1、物理学与人类文明主讲教师主讲教师 降春雨降春雨 判天地之美判天地之美, , 析万物之理。析万物之理。 庄子庄子物物 理理 学学 与与 人人 类类 文文 明明一、物理学研究什么一、物理学研究什么三、物理学与社会进步三、物理学与社会进步四、物理学与思维观念四、物理学与思维观念五、物理的未来五、物理的未来二、物理学与其它科学技术二、物理学与其它科学技术一、物理学研究什么一、物理学研究什么是一门自然科学是一门自然科学 起始于伽利略和牛顿时代，经过三个多世纪的发起始于伽利略和牛顿时代，经过三个多世纪的发展，已成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基展，已成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础科学。础
2、科学。是关于是关于“万物之理万物之理”的学问的学问是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。辑推理的科学。 研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律；还研究物质的内部结构在不同层次上认识物动规律；还研究物质的内部结构在不同层次上认识物质的各种组成部分及其相互作用、运动和转化的规律。质的各种组成部分及其相互作用、运动和转化的规律。物理学研究的对象物理学研究的对象物物理理学学研研究究什什么么这些我们都将研究这些我们都将研究返回 物理学的发展，促进了技术的物理学的发展，促进了技术的发展，引发了一次又
3、一次的产业革发展，引发了一次又一次的产业革命。现代物理学更是成为高新科技命。现代物理学更是成为高新科技的基础。的基础。物物理理学学与与其其它它科科学学技技术术物理学与航天物理学与航天 课本图课本图1 “长征长征”二号二号F型火箭载着神型火箭载着神州五号飞船载州五号飞船载人航天器直入人航天器直入云霄。物理学云霄。物理学的基本理论是的基本理论是空间技术的基空间技术的基础。础。航天与空间技术航天与空间技术嫦娥一号模拟图嫦娥一号模拟图物物理理学学与与其其它它科科学学技技术术神州五号物物理理学学与与其其它它科科学学技技术术物理学与医学物理学与医学CT机机课本图课本图3患肿瘤的病患肿瘤的病人在接受放人在接
4、受放射治疗射治疗物物理理学学与与其其它它科科学学技技术术 物理学与交通物理学与交通课本图课本图6 6 超导磁悬浮照片超导磁悬浮照片上海超导磁悬浮列车上海超导磁悬浮列车物物理理学学与与其其它它科科学学技技术术物物理理学学与与其其它它科科学学技技术术物理学与军事物理学与军事原子弹爆炸原子弹爆炸氢弹爆炸氢弹爆炸激光武器激光武器 课本图课本图5光彩夺目光彩夺目的激光束的激光束照片照片激光技术激光技术物物理理学学与与其其它它科科学学技技术术物理学与纳米技术物理学与纳米技术课本图课本图7 量子围栏量子围栏物物理理学学与与其其它它科科学学技技术术物理学与生命技术物理学与生命技术课本图课本图8 8脱氧核糖脱氧
5、核糖核酸的双核酸的双螺旋结构螺旋结构模型模型课本图课本图2 电视机显像管的剖面图电视机显像管的剖面图课本图课本图4 半导体芯片的照片半导体芯片的照片 物理学的发展孕育了技术的革新，物理学的发展孕育了技术的革新，促进了物质生产的繁荣，改变了人类促进了物质生产的繁荣，改变了人类的生产和生活方式，推动了社会的进的生产和生活方式，推动了社会的进步。步。物物理理学学与与社社会会进进步步第一次产业革命第一次产业革命课本图课本图9 第一辆蒸汽机车（模型）第一辆蒸汽机车（模型）蒸蒸汽汽机机的的应应用用物物理理学学与与社社会会进进步步 18世纪到19世纪,物理学家建立了热力学理论和分子物理，发现了能量转换和能量
