必修一緒論_物理學與人類文明 - 副本(課堂PPT)

1、1緒論緒論 物理學與人類文明物理學與人類文明走進高中第一堂物理課走進高中第一堂物理課2 很高興認識大很高興認識大家，希望我能陪伴大家，希望我能陪伴大家一起走過這段最美家一起走過這段最美好的高中生活。好的高中生活。歡迎大家走進神奇歡迎大家走進神奇的高中物理世界。的高中物理世界。 高中物理將向你們展現(xiàn)比初中物理更精彩、高中物理將向你們展現(xiàn)比初中物理更精彩、更多姿的世界。更多姿的世界。 在我們系統(tǒng)學習前，先讓我們?yōu)g覽一下，在我們系統(tǒng)學習前，先讓我們?yōu)g覽一下，看一看物理知識是多么廣博，多么有用，又多么看一看物理知識是多么廣博，多么有用，又多么有趣。有趣。345一一、什么是物理學？什么是物理學？l 物理

2、學是研究物質(zhì)世界最基本形態(tài)的科學物理學是研究物質(zhì)世界最基本形態(tài)的科學l 物理學研究的范圍物理學研究的范圍 物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級物理學物理學 (Physics)物物 質(zhì)質(zhì) 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)物質(zhì)相互作用物質(zhì)相互作用物質(zhì)運動規(guī)律物質(zhì)運動規(guī)律質(zhì)子質(zhì)子 10- -15 m空間尺度：空間尺度：類星體類星體 10 26 m格物物萬象，究理理天人。6m1510-m)1010(2726-m)1010(2726-物理學研究對象物理學研究對象的尺度從的尺度從 到到 共跨越了共跨越了42 43個數(shù)量級。個數(shù)量級。粒子物理學的研粒子物理學的研究對象，數(shù)量級究對象，數(shù)量級約為約為當前人類所認識當前人類所

3、認識的宇宙，最遠的的宇宙，最遠的觀察極限數(shù)量級觀察極限數(shù)量級為為m1510-目前最活躍的交叉學科生物目前最活躍的交叉學科生物物理學研究的生物大分子，物理學研究的生物大分子，數(shù)量級為數(shù)量級為10-710-4m。從空間尺度來看從空間尺度來看7從時間尺度來看從時間尺度來看宇宙誕生于宇宙誕生于200億（億（ 約約 ）前的一次大）前的一次大爆炸爆炸s1810物質(zhì)世界的時間尺度，從物質(zhì)世界的時間尺度，從 到到 ，共，共跨越了跨越了4344個數(shù)量級。個數(shù)量級。s1810s2510-8物理學是一門實驗科學物理學是一門實驗科學1. 實驗是理論的基礎(chǔ)，理論正確與否最終要接受實驗的檢驗實驗是理論的基礎(chǔ)，理論正確與否

4、最終要接受實驗的檢驗.2. 從諾貝爾物理學獎看實驗在近代物理發(fā)展中所起的作用從諾貝爾物理學獎看實驗在近代物理發(fā)展中所起的作用1901- -2002年共發(fā)獎年共發(fā)獎96次次（1916, 1931, 1934, 1940 - -1942未發(fā)獎），未發(fā)獎），得獎項目得獎項目 120項，項，得獎人數(shù)得獎人數(shù)166人。人。 獲獎類型獲獎類型 項目項目 人數(shù)人數(shù) 實驗實驗 83 114 理論理論 33 46實驗實驗+理論理論 4 6 得獎的實驗項目和人數(shù)大致占總數(shù)的三分之二。得獎的實驗項目和人數(shù)大致占總數(shù)的三分之二。9 物理學是一切自然物理學是一物理學是一切自然物理學是一切自然科學的基礎(chǔ)科學的基礎(chǔ)。切自然

