物理学与人类文明公开课课件.ppt

1、 必修一 物理学与人类文明物理学与人类文明判天地之美，析万物之理 庄子学习目标：1、认识物理学在科学中的基础地位；2、了解物理学对人类文明、社会进步的影响；3、知道高中物理与初中物理在内容和方法 的区别；4、知道高中物理学习的基本要求学习目标：1、认识物理学在科学中的基础地位；2、了解物理学对人类文明、社会进步的影响；3、知道高中物理与初中物理在内容和方法 的区别；4、知道高中物理学习的基本要求1、物理学是什么？研究什么？物理学是什么？研究什么？是一门是一门自然科学，起始于起始于伽利略伽利略和和牛顿牛顿时代时代，经过三个多世纪的发展，已成为一门有经过三个多世纪的发展，已成为一门有众多分支众多分

2、支的的,令人尊敬和热爱的基础科学。令人尊敬和热爱的基础科学。物理学有许多分支：如力学、热学、电磁学、物理学有许多分支：如力学、热学、电磁学、光学、统计物理学、量子力学、凝聚态物理、光学、统计物理学、量子力学、凝聚态物理、原子和原子核物理、粒子物理等。原子和原子核物理、粒子物理等。一、物理学研究？一、物理学研究？判天地之美，析万物之理。庄子 物：宇宙万物理：一切规律、法则高一阶段主要研究物理的高一阶段主要研究物理的运动运动与与受力受力 它研究物质存在基本形式、它们性质和它研究物质存在基本形式、它们性质和运动规律运动规律，物质的内部结构、在不同层次上认识物质的各种组，物质的内部结构、在不同层次上认

3、识物质的各种组成部分及其成部分及其相互作用相互作用，以及它们运动和转化的规律。，以及它们运动和转化的规律。是一门自然科学。是一门自然科学。1、物理学是什么？研究什么？物理学是什么？研究什么？航天航天 与与 空间技术空间技术现代通现代通信技术信技术医疗医疗技术技术高温高温超导体超导体激光激光技术技术物物 理理 学学纳米纳米技术技术生物生物技术技术2、物理学促进了科技的进步物理学促进了科技的进步,是其它科技的重要基础是其它科技的重要基础；在物理学研究中形成的基本概念和理论,基本实验方法和精密测试技术,已经越来越广泛地应用于其他学科,进而极大地丰富了人类对物质世界的认识,极 大地推动了科学技术的创新

4、和革命,极大地促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步.“长征二号长征二号”F F型火箭载着神舟型火箭载着神舟号在人航天飞船直入云霄。物理号在人航天飞船直入云霄。物理学的理论基础是学的理论基础是空间技术空间技术的基础的基础。神州五号杨利伟嫦娥一号模拟图嫦娥一号模拟图2、物理学促进了科技的进步物理学促进了科技的进步,是其它科技的重要基础是其它科技的重要基础；（2）带电粒子在电场中的）带电粒子在电场中的运动规律在科学技术的许多运动规律在科学技术的许多领域都有重大意义领域都有重大意义.电子显微电子显微镜、电子显像管镜、电子显像管,磁控管、粒磁控管、粒子加速器等都与它密切相关子加速器等都与它密切相关电视机

5、显像管的剖面图电视机显像管的剖面图 （3）原子核物理学）原子核物理学的进展，是人类直接的进展，是人类直接利用射线和核能成为利用射线和核能成为现实现实患肿瘤的病患肿瘤的病人在接受放人在接受放射治疗射治疗CT机机2、物理学促进了科技的进步物理学促进了科技的进步,是其它科技的重要基础是其它科技的重要基础；（4）20世纪初相对论和量子力学的建立，世纪初相对论和量子力学的建立，是物理学史上惊天动地的革命。由此诞生是物理学史上惊天动地的革命。由此诞生地近代物理学以雷霆万物之势将世界带入地近代物理学以雷霆万物之势将世界带入高科技时代高科技时代，组成物质的微粒服从量子规，组成物质的微粒服从量子规律。因此半导体