6、守恒定律后，开始探索用内能转化为机械能的方法来代替人力和畜力。 这一伟大的发现，是以瓦特发明蒸汽机为代表的。蒸汽动力的应用，使许多大型厂矿应运而生。 蒸汽机的发明，直接推动了第一次工业革命。物物理理学学与与社社会会进进步步第第二二次次产产业业革革命命课本图课本图10 我们生活在电气化的时代我们生活在电气化的时代高压输电线高压输电线电子管电子管集成电路集成电路 1818世纪中期，富兰克林通过著名的风筝实验，将天世纪中期，富兰克林通过著名的风筝实验，将天电与地电统一起来。到了电与地电统一起来。到了1919世纪，以库仑、奥斯特、世纪，以库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等为代表的物理学家建立安培、
7、法拉第、麦克斯韦等为代表的物理学家建立了电磁学理论。了电磁学理论。 电磁技术的应用，引发了第二次工业革命。使人类电磁技术的应用，引发了第二次工业革命。使人类进入电气时代。现在，电已经深入到人们的生产、进入电气时代。现在，电已经深入到人们的生产、生活的方方面面。生活的方方面面。物物理理学学与与社社会会进进步步第第三三次次产产业业革革命命 20世纪初，相对论和量子力学的建立，是物理学史上一场惊天动地的革命。广义相对论指出，广义相对论指出，时空曲率将产生引力。时空曲率将产生引力。薛定谔薛定谔(1887-1961)(1887-1961)奥地利人奥地利人创立量子力学创立量子力学用用STMSTM针尖移动的
8、铁原子针尖移动的铁原子课本图课本图11 信息时代信息时代光导纤维光导纤维单晶硅片单晶硅片互联网（示意图）互联网（示意图）电子与计算机技术电子与计算机技术现代通现代通信信物物理理学学与与思思维维观观念念重视逻辑推理周全缜密，注意变化与差别！周全缜密，注意变化与差别！错觉：崇尚理性崇尚理性秦秦山山核核电电站站全全貌貌及及夜夜景景自然拥有无尽的财富；没有理由认为我们已经自然拥有无尽的财富；没有理由认为我们已经“耗尽耗尽”了自然财富，或者认为我们已经接近完了自然财富，或者认为我们已经接近完整地掌握了自然界的全部财富。整地掌握了自然界的全部财富。还有许多困扰物理学的难题，有待我们去探索。还有许多困扰物理
9、学的难题，有待我们去探索。许多物理学家的重要发现和发明，都产生于风许多物理学家的重要发现和发明，都产生于风华正茂、思想敏捷的青年时期。华正茂、思想敏捷的青年时期。年轻人最具创新精神，在高中物理学习中树立年轻人最具创新精神，在高中物理学习中树立的创新精神，学的创新精神，学 到的科学方法，积累的科学知识，到的科学方法，积累的科学知识，将会使你终身受益。将会使你终身受益。伽利略伽利略爱因斯坦爱因斯坦牛牛 顿顿居里夫人居里夫人麦克斯韦麦克斯韦霍霍 金金物理学家的重要发现和发明物理学家的重要发现和发明19261926实现电视图象传输实现电视图象传输19301930首次提出火箭首次提出火箭发动机专利发动机
10、专利19381938 基于硒在光照下基于硒在光照下变成良导体，变成良导体，XEROX公司应公司应用它制成第一台用它制成第一台复印机复印机实现调频广播实现调频广播1939193919491949用用X射线分析青霉射线分析青霉素晶体结构素晶体结构19571957人造卫星上天人造卫星上天19581958B超在医学上应用超在医学上应用1960载人航天载人航天19671967家用微波炉上市家用微波炉上市19691969人类登上月球人类登上月球n3939年，爱因斯坦上书年，爱因斯坦上书罗斯福，研制原子弹罗斯福，研制原子弹n4141年，罗批准年，罗批准n4343年，成立年，成立原子弹原子弹研究所研究所n45
