1、序言序言物理学：物质及其运动规律的科学物理学：物质及其运动规律的科学 人教版（新教材） 必修 第一册 一、物理学研究什么样学科？ 二、物理学研究的主要内容是哪些？ 三、物理学研究的特点是什么？ 四、物理学的研究体现了什么样的科学精神？ 五、物理学在实际中有哪些应用？ 六、物理学未来的发展是怎样的？ 我们将会学习哪些内容 七、物理学的前沿 人类自古以来就对自然界充满好奇。 日出日落、斗转星移、昼夜交换、四季 更替，自然界的神奇现象让人们叹为观 止，使人类渴望弄清其背后的规律和本 质。正是由于种种好奇心和人类生产力 水平的需求，成为了自然科学发展最主 要的两个动力。在它们的驱使下，人类 对自然界的
2、规律进行着不懈的探索和研 究。而物理学就是根据自然界的变化所 结出的最重要的果实之一。 洞天察地，万物之理洞天察地，万物之理物理学概述物理学概述 早在2000多年前的古希腊时期，亚里士多德、阿基米德等一批科学家就开 始了对物理现象和规律的探索，并发现了杠杆原理、浮力定律等规律。这是物 理学的萌芽时期。1617世纪、伽利略和牛顿等人在前人工作的基础上创立了 系统性的力学理论.建立了实验观测和理论分析计算相结合的现代研究方式。 1687年，牛顿出版了他的名著自然哲学的数学原理。这标志着现代意义的 物理学正式诞生。 仰望天空，我们会看到什么？ 日升日落斗转星移 你想知道太阳运动与星辰运动有什么样的规
3、律和联系吗？ 俯览大地，你又会看到什么？ 汽车奔跑手机通讯 你想知道汽车运动规律和手机通讯原理吗？ 日升日落太阳 的运动 斗转星移星辰 的运动 汽车奔跑汽车 的运动 手机通讯电磁波 的运动 物质（物体） 物理学的定义：研究物质（物体）及其运动规律的科学 一、物理学研究什么样学科？ 你觉得推动自然科学发展最原始的动力是什么？ 人类的好奇心生产力的需求 大家能说出的著名物理学家名字有哪些？ 亚里士多德提出： 力是维持物体运动的原因。 （没有力作用在物体上，物体就不 会运动只有物体受到力的作用物 体才会运动） 亚里士多德和阿基米德都是古希腊人，他们都为物理学萌芽做出不 可磨灭的贡献。 阿基米德：“给
4、我一个支点和一根足够长且坚固的 棍子，我就能撬起整个地球！” 阿基米德发现了浮力原理 “如果说我比别人看得远些， 那是因为我站在巨人的肩上” 英国物理学家焦耳用近40年的时间 做了大量实验，研究电流产生的热 量，提出了焦耳定律 赫 兹 假如我比光跑得更快，我会看到什么？ 爱因斯坦年轻时的思考 麦克斯韦 英国物理学家，电磁学界的 牛顿，预言了电磁波的存在， 现代的无线通讯技术都以他 的理论为基础 牛顿 焦耳 赫兹 爱因斯坦 麦克斯韦 力学 热学 光学 声学 电磁学 物理学研究内容 物理学研究的内容包括宇宙世界中的万事万物 二、物理学研究的主要内容是哪些？ 学好了物理，就能洞察天地，让自然界更好地
5、为人类所用 普朗克量子力学 物质的空间尺度 物质世界的空间尺度物质世界的空间尺度 从同一高度释放重量不同的物体从同一高度释放重量不同的物体 重的物体和轻的物体谁先落地？重的物体和轻的物体谁先落地？ 亚里士多德 伽利略同时 重的物体先落地 到底是太阳绕地球运动还是地球绕太阳运动？ 地心说（托勒密）日心说（哥白尼） 物理学的研究有时靠运气和直觉 奥斯特和他的偶然发现 电能生磁，那磁能生电吗？ 法拉第 三、物理学研究的特点是什么？ 因为自然界总是不会以真面目示人，所以物理学需要通过定量的实 验，严谨的分析，揭示物质及其运动变化的规律，有的与直觉吻合， 有的与直觉不尽相同，需要实验和分析，才能透过现象