6、芯片等产业离不开量子力律。因此半导体芯片等产业离不开量子力学的理论支撑。可以说，没有力学就没有学的理论支撑。可以说，没有力学就没有现代技术，也就没有现代化的生活。现代技术，也就没有现代化的生活。半导体芯片的照片半导体芯片的照片（5）20世纪世纪60年代初年代初，激光器诞生，激光物，激光器诞生，激光物理的诞生，激光物理的理的诞生，激光物理的进展为激光在制造业，进展为激光在制造业，医疗技术和国防工业中医疗技术和国防工业中的应用打开了大门。的应用打开了大门。光彩夺目的激光束光彩夺目的激光束2、物理学促进了科技的进步物理学促进了科技的进步,是其它科技的重要基础是其它科技的重要基础；（6）当温度低于超导

7、转变点时，）当温度低于超导转变点时，超导体具有完全抗磁性，下方的超导体具有完全抗磁性，下方的超导体如同一块和上方的永磁体超导体如同一块和上方的永磁体同极相对的磁铁一样，是永碰体同极相对的磁铁一样，是永碰体片漂浮起来。片漂浮起来。20世纪世纪0年代，高温年代，高温超导体的研究取得重大突破，为超导体的研究取得重大突破，为超导的实际应用开辟了道路。超导的实际应用开辟了道路。超导磁悬浮照片超导磁悬浮照片,图中上面是用超强永磁体图中上面是用超强永磁体制成的图片制成的图片,下面是烧制的高温超的导体。下面是烧制的高温超的导体。磁悬浮实验磁悬浮实验 磁悬浮列车磁悬浮列车2、物理学促进了科技的进步物理学促进了科

8、技的进步,是其它科技的重要基础是其它科技的重要基础；（7）20 世纪世纪 90年代发展起来年代发展起来的纳米科技的纳米科技,使人们可以按自己使人们可以按自己的需要去设计并重新排列原子的需要去设计并重新排列原子或原子团，使其具有人们希望或原子团，使其具有人们希望的特性的特性.这使人们在材料科学的这使人们在材料科学的研究中迈出了及其重要的一步研究中迈出了及其重要的一步 量子围栏，它是用扫量子围栏，它是用扫描隧道显微镜吧描隧道显微镜吧48个个Fe原原子搬到子搬到Cu表面上构成的。表面上构成的。DNA的双螺旋结构的双螺旋结构 （8）生命科学的巨大进展离不开物）生命科学的巨大进展离不开物理学的基础。脱氧

9、核糖核酸（理学的基础。脱氧核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种重要物质）是存在于细胞核中的一种重要物质，它是储存和传递生命信息的物质基，它是储存和传递生命信息的物质基础。础。1953年，生物学家沃森和物理学年，生物学家沃森和物理学家克里克利用家克里克利用X射线衍射的方法在卡射线衍射的方法在卡文迪许实验室成功的测定了文迪许实验室成功的测定了DNA双双螺旋结构。螺旋结构。2、物理学促进了科技的进步物理学促进了科技的进步,是其它科技的重要基础是其它科技的重要基础；3、物理学推动了社会的进步第一辆蒸汽机车第一辆蒸汽机车（模型）（模型）（1）18世纪中叶，蒸汽机的世纪中叶，蒸汽机的改进和广泛应用得益

10、于热学的改进和广泛应用得益于热学的研究，蒸汽机的广泛使用，促研究，蒸汽机的广泛使用，促进了进了手工生产向机械化大生产手工生产向机械化大生产的转变，并使路上和海上大规的转变，并使路上和海上大规模的长途运输成为可能模的长途运输成为可能，这大，这大大推动了社会发展。大推动了社会发展。第一次产业革命第一次产业革命我们生活在电气化的时代我们生活在电气化的时代（2）19世纪后半叶，在电磁学研究的基础世纪后半叶，在电磁学研究的基础上发展起来的电力工业，给生产和生活带来上发展起来的电力工业，给生产和生活带来深刻的影响，是人类社会进入了电气时代。深刻的影响，是人类社会进入了电气时代。电动机-发电机第二次产业革命

11、第二次产业革命3、物理学推动了社会的进步电生磁电生磁磁生电磁生电千人振（自感）实验千人振（自感）实验体验一下触电的感觉！体验一下触电的感觉！日光灯镇流器日光灯镇流器 （3）20世纪世纪70年代，微观物理方面的重年代，微观物理方面的重大突破开创了微电子工业，从而触发了大突破开创了微电子工业，从而触发了第三第三次产业革命次产业革命。世界开始进入以电子计算机应。世界开始进入以电子计算机应用为特征的信息时代。用为特征的信息时代。信息时代信息时代 20世纪，激光器、信世纪，激光器、信息技术、超导技术、息技术、超导技术、纳米技术、生命科学纳米技术、生命科学的发展。的发展。3、物理学推动了社会的进步、物理学

