都是在現(xiàn)代科技的前沿領(lǐng)域（對(duì)微觀世界的探索、對(duì)宇宙的探索、對(duì)光電子、集成電路、超低溫狀態(tài)下的物理現(xiàn)象的研究）作出開拓性或突破性進(jìn)展的成果, 這些成果使人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更加深刻，使科技在某一方向跨上一個(gè)新臺(tái)階，對(duì)人類的生活、生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。瑞典皇家科學(xué)院10月9日宣布，法國科學(xué)家阿爾貝費(fèi)爾和德國科學(xué)家彼得格林貝格爾共同獲得2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng), 這兩名科學(xué)家先后獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng). 所謂巨磁電阻效應(yīng)，是指磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象. 諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)是高新科技的熱點(diǎn), 熱點(diǎn)問題可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增進(jìn)其科學(xué)素養(yǎng).例6 2006年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的研究成果之一是發(fā)現(xiàn)了黑體結(jié)構(gòu). 具有一定溫度的物體能向外輻射電磁能量，同時(shí)也要吸收由其他物體輻射的電磁能量，如果它處在平衡狀態(tài)，則能量保持不變. 若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響，我們定義一種理想的物體，它能100％地吸收入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體, 單位時(shí)間內(nèi)從黑體表面單位面積輻射的電磁波的總能量與黑體絕對(duì)溫度的四次方成正比，即，其中常量＝／m2K4． 在下面的問題中，把研究對(duì)象都簡(jiǎn)單地看作黑體．(1)在上世紀(jì)６０年代人們就已知道宇宙微波背景輻射的存在，但針對(duì)這種宇宙大爆炸“余燼”的測(cè)量工作進(jìn)展十分緩慢, 大爆炸理論曾預(yù)測(cè)，微波背景輻射應(yīng)該具有黑體輻射特性，現(xiàn)今觀測(cè)的結(jié)果確認(rèn), 103 m, 求宇宙微波相應(yīng)的頻率為多少？(2)根據(jù)熱輻射理論, 黑體輻射微波的波長(zhǎng)的最大值與黑體絕對(duì)溫度T 的關(guān)系近似如下：mK , 則發(fā)出宇宙微波的空間的絕對(duì)溫度約為多少K ？ (3) 約翰?馬瑟和喬治?斯穆特領(lǐng)導(dǎo)的1000多人研究團(tuán)隊(duì)首次完成了對(duì)宇宙微波背景輻射的太空觀測(cè)研究, 天文學(xué)家利用遙感技術(shù)測(cè)得某一天體XM的半徑R =2107 m, 表面溫度T =100K, 試計(jì)算天體XM表面每秒輻射的總能量為多少 ?(4) 天文學(xué)家對(duì)XM測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，宇宙微波背景輻射與黑體輻射非常吻合，從而為大爆炸理論提供了進(jìn)一步支持, 他們用鏡口內(nèi)半徑r =10m的天文望遠(yuǎn)鏡測(cè)得天體XM與地球的距離d =21017 m ,求：該天文望遠(yuǎn)鏡每秒可接收來自天體XM輻射微波的光子數(shù).(普朗克常量 h =1034 Js )解析：(1)據(jù)波速公式, 宇宙微波的頻率 Hz = 31011 Hz.(2) 據(jù) mK, 宇宙空間的絕對(duì)溫度 K = K. (3) 單位時(shí)間內(nèi)從天體XM表面單位面積輻射的總能量，則天體XM表面每秒輻射的總能量，其中S為太陽的表面積，又t =1s, 代人數(shù)據(jù)可求得： (2107)21 J = J． (4) 該天文望遠(yuǎn)鏡每秒可接收來自天體XM輻射微波的能量 J, 每個(gè)微波光子的能量J, 該天文望遠(yuǎn)鏡每秒可接收來自天體XM輻射微波的光子數(shù) 個(gè).答案：(1)31011 Hz (2) K (3) J (4)個(gè)點(diǎn)評(píng)：本題是一道新情景探究題，題目?jī)?nèi)容是教材上沒有的，需要根據(jù)題供的信息從中抽象出物理模型，再進(jìn)行計(jì)算或討論, 本題考查學(xué)生應(yīng)用已學(xué)知識(shí)解決陌生問題的探究能力．物理《考試大綱》要求：“重視對(duì)考生科學(xué)素養(yǎng)的考查，要關(guān)注科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展. 注重考查考生收集、處理信息和獲取新知識(shí)的能力”, 近年高考中以高新科技為背景的試題頻頻出現(xiàn), 這些新情景題通過文字?jǐn)⑹龌蚶脠D表、圖象和圖示提供信息，向考生提供較新的概念和相關(guān)公式，但解題方法仍是中學(xué)常見的基本方法.近年高考中已出現(xiàn)許多諾貝爾獎(jiǎng)為背景的物理試題。如：2004年上海卷第11題中的掃描隧道顯微鏡是1986年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)成果。2004年廣東卷中第13題以夸克為背景計(jì)算相鄰兩個(gè)夸克之間的靜電力，其中夸克模型是蓋爾曼在1964年提出的，因此他們獲得了1969年諾貝爾物理獎(jiǎng)。2004年江蘇卷第7題中的電子中微子，江蘇卷第17題推導(dǎo)電子的比荷, 這些試題涉及到愛因斯坦、湯姆生獲得諾
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