5、科學的基礎(chǔ)科學的基礎(chǔ)。 物理學構(gòu)成了化學、生物學、物理學構(gòu)成了化學、生物學、材料科學、地球物理學等學科的基材料科學、地球物理學等學科的基礎(chǔ)，物理學的基本概念和技術(shù)被應(yīng)礎(chǔ)，物理學的基本概念和技術(shù)被應(yīng)用到所有自然科學之中。用到所有自然科學之中。物理學與其它科學技術(shù)物理學與其它科學技術(shù)10航天與空間技術(shù)航天與空間技術(shù)11雷達天線雷達天線工作原理：電磁波遇到障礙物工作原理：電磁波遇到障礙物 要發(fā)生反射要發(fā)生反射雷達與隱形飛機雷達與隱形飛機12放射治療僅有幾十年的歷史，但發(fā)展較快。由于超高壓治療機的使用，輔助工具的改進和經(jīng)驗的積累，治療效果得到顯著提高，目前已成為癌癥治療中的最重要手段之一。我國約有70

6、%以上的癌癥需用放射治療，美國統(tǒng)計也有50%以上的癌癥需用放射治療。放射治療幾乎可用于所有的癌癥治療，對許多癌癥病人而言，放射治療是唯一必須用的治療方法。 13磁懸浮列車是一種利用磁極吸引力和排斥力的高磁懸浮列車是一種利用磁極吸引力和排斥力的高科技交通工具。簡單地說，排斥力使列車懸起來、科技交通工具。簡單地說，排斥力使列車懸起來、吸引力讓列車開動。吸引力讓列車開動。 14物理學是其他科學技術(shù)的基礎(chǔ)物理學是其他科學技術(shù)的基礎(chǔ)1516 物理學與醫(yī)學物理學與醫(yī)學物理學與軍事物理學與軍事物理學與物理學與 交通交通物理學與生命技術(shù)物理學與生命技術(shù)17物理學與納米技術(shù)物理學與納米技術(shù) 電子與計算電子與計算

7、機技術(shù)機技術(shù)18現(xiàn)代通信現(xiàn)代通信返回返回19圖-6：電解車間圖-7：地質(zhì)力學圖-9：天氣預(yù)報 大氣的性質(zhì)和運動返回返回20物理學對推動社會發(fā)展有重要作用物理學對推動社會發(fā)展有重要作用18世紀19世紀20世紀回顧歷史：回顧歷史：閉關(guān)鎖國狀態(tài)閉關(guān)鎖國狀態(tài)最黑暗的最黑暗的100年年改革開放改革開放21激光技術(shù)及其具體應(yīng)用激光技術(shù)及其具體應(yīng)用星球大戰(zhàn)星球大戰(zhàn)22n1917年，愛因斯坦年，愛因斯坦提出受激輻射理論。提出受激輻射理論。n1960年，美國加州年，美國加州休斯實驗室的梅曼制休斯實驗室的梅曼制 成了第一臺激光器。成了第一臺激光器。23 用激光測定地球與月亮之間的距用激光測定地球與月亮之間的距離，

8、精度可達離，精度可達 (10 15 )cm。激光具有很好的方向性，可用于測距。激光具有很好的方向性，可用于測距。激光的亮度高激光的亮度高 大功率的脈沖激光束，能夠產(chǎn)生幾千萬大功率的脈沖激光束，能夠產(chǎn)生幾千萬度的高溫。度的高溫。工業(yè)上可于打孔、切割工業(yè)上可于打孔、切割或焊接或焊接 激光加工設(shè)備激光加工設(shè)備醫(yī)學醫(yī)學 準分子激光治療近視準分子激光治療近視 軍事軍事 美空軍美空軍C-130H“大力士大力士”運輸機上機載戰(zhàn)術(shù)激光發(fā)射運輸機上機載戰(zhàn)術(shù)激光發(fā)射24 激光在信息方面的應(yīng)用激光在信息方面的應(yīng)用光盤光盤激光通信激光通信 光纖光纖25杰出的物理學家杰出的物理學家牛頓（牛頓（16421727年）年）英

9、國數(shù)學家、物理學家英國數(shù)學家、物理學家愛因斯坦（愛因斯坦（18791955年）年）德國物理學家德國物理學家物物理理學學的的發(fā)發(fā)展展與與未未來來26美麗的劍橋美麗的劍橋牛頓于牛頓于18歲（歲（1661年）年） 進入劍進入劍橋大學三一學院學習。橋大學三一學院學習。牛頓的故鄉(xiāng)牛頓的故鄉(xiāng)英國林肯郡英國林肯郡的伍爾斯索普莊園。的伍爾斯索普莊園。16651666年倫敦鼠疫流行，學校停課，牛年倫敦鼠疫流行，學校停課，牛頓回到家鄉(xiāng)。在這期間他發(fā)明了微積分，初步頓回到家鄉(xiāng)。在這期間他發(fā)明了微積分，初步發(fā)現(xiàn)了力學三定律、萬有引力定律，并進行了發(fā)現(xiàn)了力學三定律、萬有引力定律，并進行了光的分解實驗。光的分解實驗。27

