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　　一、基礎物理學

　　(一)熱力學三定律

　　熱、電磁、光等現象和機械運動都是能量的不同形式，可以相互轉化，并且遵循能量守恒定律。

　　熱力學第一定律：熱力學系統如不吸收外部熱量卻對外做功，須消耗內能；不可能造出既不需外界能量又不消耗系統內能的永動機。

　　熱力學第二定律：熱機不可能把從高溫熱源中吸收的熱量全部轉化為有用功，總要把一部分傳給低溫熱源。根據這個定律，任何熱機的效率都不可能達到100%。

　　熱力學第三定律：在科學家研究固體、液體、分子和原子的自由能的基礎上，能斯特提出，在溫度達到絕對零度(-273攝氏度)時，物質系統(分子或原子)無規則的熱運動將停止。絕對零度不可能達到，但是可以無限趨近。

　　(二)電磁理論

　　1864年，麥克斯韋預言了電磁波的存在，并預言光是一種電磁波。1888年，赫茲發現了電磁波。麥克斯韋的電磁理論成為描述電磁運動的基本理論，被稱為自然科學的第三次理論大綜合。

　　二、現代物理學

　　現代物理學通常是指20世紀初開始發展起來的物理學，包括相對論、量子力學、原子和原子核物理學、粒子物理學等，是物理學的重要組成部分。

　　(一)粒子物理學

　　粒子物理學研究比原子核更深層次的微觀世界，物質的結構性質和在很高的能量下，這些物質相互轉化的現象，以及產生這些現象的原因和規律。

　　迄今，人們已認識到構成物質的最小組成為三種粒子：輕子、夸克、媒介子。

　　作用在物質上的所有的力可歸結為三種：引力、強力、統一的電弱力。(傳統上將力分為四種：引力、電磁力、強力和弱力。上世紀60年代，物理學家發現弱力和電磁力是可以統一起來的，它們是一種事物的不同側面，統稱電弱力)

　　(二)相對論

　　相對論是愛因斯坦創立的物理學理論，描述物體的高速運動和相關的時空性質。相對論引發了現代物理學革命，同時也深刻地影響了人類的時空觀。相對論包括狹義相對論和廣義相對論。

　　(三)量子力學

　　量子力學是描述微觀世界結構、運動與變化規律的物理科學。量子力學的產生和發展標志著人類認識自然實現了從宏觀世界向微觀世界的重大飛躍。

　　三、現代宇宙學

　　廣義相對論是現代宇宙學研究的理論基礎。

　　1.多普勒效應物理學是測定物體運動速度的有力手段。利用光波波長的相對移動量與相對運動速度成正比來測量物體的運動速度。科學家利用多普勒效應證實了宇宙是不斷膨脹的大爆炸理論。

　　2.通過電磁波傳遞宇宙的各種信息，天文學家們可以對宇宙的結構、起源和演化進行研究。比如，利用光學望遠鏡可以接收到可見光傳來的天體信息；利用射電望遠鏡可以接收天體傳來的射電波；利用裝置著探測天體的紅外線、紫外線、X射線和丁射線等各種儀器的衛星、高能天文臺，接收全部電磁波傳來的信息，研究不同類型的天體狀況，分析宇宙的結構和它們的演化過程。

　　3.黑洞：所謂“黑洞”，是引力場很強的一種天體，就連光也不能逃脫出來。恒星的半徑小到一特定值(天文學上叫“史瓦西半徑”)時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。

　　4.在20世紀40年代末，美國物理學家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型。認為，宇宙起源于160億年前的一次大爆炸。在大爆炸后，四種基本力，即引力、強力、弱力和電磁力逐一地分化出來。后來，物質形態依次演化為原子、氣態物質、各種恒星體系，最后發展成今天的宇宙。

　　四、四大生物工程技術

　　細胞是一切生命體的基本單位；蛋白質是構成生物體的主要成分，是構成細胞的基本物質材料；核酸同生物的生長、發育、繁殖、遺傳和變異有著密切的關系。現代生物發展新技術的主要內容就是生物工程技術，它包括基因工程、細胞工程、發酵工程和酶工程四個方面。

　　關鍵詞一：雜交水稻

　　“雜交水稻之父”——袁隆平

　　關鍵詞二：轉基因食品

　　轉基因食品是利用現代分子生物技術，將某些生物(包括動物和植物)的基因轉移到其他物種中去，改造生物的遺傳物質，使其在形狀、營養品質、消費品質等方面向人們所需要的目標轉變。

　　關鍵詞三：克隆技術

　　克隆技術是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因組的后代的過程。科學家把人工遺傳操作動物繁殖的過程叫克隆，這門生物技術叫克隆技術，含義是無性繁殖。

　　關鍵詞四：干細胞技術

　　干細胞技術又稱為再生醫療技術，是指通過對干細胞進行分離、體外培養、定向誘導、甚至基因修飾等過程，在體外繁育出全新的、正常的甚至更年輕的細胞、組織或器官，并最終通過細胞組織或器官的移植實現對臨床疾病的治療。 

　　五、能源技術與節能減排

　　能源是指人類能夠獲取利用的能量資源。

　　能源按其來源可分為三類：第一類是來自地球以外的太陽能，包括由太陽能轉化形成的化石資源(煤、石油、天然氣等)、生物質能、水能、風能、海洋能等資源。第二類是地球本身蘊藏的能量資源，主要是核裂變能、核聚變能及地熱能資源。第三類是地球和月球、太陽等天體之間有規律的運動所形成的能源，如潮汐能等。

　　按其能否重復產生，又可分為可再生能源和非再生能源。可連續再生、連續利用的能源稱為可再生能源，如風能、水能、太陽能等。經過億萬年形成的、短期內無法恢復的能源，稱為非再生能源，如原煤、原油、天然氣等。

　　能源分為傳統能源和新能源兩種。新能源最主要的特點在于污染小、儲量大。關注新能源技術，是我國推行低碳經濟的一個重要方面。

　　相關知識點

　　1.在我國，西藏西部太陽能資源最豐富，居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。

　　2.風力機的兩個發展方向：大型化——風輪直徑長達100米；小型化——風輪僅有0.8米。               

　　3.丹麥是世界風能發電大國和發電風輪生產大國，是世界上的“風車大國”。

　　4.2009年9月，中國在青藏高原發現凍土層可燃冰。