现代科技中物理知识的运用探析

　　摘    要：　结合现代科技的发展状况，对物理知识在现代科技中的运用现状进行分析，认识到物理知识在现代科技运用中存在的不足之处，并通过技术的优化以及使用技术的创新，提升物理技术使用的价值，并有效探索物理电子技术的运用途径，推动现代科学技术的创新发展。

　　关键词：　物理知识; 现代科技; 应用探究; 物理学;

　　在当前科学技术逐渐发展的背景下，科学技术水平有了明显提升，促进了中国经济体系的迅猛发展。对于物理学而言，其作为一种自然学科，通过对物质与运动规律的探究，研究宇宙物质的各类形态、性质以及运动状态等，以提高人们对运动以及转化规律的认识。但是，在物理知识与现代科技融合中，存在着较多限制因素，导致物理知识面临着消极的发展状态，影响物理知识以及相关技术的创新。

　　因此，为了推动现代科技的稳步发展，应该结合光电子学、量子电子学以及电子学等多种知识，将物理知识与现代科技进行融合，以创新科学技术研究途径，实现现代科技的稳步创新。

　　1、 物理学的概念

　　1.1 、概念分析

　　物理学是一门非常重要的基础自然学科，涵盖范围极其广泛，主要包含了力学、热学以及电磁学、量子学等多种学科，将这些知识运用在现代科技之中，可以使人们的生活发生巨大的改变，推动现代科技的创新发展。例如力学在现代科技中的应用，其涉及的内容很广泛。一般而言，力学在应用层面就可划分为理论、统计、电子和量子等四个主要学科方向，理论力学通常被认为是狭义上的力学，力、能、工程技术的应用均属于理论力学；电动力学对应的是电磁学，环境科学、纳米技术、生化材料等都是电动力学的应用范畴；统计力学对应热学，可多见于航空航天、冶金、动力等领域；量子力学对应量子物理，比较典型的是芯片、半导体等电子产品。

　　1.2、 国外研究现状

　　在物理学研究中，对科学技术的研究是较为重视的。美国在物理知识与现代科技融合中认识到实验场地设计的重要性，在各个学习场馆中都会建立基础教育部，通过与院校之间的密切联系，保证各项物理实验项目的稳步进行。在这种技术研究及资源利用中，可以提升物理知识的运用价值，满足科学技术的创新发展需求。国外学者JANICE提出了视频游戏技术内容，引导研究人员通过视频游戏技术的运用，了解物理学中的电磁现象，并在实验设计中研究潜力增压的现象，通过这种研究，可以提高物理学知识的运用效率[1]。

　　1.3、 国内研究现状

　　在对物理知识的研究中，很多国内高等院校认识到物理知识在现代科技中的运用价值，积极增加了对物理实验室的教学投入，通过这种投入使实验室的条件发生了一定的改善，而且在研究中通过物理前沿知识的利用，提高了研究者对新理论、新学科的认识。一些物理知识与现代科技融合中，虽然经典实验较多，但是内容相对陈旧，无法实现与当代科学以及技术热点融合，影响现代科技的运用价值。而且，在先进的实验室中，一些研究人员对实验室的运作模式以及实验内容不了解，限制人们的思维开发。所以，在物理知识与现代科技融合中，为了保证项目实验的科学性，应该将实验的设计性、研究性作为重点，以促进现代科技的稳步创新，为当代科学技术的发展提供支持。
 

　　2、 物理知识在现代科技中的应用

　　2.1 、力学在现代科技中的运用

　　在物理知识研究中，力学作为工程学、天文学中的基础学科，被广泛运用在现代科技领域中的建筑、机械以及航天器的工程项目设计中。具体的技术运用体现在以下几个方面：(1)工程力学。主要表现为物理知识在建筑、土木、交通、能源等工业领域的应用。譬如，在土木工程领域，人们常常通过重锤线检验墙体是否垂直，这一原理就使用了重力学。(2)在能源技术创新中，风能发电、水能发电等就是利用风带动风车的转动、从高到低的水位变化来促进动能和势能的相互转化。物理学可以促进新能源的开发和利用，为现代科技的创新提供支持。(3)摩擦力的应用。摩擦力与人们的生活存在着紧密的关联，如人们行走在路上，若遇到十分光滑的地面，行走十分困难，主要是接触摩擦力较小导致的。通过对摩擦力的研究，人们利用这一特点，保证齿轮的润滑度，减轻摩擦损耗，以有效提高机械的运行效率[2]。

　　2.2 光学在现代科技中的运用

　　光学作为当前物理知识领域中较为前沿的知识内容，随着激光、全息等技术的兴起，更加突出了光学的重要地位。对电子与光子之间的特点进行对比，结果如表1所示。科学研究中可以发现，光学中的光子运用优势体现在以下几个方面：(1)光子较短的波长决定了其较高的频率，因此也具有较高的分辨率；(2)光子的传播速度较快，具有较为快速的处理能力；(3)光具有平行性、空间性以及抗干扰性的特点[3]。电子与光子的对比如表1所示。