10、自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說：讓牛頓去吧，上帝說：讓牛頓去吧，于是一切遂成光明。于是一切遂成光明。 英國詩人蒲柏英國詩人蒲柏 （1688-1744）1727年，牛頓去世。英年，牛頓去世。英國以隆重的國葬儀式將國以隆重的國葬儀式將他安葬在威斯敏斯特大他安葬在威斯敏斯特大教堂。牛頓成為第一個教堂。牛頓成為第一個安息在此的科學家。安息在此的科學家。 28 阿爾伯特阿爾伯特愛因斯坦于愛因斯坦于1879年出生于德國的烏爾姆。年出生于德國的烏爾姆。 1895年報考瑞士蘇黎世聯(lián)年報考瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學邦工業(yè)大學 ，未能通過，未能通過，補習一年，于次年考取。補習一年，于次

11、年考取。瑞士首都伯爾尼瑞士首都伯爾尼1902年被瑞士伯爾尼市專年被瑞士伯爾尼市專利局聘為專利審查員利局聘為專利審查員 1933年年1月希特勒上臺并發(fā)動月希特勒上臺并發(fā)動排猶運動，愛因斯坦離開德排猶運動，愛因斯坦離開德國，去了美國。國，去了美國。29 自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗中， 上帝說：讓牛頓去吧，上帝說：讓牛頓去吧， 于是一切遂成光明于是一切遂成光明 。 30 要勤奮地去做練習，只有這要勤奮地去做練習，只有這樣，你才會發(fā)現(xiàn)，哪些你樣，你才會發(fā)現(xiàn)，哪些你理解了，哪些你還沒有。理解了，哪些你還沒有。 索末菲寫信索末菲寫信告誡他的學生海森堡告誡他的學生海森堡海森堡（海森

12、堡（1901-1976）德國著名物理學家，量德國著名物理學家，量子力學的創(chuàng)立人之一，子力學的創(chuàng)立人之一，1932年獲諾貝爾物理年獲諾貝爾物理學獎。學獎。索末菲索末菲(18681951)德國理論物理學家德國理論物理學家 ,其學生中共有其學生中共有6人獲得人獲得諾貝爾獎諾貝爾獎通過諾貝爾獎獲得者的語言我們體會怎樣學好物理。31世界各國獲諾貝爾獎總?cè)藬?shù)排名（世界各國獲諾貝爾獎總?cè)藬?shù)排名（1901-2007）32至至2007年諾貝爾獎得主最多的大學年諾貝爾獎得主最多的大學1哥倫比亞大學（美國）哥倫比亞大學（美國）8711康乃爾大學（美國）康乃爾大學（美國）402劍橋大學（英國）劍橋大學（英國）8512

13、耶魯大學（美國）耶魯大學（美國）323哈佛大學（美國）哈佛大學（美國）8212慕尼黑大學（德國）慕尼黑大學（德國）324芝加哥大學（美國）芝加哥大學（美國）8112約翰約翰霍普金斯大學（美國）霍普金斯大學（美國）325麻省理工學院（美國）麻省理工學院（美國）7815加州理工學院（美國）加州理工學院（美國）316加州大學伯克萊分校（美國加州大學伯克萊分校（美國) 6115紐約大學（美國）紐約大學（美國）317巴黎大學（法國）巴黎大學（法國）5917蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學（瑞士）蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學（瑞士）308牛津大學（英國）牛津大學（英國）5718普林斯頓大學（美國）普林斯頓大學（美國）309史丹佛

