關(guān)于高中近、現(xiàn)代物理知識(shí)的教學(xué)建議

陳運(yùn)保 段曉莉

(河南師范大學(xué)，河南 新鄉(xiāng) 453007)

近、現(xiàn)代物理在物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域中具有舉足輕重的地位,也是當(dāng)今科技和工業(yè)發(fā)展的重要理論基礎(chǔ),因此,高中生學(xué)習(xí)近現(xiàn)代物理的一些初步知識(shí)是頗具裨益的,不僅有助于學(xué)生建立完整的物理知識(shí)體系、了解現(xiàn)代物理思想方法,而且有助于學(xué)生理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的關(guān)系,理解科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的內(nèi)涵,強(qiáng)化科教興國(guó)的使命感．

近、現(xiàn)代物理被引入高中物理課程的主要內(nèi)容是原子論、相對(duì)論和量子論等,例如《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[1]要求:初步了解相對(duì)論時(shí)空觀．了解廣義相對(duì)論的主要思想、結(jié)論和觀測(cè)證據(jù)．知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,了解微觀世界的量子化特征．體會(huì)量子論的建立對(duì)人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的影響．

但是在教學(xué)實(shí)踐中,近、現(xiàn)代物理知識(shí)的教學(xué)面臨著很多困境,有研究者針對(duì)新教材中近、現(xiàn)代物理教學(xué)的效果進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)查,[2，3]揭示了一些問(wèn)題,例如，教師和教材都存在傳統(tǒng)物理教學(xué)定勢(shì)、教師的知識(shí)水平和學(xué)生認(rèn)知水平的局限性、高考大綱的局限性問(wèn)題等．

從課標(biāo)來(lái)看,高中對(duì)近、現(xiàn)代物理知識(shí)的要求絕大多數(shù)是“了解”層次,要求不高,因此,在教學(xué)中一定要講得淺顯,切忌太難、太高深,但另一方面,即便淺顯,也需要講解清晰、明確、透徹,不失其科學(xué)性．不能只是給出幾個(gè)名詞、條文讓學(xué)生死記硬背,也不能不講或任由學(xué)生處理、不了了之．那么,如何才能把這看似矛盾的兩方面統(tǒng)一起來(lái)，改善近、現(xiàn)代物理知識(shí)的教學(xué)效果呢?本文認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手．

1 重構(gòu)教師的近、現(xiàn)代物理知識(shí)結(jié)構(gòu)

當(dāng)前高中教師的近、現(xiàn)代物理知識(shí)主要來(lái)自大學(xué)期間的專業(yè)課學(xué)習(xí),而大學(xué)專業(yè)課中的近、現(xiàn)代物理學(xué)具有系統(tǒng)性和完整性的特點(diǎn),其邏輯嚴(yán)密,鋪墊厚實(shí),并且有相關(guān)專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)做支撐．這些都是在中學(xué)物理教學(xué)中不可能具備,也無(wú)法做到的．因此,盡管教師具有充足的近、現(xiàn)代物理知識(shí),但其知識(shí)構(gòu)架和認(rèn)知體系很難為中學(xué)教學(xué)所用．這里以大學(xué)專業(yè)教材中關(guān)于狹義相對(duì)論的教學(xué)為例加以討論．如高等教育出版社出版的郭碩鴻先生的《電動(dòng)力學(xué)》[4]中,對(duì)狹義相對(duì)論中關(guān)鍵結(jié)論諸如“鐘緩尺縮”和“質(zhì)能方程”的推導(dǎo)都是從洛倫茲變換出發(fā)的,而中學(xué)物理中根本不涉及洛倫茲變換的內(nèi)容．因此,教師在大學(xué)專業(yè)課上的知識(shí)構(gòu)架在中學(xué)課堂上將無(wú)法施展,教師會(huì)感覺(jué)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都顯得很突兀,不能與其他知識(shí)很好地銜接和過(guò)渡,甚至感到無(wú)從下手．

事實(shí)上,中學(xué)物理教材中采用了完全不同于大學(xué)專業(yè)課程中的方式來(lái)引入狹義相對(duì)論中的關(guān)鍵結(jié)論,其講述憑借定性的分析并帶有科普的色彩．

