【高中物理】高中四种基本相互作用力

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人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第五章 原子核 3 核力与结合能

人教版高中物理选择性必修第三册精品课件 第五章 原子核 3 核力与结合能
典例2 下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是( )
D
A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆散成核子时放出的能量称为结合能 B.比结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能也一定越大 C.重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能和比结合能都大 D.中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核要大
对点演练1 关于核力,下列说法正确的是( )
A
要点二 结合能和比结合能
结合能
把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时释放的能量
比结合能
等于原子核的结合能与原子核中核子数的比值,它反映了原子核的稳定程度
比结合能 曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示: _ 从图中可看出,中等大小的核的比结合能最大,轻核和重核的比结合能都比 中等大小的核的比结合能小

电磁相互作用
万有引力
二、结合能
1.结合能 原子核是______凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开,也需要______,这就是原子 核的结合能。
核子
能量
2.比结合能 原子核的结合能与________之比,叫作比结合能,也叫作______结合能。比结合能越大,原 子核中核子结合得越______,原子核越______。__________的核的比结合能最大,最稳定。
典例3 [2023盐城响水学情考试]根据比结 合能随质量数变化的图像分析原子核的比 结合能规律,下列说法正确的是( )
B
C
要点三 质能方程的理解和核能的计算
典例4 下列有关质能方程的说法中,正确的是( )
B
(1)写出核衰变反应方程式;
(2)该反应中的质量亏损;
(3)释放的核能。
[解析] 核子结合成原子核要放出能量,原子核拆散成核子时要吸收能量,A项错误;比结合能越大的原子核越稳定,但比结合能大的原子核,其结合能不一定大,例如,中等质量的原子核的比结合能比重核大,但由于核子数比重核少,其结合能反而比重核小,B、C项错误;中等质量的原子核的比结合能比轻核大,它的原子核内的核子数比轻核多,因此它的结合能也比轻核大,D项正确。

(学习方略)2013-2014高中物理 3.1 重力 基本相互作用课件 新人教版必修1

(学习方略)2013-2014高中物理 3.1 重力 基本相互作用课件 新人教版必修1

重力大小相等吗?
提示:相等。重力大小G=mg,与物体的运动状态无关,所以两 者所受重力相等。

对力的进一步理解
1.力的产生方式
物体间力的产生方式有两种: (1)直接接触,如推力、拉力; (2)不直接接触,如重力、磁铁间的相互作用力。
2.力的三个特性
3.力的作用效果 (1)力的作用效果:
(2)影响作用效果的要素: 力的大小、方向和作用点。 (3)作用效果的应用:是分析物体是否受力的基本方法。若存在 作用效果,说明该力存在;若没有作用效果,说明该力不存在。 【特别提醒】(1)不仅有生命的人或动物能产生力的作用,任
2.问题思考 (1)悬挂在弹簧测力计上的物体静止时对弹簧测力计的拉力就 是物体所受的重力,这种说法正确吗?为什么? 提示:不正确。这两个力大小相等、方向相同,但力的性质、 施力物体、受力物体、作用点都不相同。
(2)树叶下落时,飘飘荡荡,小球下落时,竖直下坠,若在同
一地方,某小球和一较大的树叶质量相同,它们下落时所受的
4.弱相互作用
放射现象 中被发现的,也是短程力。强度只有强相互 它是在_________
10-12 倍。 作用的_____
【思考辨析】
1.判断正误
(1)力可以离开施力物体或受力物体单独存在。( (2)只有相互接触的物体间才有力的作用。( ) ) ) ) )
(3)力总是成对出现的,施力物体同时也是受力物体。( (4)地球上所有物体的重力的施力物体都是地球。( (5)重心是物体重力的作用点,重心一定在物体上。(
2.电磁相互作用 磁体 与_____ 磁体 之间。它们本质上是同一 它存在于电荷与电荷、_____ 种相互作用的不同表现,作用规律与万有引力相似。
3.强相互作用