12、推动了社会的进步o 信息技术改变了人们工作和生活方式，也使人们信息技术改变了人们工作和生活方式，也使人们的观念发生了深刻变化。的观念发生了深刻变化。4、物理学影响着人类的思维观念：、物理学影响着人类的思维观念：物理学促进了技术的进步，推动了社会的发展，物理学促进了技术的进步，推动了社会的发展，还影响了人类的思维观念还影响了人类的思维观念。：天圆地方盖天说盖天说地球是宇宙的中心地心说地心说原来还有太阳系。日心说日心说宇宙竟然这么大呀！宇宙竟然这么大呀！辽翰辽翰哈雷彗星哈雷彗星 牛顿力学牛顿力学 机机械械决决定定论论 哈雷彗星哈雷彗星和它的公转轨和它的公转轨道。公元前道。公元前613年至公元年至公

13、元1910年，中国年，中国有它有它31次回归次回归的记录。的记录。1705年，英国天文年，英国天文学家哈雷根据学家哈雷根据牛顿的万有引牛顿的万有引力的定律正确力的定律正确的语言了它的的语言了它的回归。回归。哈雷彗星哈雷彗星4、物理学影响着人类的思维观念：、物理学影响着人类的思维观念：单变量数值仿真。洛伦兹单变量数值仿真。洛伦兹仅仅相差仅仅相差0.0001的两个初始条的两个初始条件输入一个数学方程，计算得件输入一个数学方程，计算得出的两条曲线不久就会分道扬出的两条曲线不久就会分道扬镳，南辕北辙，真是镳，南辕北辙，真是“差之毫差之毫厘，失之千里厘，失之千里”。“一只蝴蝶在巴西扇动一只蝴蝶在巴西扇动

14、翅膀，有可能在美国德翅膀，有可能在美国德克萨斯引起一场龙卷风克萨斯引起一场龙卷风”4、物理学影响着人类的思维观念：、物理学影响着人类的思维观念：我国泰山核电站我国泰山核电站原子弹爆炸原子弹爆炸4、物理学影响着人类的思维观念：、物理学影响着人类的思维观念：核战争、核污染核战争、核污染前苏联基辅北前苏联基辅北130130公里，切尔诺贝利，公里，切尔诺贝利，4 4号反应号反应堆发生爆炸，引发大火，放射性物质大量泄漏，堆发生爆炸，引发大火，放射性物质大量泄漏，之后之后1515年内，死亡人数：年内，死亡人数：9.39.3万人万人致癌人数：27万人。5、物理学的未来有待去探索、物理学的未来有待去探索 科幻

15、与科技，是一对分割不开的科幻与科技，是一对分割不开的“情侣情侣”，而联系，而联系它们之间的纽带，就是人们丰富的想象和科技人员孜孜它们之间的纽带，就是人们丰富的想象和科技人员孜孜不倦的追求精神。科幻电影中令人眩目的各种高科技产不倦的追求精神。科幻电影中令人眩目的各种高科技产品和场景，与人们的现实生活距离有多遥远？品和场景，与人们的现实生活距离有多遥远？科学走科学走进进21世纪，仍有许多的难题困扰着科学家，期待着人们世纪，仍有许多的难题困扰着科学家，期待着人们去探索，去发现。去探索，去发现。“江山代有人才出，各领风骚数百年江山代有人才出，各领风骚数百年”。每个同每个同学都应该努力。学都应该努力。u

16、 宇宙与物质结构，生命起源。宇宙与物质结构，生命起源。u 中微子振荡及中微子其他特性研究中微子振荡及中微子其他特性研究u 宇宙背景辐射研究宇宙背景辐射研究u 激光点阵导致量子相变激光点阵导致量子相变u 光子晶体自组装：探求光学线路代替光子晶体自组装：探求光学线路代替电子线路电子线路u 量子信息处理量子信息处理u 夸克粒子夸克粒子6、初、高中物理内容和方法 的区别；内容：从具体到抽象，从定性到定量内容：从具体到抽象，从定性到定量方法（能力）：方法（能力）：从形象思维到抽象思维（科学想像）记忆、记忆、理解理解 到到 自主学习自主学习 月球高中更关注高中更关注研究问题的方法研究问题的方法首要是做好初

