物理海洋处理数据的程序有哪些

⑴ 海洋标量场网络动态可视化

5.3.2.1 海洋标量场网络动态可视化需求

由于海洋数据具有空间分布和时空过程的特点，用户进行标量场可视化时，需要的数据要从不同位置的服务器上获取，根据不同的可视化目的，用户需要以下几种可视化类型。

5.3.2.1.1 同一时间，不同来源、不同区域的海洋标量场数据快速可视化

我国海洋面积广阔，要获得整个海域的数据，需要很多部门的配合，因此要进行整个海域范围内的标量场数据可视化表达，要从不同地点的服务器获得同一时间，相应区域的数据，然后将这些数据叠加拼接后进行整个海洋范围的可视化，这就需要将各个海洋单位发布的数据进行 “一站式”的集成，使用户可以进行可视化数据的选择，用选择的各个区域的数据组成整个海域的图像来表达海洋某个要素的空间分布情况。

5.3.2.1.2 同一区域，不同时间、不同来源海洋标量场数据时空过程快速可视化

海洋数据具有时空过程特性，需要对某一区域的海洋标量数据进行时空过程的可视化表达，来表现海洋现象的时空变化规律，这一区域的数据可能分布在不同的服务器上，每个服务器上的数据具有不同的时间范围，在进行这一区域的时空过程可视化时就需要把从这些地理位置不同的数据服务器获取不同时间范围的数据，来组成用户需要的时间范围的数据，进行此区域时空过程的可视化。这些不同位置的数据服务需要通过网格环境进行组织、管理和调度，以方便数据的获取。

5.3.2.1.3 相同时间范围，不同区域、不同来源的海洋标量场时空过程快速可视化

为了对不同区域的相同时间范围内海洋标量场数据进行时空过程的对比分析，分别需要获得不同区域相同时间范围内的数据，这些数据分别来自不同单位发布的数据服务，用户要从数据注册网站查找这些范围的数据，在系统中分别选择符合需要的时空过程可视化方法进行数据的可视化表达，然后对两个区域的可视化过程进行对比，获得两个区域时空过程的差别。

5.3.2.1.4 利用不同来源的数据进行海洋模型分析数据的可视化

在海洋数据使用中，用户非常关注的一个需求就是能利用网络上的海洋分析模型和自己的海洋数据进行数据分析，这些海洋模型使用海洋专题应用系统发布在网络上，供用户使用，由于用户需要使用自己的数据，需要将这些数据上传到海洋专题应用服务器进行数据处理，数据处理后的结果需要可视化的表达给用户，以观察用户数据的特征。如: 在海洋专题应用服务器中可能发布了海洋表面温度的等值线生成模型，用户需要根据自己拥有的海洋表面温度数据生成等值线，这样用户就需要把数据上传到服务器，然后通过服务器的分析，产生可视化的等温线结果，并可以将这一结果从服务器上下载。

5.3.2.2 海洋标量场信息网络动态可视化实现方法

在通过 WebGIS 发布地理信息时，一般只是提供一些地图漫游、查询等基本的 GIS 功能，满足用户实际的空间分析需求，但由于海洋数据具有时空过程特性，因此海洋数据的网络可视化表达就不能只是单纯地进行数据的查询和地图的浏览，重点应该表现海洋数据的时空变化过程，使用户可以借助这些时空变化过程发现海洋现象的规律，根据前人在海洋时空过程可视化表达中应用的方法，对研究对象在欧几里德空间中的不同维数来进行分类: 零维的点、一维的线、二维的面，并结合海洋时空过程特点，应用点过程、线过程、面过程概念进行海洋标量场数据时空过程的可视化表达，为用户提供海洋标量场信息服务。

5.3.2.2.1 点过程可视化

点过程可视化是针对空间中的点对象，表现某一固定点位上的海洋要素值随时间变化的动态过程，以过程曲线形式表示，以时间维作为横坐标，海洋要素值为纵坐标。

由于采用网格环境组织数据，所以选择的时间过程的数据可能来源于分布在不同地点的数据源，这些分布式的数据服务器将请求的数据返回给海洋专题应用服务器，进行组织来表达海洋现象的点过程。

点过程可视化功能实现的流程如图 5.10 所示: 用户先通过网格服务管理中心查询加载海洋标量场数据服务，并选择时空过程可视化的时间范围，然后向海洋专题应用服务器发送点过程请求，海洋专题应用服务器向数据服务器发送数据请求，根据用户请求的时间范围对各图层求出该点的数据，由于是对栅格数据进行操作，所以这里的查询更加的复杂，需要开发一个标准的 Web 服务配合 ArcGIS Server 的数据服务向海洋专题应用服务器提供数据，获得的数据返回给海洋专题应用服务器，由点过程服务功能来组织这些返回的数据进行点过程的可视化表达。

5.3.2.2.2 线过程可视化

线过程可视化是以线状目标为研究对象，在此画的线相当于在海洋中的一条测量路径，一般沿着海洋现象的变化轨迹进行测量，所表现的是一条线上各点的物理值随着时间的变化而变化的过程。线过程表示方法是用横坐标表示线上点的位置，用纵坐标表示物理值的大小，每条线表示一段时间内海洋现象的线形轨迹上测量值的变化。