高中新教材物理课件必修第一册第三章相互作用力牛顿第三定律

高中新教材物理课件必修第一册第三章相互作用力牛顿第三定律
高中新教材物理课件必修 第一册第三章相互作用力
牛顿第三定律
汇报人:XX 20XX-01-23
目录
• 相互作用力与牛顿第三定律概述 • 相互作用力类型及其特点 • 牛顿第三定律在自然界中表现 • 相互作用力与牛顿第三定律应用 • 实验探究:验证牛顿第三定律 • 知识拓展:现代物理理论对相互作用力和牛顿第
正确性。
统一场论思想简介
在统一场论中,电磁相互作用、弱相互作用和强相互 作用都被视为同一种基本相互作用的不同表现形式。 这种基本相互作用被称为“超弦”或“M理论”等。
统一场论是一种试图将自然界中所有基本相互作用统 一起来的理论。目前尚未实现完全统一,但已经取得 了一些重要的进展。
统一场论的实现需要解决很多技术难题和理论问题, 如量子引力、暗物质、暗能量等。尽管目前尚未实现 完全统一,但统一场论仍然是物理学研究的重要方向 之一。
中。
CP破坏
弱相互作用中宇称不守恒和电荷 共轭不守恒的现象,与物质和反
物质的不对称性有关。
03
牛顿第三定律在自然界中表现
自然界中普遍存在性
牛顿第三定律指出,任何物体都会受到相等 且反向的反作用力,这是自然界普遍存在的 现象。
在日常生活中,比如走路、开车、拍球等动 作,都可以感受到牛顿第三定律的作用。
当两块磁铁靠近时,它们之间会产生相互作 用力。如果两块磁铁的北极和南极相对,它 们会相互吸引;如果两块磁铁的同名磁极相 对,它们会相互排斥。这种相互作用力可以 用牛顿第三定律来解释。
02
相互作用力类型及其特点
万有引力与重力
万有引力
任何两个物体之间都存在相互吸 引的力,这种力的大小与两个物 体的质量直接成比例,与它们之
三定律补充和发展

高中物理必修一第三章相互作用力总结(重点)超详细(带答案)

高中物理必修一第三章相互作用力总结(重点)超详细(带答案)

高中物理必修一第三章相互作用力总结(重点)超详细单选题1、如图为两种形式的吊车的示意图,OA为可绕O点转动的轻杆,轻杆的重力不计,AB为缆绳,当它们吊起相同重物时,杆OA在图(a)、(b)中的受力分别为Fa、Fb,则下列关系正确的是()A.Fa=Fb B.Fa>Fb C.Fa<Fb D.大小不确定答案:A对题图甲中的A点受力分析,受两绳拉力和杆的支撑力Fa′处于静止,由平衡条件可得Fa=Fa′=2mg cos30°=√3mg由图乙,三力平衡可得tan30°=mgF b′Fb=Fb′=√3mg可得Fa=Fb故A正确,BCD错误;故选A。

2、如图所示,用轻绳系住一质量为2m的匀质大球,大球和墙壁之间放置一质量为m的匀质小球,各接触面均光滑。

系统平衡时,绳与竖直墙壁之间的夹角为α,两球心连线O1O2与轻绳之间的夹角为β,则α、β应满足()A.绳子的拉力可能小于墙壁的支持力B.墙壁的支持力一定小于两球的重力C.3tanα=tan(α+β)D.3tanα=3tan(α+β)答案:CA.设绳子拉力为F,墙壁支持力为N,两球之间的压力为T,将两个球作为一个整体进行受力分析,如图1所示。

根据图1中几何关系可得绳子的拉力大于墙壁的支持力,故A错误;B.根据平衡条件可得N=3mg tanα由于α大小不确定,所以墙壁的支持力不一定小于两球的重力,故B错误;CD.对小球进行受力分析,如图2所示,根据平衡条件可得N=mg tanθ根据几何关系可得θ=α+β则N=mg tan(α+β)联立得3tanα=tan(α+β)故C正确,D错误。

故选C。

小提示:3、长直木板上表面上静置一物体,木板由水平位置缓慢转至物体恰好在木板上滑动时,物体所受摩擦力F f与木板倾角θ间关系图像正确的是()A.B.C.D.答案:D木板由水平位置缓慢抬起时,物体保持相对静止直至恰好在木板上滑动时,根据平衡条件可得摩擦力大小为F f=m gsinθ结合数学知识可知D图像符合题意,故选D。

第二章静力学(高中物理基本概念归纳整理)

第二章静力学(高中物理基本概念归纳整理)