17、、高中物理的衔接 高中物理难学，难就难在初中与高中衔接中出现的“台阶”。这个台阶存在于物理教材内容、教学方法和学生的学习能力、思维方法与心理特点上。初中物理学习的物理现象和物理过程，大多是“看得见，摸得着”，而且常常与日常生活现象有着密切的联系。学生在学习过程中的思维活动，大多属于生动的自然现象和直观实验为依据的具体的形象思维，较少要求应用科学概念和原理进行逻辑思维等抽象思维方式。初中物理练习题，要求学生解说物理现象的多，计算题一般直接用公式就能得出结果。高中物理学习的内容在深度和广度上比初中有了很大的增加，研究的物理现象比较复杂，且与日常生活现象的联系也不象初中那么紧密。分析物理问题时不仅要

18、从实验出发，有时还要从建立物理模型出发，要从多方面、多层次来探究问题。在物理学习过程中抽象思维多于形象思维，动态思维多于静态思维，需要学生掌握归纳理，类比推理和演绎推理方法，特别要具有科学想象能力。刚从初中升上高中的学生普遍不能一下子适应过来，都不，觉得高一物理难学。如何搞好初中物理教学的衔接，降低高初中的物理学习台阶；如何使学生尽快适应高中物理教学特点，渡过学习物理的难关，就成为我们高一物理教师的首要任务学生经历中考进入高中，最重要的一点其实不是苦力般功夫下得深厚程度，不是技巧方法上的科学引导，而且是改变观念，调整好自己的心态。曾经的好成绩只代表过去，曾经的糟糕成绩也未必就会延续。这是由初高

19、中物理具有如此多的差异决定的。初中物理知识相对浅显，内容也不多，易于掌握。再加上初三后期，通过大量的练习，通过反复强化训练，熟练程度提高，分数自然有攀升。但分数高并不等于物理学得好，更不代表掌握了学习物理的方法。所以，首先应该调整心态，降低起点，从头开始。心态的好坏就像是播种希望的土壤，肥沃则生机盎然，贫瘠则难以为继。如果学习物理的心态不正，兴趣没有培养起来，再加上没有好的学习方法，那是很难学好高中物理的7、学好物理的意义、学好物理的意义 和和 基本要求（方法）基本要求（方法）以“作用力与反作用力”为例怎样学好高中物理？1、养成读物理课本的习惯，注意记忆。、养成读物理课本的习惯，注意记忆。2、

20、养成独立思考探究问题的习惯，发现问、养成独立思考探究问题的习惯，发现问题及时解决，做学问就是要多问问题。题及时解决，做学问就是要多问问题。3、重视观察和认真作好实验。独立完、重视观察和认真作好实验。独立完成练习。重在理解和学会知识应用。成练习。重在理解和学会知识应用。“懂、记、用懂、记、用”4、高中物理有哪些内容？、高中物理有哪些内容？课后感想课后感想 为什么要学习高中物理？怎样学好高中物理？为什么要学习高中物理？怎样学好高中物理？1、什么要学习高中物理？、什么要学习高中物理？使人能适应现代社会的需要使人能适应现代社会的需要 使人能够进一步学习使人能够进一步学习 使人的素质得到显著提高使人的素

21、质得到显著提高 2、怎样才能学好高中物理？、怎样才能学好高中物理？认真阅读，学会自学认真阅读，学会自学 认真听讲，独立思考认真听讲，独立思考 做好实验，做好练习做好实验，做好练习勤奋勤奋+思想思想+行动行动善于善于善于联想，善于对比，善善于联想，善于对比，善于思考，善于记忆，善于总结于思考，善于记忆，善于总结。六用六用用眼仔细观察，用耳认真用眼仔细观察，用耳认真听讲，用脑积极思考，用心理解记听讲，用脑积极思考，用心理解记忆，用口和笔准确表达，用手及时忆，用口和笔准确表达，用手及时记录、练习、实验。记录、练习、实验。三、高中物理跟初中物理在内容和方法上的区别三、高中物理跟初中物理在内容和方法上的