因此,在講授近、現(xiàn)代物理知識(shí)時(shí),高中教師不應(yīng)該完全依賴在大學(xué)專業(yè)課中系統(tǒng)而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)構(gòu)架,而應(yīng)該重構(gòu)一套適合中學(xué)生理解力和認(rèn)知力的知識(shí)構(gòu)架,其中一個(gè)必要且可行的方法是閱讀一些有關(guān)近、現(xiàn)代物理的科普性質(zhì)的文獻(xiàn)和書(shū)籍．如霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》,張軒中的《相對(duì)論通俗演義》,日本北海道大學(xué)畢業(yè)的山本將史所著的《漫畫(huà)相對(duì)論》,大阪教育大學(xué)江福純著的《寫(xiě)給小學(xué)生看的相對(duì)論》,畢業(yè)于東京理科大學(xué)石川憲二的《漫畫(huà)量子力學(xué)》等,這類科普性書(shū)籍深入淺出、通俗易懂,又善打比方,但同時(shí)又不失其科學(xué)性．這些內(nèi)容將有助于教師通俗易懂地理解和講授近、現(xiàn)代物理知識(shí)的內(nèi)涵．

2 善于利用近、現(xiàn)代物理與經(jīng)典物理之間的聯(lián)系和區(qū)別,實(shí)施對(duì)比性教學(xué)

正如前述,近、現(xiàn)代物理知識(shí)在中學(xué)課堂上顯的孤立突兀,原因正在于這部分知識(shí)與經(jīng)典物理知識(shí)之間有一定的間隙．因此,教師需充分挖掘這種關(guān)聯(lián)性、找出異同點(diǎn),要加強(qiáng)新舊知識(shí)的對(duì)比、銜接和過(guò)渡．

這里以狹義相對(duì)論中“同時(shí)的相對(duì)性”為例簡(jiǎn)要闡明新舊知識(shí)間的連接．教材[5]中的圖示(如圖1所示)是“同時(shí)相對(duì)性”的原理圖,作為對(duì)比,教師首先把其中的燈換成一個(gè)能夠前后發(fā)射的機(jī)槍,并假設(shè)向前向后發(fā)射出的子彈相對(duì)于槍口的速度相同,然后讓學(xué)生思考向前和向后的子彈是否同時(shí)射到接收靶上．這個(gè)思考題即使在經(jīng)典物理中也不失其教學(xué)重要性和趣味性．通過(guò)教師引導(dǎo),讓學(xué)生體會(huì)參照系的選擇問(wèn)題,這會(huì)導(dǎo)致兩種不同的解法:一種是選車為參照系,那么車廂就是靜止的,機(jī)槍和靶都靜止,顯然兩個(gè)子彈同時(shí)到達(dá)車頭和車尾．另一種是選地面為參照系,那么根據(jù)伽利略變換,射向車頭的子彈速度大小為v彈+v車,射向車尾的速度大小為v彈-v車．同樣地,射向車頭的子彈與車頭接收器之間是“追擊問(wèn)題”,兩者間(即子彈和車頭接收器之間)的相對(duì)速度大小為v彈+v車-v車=v彈; 射向車尾的子彈與車尾接收器之間是“相遇問(wèn)題”,兩者間(即子彈和車尾接收器之間)的相對(duì)速度大小為v彈-v車+v車=v彈，因此,子彈也是同時(shí)到達(dá)車頭和車尾的．兩種參考系的結(jié)論是相同的,即向前、向后的子彈同時(shí)到達(dá)車頭靶上和車尾靶上．這意味著兩個(gè)事件不管在哪個(gè)參考系下都是同時(shí)發(fā)生的．換句話說(shuō),“同時(shí)性”是絕對(duì)的,不依賴參照系的．

然后把機(jī)槍換成燈,相應(yīng)地把子彈換成了光信號(hào),結(jié)果又會(huì)如何呢?