积大小无关
三.摩擦力
3.静摩擦力:两物体间有相对运动趋势产生的摩擦力
方向:与相对运动趋势方向相反,平行接触面。大小:由“平衡条件” “牛顿第 二定律”或者由“牛顿第三定律”求得。
注意: ①静摩擦力存在极大值,即0<f ≤ fmax ②一般最大静摩擦力大于滑动摩擦力,有些题目中假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 具体看题中条件。 ③摩擦力可以是动力,也可以是阻力。 ④运动的物体受的摩擦力不一定是滑动摩擦力,静止的物体受的摩擦力也不一定是静摩 擦力。 ⑤摩擦力的方向可以与运动方向相同,相反,成任意角度。(注意相对运动与运动的区 别) ⑥摩擦力可以做正功,也可以做负功、不做功。
六.共点力的平衡 2.解题方法:
合成法 分解法 正交分解法 三角形法
3.实例应用:
图解法;相似三角形问题;整体法、隔离法;临界问题;极值问题;圆周角;其它变式 训练(参考应用一、二中几何画板动态课件及例题)
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时28分6秒
注意:A 不受墙壁 支持力
注意:若匀速运 动,B不受摩擦 力
斜面地面均粗糙,B 物体不动,分析A减 速上升过程中各物体 受力情况。
五.共点力、力的合成与分解
1.共点力的合成:
共点力:几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于一点,这几个力 叫做共点力。(注意三力平衡必共点,除平行力外) 合力与分力:如果某一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这一个力 就是那几个力的合力,这几个力就叫做那个力的分力。 注意:这是一种等效替代的思想。 力的合成:求几个力的合力的过程 遵循规律:平行四边形定则(三角形定则) 注意: ①合力是惟一的; ②只有同一物体所受的力才可合成;作用力与反作用力不可以合成 ③分力与合力在力的作用效果方面是一种等效替代关系,而不是物体的重复受力,故合 力与分力不能共存. 求合力的方法:①作图法②计算法 互成角度的合力与分力关系:0°30°60°90°120°180°…… 求二力,三力合力的范围:

高中物理必修一第三章相互作用力知识点总结归纳完整版(带答案)

高中物理必修一第三章相互作用力知识点总结归纳完整版(带答案)

高中物理必修一第三章相互作用力知识点总结归纳完整版单选题1、如图所示,俄国寓言故事《天鹅、大虾和梭鱼》中说:“有一次,天鹅、大虾和梭鱼,想把一辆大车拖着跑,他们都给自己上了套,拼命地拉呀拉呀,大车却一动也不动了。

”下列对这段话理解正确的是()A.因为大车太重了,所以不动B.因为天鹅、大虾和梭鱼的力气太小了,所以拉不动大车C.大车其实运动了,只是因为移动距离太小,看不出来D.因为大车所受的合力为零答案:D大车处于静止状态,故大车所受合力为零。

故选D。

2、匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触。

关于小球的受力,下列说法正确的是()A.重力和细线对它的拉力B.重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力C.重力和斜面对它的支持力D.细线对它的拉力和斜面对它的支持力答案:A由于小球做匀速直线运动,故其所受合外力为0;小球受竖直向下的重力和竖直向上的绳子拉力,如果斜面对小球产生弹力,弹力的方向垂直斜面向上,小球所受合外力一定不等于0,所以斜面对小球不会产生弹力,A 正确,BCD错误。

故选A。

3、如图所示,在大小均为F的两个水平力的作用下,长方体物块A、B相对于水平地面保持静止,下列说法正确的是()A.A、B间的摩擦力大小为F,B与水平地面间的摩擦力大小也为FB.A、B间的摩擦力大小等于F,B与水平地面间的摩擦力为零C.A、B间的摩擦力大小为2F,B与水平地面间的摩擦力大小为FD.A、B间的摩擦力大小为2F,B与水平地面间的摩擦力为零答案:B以物块A为对象,根据A在水平方向上受力平衡可知,B对A的摩擦力f BA与水平力F平衡,则有f BA=F以物块AB为整体,由于作用在物块A上的水平力F,与作用在物块B上的水平力F大小相等,方向相反。

