《高物理绪论》PPT课件.ppt

撩开物理学的神秘面纱撩开物理学的神秘面纱第一章第一章 绪绪 论论太阳系图谱物理学科的介绍物理学科的介绍 物理学是一门自然科学,它起始于伽利略和牛顿的年代,经过三个多世纪的发展,已经成为一门众多分支,令人尊敬和热爱的基础科学。它远到宇宙深处至咫尺之间，大到广袤苍穹，小到微观粒子的浩瀚而又精细的时空中，物理学研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律，因此说物理学是关于“万物之理”的学问并不为过。物理学与自然规律 大自然充满了奥秘。在天地之间，各种大自然充满了奥秘。在天地之间，各种形态的物质展示着惊人的多样和复杂，而在形态的物质展示着惊人的多样和复杂，而在如此多样和复杂的大自然背后，却隐藏着统如此多样和复杂的大自然背后，却隐藏着统一与和谐的规律。一与和谐的规律。哈雷慧哈雷慧星为什星为什么能够么能够回归？回归？满天星斗循环往复、东起西落，是什么力量使目月星辰有着这样的运动规律？通过这些，我们将了解天体的运动。抛出的石头、跳水抛出的石头、跳水运动员在空中运动员在空中“划划出出”美丽的抛物线美丽的抛物线。看似毫不相干的现看似毫不相干的现象，却隐藏着大自象，却隐藏着大自然的秘密之一然的秘密之一万有引力定律。万有引力定律。大自然另一自然现象：闪电大自然另一自然现象：闪电大自然另一自然现象：闪电大自然另一自然现象：闪电生活中的现象：静电生活中的现象：静电静电现象 闪电、梳子吸纸屑等现象，蕴藏着闪电、梳子吸纸屑等现象，蕴藏着大自然的一个秘密大自然的一个秘密 静电，体现了自然多静电，体现了自然多样性与统一性。样性与统一性。物理学的规律l物理学研究的内容:?l物理学规律属于大自然规律的一部分。物理学就是探究物质的结构和基本运动规物理学就是探究物质的结构和基本运动规 律的科学。律的科学。物理学科与其它学科的联系区别物理科与其它科关注点不同。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、原子和原子核物理、粒子物理等。与其它学科形成交叉学科：物理化学、生物物理、地球物理等。以瀑布为例研究以瀑布为例研究：物理学物理学更关心瀑布的基本运动规律。更关心瀑布的基本运动规律。化学化学更关心水的分子更关心水的分子成分和结构，水质的成分和结构，水质的变化。变化。生物学生物学则侧重水中的微则侧重水中的微生物种类，以及瀑布对生物种类，以及瀑布对周围生态的影响。周围生态的影响。地球科学地球科学更关注瀑布更关注瀑布周围的地层结构。周围的地层结构。物理与社会发展物理与社会发展物理学物理学:起源于自然起源于自然哲学观哲学观察和思考察和思考观察和思考观察和思考观察和思考观察和思考A.古希腊时代古希腊时代,B.人们把自人们把自然界然界观察和观察和思思，笼统地，笼统地称为自然哲称为自然哲学。亚里士学。亚里士多德首次提多德首次提出了物理学。出了物理学。1609年，伽利略利用天文望远镜观察年，伽利略利用天文望远镜观察探索宇宙的奥秘探索宇宙的奥秘物理与社会发展物理与社会发展观察和实验：物理学的重观察和实验：物理学的重要基础要基础B.17世纪初，世纪初，C.伽利略系统伽利略系统的的D.实验和观察实验和观察的的E.方法作为探方法作为探究究F.自然规律的自然规律的重重G.要手段。要手段。自然界和自然规律隐藏在黑暗中：自然界和自然规律隐藏在黑暗中：上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。经典物理学理论经典物理学理论体系的建立者体系的建立者C.17世纪，牛顿在世纪，牛顿在前人研究成果的前人研究成果的基础上，建立了基础上，建立了经典力学体系。经典力学体系。这是现代意义上这是现代意义上的物理学开端。的物理学开端。牛顿力学不仅能牛顿力学不仅能帮助我们解释周帮助我们解释周围的宏观世界，围的宏观世界，而且让人类实现而且让人类实现了登月梦想。了登月梦想。1717世纪万有引力的发现使人世纪万有引力的发现使人世纪万有引力的发现使人世纪万有引力的发现使人类在类在类在类在2020世纪世纪世纪世纪6060年代实现了登年代实现了登年代实现了登年代实现了登月梦想月梦想月梦想月梦想物理与社会发展物理与社会发展古希腊人的探索：地球位于宇宙的中心地面附近的物质是由土、水、气、火四种元素组成。公元100年后，天文学家托勒密托勒密完善了地心说。地心说的观点一直持续了近两千年。16世纪中叶，天文学家哥白尼哥白尼在临死时发表了日心说理论，修正了地球静止不动的观念，为牛顿的天上和地下物理学的统一打下了基础。人类对太空的不懈追求人类对太空的不懈追求 远古人们就梦想飞出地球探索星空的奥秘。嫦娥奔月是广为留传的民间神话，体现了人类了解自然奥秘的渴望。人类对太空的不懈追求人类对太空的不懈追求 在牛顿力在牛顿力学的基础上，学的基础上，人类对太空的人类对太空的探索的理论与探索的理论与实践都取得了实践都取得了丰硕的成果。