圖1 地面和運(yùn)動(dòng)的車廂中“同時(shí)的相對(duì)性”問(wèn)題

如圖1所示,圖中O代表在正中心位置的一盞燈,當(dāng)燈打開(kāi),兩束光線分別射向車頭和車尾．站在車內(nèi)的觀測(cè)者看到的燈和前后接收器均為靜止．因此,看到兩束光“同時(shí)”到達(dá)車頭和車尾,即車頭接收光信號(hào)和車尾接收光信號(hào)這兩件事是“同時(shí)”發(fā)生的．但在車外地面上的觀測(cè)者所看到的情況則不同．首先強(qiáng)調(diào)，根據(jù)光速不變?cè)?地面觀測(cè)者看到的向左、向右射出的光的光速依然均為c不變.這一點(diǎn)導(dǎo)致了和經(jīng)典物理的重要不同.再考慮到車向右運(yùn)動(dòng),因此,向車尾(向左)射去的光與接收器形成一個(gè)“相遇問(wèn)題”．而向車頭(向右)射去的光與接收器形成一個(gè)“追擊問(wèn)題”．故而光速不變的假設(shè)將導(dǎo)致光到達(dá)車尾的時(shí)間要短于到達(dá)車頭的時(shí)間．因此,車頭接收到光信號(hào)和車尾接收到光信號(hào)這兩個(gè)事件是“不同時(shí)”的, 此即“同時(shí)的相對(duì)性”．

為什么會(huì)產(chǎn)生這樣奇怪的結(jié)果呢?通過(guò)這樣的對(duì)比,學(xué)生不但溫習(xí)了舊的知識(shí),同時(shí)也會(huì)對(duì)新知識(shí)(“同時(shí)的相對(duì)性”)有更深刻的理解,學(xué)生將會(huì)明白光速在任何參考系都不變這條假設(shè)在導(dǎo)出“同時(shí)的相對(duì)性”這一結(jié)論的過(guò)程中所起的關(guān)鍵作用．

進(jìn)一步,教師還要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到經(jīng)典物理的局限性．教師可以向?qū)W生闡明,同時(shí)相對(duì)性的結(jié)論是普適的,所有物體的運(yùn)動(dòng)都存在同時(shí)的相對(duì)性這個(gè)問(wèn)題．在圖1中,即使把光換成子彈,若從狹義相對(duì)論的時(shí)空觀出發(fā),站在地面的觀測(cè)者依然能夠得出射向車尾的子彈比射向車頭的子彈先被接收到這樣的結(jié)論,只不過(guò)這種效應(yīng)非常不明顯而已．只有當(dāng)物體速度與光速可比擬時(shí),相對(duì)論效應(yīng)才表現(xiàn)得顯著起來(lái)．

經(jīng)典物理與近現(xiàn)代物理之間的對(duì)比性教學(xué)也可以用于量子論的教學(xué)中,這里也舉一例．在講量子論部分時(shí),為了讓學(xué)生明白微觀粒子與經(jīng)典粒子的不同,可以構(gòu)想如下實(shí)驗(yàn):分別用經(jīng)典粒子(如子彈)和微觀粒子(如電子)進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),并比較其結(jié)果．當(dāng)然,這里教師可以通過(guò)畫(huà)示意圖的方式給出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果.

圖2中,最左側(cè)的發(fā)射器代表機(jī)槍和電子槍．右側(cè)粗線代表子彈在接收屏上的分布,細(xì)線代表電子在接收屏上的分布．兩者的區(qū)別在于,前者沒(méi)有干涉條紋,僅僅是子彈密度分布的相加．后者則是物質(zhì)波的相干疊加的結(jié)果,因此具有明暗條紋．在這個(gè)想象實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)對(duì)比子彈和電子在接收屏上的行為,可以很好地幫助學(xué)生理解微觀粒子和經(jīng)典粒子的差別．