6、看本质。 人类天生具有好奇心和探索精神 牛顿发现了万有引力，几百年后为航天提供了理论基础 爱因斯坦创立了广义相对论，丰富了人们对宇宙的认知 物理学的科学精神一： 格物致知的探索精神 当科学家少了格物致知的探索精神都去追求功名利禄时， 科学也就停滞不前了。 四、四、物理学的研究体现了什么样的科学精神？ 物理学需要实验验证，讲求实事求是的科学精神 亚里士多德 物体运动需 要力维持 物体运动不 需要力维持 牛顿力学也不是万能的，也有局限性： 牛顿力学 量子力学 物理学的科学精神二： 实事求是的求真精神 当科学家缺乏实事求是的求真精神，开始迷信权威时，我们的科学 发展也就停滞不前了；当科学家没法提高实
7、验技术水平时，我们的 科学发展也将停滞不前。 五、物理学在实际中有哪些应用？ ？ 牛顿经典力学，广泛应用于工程机械、建筑、航天航空等诸多领域。 电磁学的发展，直接导致发电机、电动机和无线电通信的诞生。 半导体的发明促进了计算机的诞生激光广泛应用于舞台、雕刻和医疗 20世纪的物理学应用 纳米机器人只有细胞般大 六、物理学未来的发展是怎样的？ 镶嵌了镶嵌了4848个个 Fe 原子的原子的 Cu 表面表面 的扫描隧道显微镜照片。的扫描隧道显微镜照片。48 48 个个 Fe 原子形成原子形成“电子围栏电子围栏” 纳米技术纳米技术，使人们可以按照自己使人们可以按照自己 的需要设计并重新排列原子或者的需要
8、设计并重新排列原子或者 原子团，使其具有人们希望的特原子团，使其具有人们希望的特 性。性。 物理学的最初发展，有的是完全因为科学家的好奇心和求知欲，有 的是生产生活需要，但其应用已渗透到我们生产生活的方方面面。 物理学是人类改造自然利用自然的有力武器，通过物理学的应用， 人类让自然宇宙更适合人类自己居住生活。 物理学的未来前景广阔、充满挑战 当19世纪末经典物理学已发展成熟，人们为物理学欢欣鼓舞，以为科学大厦基本完 成，只需做一些零碎的修补工作时，20世纪，物理学却出现了天翻地覆的井喷发展。 年份事件年份事件 1900-1909 黑体辐射理论、狭义相对 论、光电效应 1950-1959 宇称不
9、守恒、超导、非规范场理 论 191-1919 X射线衍射、超导、广义 相对论 1960-1969 激光、弱电统一、光纤通信、宇 宙微波北京辐射 1920-1929量子力学、固体能带理论1970-1979介子和其他基本粒子发现 1930-1939 中子、正电子、电子显微 镜、核磁共振 1980-1989 蓝光LED，巨磁阻，扫描隧道显 微镜，高温超导 1940-9149 半导体晶体管、核反应堆、 宇宙大爆炸 1990-1999 玻色爱因斯坦凝聚、纳米材料、 全球卫星导航系统 七七.物理学的前沿：物理学的前沿： u 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 u 宇宙背景辐射研究 u 激光点阵导致量子相变 u 光子晶体自组装：探求光学线路代替电子线路 u 量子信息处理 u 夸克粒子 江山代有人才出，各领风骚数百年。 21世纪的物理学会有怎样的突破和发展呢？ 许多重要科学发现都产生于科学家风华正茂的青年时期。也许我们大 多数同学不会进行基础科学的研究，但是无论从事什么职业，我们学 到的高中物理的知识，对我们认识自然科技有很大帮助，我们学到的 理性科学精神，会受用终生。 谢谢观看！
