論宏觀物理與微觀物理的關(guān)系

摘要：物理是一門(mén)抽象性以及概括性都非常強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科，由于其抽象性較強(qiáng)的原因?qū)е挛覀冊(cè)趯W(xué)習(xí)物理的過(guò)程中必須要對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行深刻的理解，如若我們只學(xué)習(xí)淺顯的基礎(chǔ)知識(shí)，而不能把知識(shí)的內(nèi)涵以及和其他知識(shí)的聯(lián)系與區(qū)別分清，那么在利用相關(guān)物理知識(shí)解答問(wèn)題時(shí)，就會(huì)容易出現(xiàn)解答正確和錯(cuò)誤兩種截然不同的結(jié)果。因此，在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中需要帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)以及思考，用自身的直覺(jué)思維去向老師提問(wèn)，這樣可以鍛煉我們的思維能力和獨(dú)立思考能力。本文從宏觀物理和微觀物理兩個(gè)方面入手，詳細(xì)探討了宏觀物理和微觀物理以及其二者之間的關(guān)系和聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：宏觀物理；微觀物理；關(guān)系

從物理學(xué)的角度來(lái)看，宏觀物理和微觀物理之間不是針?shù)h相對(duì)的一種關(guān)系，其之間既有緊密的聯(lián)系，也存在著一定程度上的區(qū)別。在高中物理知識(shí)的學(xué)習(xí)階段，我們所需要做的是鍛煉我們的獨(dú)立思考能力和解題能力，而這些能力的鍛煉要求我們要對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行深入的理解，而理解的過(guò)程中需要從宏觀和微觀兩個(gè)角度對(duì)問(wèn)題展開(kāi)探討研究[1]。

一.宏觀物理與微觀物理概述

宏觀物理是和微觀物理是相對(duì)的，如牛頓力學(xué)就是宏觀物理上的概念，而量子力學(xué)是微觀物理上的概念。嚴(yán)格意義上來(lái)講，宏觀物理是微觀物理的理論基礎(chǔ)，在認(rèn)識(shí)和熟知微觀物理之前，首先需要詳細(xì)地了解和探索宏觀物理?，F(xiàn)代化的物理知識(shí)上，多數(shù)微觀物理知識(shí)以及思想都是發(fā)源于宏觀物理的，這也就是說(shuō)，如果我們沒(méi)有對(duì)宏觀物理進(jìn)入深入的研究和探索，微觀物理是不可能得以進(jìn)一步發(fā)展及完善，如果不能學(xué)好宏觀物理，沒(méi)有打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，那么物理的學(xué)習(xí)是非常難的。此外，宏觀物理當(dāng)中的部分規(guī)律也可被應(yīng)用至微觀物理當(dāng)中去。

微觀物理中的微觀這兩個(gè)字主要是指按照單個(gè)微粒所發(fā)揮出的作用對(duì)其所具備的宏觀表現(xiàn)進(jìn)行深入的探索，其是和科技發(fā)展緊密聯(lián)系在一起的，科技的不斷完善使得微觀的概念才得以完善起來(lái)[2]。在高中物理的學(xué)習(xí)階段，針對(duì)同一個(gè)物理問(wèn)題進(jìn)行研究分析時(shí)，不要單單只從宏觀角度展開(kāi)研究分析，要將宏觀和微觀角度結(jié)合起來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的探討分析，將問(wèn)題的本質(zhì)找出來(lái)，而不單單只停留于問(wèn)題的表面知識(shí)。高中物理教材中也涉及到了這個(gè)分析問(wèn)題的方法，比如安培力與洛侖茲力的聯(lián)系以及電流的微觀本質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí)。

二.宏觀物理與微觀物理的關(guān)系

上文從理論基礎(chǔ)上已對(duì)宏觀物理和微觀物理之間的關(guān)系進(jìn)行了分析說(shuō)明，下面我們從具體的例子來(lái)對(duì)其二者之間的關(guān)系進(jìn)行更為深入的探索：

1.已知有一條直導(dǎo)線(xiàn)，其長(zhǎng)度為a，橫截面積為S，并且其單位體積內(nèi)部包含的自由電子為n個(gè)，電子的電荷量是e。假設(shè)其內(nèi)部自由電子朝著定方向移動(dòng)的速率都是v，如果當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部被通入電流時(shí)，（1）求出導(dǎo)線(xiàn)當(dāng)中的電流I；（2）當(dāng)把導(dǎo)線(xiàn)放至在均勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且電流方向垂直于B（磁感應(yīng)強(qiáng)度），導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部中的自由電子受到的所有洛侖茲力的大小總和是F，導(dǎo)線(xiàn)所受到的安培力大小是F安，則證明出F安=F。

解：（1）假設(shè)ΔQ（電荷量）是在Δt這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體橫截面處所通過(guò)的，則按照電流的計(jì)算公式有I=ΔQ/Δt=neSvΔt/Δt=neSv；

（2）由題中條件可知每一個(gè)自由電子受到的洛侖茲力都是F洛=evB，假設(shè)導(dǎo)體當(dāng)中自由電子的個(gè)數(shù)為N，則有N=nSa，并且導(dǎo)體內(nèi)部所有電子受到的洛侖茲力的大小總和是F=NF洛 =nSevB，安培力的大小為F安=IBa=ne=nSevB，因此F安=F。

2.已知有一模型是以磁場(chǎng)的方式來(lái)對(duì)帶電粒子進(jìn)行控制的，并且在一區(qū)域內(nèi)（具體范圍是0≤x

解：在溶液當(dāng)中，其電阻隨著橫截面積大小以及長(zhǎng)度大小的改變所顯示出的變化規(guī)律和金屬導(dǎo)體是完全相同的，因而根據(jù)公式R=pL/S展開(kāi)計(jì)算，在兩端管口被拉長(zhǎng)后，計(jì)算公式改變?yōu)镽1=pL1/S。由題中已知條件知橡膠管的體積沒(méi)有發(fā)生改變，則LS=L1S1，題中已告訴我們長(zhǎng)度之比是3：4，故而橫截面積的比值為4：3。根據(jù)公式有R1=（L1/L）2R=16R/9，由于電壓沒(méi)有發(fā)生改變，根據(jù)歐姆定律知道電流之間的比值I：I1=16：9，即I=9/16I，然后再根據(jù)電流的微觀公式I=nevs可知v=I/nes。由上述公式以及各項(xiàng)比值計(jì)算出速度的比值為v/v1=IS2/I，則有S1=16/9*3/4=4/3，即v1=v3/4。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，宏觀物理與微觀物理之間的聯(lián)系是非常緊密的，二者都有其自身所依靠的研究體系，對(duì)于同一問(wèn)題進(jìn)行研究時(shí)可能造成的影響是不同的，但這種不同不是嚴(yán)格意義上的完全不同，也不是完全相反，這只是由于宏觀的常識(shí)在某些情況下可能和微觀的現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)差異，在深層次上其二者是統(tǒng)一的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉鑫.物理現(xiàn)象中的宏觀和微觀[J].高中數(shù)理化，2015（24）：28-29.

[2]邵媛，唐思睿，周冰心.可視化微觀物理驅(qū)替模型[J].內(nèi)江科技，2010，31（10）：124+130.

作者簡(jiǎn)介：錢(qián)麒祥（2000.02.19—）男，漢族，浙江省金華市人，高中學(xué)歷，研究方向：理科方向。