圖2 子彈和電子的雙縫實(shí)驗(yàn)示意圖

最后,筆者想指出對(duì)比性教學(xué)固然有很多好處,但教師要能夠準(zhǔn)確駕馭知識(shí),做到正確類比,不能喪失其科學(xué)性．這里舉一個(gè)相反的案例,有中學(xué)教師講相對(duì)論中時(shí)間的相對(duì)性時(shí)曾做這樣的比喻:讓一個(gè)人在火爐旁待一個(gè)小時(shí),他會(huì)覺(jué)得時(shí)間過(guò)得很慢,而讓他和一個(gè)漂亮姑娘待一個(gè)小時(shí),他會(huì)覺(jué)得時(shí)間過(guò)得很快,這就是時(shí)間的相對(duì)性．據(jù)說(shuō)愛(ài)因斯坦曾用這個(gè)例子說(shuō)明什么叫“相對(duì)”,若僅僅用這個(gè)例子解釋“相對(duì)”這個(gè)詞匯的含義的話,自然也說(shuō)得過(guò)去,但用于理解相對(duì)論時(shí)空觀的內(nèi)涵則是毫無(wú)用處的,應(yīng)該引起教師的警惕．

3 幫助學(xué)生理清脈絡(luò)、抓住關(guān)鍵點(diǎn)

首先,教師要深入透徹地分析教材,理解教材的設(shè)計(jì)思路和推理邏輯．例如,教材在“鐘緩尺縮”這一部分的設(shè)計(jì)思路[5]是:首先提出狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè);從基本假設(shè)出發(fā)先導(dǎo)出“同時(shí)的相對(duì)性”這一重要結(jié)論,再?gòu)摹巴瑫r(shí)的相對(duì)性”出發(fā)導(dǎo)出“尺縮”效應(yīng)； 最后從“尺縮”效應(yīng)出發(fā),設(shè)計(jì)情景可以較為自然地導(dǎo)出“鐘緩”．為此,教師應(yīng)理解這一線索,并抓住“同時(shí)的相對(duì)性”這一關(guān)鍵點(diǎn),讓學(xué)生對(duì)此展開(kāi)深入的討論,提高認(rèn)識(shí),為后面學(xué)習(xí)和導(dǎo)出“鐘緩尺縮”效應(yīng)做準(zhǔn)備．

其次,教師可以結(jié)合物理學(xué)史幫助學(xué)生理清物理知識(shí)發(fā)展的脈絡(luò)．近、現(xiàn)代物理中很多思想的提出都有著非常有趣的科學(xué)背景,教師可以突出近、現(xiàn)代物理知識(shí)的背景以及人類思考這些問(wèn)題時(shí)的思路或物理思想,沿著歷史發(fā)展的脈絡(luò),學(xué)生可以更容易理解其內(nèi)涵，了解近、現(xiàn)代物理的思想方法,并且印象深刻、興趣濃厚．這里以量子論中微觀粒子的波粒二象性為例加以闡明．