线过程可视化的流程和点过程类似，返回的数据为多条曲线，每条曲线代表一个时间的曲线上标量场数据值的变化，线过程可视化的数据获取是求出与线相交的栅格的属性值，如图 5.11 所示。

图 5.10 点过程可视化流程

图 5.11 线过程数据获取

5.3.2.2.3 面过程可视化

面过程可视化以面状目标为研究对象，用不同的颜色相应表示面上各点的物理值，那么每一时刻该面上都有一个状态与之对应，将这些按时间序列由物理属性数据生成的图像通过应用程序处理后产生动画。这样便可以动态的表现面状目标上物理值随着时间的变化过程。

在网络环境下，进行面过程的可视化，有两种方法: 一种是通过客户端选择的时间和空间范围，向服务器端发送数据请求，得到数据后，通过网络图像组件可以将得到的各时间的图像数据组成 GIF 动画文件返回给客户端，达到海洋标量场面过程可视化的目的; 另一种方法是根据客户端选择的时间或空间范围，向服务器端发送数据请求，然后将所有图片放入客户端的缓存当中，通过客户端的 JS 函数进行循环播放，来实现面过程的可视化。由于第二种方法不需要在服务器端进行 GIF 图片生成，并且数据处于客户端缓冲当中，可以加快数据的显示速度，所以本研究采用第二种方法进行面过程的可视化，这样将分布在网格环境中的服务器端的图像数据发送到客户端经过客户端的组织进行循环可视更加的简单，而且能保证速度。面过程的显示非常直观，人们可以很容易的通过面过程的显示重现该面上的物理值变化过程，并从中可以发现一些规律。

面过程可视化的流程与点过程的流程大体相似，获取的数据为各个时间的海洋标量场图像数据，通过 URL 返回给客户端。

⑵ 海洋测绘技术有哪些

海洋测绘技术有哪些
1、海港工程测量

海港工程设计、施工和管理阶段的测量。为海港工程建设提供资料，保证工程按设计竣工和进行有效的管理。
2、军事海洋测绘
为满足国防建设和军队作战需要，研究对海洋和江河湖泊水域及其沿岸地带进行测量和制图的理论和技术。军事测绘学的组成部分。其成果主要为作战、训练、航行安全和海洋军事工程的建设提供保障，还可广泛应用于国民经济建设和海洋科学研究的各个领域。军事海洋测绘主要包括海洋大地测量、海道测量、海底地形测量和海图制图。
3、海道测量
为保证舰队战斗行动和航行安全对海洋和江河湖泊所进行的测量和调查。包括港湾测量、沿岸测量、近海测量和远海测量。获得的各种资料主要用于编制航海图。
4、测深仪器
测量地球表面水体深度的仪器。广泛应用于海洋测量和海洋考察工作中。有测深杆、水铊、回声测深仪、多波束测深系统、遥感测深系统和磁测深系统。
5、水声定位系统
使用水下声标（应答器）测定舰船或其它目标相对位置的系统。由固设于海底的水下声标和船上的换能器、接收发射机及其终端所组成。具有携带方便、独立使用和定位精度较高等优点。主要用于海洋大地测量和海洋工程测量，也可用于扫布雷和打捞定位。
6、海底地形测量
测量海底起伏形态的方法。是陆地地形测量在海洋上的延伸。其内容包括获取海底地貌形态信息，探测海底沉积物的分层结构，收集露出水面、悬浮水中或固定于底土的植物等，为编制海底地形图提供基本资料。
7、海洋重力测量
利用海洋重力仪测量海区重力加速度值的方法。它是海洋大地测量的组成部分，也是海洋地球物理勘探内容之一。为保障远程武器的发射，海洋资源开发和地球引力场的研究提供重力资料。海洋重力测量分为海底重力测量和船上重力测量两种方法。

⑶ 数据处理软件有哪些

大数据分析平台是一个集成性的平台，可以将企业用户所用的数据接入，然后在该平台上进行处理，最后对得到的数据，通过各种方式进行分析展示。
大数据平台应该是集数据整合、数据处理、数据存储、数据分析、可视化、数据采集填报等功能为一体，真正帮助企业挖掘数据背后的业务逻辑，洞悉数据的蛛丝马迹，发现数据的潜在价值。亿信华辰的一站式数据分析平台ABI，就是大数据分析平台的一个典型代表。该平台融合了数据源适配、ETL数据处理、数据建模、数据分析、数据填报、工作流、门户、移动应用等核心功能。采用轻量级SOA架构设计、B/S模式，各模块间无缝集成。支持广泛的数据源接入。数据整合模块支持可视化的定义ETL过程，完成对数据的清洗、装换、处理。数据集模块支持数据库、文件、接口等多方式的数据建模。数据分析模块支持报表分析、敏捷看板、即席报告、幻灯片、酷屏、数据填报、数据挖掘等多种分析手段对数据进行分析、展现、应用。