且水平方向受力平衡可知,设地面对B的摩擦力为f地,则有F−F+f=0地所以f=0地即B与水平地面间的摩擦力为零。

故B正确,ACD错误。

故选B。

小提示:“共同体”模型一般都需要同时采用整体法和隔离法进行受力分析。

高中物理必修一知识点总结第三章相互作用

高中物理必修一知识点总结第三章相互作用

中学物理必修一学问点总结:第三章相互作用在我们生活的世界有形形色色的物体,他们之间不是孤立存在的,各种物体之间都存在着各种各样的相互作用。

由于这些相互作用的存在,物体的运动状态,以及存在形态等都随时在发生变更。

在物理学中把这种相互作用称之为:力。

力学是物理学的基础部分,本章又是力学部分的基础。

本章的重点在于学习几种特别典型的力,重力、弹力、摩擦力,难点在于力的合成与分解。

考试的要求:Ⅰ、对所学学问要知道其含义,并能在有关的问题中识别并干脆运用,相当于课程标准中的“了解”和“相识”。

Ⅱ、能够理解所学学问的准确含义以及和其他学问的联系,能够说明,在实际问题的分析、综合、推理、和推断等过程中加以运用,相当于课程标准的“理解”,“应用”。

要求Ⅰ:滑动摩擦力、动摩擦因素、静摩擦力、形变、弹性、胡克定律。

要求Ⅱ:力的合成、力的分解。

学问构建:新知归纳:一、重力基本相互作用●力:力是物体间的相互作用1、力的物质性:力是物对物的作用。

2、力的相互性:受力物体同时也是施力物体。

3、物体间发生相互作用的方式有两种:①干脆接触②不干脆接触4、力不但有大小,而且有方向,力具有矢量性。

力的大小用测力计(弹簧秤)来测量。

在国际单位制中,力的单位是N(牛)。

5、力的三要素:通常把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。

力的三要素确定了力的作用效果。

若其中一个要素发生变更,则力的作用效果也将变更。

●力的作用效果①使受力物体发生形变;②使受力物体的运动状态发生变更。

力的作用效果是由力的大小、方向和作用点共同确定的。

例如用脚踢足球时,用力的大小不同,足球飞出的远近不同;用力的方向不同,足球飞出的方向不同;击球的部位不同,球的旋转方向不同。

●力的示意图力可以用一根带箭头的线段来表示。

它的长短表示力的大小,它的指向(箭头所指方向)表示力的方向,箭头或箭尾表示力的作用点,力的方向所沿的直线叫力的作用线。

这种表示力的方法,叫做力的图示。

这是把抽象的力直观而形象地表示出来的一种方法。

部编版高中物理必修一第三章相互作用力带答案知识点归纳总结(精华版)

部编版高中物理必修一第三章相互作用力带答案知识点归纳总结(精华版)

(名师选题)部编版高中物理必修一第三章相互作用力带答案知识点归纳总结(精华版)单选题1、两个共点力F1、F2的合力的最大值为7 N,最小值为1 N。

当F1、F2的夹角为90°时,合力大小为()A.5 NB.5√2NC.6 ND.8 N2、如图,用两根等长的细绳将一匀质圆柱体悬挂在竖直木板的P点,将木板以直线MN为轴向后方缓慢转动直至水平,绳与木板之间的夹角保持不变,忽略圆柱体与木板之间的摩擦,在转动过程中()A.圆柱体对木板的压力逐渐增大B.圆柱体对木板的压力先增大后减小C.两根细绳上的拉力均先增大后减小D.两根细绳对圆柱体拉力的方向不变3、两个共点力的合力大小为12N,其中一个分力的大小为7N,则另一个分力的大小不可能为()A.4NB.6NC.18ND.10N4、如图所示,在一粗糙水平上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2,中间用一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连结起来,木块与地面间的动摩擦因数为μ,现用一水平力向左拉木块1,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是()A.l+μk m1g B.l+μk(m1+m2)gC.l+μk m2g D.l+μk(m1m2m1+m2)g5、如图所示,用一根细线系住重力为G 、半径为R 的球,其与倾角为α的光滑斜面接触,处于静止状态,球与斜面的接触面非常小,当细线悬点O 固定不动,斜面缓慢水平向左移动直至绳子与斜面平行的过程中,下述正确的是( )A .细绳对球的拉力先减小后增大B .细绳对球的拉力先增大后减小C .细绳对球的拉力一直减小D .细绳对球的拉力最小值等于G6、如图所示,O 是等边三角形ABC 的中心,D 是三角形中的任意点,如果作矢量DA ⃗⃗⃗⃗⃗ 、DB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 、DC ⃗⃗⃗⃗⃗ 分别表示三个力,三个力的方向如图中箭头所示,则这三个力的合力大小用DO⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的长度表示为( )A .DO⃗⃗⃗⃗⃗⃗ B .2DO ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ C .3DO ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ D .4DO ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 7、如图所示,半径为R 、质量为M 的半球形物体P 放在水平地面上,通过最高点处的钉子用水平细线拉住半径为r 、质量为m 的光滑球Q ,P 对地面压力大小为F 1,P 对地面的摩擦力大小为F 2,细线对Q 的拉力大小为F 3,P 对Q 的支持力大小为F 4,下列说法不正确的是( )A .F 1=(M +m )g ,若增大光滑球半径r ,F 1一定不变B .若增大光滑球的半径r ,F 2一定不变C .F 3=√r(r+2R)Rmg ,若增大光滑球半径r ,F 3可能减小D.F4=R+rRmg,若增大光滑球半径r,F4增大8、在某次救援中消防员利用三脚架向井底的被困人员提供物资,三脚架简化图如图所示。