11、45年年7 7月月1616日，新墨西日，新墨西哥，阿拉莫可德沙漠试哥，阿拉莫可德沙漠试爆爆广岛一九四五年八月六日广岛一九四五年八月六日 伊诺拉伊诺拉 盖伊盖伊飞机，飞机，小男孩小男孩，40824082公斤，长公斤，长3.053.05米，径米，径0.7110.711米，米，1010公斤铀公斤铀235235，1.251.25万吨万吨TNTTNT，死，死7.17.1万，伤万，伤6.86.8万，万，1212平方公里，平方公里，5 5万建筑万建筑长崎一九四五年八月九日长崎一九四五年八月九日胖子胖子3,353,35* *1.521.52米米6060公斤钚公斤钚-239-2392.22.2万吨万吨TNTTN
12、T死死3.53.5万万, ,伤伤6.06.0万万,4.7,4.7平平方公里方公里6 6天天后后, ,8 8月月1515日日, ,日日本本投投降降19641964年年1010月月1616日我国第一颗日我国第一颗原子弹爆炸成原子弹爆炸成功功1949.8 1949.8 苏联苏联1952.10 1952.10 英国英国1960.2 1960.2 法国法国1974.5 1974.5 印度印度19671967年年6 6月月1717日，我日，我国第一颗国第一颗氢弹实验氢弹实验成功成功我国研制的核潜艇我国研制的核潜艇秦山核电站秦山核电站大亚湾核电站大亚湾核电站19791979年年3 3月月2828日，美日，美
13、Three Mile Three Mile IslandIsland，2 2号反应堆，机械设备故障，号反应堆，机械设备故障，加上操作失误，燃料元件失去冷却，堆加上操作失误，燃料元件失去冷却，堆心部分熔化，放射性物质泄漏至安全壳，心部分熔化，放射性物质泄漏至安全壳，居民撤离电厂所在地。居民撤离电厂所在地。事故事故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，2.62.6亿居里，亿居里，3131人死亡，人死亡，203203人受伤，人受伤，13.513.5万万人疏散。周围人
14、疏散。周围7 7公里树木逐渐死亡，公里树木逐渐死亡，1010公里不公里不能耕作，能耕作，1010年内年内100100公里禁止生产牛奶。公里禁止生产牛奶。19451945年后最大年后最大的核灾难。的核灾难。20032003年，俄年，俄国际文传电国际文传电讯社讯社报道：报道：250250万人患病，万人患病，其中其中47.347.3万儿万儿童。童。物理学是现代技术的重要基础物物 理理 学学电子与计电子与计算机技术算机技术现代通现代通信技术信技术生物生物技术技术航天与空航天与空间技术间技术激光激光技术技术图-10图-11图-12图-13图-14返回返回 物理学是自然科学的基础之一，物理学的研究成果和物
15、理学是自然科学的基础之一，物理学的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域都起着重要的作用。研究方法，在自然科学的各个领域都起着重要的作用。 化学物理和物理化学、生物物理、地球物理等。当前科学中最活化学物理和物理化学、生物物理、地球物理等。当前科学中最活跃、最引人注目的课题，如生命科学、宇宙起源、材料科学等等，都跃、最引人注目的课题，如生命科学、宇宙起源、材料科学等等，都与物理学的研究成果和研究方法密切相关。与物理学的研究成果和研究方法密切相关。图-4：太阳系图-5：上海超导磁悬浮列车图-6：电解车间图-7：地质力学图-8：DNA双螺旋结构 X射线衍射图-9：天气预报 大气的性质和运动返回返回近代物理的诞生近代物理的诞生导致微电子、激光、导致微电子、激光、光纤、微光电子、核光纤、微光电子、核动力、核分析、医学动力、核分析、医学图像、纳米等技术的图像、纳米等技术的发展发展过过山山车车为为什什么么能能翻翻转？转？热热气气球球为为什什么么能能飞飞起起来？来？