⑷ 海洋环境数据集成

2.2.3.1 基于元数据的海洋数据集成

地理空间数据的元数据是指地理空间相关数据集和信息资源的描述信息，它是对空间特征的概括和抽取。元数据信息可提供空间数据集的特征资料，数据用户可据此来确定该数据的名称、来源、组织结构、适用范围等。而地理空间元数据是关于数据的数据，在地理空间信息中用于描述地理空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。地理空间元数据目前的一个典型应用就是利用互联网进行地理信息的查询和检索。拓展开来，利用地理空间元数据可以建立空间信息的数据目录和数据交换中心，利用这些元数据，用户可以发现、获取、理解相关的空间数据及其服务信息(梅琨，边馥苓，2006; 陈述彭等，1999)。因而，可以认为地理空间元数据是地理空间信息服务的基础。

目前对 WebGIS 中元数据的研究多数停留在理论研究上，从系统开发实践的角度，对系统分析、设计和应用中的元数据的应用研究还存在明显的不足。要从根本上解决服务动态智能组合实现困难，本研究认为 Web 服务注册标准及细粒度封装是很有必要的。可以从源头上解决服务调用过程中会出现的种种问题。解决服务动态智能组合实现困难，首先要从服务的源头开始标准化，用户注册自己的服务，要遵循一定的标准，即，输入的元数据信息的内容和格式要严格按照一定的标准，对于 GIS 服务，要遵照 GIS 领域的标准来注册。强制服务注册用户按标准来发布服务，可以实现同类型服务的统一，便于开发用户在使用服务时，动态调用和智能组合(王方雄等，2005; 张佩云等，2007; 陈哲强等，2007)。

基于元数据的分布式共享框架不足之处，在于实现了具有相同数据模型和结果的异地读取，即只是一种异地同质数据的共享，还不能实现异地异质数据的共享，也不能把发布在异地的数据一体化，更不能解决数据库的无缝组织问题。虽然这种分布式空间数据库在数据转换方面有一些不足，但却是目前 GIS 海量数据共享的比较好的解决方案之一。因为该种方式利于数据的独立性，使用户看到一个完整的内容，逻辑统一的数据库，可以方便地访问任何数据，而不需要知道数据实际的物理存储，符合地理数据分布的特点(陈爱军等，2002)。

2.2.3.2 海洋环境数据集成模式

在海洋时空数据的广泛应用中，存储格式的多样性是多源海洋时空数据集成的瓶颈，目前对于格式不同的多源海洋环境数据，主要有如下集成模式。

(1)数据格式转换模式: 在这种模式下，其他数据格式经专门的数据转换程序进行格式转换后，复制到当前系统中的数据库或文件中。

(2)数据互操作模式: 该模式是 Open GIS Consortium(OGC)制定的规范。OGC 是为了发展开放式地理数据系统、研究地学空间信息标准化以及处理方法的一个非营利组织。空间数据互操作是指在异构数据库和分布计算的情况下，用户在相互理解的基础上，能透明地获取所需的空间信息。OGC 为数据互操作制定了统一的规范，从而使得一个系统同时支持不同的空间数据格式成为可能。根据 OGC 颁布的规范，可以把提供数据源的软件称为数据服务器(Data Servers)，把使用数据的软件称为数据客户(Data Clients)，数据客户使用某种数据的过程就是发出数据请求，由数据服务器提供服务的过程，其最终目是使数据客户能读取任意数据服务器提供的空间数据。OGC 规范基于 OMG 的 CORBA、Mi-crosoft 的 OLE/COM 以及 SQL 等，为实现不同平台间服务器和客户端之间数据请求和服务提供了统一的协议。OGC 规范得到 OMG 和 ISO 的承认，从而逐渐成为一种国际标准，将被越来越多的 GIS 软件以及研究者所接受和采纳。目前，还没有商业化 GIS 软件完全支持这一规范。

(3)海洋时空数据的直接访问模式: 直接数据访问指在一个软件平台中实现对其他软件数据格式的直接访问，用户可以使用单个软件存取多种数据格式。直接数据访问不仅避免了繁琐的数据转换，而且在一个软件中访问某种软件的数据格式不要求用户拥有该数据格式的宿主软件，更不需要该软件运行。直接数据访问提供了一种更为经济实用的多源海洋时空数据集成模式。刘志强等(2005)提出了网络环境下实现多源地理空间数据集成的方法———基于空间元数据的分布式部件方法，该方法借鉴了 ODBC 数据集成的思想，以数据集成中间件的形式屏蔽多源地理空间数据的异构性，有效地解决了地理数据集成过程中的地理数据位置透明性和存储格式问题，其分布式部件可以位于不同的数据服务器上，提供一定的数据互操作能力。但是该数据集成中间件要根据数据格式的不同调用不同的设计获取部件，容易造成集成中间件的庞大。解决多格式数据集成和共享一直是近年来GIS 应用系统开发中需要解决的重大问题，也是海洋时空数据应用亟待解决的问题。