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【高中物理】高中四种基本相互作用力
物理学家将物体之间的相互作用称之为"力"。

20世纪以来,人们从最初认识到的两种力,万有引力和电磁力,逐步扩展到了四种:万有引力、电磁力、弱相互作用力、强相互
作用力。

要谈到这四种力的产生和特点,就不能不谈到从爱因斯坦开始的一个梦想:将宇宙中
所有的力用一个简洁的公式统一起来。

1955年4月17日是星期日,爱因斯坦从普林斯顿医院的病榻上坐起来,开始了他一
生的最后一次计算。

他以自己特有的干净利落的笔记,写下了一行又一行的符号。

他整理
了一些数字,然后把工作放在一边休息了。

几个小时以后,20世纪最伟大的科学家去世了。

他的床边放着他最后的,也是失败的一项努力,即创造自己的"统一场理论"――对于宇宙
中所有已知力量的一项单一的、条理清晰的解释。

必须强调,将力划分成四种是种人为的方法;它仅仅是为了便于建立部分理论,而并
不别具深意。

第一种力是引力,这种力是万有的,也就是说,每一粒子都因它的质量或能量而感受
到引力。

引力比其他三种力都弱得多。

它是如此之弱,以致于若不是它具有两个特别的性质,我们根本就不可能注意到它。

这就是,它会作用到非常大的距离去,并且总是吸引的。

这表明,在像地球和太阳这样两个巨大的物体中,所有的粒子之间的非常弱的引力能迭加
起来而产生相当大的力量。

另一种力是电磁力。

它作用于带电荷的粒子(例如电子和夸克)之间,但不和不带电
荷的粒子(例如引力子)相互作用。

它比引力强得多:两个电子之间的电磁力比引力大约
大100亿亿亿亿亿(在1后面有42个0)倍。

然而,共有两种电荷--正电荷和负电荷。

同种电荷之间的力是互相排斥的,而异种电荷则互相吸引。

一个大的物体,譬如地球或太阳,包含了几乎等量的正电荷和负电荷。

由于单独粒子之间的吸引力和排斥力几乎全抵消了,
因此两个物体之间纯粹的电磁力非常小。

然而,电磁力在原子和分子的小尺度下起主要作用。

在带负电的电子和带正电的核中的质子之间的电磁力使得电子绕着原子的核作公转,
正如同引力使得地球绕着太阳旋转一样。

第三种力称为弱核力,主要表现在粒子的衰变过程。

它制约着放射性现象,并只作用
于自旋为1/2的物质粒子,而对诸如光子、引力子等粒子不起作用。

直到1967年伦敦帝
国学院的阿伯达斯?萨拉姆和哈佛的史蒂芬?温伯格提出了弱作用和电磁作用的统一理论后,弱作用才被很好地理解。

此举在物理学界所引起的震动,可与100年前马克斯韦统一了电
学和磁学并驾齐驱。

第四种力是强作用力(或强核力)。

它将质子和中子中的夸克束缚在一起,并将原子
中的质子和中子束缚在一起,它只能与自身以及与夸克相互作用,人们认为其作用机制乃
是核子间相互交换介子而产生的。

最早被人们认识的相互作用是电磁相互作用。

公元前6世纪古希腊的泰勒斯用琥珀和
毛皮摩擦,开始认识摩擦生电现象。

麦克斯韦总结了前人一系列发现和实验成果,于1875年提出了描写电磁作用的基本运动方程式,后来称为麦克斯韦方程。

这是第一个完整的电
磁理论体系,它把两类作用--电与磁--统一起来了,定量地描述了它们之间的相互影响相
互转变的规律。

麦克斯韦方程还揭示了光的电磁本质:光本身是一种电磁波。

人类认识的第二种相互作用是引力作用。

在哥白尼(Coper-nicus),开普勒(Kepler),伽利略(Galileo)等科学家对天体运行的大量观测和归纳基础上,牛顿(Newton)提出了万
有引力定律,它很好地解释了与引力有关的大量实验。