即使在大學(xué)課堂,關(guān)于波粒二象性的概念也是一個(gè)很大的教學(xué)難點(diǎn),因?yàn)樗c我們的生活經(jīng)驗(yàn)格格不入．我們沒(méi)有辦法通過(guò)一些形象的比喻幫助學(xué)生理解它,很多貌似生動(dòng)的比喻往往都不能反映真實(shí)的物理本質(zhì),進(jìn)而對(duì)學(xué)生產(chǎn)生這樣或那樣的誤導(dǎo),因而是不可取的．例如,不少人(包括教師)認(rèn)為只有大量的微觀粒子的集體運(yùn)動(dòng)才表現(xiàn)出粒子分布疏密不均的波動(dòng)性,而單個(gè)的微觀粒子只能表現(xiàn)出粒子性;再如,有人認(rèn)為,微觀粒子的波動(dòng)性是指粒子在空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡類似正弦或余弦曲線,因而說(shuō)微觀粒子具有波粒二象性．事實(shí)上上面的這些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)都源于人們的思維太過(guò)膠著于經(jīng)典的物理圖像,并企圖用經(jīng)典的圖像去理解量子物理．事實(shí)證明這是一種徒勞．對(duì)于教學(xué)而言,也同樣如此．當(dāng)教師在課堂上企圖用經(jīng)典的圖像來(lái)闡明量子物理的概念時(shí),他往往就要出錯(cuò)了．那么如何避開(kāi)這些錯(cuò)誤,同時(shí)又讓學(xué)生能夠較好地接受正確的近、現(xiàn)代物理觀念呢?一個(gè)比較好的做法就是結(jié)合近現(xiàn)代物理自身的發(fā)展經(jīng)歷來(lái)講授．就微觀粒子的波粒二象性而言,人類經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程．首先,早在量子論誕生之前,人們對(duì)光的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)有了粒子性和波動(dòng)性之爭(zhēng)，主張光是粒子的代表人物是牛頓,主張光是波的代表人物是惠更斯．但在當(dāng)時(shí),無(wú)論是牛頓的粒子還是惠更斯的波都是經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波．二者是彼此對(duì)立的,不相容的．在早期的光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,人們主要圍繞一些簡(jiǎn)單的光現(xiàn)象進(jìn)行研究:光的直線傳播(一個(gè)典型例子是小孔成像),光的反射(一個(gè)典型例子是平面鏡成像),光的折射(一個(gè)典型例子是凸透鏡成像)．對(duì)于這些簡(jiǎn)單現(xiàn)象,牛頓的微粒說(shuō)和惠更斯的波動(dòng)說(shuō)都能予以解釋,因此難分伯仲．但是到了后來(lái),托馬斯·楊發(fā)現(xiàn)了光的干涉、衍射現(xiàn)象以后,惠更斯的波動(dòng)說(shuō)以壓倒性的優(yōu)勢(shì)占據(jù)了主導(dǎo)地位．再到后來(lái),麥克斯韋進(jìn)一步提出光不但是波而且是一種電磁波的觀念．自此,光的波動(dòng)觀點(diǎn)便無(wú)可非議地被完全確立．但是,到了1905年,愛(ài)因斯坦基于光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出了光子的概念,光的粒子性又被人們重新認(rèn)識(shí)和重視，并且,人們發(fā)現(xiàn)無(wú)論拋棄波動(dòng)性,還是拋棄粒子性都不能對(duì)所有光現(xiàn)象自圓其說(shuō),因此人們?cè)诮?jīng)歷漫長(zhǎng)的思想斗爭(zhēng)之后終于意識(shí)到了波動(dòng)性和粒子性必須具有內(nèi)在的統(tǒng)一．關(guān)于光子的波粒二象性的發(fā)現(xiàn)歷程對(duì)提高學(xué)生興趣、降低學(xué)生接受新概念的困難一定是有益的．

而對(duì)于另一種基本粒子——電子,其波粒二象性的發(fā)現(xiàn)則與光子有著完全相反的命運(yùn)．自從湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子以后,人們從來(lái)都是將其作為粒子看待的,從未意識(shí)到電子會(huì)有波動(dòng)性．由于電子的波長(zhǎng)很短,因此諸如干涉、衍射這些反映波動(dòng)性的現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)上很難觀測(cè),故而在早期的實(shí)驗(yàn)中未能發(fā)現(xiàn)電子的波動(dòng)性．但是,年輕的德國(guó)物理學(xué)博士德布羅意認(rèn)為,電子和光子同為微觀粒子,既然光子具有波動(dòng)性和粒子性,那么電子也應(yīng)該具有波動(dòng)性和粒子性．德布羅意假說(shuō)的正確性由后來(lái)的戴維遜-革末實(shí)驗(yàn)和電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)得以證實(shí)．

物理學(xué)本身的發(fā)展歷程往往就是最符合物理知識(shí)認(rèn)知規(guī)律的過(guò)程．由于近、現(xiàn)代物理教學(xué)的特殊困難,結(jié)合物理學(xué)史進(jìn)行教學(xué)具有特別重要的意義和作用．另外,結(jié)合物理學(xué)史教學(xué)還有助于避免學(xué)生對(duì)近、現(xiàn)代物理概念的理解陷入錯(cuò)誤的陷阱．例如上面提及的對(duì)波粒二象性的種種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)在近、現(xiàn)代物理發(fā)展過(guò)程中都曾出現(xiàn)過(guò),人們?cè)跉v史上通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)和思辨最終都發(fā)現(xiàn)它們是錯(cuò)誤的,如果將這些史料有機(jī)地融入課堂教學(xué)中,將會(huì)很大程度上克服學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)觀念、加深對(duì)概念的正確理解．