2.2.3.3 基于地理本体的海洋数据集成

由于目前对空间数据语义的形式化表达存在诸多缺陷，从而影响了基于语义的 GIS 空间数据集成。而本体作为共享概念模型的明确的形式化规范说明，能够提供与数据有关的概念模型或学科感知的信息，并形式化地描述领域知识、共享词汇和词汇间相互关系。同时，由于本体与数据可以分别存储在不同的结构中，并通过映射方法建立与数据的联系，既可以为数据提供形式化语义，又避免了为语义上同类的数据提供相同语义描述所带来的冗余，还可以与多个不同的数据集合建立映射关系，从而实现了本体的重用。因此，传统的数据库和信息集成领域已有许多学者提出了基于本体的语义集成方法。GIS 领域，国际上也已经有些学者提出了基于本体的地理空间数据集成方法。

针对海岸带及近海空间数据的多语义、多源、多尺度和时空多变的复杂特性，在分析国际上关于基于本体的地理空间数据集成方法的基础上，王敬贵(2005)提出了基于地理本体的多源空间数据集成方法，并把问题具体到海岸带及近海领域进行方法和关键技术的研究。该方法从空间数据生产过程的概念模型入手，首先建立对应于多源空间数据各自的本体模型(概念模型)，进而进行不同本体模型的集成，然后通过本体模型到底层数据模型之间的映射关系，实现从海岸带及近海多源空间数据从语义到物理层数据的有效集成。

图 2.4 示出基于本体的海岸及近海空间数据集成的示意图。图中由竖虚线分开的右半部分表示从客观世界到底层数据世界的抽象过程，左半部分是在这一抽象过程之上的数据集成方法。由横线分割开的两部分分别表示两种不同的集成体系。其中下半部分反映的是现有的 GIS 空间数据集成思路和策略，即从数据本身的逻辑和物理模型出发开展集成理论和具体方法，正如所述。在此所提出的方法则由把这两个部分(横虚线分割的两部分)统一起来进行数据的集成，采用自上而下的思路先完成数据对应的本体模型的集成，再结合自下而上的数据自身的集成方法，最终实现空间数据完全集成。

图 2.4 基于本体的海岸带及海洋空间数据集成示意图

2.2.3.4 集成总体框架

如图 2.5 所示，基于上述的技术思路，在这里给出基于地理本体的多源空间数据集成的总体框架。这种数据集成方法以数据所对应的本体集成为前提，在本体集成的基础上派生出多源数据之间的数据映射关系和操作关系，从而通过概念的映射和数据的各种操作转换实现集成。

图 2.5 中，虚线左边的部分是地理本体的集成流程，右边部分是以本体驱动的数据集成流程。其中左边关于本体的集成流程主要有以下几步骤:

首先，分析存储在海岸带及近海综合数据库中的多源数据和空间数据文件，对来自不同领域数据生产者的数据进行信息本体模型的建立; 由于数据生产者的领域背景和应用目的相同，导致各自所获取数据所隐含的信息本体模型也各不相同，因此会有多个不同的信息本体模型对应于底层的数据库或者数据文件。

其次，从集成的角度对海岸带及近海进行集成角度下对客观世界的抽象模式，针对集成应用目标，结合海岸带及海洋的领域知识和相应地领域模型，构建海岸带及近海的标准本体; 然后，把底层数据的信息本体模型分别与标准的本体模型进行概念和语义的匹配分析，在共享术语表和公共的属性模板下实现本体的集成过程。

具体的本体集成是将两个本体中的所有概念进行比较并确立它们之间关系，然后将这些概念及其关系重新定义为标准本体的过程。图 2.5 中右边关于数据集成流程的部分主要有以下步骤:

图 2.5 基于本体的空间数据集成总体框架

首先，根据本体集成过程中建立的数据信息本体模型与标准本体模型中各个概念之间的关系，确立与各本体中概念相关联的数据类或者数据文件转换到集成本体的数据集所需要的操作集合(分割、合并等);

其次，根据在本体建模时构建的本体转换器，进行相应的数据抽取;

然后，把这些抽取出来的多个数据集按照操作集合给出的算法进行模型运算从而生成满足集成本体抽象模式的集成数据库。

数据类的转换包括不同类之间的直接转换、多个类融合转换为一个新类、一个类的多个子类转换为多个新类或多个新类的子类等情况。最后的这个环节还需参考现有的 GIS 模式集成具体算法。

这种基于地理本体的空间数据集成方法系一种新的研究思路，由于地理本体通过对地理概念及其关系的形式化表达，为数据库中的数据提供丰富的形式化语义，通过用户集成本体和数据生产者信息本体的比较或匹配提取需要的数据集，并结合地学表达和各种应用分析方法，根据需要灵活组合以完成具体应用目标。本体模型实现了知识重用和共享，也是不同信息群体间进行信息交流和通讯的有效途径，从而完成语义的互操作。

⑸ 大数据处理流程包括哪些

大数据处理流程包括：数据采集、数据预处理、数据入库、数据分析、数据展现。

1、数据采集概念：目前行业会有两种解释：一是数据从无到有的过程（web服务器打印的日志、自定义采集的日志等）叫做数据采集；另一方面也有把通过使用Flume等工具把数据采集到指定位置的这个过程叫做数据采集。