　　表1 电子与光子的对比

　　通过对光学优势的分析，对其在现代科技中的运用进行了如下研究：(1)光机电算高度一体化。这一技术主要是将光子学机器相关技术运用在生产实践之中，通过自动监控、图像分析以及精密测算等，推动现代科学技术的稳步发展。(2)光学超快速技术的运用。所谓超快速，主要是在技术运用中产生一个皮秒（10﹣12s）或是飞秒（10﹣15s）的数量级超短激光脉冲，将其运用在钢铁或是其他微型机械材料中，可以不引起机械的损伤，但是，这一技术作为全新的应用领域，仍然需要进一步探索[4]。(3)光学显示技术的运用。在光学显示技术运用中，可以通过全息技术的运用形成动态图像的三维显示模式，例如，在当前科技领域中，通过全彩色现实技术的运用，将红、绿、蓝输出显示在二极管上，实现了产业技术的创新，同时也为行业的商业化发展奠定了基础。(4)光计算机技术的使用。在光计算机技术运用中，系统的运行能力以及处理能力明显高于电脑。而且光子不需要导线，将其运用在光计算机技术之中，可以避免交互现象的发生，提高运算能力[5]。

　　2.3 、电磁学在现代科技中的运用

　　电磁学作为电与磁的共同性内容，主要研究电学、磁学等相关知识。洛伦茨对磁学和电子的形成关系机制给予了明确解释，包括磁、电以及光学现象等，通过这一研究，为电磁学的技术创新提供支持。在当前科技领域中，电磁学的技术运用十分广泛，目前主要集中于交通、国防、金融、电器设备等相关行业，特别是速度选择器和质谱仪的使用，充分体现了电磁场中带电粒子的运动特征，从而形成高能电子流，分子质量之间差异，形成检测仪器。又如，在磁悬浮列车设计中，采用了磁铁“同性相斥、异性相吸”的原则，提高了列车的运行效率，为交通行业的发展作出了贡献。而且，通过比较磁悬浮列车与高速列车可以发现，磁悬浮列车存在着不与轨道接触、维修便利、成本低等优点，是一种绿色化的交通工具[6]。

　　2.4、 量子力学在现代科技中的运用

　　量子力学作为物理知识领域中的微观知识，让人们通过研究更系统地掌握微观世界的运动规律，同时也对微观世界的发展有了正确性的认识。在当前科学技术创新中，激光、原子能、半导体等先进科技产品的开发应用都应归功于量子力学，通过这些技术的使用为科学领域中新材料以及计算机的运用提供参考。如在半导体技术使用中，其存在于导电型介质与绝缘体之间，作为光伏板的组件，可以将收集到的太阳能转化为电能，有效提高太阳能的利用效率，满足当前生态环境的可持续性发展需求。又如，在量子信息技术使用中，通过量子力学基础技术的使用，会利用波函数表示量子客体的运行状态，对于这一运行状态而言，不仅可以形成稳定的状态，而且也可以形成叠加状态，避免信息传送过程中发生破译，提高信息传输的安全性[7]。

　　3 、结束语

　　总而言之，在现代科学技术不断发展的背景下，通过物理知识的利用，可以推动各个行业的发展，提升产业的核心竞争力。由于物理学作为一种基础性的理论学科，在未来社会的发展中占据着十分重要的地位，因此，在物理知识研究中，应该结合当前物理知识与现代科技的特点，进行物理技术使用方法的创新，以全面提升物理知识使用的价值，为现代科技产业的创新注入新鲜血液。

　　参考文献

　　[1]戴俊，王颖.留学生大学物理课程教学实践--以江苏科技大学为例[J].物理通报，2019(9):22-24.
　　[2]曹筱，成蒙，魏红祥.从世园会中国馆看当代展览中的“科技+艺术”--中国科学院物理研究所“科技与艺术”主题讨论侧记[J].物理，2019,48(8):537-538.
　　[3]卞望来.科学探究视角下的中美高中主流物理教材比较研究--以“万有引力与航天”单元教学为例[J].物理教师，2019,40(7):66-68.
　　[4]杨秀芬.基于物理核心素养的科技创新实践研究--“探究新能源发电”活动方案的设计与实施[J].中学理科园地，2019,15(2):10-11.
　　[5]HUA X,RONG T W,QING M W.The research on the checking experiment scheme of the digital simulation of the toroidal worm and the manufacture of the tested worm[J].Advanced Materials Research,2014(3382):1006.
　　[6]CARLA H,JORIS G.The effect of individualized digital practice at home on math skills-Evidence from a two-stage experiment on whether and why it works[J].Computers&Education,2017(5):113.
　　[7]ANDERS K.Combining Laboratory experiments with digital tools to do scientific inquiry[J].International Journal of Science Education,2014,36(13):12.