物体间的引力作用是很弱的,只有
涉及星体这样的庞然大物,实验上才能感受到引力作用;引力作用又与电磁作用不同,任
何物质间都存在引力。

因此,在许多电中性物体的运动中,例如宇宙中星体运行、地球表
面物体的运动等现象中引力会占有优势。

另外两类相互作用都是短程作用,只在微观现象中才显示出来,因此人类认识它们的
时间不长,认识的深度也远远不及前两种作用。

从放射性原子核的β衰变中人类开始接
触到弱相互作用,以后在观测微观粒子衰变现象中丰富了关于弱相互作用的实验积累。

人类对强相互作用的认识也是从核力作用开始的。

原子核由质子和中子组成,原子核
大小在十万亿分之一厘米的数量级,每个核子的平均结合能为800万电子伏特。

原子核在
裂变和聚变反应中,可以释放大量能量。

质子和中子能以如此大的结合能来束缚在如此小
的范围内,它们之间必须有很强的相互作用。

这种作用开始称为核力,后来发现它不仅存
在于核子之间,也存在于其他一些微观粒子之间,故统称为强相互作用。

存在强相互作用
的粒子称为强子。

强相互作用比电磁相互作用又强了许多倍,但人类对强相互作用的理解还是极其初步的。

长期以来,人们有一种朴素的愿望,世界是统一的,各种基本相互作用应该有统一的起源。

许多著名物理学家,例如爱因斯坦、海森堡、泡里(Pauli)等,在晚年致力于统一理论的研究,但是没有取得成功。

麦克斯韦方程统一了电和磁两种相互作用, 温伯格(1967年)和萨拉姆(1968年)在格拉肖早期工作的基础上,成功地建立了一个优美的理论,把电磁力和弱相互作用力看做是一个单一的力--电弱力--的不同表现形式,从而把它们统一起来。

这模型的成功加深了人类对弱作用和电磁作用本质的认识,也推动人们在规范理论基础上把各种相互作用统一起来的努力。

20世纪的物理学有两次大的革命:一次是狭义相对论和广义相对论,它几乎是爱因斯坦一人完成的;另一次是量子理论的建立。

经过人们的努力,量子理论与狭义相对论成功地结合成量子场论,这是迄今为止最为成功的理论。

广义相对论也有长足的发展,在小至太阳系,大至整个宇宙范围里,实验观测与理论很好地符合。

但在极端条件下,引出了时空奇异,显示了理论自身的不完善。

就我们现在的认识水平,量子场论和广义相对论是相互不自洽的,因此量子场论和广义相对论应该在一个更大的理论框架里统一起来。

爱因斯坦建立相对论之后自然地想到要统一当时公知的两种相互作用??万有引力和电磁力。

他花费了后半生近40年的主要精力去寻求和建立一个统一理论,但没有成功。

现在回过头来看历史,爱因斯坦的失败并不奇怪。

实际上自然界还存在另外两种相互作用力??弱力和强力。

现在已经知道,自然界中总共4种相互作用力除有引力之外的3种都可有量子理论来描述,电磁、弱和强相互作用力的形成是用假设相互交换"量子"来解释的。

但是,引力的形成完全是另一回事,爱因斯坦的广义相对论是用物质影响空间的几何性质来解释引力的。

在这一图像中,弥漫在空间中的物质使空间弯曲了,而弯曲的空间决定粒子的运动。

人们也可以模仿解释电磁力的方法来解释引力,这时物质交换的"量子"称为引力子,但这一尝试却遇到了理论上的很多困难。

近年来,一种新的统一理论正在兴起,称为超弦(super-string)理论。

这理论认为微观粒子不是一个点,而是一条一维弦,自然界中的各种不同粒子都是一维弦的不同振动模式,并在弦的基础上形成一套量子化方法。

这理论宣称这是第一次得到的可重整化引力理论,这理论只有几个基本参数,其他参数原则上都可以在理论中计算得到,只是由于数
学上的困难,暂时还算不出来。

人们期望这一理论可以统一四种基本相互作用,当然,目
前困难还很大,对这理论持批评意见的人也很多。

上个世纪后半叶以来,不少科学家提出了各种大统一理论,希望将四种力用一种理论
统一起来,但都遇到这样那样的困难,其中只有弱力和电磁力的统一(称之为电弱力)较
为满意。

用规范理论统一四种基本相互作用是一种诱人的因素,但是在前进道路上也有可
能会遭到失败。

也许人们还会寻找新的途径去统一各种基本的相互作用。

通过一系列探索、失败、成功,再失败,再成功,不断发现矛盾,解决矛盾,每一次循环都在加深着人类对
自然界的认识。

四种力的比较
来源:江西教师网
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