2、数据预处理：通过maprece程序对采集到的原始日志数据进行预处理，比如清洗，格式整理，滤除脏数据等，并且梳理成点击流模型数据。

3、数据入库：将预处理之后的数据导入到HIVE仓库中相应的库和表中。

4、数据分析：项目的核心内容，即根据需求开发ETL分析语句，得出各种统计结果。

5、数据展现：将分析所得数据进行数据可视化，一般通过图表进行展示。

⑹ 物理实验都有什么步骤

物理实验学习的步骤和方法
中学物理实验是培养学生科学的观察、实验能力、科学的思维、分析和解决问题能力的主要课程之一。正像李政道先生所说的那样：“教物理重要的是让学生懂道理&8943;&8943;”根据中学物理教学目的和教学大纲的基本要求，在中学物理实验的教学过程中应使学生在科学实验的基本方法上有一个实在的感受，从而培养他们的探索精神和创造性，并受到科学方法的教育。
1.实验设计
为使实验达到预期的目的，必须明白为什么要做这个实验，做这个实验是要解决现实技术问题、知识问题，还是要探索一下教材中将要出现的物理现象等等。解决实际问题时，要明白是什么样的问题；探索书中的知识问题时，应当明白是哪一个问题及什么现象。目的明确，是实验成功的前提。设计实验的基本方法归纳为下面几种：（1）平衡法。用于设计测量仪器。用已知量去检验测量另一些物理量。例如天平、弹簧秤、温度计、比重计等。
（2）转换法。借助于力、热、光电现象的相互转换实行间接测量。例如打点计时器的设计，电磁仪表、光电管的设计等。（3）放大法。利用叠加、反射等原理将微小量放大为可测量。例如游标尺、螺旋测微器、库仑扭秤、油膜
法测分子直径等。
2.探索性实验选题
学生探索性实验，并不是去揭示尚未认识的物理规律，而是在经历该实验的全过程之后，对探索性实验有一个实在的感受，掌握探索未知物理规律的基本方法。
探索性实验的选题应与学生的知识水平和学习任务相适应。在选题方面
应注意到以下几点：
（1）根据中学生学到的数学知识和在实验时间上的限制，实验结果的经验公式以一次线性为宜，如：
①线性关系：y=a+bx
②反比关系：y=a＋b/x
③幂关系： y=axb
改直：logy=loga+blogx
*④指数关系：y=aexp（bx）
改直：lny=lna＋bx
以上各式中x 为自变量，y 为因变量，同时又是被测量，a、b 为常数。
（2）两个被测量之间的变化特征具有较强的可观察性。
（3）经验公式的理论分析不宜过于复杂。
*exp（bx）=ebx，其中e＝2.71828&8943;是一个无理数。
3.物理实验的操作方法
操作能力，主要是指基本仪器的使用和数据的读出，仪器、设备的组装或连接，故障的排除等三个方面。
（1）基本仪器的作用。中学物理实验涉及的基本测量仪器有：米尺、卡尺、螺旋测微器、天平、弹簧秤、温度计、气压计、安培计、伏特计、变阻箱、万用表、示波器等。
使用基本测量仪器的规范要求是：
①了解测量仪器的使用方法，明确测量范围所允许的极限和精密程度；②对某些仪器和电表等，在使用前，必须调节零点，或记下零点误差；
③牢记使用规则和操作程序；
④正确读取数据。
例如，弹簧秤的正确使用要求是：明确弹簧秤的测量范围；测量前，记下零点误差；使用弹簧秤时，施力的方向应与弹簧秤的轴线在同一直线上，不能使弹簧秤受力过久，以免引起弹性疲劳，损坏仪器；正确地观察示数，
记取数据时，不仅要记录最小刻度能指示出来的数，还应读出一位估计数字，数据后面要写明单位。
又如，安培计的正确使用要求是：明确量程；使用前，调节零点；正确连接应与待测电路串联，并注意正、负极性；正确读取数据，注明单位。
（2）仪器、设备的组装或连接。要进行一个物理实验，总是需要把各个
仪器、部件、设备组装起来，并要求装配和连接必须正确无误。具体要求是：布局要合理，要便于观察和操作；连接要正确简单；实验前要检查，必要时进行预备性调节。
例如，电路实验，操作要求是：
①按照实验原理电路图，安排好仪器、元件的布局，要便于连线，便于检查，便于操作，便于读取数据。
②正确地连接电路。
安培表、伏特表是否分别与待测电路串联、并联，正、负极是否正确；滑动变阻器的接线是否合理；连接线路是否符合先支路，再并列，后干路，最后接电源的程序；电键是否能控制电路；接线是否简捷、牢固。
③实验前应先检查电路，发现问题及时纠正，并进行预备性调节。
④严格按操作程序操作。例如改变电阻箱的阻值，是否由小到大，或由大到小，最后，正确读取数据。
（3）故障的排除。实验中的故障排除，不单是一种操作能力，它涉及对实验原理的掌握程度，分析问题处理问题的方法，对各部件工作情况的了解等，是一种综合运用能力。实验发生故障时，应根据各部件工作状态及各部件联接处的分析，可能产生故障的几种因素，逐个检查，以致最后排除故障。
总之，培养实验操作能力，是学习物理的必要基础，它有利于对知识的理解，有利于自己创造条件探索问题，有利于学生智力的发展。
在物理学习中，培养操作能力，应有计划地、分阶段地进行：
第一，操作的认知阶段。要求对操作技能有初步的认识，在头脑中形成操作的映象，要求按规定的程序，做一些目的单纯的定向训练；
第二，操作的协调阶段。要求反复练习操作，提高操作的准确性、协调性。
4.物理实验中的观察内容
观察是对事物和现象的仔细察看、了解。它是思维的知觉，智力活动的门户和源泉。中学物理实验中的观察是一种有目的、有计划而巨比较持久的思维知觉，一般需要重点地观察实验的基本仪器、实验的设备和装置，观察
