二、了解物理学是研究什么的科学
笼统地说物理学是研究大自然的科学，具体地说物理学是研究自然中物质的性质、组成、结构和物质运动规律的一门科学。
为什么要研究物质的性质呢？
自然中的物质性质多种多样，有的称作属性，有的叫作特性。
人们之所以研究物质的性质，是为了鉴别、区分物质，发现新的物质。更重要的是为了应用。
例如，在日常生活中用的电热壶，如下图所示。
它的“提把”选用导热性能差，绝缘性能好的材料制作；它的“外壳”选用硬度强，导热性能好的材料制作；内部的“电热环”选用导电性能强，导热性能好的材料制作。
又例如，在高科技方面，人们发现单晶硅这种物质具有单向导电性，是制作芯片的重要材料，芯片是内含集成电路的硅片，如下图所示。
芯片的用途极其广泛，当今的工业、农业、军事、航天、航空、航海、医疗、教育、通信等方方面面几乎都离不开它，手机和电脑中的核心部件就是芯片。
在指甲盖大小的芯片上要注入数百亿量级的元件，必须用“纳米级”的光刻机才能做到。（1纳米相当于头发丝直径的6万分之一） 目前我国光刻技术在14纳米量级上，而世界最先进的光刻技术已达到了5纳米。
西方国家为了遏制中国的发展，限制芯片向我国进口。
例如，美国正式公布了芯片出口限制新举措，140多家中国半导体企业被列入实体清单，而且明确规定出口产品中，美国技术含量为0。
近年来，中国政府一直在推动国产芯片替代计划，以满足国内市场对芯片的巨大需求。这个计划鼓励国内芯片制造商加强自主研发，努力提升芯片制造水平，逐步实现国产芯片的替代。
可见，人们研究物质的性质多么重要。
为什么研究物质的组成、结构和物质的运动规律呢？
人们在比较太阳系和原子的组成、结构和运动中发现，它们十分相似，如上图所示。太阳系中八大行星绕太阳运转的同时各自均绕自身轴转动，同样，原子中核外的电子绕核高速转动的同时，也各自绕自身轴旋转。
上述现象就如同陀螺转动，即陀螺在自身转动的同时，又在绕0这个中心稳定地转动。
后来，人们发现陀螺运动有两个重要特性：
一是“进动性”，指陀螺在地面上旋转时，其轴会不停地扭动，也就是其轴绕0这一中心转动，如下图所示，这就是进动。
二是定轴性，也就是陀螺的自转轴在空间的指向保持稳定不变的特性，也称作稳定性。
例如，我们的地球，日复一日，年复一年地自转的同时，公转于太阳，如同陀螺似的“进动”， 地球绕太阳公转的过程中，其自转的“轴向”始终不变，并总是指向北极星，如下图所示。
人们发现地球的进动，具有周期性的规律。这种周期性的变化给人们带来了“昼夜交替”和“四季变更”的秩序。而这种自然秩序使人类养成了“日作晚息”的生活习性，掌握了“春种秋收”的规律。
人类探究自然规律，一方面是合理、充分利用自然规律，另一方面是人类要学会遵循自然规律，并与自然和谐共存。
关于陀螺两个特性的应用十分广泛。
例如，在军事上，从枪膛中射出的子弹，由于枪膛内壁刻有“来复线”（弹簧式是曲线），弹头在“来复线”和火药燃烧爆炸的冲击力作用下做高速进动。
这不仅使弹头保持稳定的高速飞行姿态，而且能准确地击中目标，如下图所示。
又例如，在航天上，人们研制陀螺传感器安装在飞船上，确保飞船以稳定的姿态在空中飞行，如下图所示。
可见，人们研究物质的组成和结构，其目的是探究宇宙的起源，揭示物质各种性质产生的原本机理和它们运动规律形成的本来原因，进而找出它们应用的更多途径，同时也让我们认识到人类所有应用，均源于大自然中物质的性质和物质运动的规律。这就是我们倡导“拜大自然为老师”的道理。
综上所述，人们研究物质的性质、组成、结构和物质运动的规律，是人类生存的必须和社会发展的需要，也是促进国家和民族富强的动力资源。
三、了解科学与技术之间的关系
所谓科学，其研究的对象是自然和社会中的客观现象，并把在所研究的客观现象中被证实的结论，用自然与数学语言表达出来的“系统化的知识”。
简而言之，科学就是系统化的知识，也就是按照一定的逻辑和结构进行归类和整理的知识。
例如，自然科学中的物理学、数学等和社会科学中的哲学、文学等。
所谓技术，是解决问题的“方法”和“方法原理”，指人们利用现有事物形成新事物，或是改变现有事物功能、性能的方法及原理。
例如，将自来水笔改变成圆珠笔的方法和方法原理，如下图所示。
自来水笔运用大气压差原理设计成吸墨水的弹性橡胶笔胆，墨水在重力作用下自动流到笔尖，以达到书写的目的，而圆珠笔则是利用球珠在书写时与纸面直接接触产生摩擦力，使圆珠在球座内滚动，带出笔芯内的油墨或墨水，以达到书写的目的。两种笔的零部件均需要加工制作技术。
可见，技术是科学通向实际应用的桥梁，如下图所示。
例如，“能量转化与守恒原理”是理论知识。若将这一理论知识转变成实际应用，就必须通过技术这座“桥梁”。
如下图所示的内燃机的制造技术，就是将内能转化为机械能应用的桥梁，发电机的制造技术，就是机械能、内能转化为电能应用的桥梁，电动机的制造技术，就是电能转化为机械能应用的桥梁。
这些机器的零部件的加工制作，就需要工匠们精湛的技术才能完成。
这就是国家为什么要弘扬大国工匠精神。
可见，一个国家既需要科学家，也需要大国工匠。
科学与技术的关系说明，理论必须联系实际，否则理论便是空洞的理论。
因此，同学们学习物理时一定要联系实际应用。
（一审：季毓，二审：朱冒森，三审：郭惠宇）