14、大學（美國）史丹佛大學（美國）5018柏林洪堡大學（德國）柏林洪堡大學（德國）2910哥廷根大學（德國）哥廷根大學（德國）4420伊利諾大學香檳分校（美國）伊利諾大學香檳分校（美國）24注：包括諾貝爾獎的所有獎項注：包括諾貝爾獎的所有獎項中國人的諾貝爾獎夢何時圓？中國人的諾貝爾獎夢何時圓？33高中物理主要研究內(nèi)容高中物理主要研究內(nèi)容力學熱學電磁學光學原子和原子核物理茅臺鎮(zhèn)傳統(tǒng)釀酒工藝茅臺鎮(zhèn)傳統(tǒng)釀酒工藝四驅(qū)車中的小馬達34高中物理的課程設(shè)置高中物理的課程設(shè)置35學好物理的一般方法學好物理的一般方法1、重視觀察和實驗、重視觀察和實驗2、重視讀書和、重視讀書和自學能力培養(yǎng)自學能力培養(yǎng)3 3、重視練習

15、和反思、重視練習和反思36 準備：一個作業(yè)本、準備：一個作業(yè)本、 一個課堂筆記本，一個課堂筆記本， 一個錯題集本一個錯題集本3738謝謝謝謝江山代有才人出，各領(lǐng)風騷數(shù)百年。下一個諾貝爾下一個諾貝爾物理獎獲得者物理獎獲得者可能就是？你！可能就是？你！39趙凱華先生：北京大學教授， 教育部理科物理學與天文學教學指導(dǎo)委員會基礎(chǔ)物理組組長、國際物理教育委員會委員、中國物理學會原副理事長、中國物理學會教學委員會主任40走進屋里課堂之前走進屋里課堂之前 文中老師對學生的發(fā)現(xiàn)有這樣的評論：文中老師對學生的發(fā)現(xiàn)有這樣的評論：“同同學們，你們干了偉大的事。雖然你們得到的結(jié)論早學們，你們干了偉大的事。雖然你們得到

16、的結(jié)論早已寫在物理教科書里，但你們干的，是三個半世紀已寫在物理教科書里，但你們干的，是三個半世紀前偉人們干的事。前偉人們干的事。1515世紀歐洲文藝復(fù)興時期，有多世紀歐洲文藝復(fù)興時期，有多位大師參與了落體定律的創(chuàng)立。藝術(shù)巨匠列昂納位大師參與了落體定律的創(chuàng)立。藝術(shù)巨匠列昂納多多達達芬奇提出的落體定律就是紅孩的芬奇提出的落體定律就是紅孩的1:2:3:4:51:2:3:4:5律，律，物理學的創(chuàng)立人之一的伽利略物理學的創(chuàng)立人之一的伽利略伽利萊提出的落體伽利萊提出的落體定律就是定律就是1:3:5:7:91:3:5:7:9律，最后是伽利略自己用精巧律，最后是伽利略自己用精巧的斜面驗證了它，建立了不朽的落體

17、定律，至今每的斜面驗證了它，建立了不朽的落體定律，至今每個中學生都在學習它，個中學生都在學習它，你們還沒學物理就自己找到你們還沒學物理就自己找到了它，多么了不起！了它，多么了不起！” 41 這篇文章反映了科學探究的要素、科學研究的這篇文章反映了科學探究的要素、科學研究的基本方法和對科學探究的一些理解，值得同學們體基本方法和對科學探究的一些理解，值得同學們體會。會。 科學探究的科學探究的基本要素：提出問題；猜想與假設(shè)；基本要素：提出問題；猜想與假設(shè)；設(shè)計實驗；進行實驗與收集數(shù)據(jù)；分析論證；設(shè)計實驗；進行實驗與收集數(shù)據(jù)；分析論證；評估；交流與合作。評估；交流與合作。 一些科學方法：假設(shè)一些科學方法：假設(shè)驗證方法；轉(zhuǎn)化的方法；驗證方法；轉(zhuǎn)化的方法；實驗方法；數(shù)學推理的方法；理想化方法等等實驗方法；數(shù)學推理的方法；理想化方法等等 探究是人的天性，探究是人的天性， 是人的本質(zhì)的特征之一是人的本質(zhì)的特征之一 。42 對科學及其研究方法的有關(guān)理解：對科學及其研究方法的有關(guān)理解：“對問題對問題認識得越深刻，得到的規(guī)律就顯得越簡認識得越深刻，得到的規(guī)律就顯得越簡潔。潔?！?“1:4:9:16:251:4:9:16:25是一種很優(yōu)美是一種很優(yōu)美的規(guī)律，而