实验中的各种物理现象和数据、图像、图表以及教师的规范化操作等等。
（1）观察仪器的刻度。仪器刻度的观察，主要是弄清刻度值的单位及其最小分度值，由此可确定测量值应估读到哪一位。例如安培表，当使用0～0.6 安挡时，每小格是0.02 安，指针示数是0.440 安，其中最后一位零是估读数字；当使用0～3 安挡时，每小格是0.1 安，图中指针示数是2.20 安，其中最后一位零是估读数字。
（2）观察仪器的构造。主要是通过观察，了解仪器的结构原理，每个部件的作用、测量范围等等。
例如，液体温度计是利用液体热胀冷缩的原理制成的，它们的底部都有一个玻璃泡，上部是一根顶端封闭、内径细而均匀的玻璃管，在管和泡里有适量的某种液体，管上标有刻度，在温度改变时，液体热胀冷缩，管内液面
位置就随着改变，从液体达到的刻度就可读出温度值。温度计由于用途不一，
测量范围也各不相同。例如体温计的测量范围是35～42℃，一般实验室的水
银温度计其测量范围是-20～100℃。
（3）观察仪器的铭牌。通过对仪器铭牌的观察可了解仪器的名称、规格、
使用方法和使用条件等等。
例如，有的变阻器的铭牌上标有“滑动变阻器，1.5A50Ω”，其中1.5A
和50Ω的意思是变阻器允许通入的最大电流是1.5 安，最大阻值是50 欧姆。
（4）观察图像、图表、示意图、实物图。对图像的观察，主要是观察它
反映的是什么物理现象，物理量变化过程怎样，物理量的变化遵循什么规律。
对图表的观察，主要通过观察了解图表的意义、用途、应用条件以及所
列物理量的单位。
例如，液体的沸点表反映了不同液体沸腾时的温度，用它可以查找液体
的沸点，单位是℃，因液体的沸点跟压强等条件有关系，表中所列的通常是
在1 标准大气压下的沸点值。
对示意图、电路图、实物图等的观察，主要观察它们分别反映的是什么
物理模型、有何种用途、仪器和电路的结构是怎样布局的，各个部件（或元
件）如何连接，各部分有什么关系等等。
（5）观察实验装置的安装。通过对实验装置安装的观察，可了解该装置
的用途，使用了哪些仪器和元件以及仪器配置的顺序和方法等等。
（6）观察实验的操作过程。通过对实验操作过程的观察，可了解操作前
需做哪些准备工作，操作实验的顺序和过程怎样。
（7）观察实验的现象。对实验现象的观察，主要是观察现象产生的条件
和过程。
例如，两根相距很近的平行导线，当通入相同方向电流时，两者会相互
吸引；当通入相反方向电流时，两者就会互相排斥。
（8）观察实验的数据。实验数据的观察，要求观测的方法要正确，数字
的读数要根据仪器最小刻度达到一定的准确度，记录测量的结果时必须明确
数据的单位。
例如，测物体长度，观察刻度时要眼睛正视刻度线，不能斜视。观察装
在玻璃量筒里或玻璃量杯里水面到达的刻度时，视线要跟水面凹形的底部相
平。观察水银温度计时，视线要和水银面最高处相平。（9）观察教师的示范演示。对教师示范演示的观察，就是观察教师规范
化的安装实验装置，合理地安排实验程序和正确的操作过程以及演示物理现
象，数据的读取和记录，如何得到实验结果等等。
5.物理实验中的观察方法
观察物理实验，通常采用的方法有：对比观察法和归纳观察法。
（1）对比观察法。人们认识事物、现象，往往是通过对两个事物、现象
的对比，或把某一现象发生变化的前、后情况进行比较来实现的。
例如，观察物质溶化或凝固时的体积变化，就可以把石腊放在烧杯里，
先用酒精灯徐徐加热使其全部溶化。这时，观察到石腊的液面是水平的，标
出液面与烧杯接触的高度，撤去酒精灯，等石腊冷却全部凝固后，经过观察
发现：石腊面与烧杯接触的高度虽然没有明显的变化，但表面凹下去了。
又如，在学习沸腾现象时，可以观察液体在沸腾前和沸腾时的情况，并
进行比较。这时，要求学生做到细致、敏捷、全面、准确地观察。结果会发
现：沸腾前液体内部形成气泡，气泡在上升过程中逐渐变小，以至未达到液
面就消失了；沸腾时，气泡在上升过程中逐渐变大，达到液面后破裂。通过
液体沸腾前、后的情况对比，可以得知：沸腾是液体内部和表面都进行剧烈
的汽化的现象。
我们还可以人为地控制条件，使液体在常压、加压、减压下沸腾，比较
不同情况下的沸腾现象可知：同一种液体，沸点随外界压强变化而改变；如
果研究对象为不同液体，使它们在相同外界压强的条件下沸腾，通过对比实
验观察可知，在相同的压强下，不同液体的沸点是不同的。
从以上两个例子可以看出：使用对比观察法，有利于掌握现象的特征以
及它与其它类似现象的区别。
（2）归纳观察法。总结一些现象的一般规律，反映现象的实质时，或研
究一些涉及变化因素较多的问题时，通常采用归纳观察法，即通过对个别现
象分别进行观察，得到一些个别的结论，再分析、归纳，从而得出一般的规
律。
例如，为了便于研究质点的加速度与力、质量的关系，就在先确定质量
这个因素不变的情况下，观察加速度与力之间的关系；然后在确定另一个因
素——力不变的情况下，观察加速度与质量之间的关系；最后，通过归纳得
出牛顿第二运动定律。
再如，探求声音是怎样发生的，可以通过对各种现象的观察、归纳得结
论。
观察Ⅰ：用橡皮槌敲击音叉的叉股，可以听到音叉发出的声音。把悬在
细线上的小球跟发声的音叉接触，小球就被音叉弹开（右图）；用手指轻轻
地接触发声的音叉的叉股，可以感觉到它在振动。观察Ⅱ：拨动乐器的弦，可以听到声音。仔细观察发声的弦，可以看到