22、区别内容：从具体到抽象，从定性到定量内容：从具体到抽象，从定性到定量方法（能力）：方法（能力）：从形象思维到抽象思维（科学想像）记忆、记忆、理解理解 到到 自主学习自主学习 月球四、该如何学好高中物理？基本要求：1：认真阅读（提前预习），学会自学2：认真听讲（善做笔记），独立思考3：做好实验，做好练习（总结归纳）爱迪生发明留声机才爱迪生发明留声机才2929岁岁牛顿发明微积分才牛顿发明微积分才22岁岁爱因斯坦爱因斯坦提出提出狭义相对论才狭义相对论才2626岁岁居里夫人发现居里夫人发现镭、钍、钋三元素的镭、钍、钋三元素的放射性时才放射性时才3131岁岁怎样学好高中物理怎样学好高中物理(具体具体)（

23、1 1）要重视观察和实验）要重视观察和实验（2 2）要重在理解）要重在理解（3 3）要学会运用知识）要学会运用知识（4 4）要做好练习）要做好练习1.善于自主学习（预习善于自主学习（预习)2.善于思考（课堂上积极主动参与）善于思考（课堂上积极主动参与）3.及时查漏补缺（课后巩固）及时查漏补缺（课后巩固）4.在日常生活中能联系所学的物理知识在日常生活中能联系所学的物理知识严谨严谨实验：实验：精确、定量精确、定量理论：理论：正确、计算精确、推理逻辑正确、计算精确、推理逻辑语言：语言：精确、简洁、条理清晰精确、简洁、条理清晰 一旦失去了严谨性，“科学”以及所有被她修饰的名词将立即变得毫无意义。踏踏实

24、实，百折不挠踏踏实实，百折不挠1 1科学无捷径科学无捷径 2 2扎实基础，切莫急功近利扎实基础，切莫急功近利！3 3尝试，失败，尝试，失败，再尝试，再失败再尝试，再失败.焦耳测定热功当量精确值：焦耳测定热功当量精确值：38 年！年！相对论：相对论：15 年年!从预言受激辐射到激光诞生：从预言受激辐射到激光诞生：44 年！年！从发现超导现象到从发现超导现象到 BCS 超导理论：超导理论：46 年！年！从玻色从玻色爱因斯坦凝聚理论到实验证明：爱因斯坦凝聚理论到实验证明：70 余年！余年！超弦理论超弦理论:60 年？年？受控热核聚变：受控热核聚变：100 年？年？.中国是世界上文明发达最早的国家之一

25、，对中国是世界上文明发达最早的国家之一，对人类文明和科学的发展作出过巨大的贡献。人类文明和科学的发展作出过巨大的贡献。在物理学领域内，中国也曾以丰富的成果领在物理学领域内，中国也曾以丰富的成果领先于世界一千多年。但是近代自然科学却没先于世界一千多年。但是近代自然科学却没有出现在这个历史悠久的国度，中国现代自有出现在这个历史悠久的国度，中国现代自然科学仍然处在落后的地位。这一迟滞现象然科学仍然处在落后的地位。这一迟滞现象自有其深刻的社会根源、历史根源和认识根自有其深刻的社会根源、历史根源和认识根源。源。科学要对人类和自然负责，科学技科学要对人类和自然负责，科学技术的承诺：创造物资财富，改善生术的

26、承诺：创造物资财富，改善生存环境，提高生活健康质量，推进存环境，提高生活健康质量，推进社会文明进步。社会文明进步。爱因斯坦对现代物理的贡献爱因斯坦对现代物理的贡献 爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。1879年3月14日生于德国的乌尔姆，1955年4月18日卒于美国的普林斯顿。爱因斯坦1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学，毕业后即失业。在朋友的帮助下，才在瑞士联邦专利局找到工作。爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如研究毛细现象、阐明布朗运动、建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论完满地解释光电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子统计。并于1921年获诺贝尔物理

27、学奖。爱因斯坦诞生于德国乌尔姆，人类历史爱因斯坦诞生于德国乌尔姆，人类历史上继牛顿之后的最伟大的物理学家，现上继牛顿之后的最伟大的物理学家，现代物理学有三大支柱：代物理学有三大支柱：狭义相对论（狭义相对论（1905）广义相对论（广义相对论（1916）量子论（量子论（1900-1925）两个半属于爱因斯坦的贡献两个半属于爱因斯坦的贡献世界物理年，相对论世界物理年，相对论100100周年周年相对论改变了对宇宙的认识，现代物理学相对论改变了对宇宙的认识，现代物理学基础基础19051905年，年，5 5篇论文，三个内容，百年物理篇论文，三个内容，百年物理革命革命光量子与光电效应光量子与光电效应n热的分子运动热的分子运动n狭义相对论，狭义相对论，E=mcE=mc2 2