選修《物理與藝術(shù)》完整版

1、 網(wǎng)絡(luò)資源公選課物理與藝術(shù)指導(dǎo)教師：物理教研室 楊曉紅一、課程簡介：“物理與藝術(shù)”課程是一門具有創(chuàng)新特色、文理交融的素質(zhì)教育課程。教學(xué)內(nèi)容主要是以藝術(shù)家和物理學(xué)家相互平行的視角來闡述人們對(duì)宇宙圖像的建立過程和理解，對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本形式的認(rèn)識(shí)，最終強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新是他們的共同靈魂。這門課取得優(yōu)秀教學(xué)實(shí)踐效果和師生廣泛贊譽(yù)的課程。2009年被評(píng)為國家級(jí)精品課程；2011年獲江蘇省高等教育教學(xué)成果特等獎(jiǎng)。 二、開課目錄、作業(yè)、期末復(fù)習(xí)題（注：本課程共15講，我們選擇10講作為教學(xué)內(nèi)容）第1講：硬幣的兩面引言（網(wǎng)上視頻的第1講） 作業(yè)題：藝術(shù)與物理共同點(diǎn)與不同點(diǎn)分別是什么？ 藝術(shù)表現(xiàn)手段是圖像和隱喻（想象力與

2、審美力）物理表現(xiàn)手段是數(shù)字和方程（數(shù)學(xué)關(guān)系和實(shí)驗(yàn)特征）傳統(tǒng)上說，藝術(shù)抒發(fā)情感；物理追求理性，所以，他們?cè)诒砻嫔鲜菍?duì)立的。但是，兩者均面對(duì)同一個(gè)自然，均是人類嘗試認(rèn)知真理的手段。復(fù)習(xí)題：在時(shí)間簡史中霍金總結(jié)的三個(gè)科學(xué)基本問題是什么?宇宙是怎樣起源的？生命是怎樣起源的？人類的未來會(huì)怎樣？第2講：物理與藝術(shù)發(fā)展簡史（網(wǎng)上視頻的第2講） 作業(yè)題：伽利略為什么被譽(yù)為科學(xué)之父、物理之父?伽利略是第一個(gè)把實(shí)驗(yàn)引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家，他利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法確定了一些重要的力學(xué)定律。在15891591年間，伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)作了細(xì)致的觀察。從實(shí)驗(yàn)和理論上否定了統(tǒng)治千余年的亞里士多德關(guān)于“落體運(yùn)動(dòng)法則”確立了正確的

3、“自由落體定律”， 伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式。他是利用望遠(yuǎn)鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學(xué)家。這些成果包括：發(fā)現(xiàn)月球表面凹凸不平，木星有四個(gè)衛(wèi)星（現(xiàn)稱伽利略衛(wèi)星），太陽黑子和太陽的自轉(zhuǎn)，金星、木星的盈虧現(xiàn)象以及銀河由無數(shù)恒星組成等。復(fù)習(xí)題：藝術(shù)發(fā)展史的五個(gè)階段是什么?.1、 理性無條件地受本能支配的時(shí)代、理性的本能變成外在的強(qiáng)制的權(quán)威時(shí)代、解放的時(shí)代、理性科學(xué)的時(shí)代：在這時(shí)代里人們認(rèn)識(shí)到真理是最高的東西，對(duì)真理有了最高的愛好。、理性藝術(shù)的時(shí)代第3講、學(xué)會(huì)看風(fēng)景透視法（網(wǎng)上視頻的第3講） 作業(yè)題：在喬托之前人們繪畫作品特點(diǎn)是什么？喬托

4、之前，人類沒有透視畫法，它的特點(diǎn)是高度的程式化，色彩艷麗而人物僵硬，重裝飾而鄙視造型，離開真實(shí)非常遙遠(yuǎn)。特別表現(xiàn)在宗教畫上，人被“神化”，而神又被僵化，人物沒有個(gè)性，形象呆滯僵直。1. 人類沒有學(xué)會(huì)畫風(fēng)景2. 人類沒有學(xué)會(huì)如何在二維畫布上表達(dá)出三度空間復(fù)習(xí)題：喬托對(duì)人類繪畫藝術(shù)貢獻(xiàn)是什么?但是真正使意大利繪畫擺脫拜占庭定型式的宗教畫風(fēng)的是喬托。喬托是中世紀(jì)最后一位畫家，也是新時(shí)代第一位畫家喬托被視為西方繪畫的開創(chuàng)性大師，他是第一個(gè)把寫實(shí)風(fēng)格和明暗遠(yuǎn)近法結(jié)合起來的藝術(shù)家，邁出了繪畫中關(guān)鍵性的一步。此外，他還把優(yōu)美的敘事同忠實(shí)的觀察結(jié)合起來，使繪畫不再是文字的簡單圖解，具有了獨(dú)立的意義。喬托全新的