它的轮廓变得模糊了，而且中间比较粗。弦的外形的改变，正是因为它在很
快地振动的缘故。弦振动停止了，声音也就随之消失。
通过这些简单的观察，归纳得出结论：一切发声的物体都是在振动着，
振动的物体是发声的源泉、即声源。
可见，使用归纳观察法，有利于掌握现象的实质，以及研究比较复杂现
象的一般规律。
总之，培养观察能力，要明确观察的目的、任务，激发学生的观察兴趣，
要使学生养成善于观察、勤于思考的习惯，要教给学生观察的方法，对学生
进行观察训练，要求观察得准确、全面、细致、敏捷。
6.实验结果的表示
实验结果的表示，首先取决于实验的物理模式。通过被测量之间的相互
关系，考虑实验结果的表示方法。常见的实验结果的表示方法有图解法和方
程表示法。在处理数据时可根据需要和方便选择任何一种方法表示实验的最
后结果。
（1）实验结果的图形表示法。把实验结果用函数图形表示出来，在实验
工作中也有普遍的实用价值。它有明显的直观性，能清楚地反映出实验过程
中变量之间的变化进程和连续变化的趋势。精确地描制图线，在具体数学关
系式为未知的情况下还可进行图算，并可借助图形来选择经验公式的数学模
型。因此用图形来表示实验结果是每个中学生必须掌握的。
图解法主要问题是拟合曲线，一般可分五步进行。
①整理数据，即取合理的有效数字表示测得值，剔除可疑数据，给出相
应的测量误差。
②选择坐标纸，坐标纸的选择应为便于作图或更能方便地反映变量之间
的相互关系为原则，可根据需要和方便选择不同的坐标纸，原来为曲线关系
的两个变量经过坐标变换利用对数坐标就可能变成直线关系。常用的有直角
坐标纸、单对数坐标纸和双对数坐标纸。
③坐标分度。在坐标纸选定后，就要合理地确定图纸上每一小格的距离
所代表的数值，但起码应注意下面两个原则：
a.格值的大小应当与测得值所表达的精确度相适应。
b.为便于制图和利用图形查找数据，每个格值代表的有效数字尽量采用
1、2、4、5，避免使用3、6、7、9 等数字。
④作散点图。根据确定的坐标分度值将数据作为点的坐标在坐标纸中标
出，考虑到数据的分类及测量的数据组先后顺序等，应采用不同符合标出点
的坐标。常用的符号有：×○·△⊙等，规定标记的中心为数据的坐标。
⑤拟合曲线。拟合曲线是用图形表示实验结果的主要目的，也是培养学
生作图方法和技巧的关键一环。拟合曲线应注意以下几点：
a.转折点尽量要少，更不能出现人为折曲。
b.曲线走向应尽量靠近各坐标点，而不是通过所有点。
c.除曲线通过的点外，处于曲线两侧的点数应当相近。
⑥注解说明，规范的作图法表示实验结果要对得到的图形做必要的说
明，其内容包括图形所代表的物理定义，查阅和使用图形的方法，制图时间、
地点、条件、制图数据的来源等。
（2）实验结果的方程表示法。方程式是中学生应用较多的一种数学形式，利用方程式表示实验结果，不仅在形式上紧凑，并且也便于作数学上的
进一步处理。实验结果的方程式表示法一般可以分为以下四步进行。
①确立数学模型，对于只研究两个变量相互关系的实验，其数学模型可
借助于图解法来确定，首先根据实验数据在直角坐标系中作出相应图线，看
其图线是否是直线、反比关系曲线、幂函数曲线、指数曲线等，就可确定出
经验方程的数学模型分别为：
y=a+bx，y=a+b/x，y=axb，y=aexp（bx）
②改直，为方便地求出曲线关系方程的未定系数，在精度要求不太高的
情况下，在确定的数学模型的基础上，通过对数学模型求对数方法，变成为
直线方程，并根据实验数据用单对数（或双对数）坐标系作出对应的直线图
形。
③求出直线方程未定系数，根据改直后直线图形，通过学生已掌握的解
析几何的原理，就可根据坐标系内的直线找出其斜率和截距，确定出直线方
程的两个未定系数。
④求出经验方程，将确定的两个未定系数代入数学模型，即得到中学生
比较习惯的直角坐标系的经验方程。
中学物理实验有它一套实验知识、方法、习惯和技能，要学好这套系统
的实验知识、方法、习惯和技能，需要教师在教学过程中作科学的安排，由
浅入深，由简到繁加以培养和锻炼。逐步掌握探索未知物理规律的基本方法。
7.分组实验问题
对学生分组实验，目前存在的主要问题是：①有的学生不讲求实验目的
是否达到，不按实验规则和实验步骤进行实验，只是在实验室里把仪器当作
玩具摆弄几下就了事；②有的学生不遵守实验室的纪律，在实验室内串来串
去，大声说话，干扰别人的实验操作；③在分组实验中的操作往往由一人包
办到底，其余同学只是陪坐，不能参与实验活动；④有的同学不重视实验的
科学性，不重视实验现象和实验数据的真实性，而是凑凑实验数据了事，将
实验课变成了凑数据、拼结论的课。针对上述情况，在组织分组实验，特别
是进实验室做第一个实验时，要加强实验前的教育，从开始就着手培养良好
的实验习惯。如爱护仪器，遵守实验室的各种纪律，实验前弄清实验目的、
实验原理、实验步骤，了解实验时的注意事项以及实验仪器的操作和放置。
如实验仪器的放置应方便操作和易于观察；需要观察和读数的仪器、仪表应
放在中间靠近操作者；需要调节的仪器、仪表应放在面前稍偏右，其它器件
以不影响操作，不妨碍观察做有序的放置。应要求学生人人参加实验活动，
认真观察实验现象和记录真实的实验数据。实验结束后，将实验仪器清理并
归还原处。认真处理实验所测出的数据，分析归纳实验中观察到的现象，从
而得出实验结论，分析实验误差，并写出简单的实验报告。