4 結(jié)合實(shí)驗(yàn)和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行教學(xué)

物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué),物理教學(xué)要密切結(jié)合實(shí)驗(yàn)、實(shí)例向?qū)W生展示或說(shuō)明相關(guān)的物理現(xiàn)象，概括其中的關(guān)鍵特點(diǎn),揭示其中的物理理論,或運(yùn)用相關(guān)理論解釋現(xiàn)象．近、現(xiàn)代物理教學(xué)也是如此．

關(guān)于狹義相對(duì)論中的基本效應(yīng)的教學(xué),可以通過(guò)一些有趣的思想實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生興趣、幫助學(xué)生理解．著名的孿生子佯謬就是一個(gè)很好的思想實(shí)驗(yàn),并且該思想實(shí)驗(yàn)通過(guò)簡(jiǎn)化最終被真實(shí)實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證．其實(shí)驗(yàn)思想是:一對(duì)孿生子兄弟,其中一個(gè)在家,一個(gè)坐飛船旅行,當(dāng)飛船回到地面家中后,兄弟兩個(gè)哪個(gè)更年輕?而在1970—1971年,科學(xué)家用負(fù)載銫原子鐘的飛機(jī)繞地球赤道飛行一圈回到原點(diǎn)與地面上的銫原子鐘比對(duì),結(jié)果發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘與靜止時(shí)鐘之間的確存在時(shí)間差,其差值大概為10-7s,與根據(jù)相對(duì)論算出的理論值接近．這間接地證明了孿生子實(shí)驗(yàn)在狹義相對(duì)論框架下的結(jié)論．

此外,衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS在以前由于沒(méi)有考慮到相對(duì)論中的時(shí)間相對(duì)性,導(dǎo)致定位誤差較大,現(xiàn)在把相對(duì)論效應(yīng)考慮進(jìn)去之后,精準(zhǔn)度大大提高．

以上這些生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵗裟苡袡C(jī)地融入近、現(xiàn)代物理的教學(xué)課堂,將能有效地激發(fā)學(xué)生的熱情和興趣，降低近、現(xiàn)代物理的學(xué)習(xí)難度．

此外,近、現(xiàn)代物理帶來(lái)了當(dāng)今的科技革命,在社會(huì)各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用,如果能夠結(jié)合其技術(shù)應(yīng)用情景進(jìn)行教學(xué),也將有利于學(xué)生理解知識(shí)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣．

例如,關(guān)于質(zhì)能方程的教學(xué),高中教材對(duì)該方程全部論述只有寥寥3行(不足40字)[5]．那么如何讓學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)這個(gè)方程的奧妙呢?教師可以結(jié)合核能的利用進(jìn)行教學(xué)．例如,結(jié)合原子彈爆炸的圖片、結(jié)合1945年美國(guó)在日本廣島投下的原子彈的歷史來(lái)幫助理解質(zhì)能方程．在廣島爆炸的原子彈造成的破壞力相當(dāng)于13000公噸TNT炸藥,何以有如此大的威力呢? 這與質(zhì)能方程中光速的平方有很大關(guān)系,因?yàn)楣馑?×108m/s,平方之后就是一個(gè)1016量級(jí)．一個(gè)很小的質(zhì)量虧損就能釋放很大的能量,這與TNT炸藥中的化學(xué)能有著本質(zhì)區(qū)別．此外,世界各國(guó)建立的核電站也是利用重核裂變來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和能量轉(zhuǎn)化,是質(zhì)能方程的技術(shù)應(yīng)用．

概括而言,在高中物理課程中引入近現(xiàn)代物理內(nèi)容是非常必要的,但是在教學(xué)實(shí)踐中存在一定的困難,要解決這些困難首先需要教師重構(gòu)近、現(xiàn)代物理知識(shí)結(jié)構(gòu),其次,需要教師采取多種教學(xué)策略輔助教學(xué)．

參考文獻(xiàn)：

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5 人民教育出版社.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理選修3-4[M].北京:人民教育出版社，2011:98-99,98-100,106.