5、藝術(shù)觀不僅在他的藝術(shù)中創(chuàng)造了質(zhì)樸、清新、莊嚴(yán)、厚重的審美境界，而且為后人提供了一種研究和表達(dá)自然的藝術(shù)實(shí)驗(yàn)方式。第4講、繆斯的使者走進(jìn)大師（網(wǎng)上視頻的第5講） 作業(yè)題：比較牛頓與達(dá)芬奇在家庭、性格、愛好、研究問題方法和取得成就等方面異同。相同點(diǎn)：單親家庭中長大，相信數(shù)學(xué)是人類思維的最高形式，高度的敏感，幻想的天性，孤獨(dú)的性格，幾乎沒有朋友，他們都是光的研究先驅(qū)異同點(diǎn)：達(dá)·芬奇通過觀察的手段解讀世界，第一幅畫作圣告圖，最后的晚餐，蒙娜麗莎；牛頓通過思考的手段解讀世界萬有引力定律 復(fù)習(xí)題：你是如何評(píng)價(jià)達(dá)芬奇的？列奧納多·達(dá)·芬奇是人類智慧的象征，他懷有神靈般的無限理想

6、，試圖重新創(chuàng)造世界的美，量度世界的廣大無垠，解釋世界的奧秘?？墒撬挥谐Ｈ说纳土α俊Ｋ谋ж?fù)是發(fā)現(xiàn)一切、研究一切、創(chuàng)造一切。他的生命是一條沒有走完的道路，路上是撒滿了崇高的未完成作品的零章碎片，他在臨終前心酸地說過：“我一生從未完成一項(xiàng)工作?！钡?講、繆斯的使者牛頓（網(wǎng)上視頻第6講）作業(yè)題：什么是暗物質(zhì)？若暗物質(zhì)存在并發(fā)光，請(qǐng)描述宇宙夜空會(huì)是什么樣?你在凡高星月夜這副畫中看到了什么？在宇宙學(xué)中，暗物質(zhì)（dark matter）又稱為暗質(zhì)，是指無法通過電磁波的觀測進(jìn)行研究，也暗物質(zhì)就是不與電磁力產(chǎn)生作用的物質(zhì)。人們目前只能通過引力產(chǎn)生的效應(yīng)得知，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)宇宙中有大量暗物質(zhì)的存在。暗物質(zhì)會(huì)

7、像星星一樣發(fā)光，反射光螺旋狀的光環(huán)在畫面中央席卷整個(gè)天空，銀河的表現(xiàn)極其形式感，擴(kuò)大的星星被包圍著，月亮像太陽般耀眼。一個(gè)生命力的顫動(dòng),一個(gè)想象力的大成,生命在宇宙中再生和永恒復(fù)習(xí)題：哪兩個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了牛頓的萬有引力？開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律和牛頓運(yùn)動(dòng)三定律哈雷彗星的預(yù)言.對(duì)海王星的發(fā)現(xiàn)第6講、持久的革命科學(xué)（網(wǎng)上視頻第8講）作業(yè)題：經(jīng)典物理學(xué)大廈上的“兩朵烏云”指什么？這“兩朵烏云”導(dǎo)致了哪兩門著名物理學(xué)理論的誕生？邁克爾遜.莫雷實(shí)驗(yàn)的零結(jié)果;黑體輻射實(shí)驗(yàn)的理論解釋.第一朵導(dǎo)致誕生了狹義相對(duì)論;第二朵導(dǎo)致誕生量子論復(fù)習(xí)題：愛因斯坦兩個(gè)基本假設(shè)是什么？1、物理學(xué)定律對(duì)所有慣性系都是相同的2、光

8、速不變性第7講、解放色彩曲科學(xué)之光（網(wǎng)上視頻第10講）作業(yè)題：是誰最先發(fā)現(xiàn)了紅移現(xiàn)象?試用紅移現(xiàn)象簡單地解釋宇宙大爆炸。天文學(xué)家哈勃紅移，即星系光譜向長波方向偏移，而且星系離我們愈遠(yuǎn)則紅移值愈大，紅移值的大小由哈勃定律描述。怎么會(huì)發(fā)生這種紅移的呢？我們知道，當(dāng)一列火車迎面開來時(shí)，我們聽到的汽笛聲很高(聲波的波長短)，但當(dāng)它離我們遠(yuǎn)去時(shí)，音調(diào)就明顯降低(聲波的波長變長)，這叫多普勒效應(yīng)。光同樣有多普勒效應(yīng)，當(dāng)一個(gè)星系離我們遠(yuǎn)去時(shí)，它的譜線波長的音調(diào)會(huì)變長，我們就稱譜線紅移了。觀察發(fā)現(xiàn)，離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系，紅移現(xiàn)象越明顯，說明相互遠(yuǎn)離的速度越大，即現(xiàn)在宇宙在不斷膨脹中，這種現(xiàn)象與宇宙大爆炸說相吻合，