⑺ 海洋物理学的相关介绍

海洋物理学的主要研究内容是：①研究海水各类运动和海洋与大气及岩圈的相互作用的规律，为海况和天气的监测及预报提供依据；
②研究海洋中的声、光、电现象和过程,以掌握其变化和机制;
③进行为上述两项研究所必需的海洋观测，并研究海洋探测的各种物理学方法，从而实现有计划地在海上进行现场的专题观测和实验。通过这三方面的研究，形成了海洋物理学中一系列的分支学科。
其中主要的有物理海洋学、海洋气象学、海洋声学、海洋光学、海洋电磁学和河口海岸带动力学等等。
①各种时-空尺度的海水运动规律。
②海洋物理要素场的形成机制及其频率-波数谱的结构，特别是大洋中尺度涡、海洋内波、海水层结的细微结构和海洋湍流等。
③水团和环流结构，如大洋环流、赤道潜流、上升流、下降流等。
④近岸海区和陆架区的水文规律。
⑤声波、光辐射、无线电波、电磁场在海洋中的传播规律和技术应用。
⑥为海上生产服务的应用课题。 为了开发海洋和利用海洋，使海洋更好地为人类服务，在海洋物理学的发展方面，下面几点将是人们努力的主要方向：
① 观测技术和观测方法的改进。海洋物理学的发展，在很大程度上取决于观测技术和观测方法。现代海洋物理学的观测技术，将朝着自动化、遥感化的方向发展。人们将广泛利用人造卫星进行全球性海洋物理方面的观测，并建立国际间的计算机网络，以储存、交换和处理海洋观测数据。这些将促进海洋物理学的进一步发展。
② 进一步研究海洋中物理现象的规律。海洋中发生的许多物理现象和过程，有一些已得到初步的研究。因为这些现象与人类生活环境密切相关，所以有必要进一步去探索其规律。例如,深入了解大尺度海-气相互作用，将使人们能较准确地进行气候预报，甚至可能控制局部地区的气候。
③ 进一步为海洋资源开发服务。海洋开发将是未来海洋科学的发展方向。在海洋农牧化、捕捞、海洋石油勘探、海洋能源利用等开发活动中，将不断对海洋物理学提出更高的要求。海洋物理学今后的发展，也将在很大程度上取决于海洋开发的需要。 北京大学
河海大学
厦门大学
中国海洋大学
中山大学
广东海洋大学