9、因此成為其一個(gè)有力證據(jù)。復(fù)習(xí)題：試用物理學(xué)原理解釋原子反應(yīng)堆中出現(xiàn)的神秘藍(lán)光。在核裂變過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的高能電子B衰變，這些高能電子的運(yùn)動(dòng)速度大于光在水中的運(yùn)動(dòng)速度，因此在包圍反應(yīng)堆周圍的水池中產(chǎn)生電磁沖擊波，即所謂的切倫可夫輻射，發(fā)出的光波長在紫外區(qū)和靠近紫光區(qū)原子反應(yīng)堆中出現(xiàn)的神秘藍(lán)光第8講、重構(gòu)空間觀雙子星座（網(wǎng)上視頻第12講）作業(yè)題：人們對(duì)“立體主義畫派與相對(duì)論關(guān)系”的兩種評(píng)價(jià)分別是什么？史學(xué)家研究立體主義與相對(duì)論的了解：立體主義與透視原理實(shí)現(xiàn)了決裂。立體派看視物體的方式是相對(duì)性的，這就是說多視點(diǎn)的，而且任何一個(gè)視點(diǎn)都不具特殊的權(quán)威地位，而且他們認(rèn)為這兩者在時(shí)間上是相合的一些物理學(xué)家

10、反對(duì)將立體主義畫家對(duì)空間的認(rèn)識(shí)與相對(duì)論時(shí)空觀相了解。復(fù)習(xí)題：愛因斯坦對(duì)人類的貢獻(xiàn)是什么？十九世紀(jì)末期是物理學(xué)的變革時(shí)期，愛因斯坦從實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，從新考查了物理學(xué)的基本概念，在理論上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推動(dòng)了天文學(xué)的發(fā)展。他的量子理論對(duì)天體物理學(xué)、特別是理論天體物理學(xué)都有很大的影響。理論天體物理學(xué)的第一個(gè)成熟的方面恒星大氣理論，就是在量子理論和輻射理論的基礎(chǔ)上建立起來的。愛因斯坦的狹義相對(duì)論成功地揭示了能量與質(zhì)量之間的關(guān)系，解決了長期存在的恒星能源來源的難題。近年來發(fā)現(xiàn)越來越多的高能物理現(xiàn)象，狹義相對(duì)論已成為解釋這種現(xiàn)象的一種最基本的理論工具。其廣義相對(duì)論也解決了一個(gè)天文學(xué)上多年

11、的不解之謎，并推斷出后來被驗(yàn)證了的光線彎曲現(xiàn)象，還成為后來許多天文概念的理論基礎(chǔ)。 愛因斯坦對(duì)天文學(xué)最大的貢獻(xiàn)莫過于他的宇宙學(xué)理論。他創(chuàng)立了相對(duì)論宇宙學(xué)，建立了靜態(tài)有限無邊的自洽的動(dòng)力學(xué)宇宙模型，并引進(jìn)了宇宙學(xué)原理、彎曲空間等新概念，大大推動(dòng)了現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展。第9講、解剖時(shí)間謎未來主義（網(wǎng)上視頻第13講）作業(yè)題：杜尚對(duì)其作品下樓梯的裸體2號(hào)是如何解釋的。杜尚把他的作品下樓梯的裸體2號(hào)描述為：“通過運(yùn)動(dòng)的抽象表現(xiàn)來給出空間和時(shí)間的一種表示。”復(fù)習(xí)題：聯(lián)合國世界物理年是哪一年？其標(biāo)識(shí)的含義是什么？2005年 其構(gòu)圖像一個(gè)光錐。它的 紅底 代表 過去 ， 在物理學(xué)中，光譜發(fā)生 “紅移”， 是物體向

12、 遠(yuǎn)離我們的方向運(yùn)動(dòng) 的 光譜特征 ；紅色又有 底部或基礎(chǔ) 的含義。它的 藍(lán)頂 表示 未來 ; 天空是藍(lán)色的 ; “ 藍(lán)移” 是面 向我們方向運(yùn)動(dòng) 物體的光譜特征 。黃和綠連接著過去與未來 ，體現(xiàn)出 在過去的基礎(chǔ)上建立未來 的信心。其中，綠色又代表 “綠燈可走”即進(jìn)步；黃色代表和平、合作。 因此，這個(gè)徽標(biāo)主要表達(dá)的意義是： 技術(shù)進(jìn)步和國際合作共建光明的未來 。只要我們大家向這個(gè)目標(biāo)努力，就能夠做到 有益于社會(huì)的新發(fā)現(xiàn) 。 第10講、解剖時(shí)間謎超現(xiàn)實(shí)主義（網(wǎng)上視頻第14講）作業(yè)題：愛因斯坦對(duì)時(shí)間的基本動(dòng)識(shí)是什么？在19世紀(jì)末的時(shí)候，邁克爾遜-莫雷兩人用精確的儀器測了光速在不同運(yùn)動(dòng)方向上的速度，發(fā)現(xiàn)光速是不變的之后，愛因斯坦就進(jìn)行了合理的假設(shè)，假設(shè)所有的參考系都滿足光速不變性。空間相對(duì)性：只要是不同的參考系，都滿足空間的相對(duì)性