丰硕的成果。人类对太空的不懈追求人类对太空的不懈追求1957年前苏联第一颗人造卫星上天，年前苏联第一颗人造卫星上天，震惊了世界。震惊了世界。1970年中国发射了年中国发射了人造卫星，成为全人造卫星，成为全世界第五个发射人世界第五个发射人造卫星的国家。造卫星的国家。人类对太空的不懈追求人类对太空的不懈追求1961年年4月月12日，日，前苏联成功地发前苏联成功地发射了第一艘射了第一艘东东方号方号“载人飞船。载人飞船。完成了人类第一完成了人类第一次环绕地球的飞次环绕地球的飞行。行。尤里尤里尤里尤里 加加林成为加加林成为加加林成为加加林成为人类第一位登上太空人类第一位登上太空人类第一位登上太空人类第一位登上太空的航天员。的航天员。的航天员。的航天员。人类对太空的不懈追求人类对太空的不懈追求1999年11月我国发射了“神舟”1号飞船。2003年10月我国首次发射了“神舟”5号载人飞船。人类对太空的不懈追求人类对太空的不懈追求D：18世纪到世纪到19世纪世纪,物理学家建立了热力学理论和分子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守恒定律后，开始探物理，发现了能量转换和能量守恒定律后，开始探索用内能转化为机械能的方法来代替人力和畜力。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。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。蒸汽动力的应用，使许多大型厂矿应运而生。蒸汽蒸汽机的发明，直接推动了第一次工业革命。机的发明，直接推动了第一次工业革命。瓦特改良的蒸汽机瓦特改良的蒸汽机瓦特改良的蒸汽机瓦特改良的蒸汽机1919世纪中期欧洲世纪中期欧洲世纪中期欧洲世纪中期欧洲农业化机械已普遍使用农业化机械已普遍使用农业化机械已普遍使用农业化机械已普遍使用18071807年年年年克莱蒙特号克莱蒙特号克莱蒙特号克莱蒙特号蒸汽船蒸汽船蒸汽船蒸汽船上海东方明珠上海东方明珠游游乐乐园园里里的的摩摩天天轮轮E.18世纪中期，富兰克林通过著名的风筝实验，将世纪中期，富兰克林通过著名的风筝实验，将天电与地电统一起来。到了天电与地电统一起来。到了19世纪，以库仑、奥世纪，以库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等为代表的物理斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等为代表的物理学家建立了电磁学理论。学家建立了电磁学理论。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类进入电气时代。现在，电已经深入到人们的生产、生活的方方面面。产、生活的方方面面。关注科学、技术和社会关注科学、技术和社会磁应用的发展磁应用的发展早在战国时期，秦始早在战国时期，秦始皇的阿房宫皇的阿房宫“以磁石以磁石为门为门”，防止刺客怀，防止刺客怀揣利刃入侵。揣利刃入侵。在古代医学方面，磁在古代医学方面，磁也有广泛的应用，如也有广泛的应用，如治耳疾、吸铁屑等。治耳疾、吸铁屑等。古代人类对磁技术的古代人类对磁技术的应用中，首屈一指的应用中，首屈一指的是我国发明的指南针，是我国发明的指南针，它对加速世界文明进它对加速世界文明进程起了很大作用。程起了很大作用。奇妙磁性奇妙磁性地球是个大磁体指南针可以判断指南针可以判断方向，却不明白原方向，却不明白原因。因。是神力拖住还是是神力拖住还是两极存在磁石山？两极存在磁石山？吉尔伯特的吉尔伯特的“小小地球地球”实验才使人实验才使人们认识地球是个大们认识地球是个大磁体。磁体。赫兹实验证实电磁波的电磁波发生器：电磁波发生器：电磁波发生器：电磁波发生器：两条光滑的铜球杆两条光滑的铜球杆两条光滑的铜球杆两条光滑的铜球杆各自固定在两片锌各自固定在两片锌各自固定在两片锌各自固定在两片锌板，把铜杆用导线板，把铜杆用导线板，把铜杆用导线板，把铜杆用导线连接到感应线圈的连接到感应线圈的连接到感应线圈的连接到感应线圈的两端。两端。两端。两端。电磁波接收器：电磁波接收器：电磁波接收器：电磁波接收器：将导线弯成环状，将导线弯成环状，将导线弯成环状，将导线弯成环状，两端留有缝隙。两端留有缝隙。两端留有缝隙。两端留有缝隙。20世纪初，相对论和量子力学的建立，是物世纪初，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。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针尖移动的铁原子针尖移动的铁原子 E=mc2狭义相对论博士论文获诺贝尔奖之作导致Perrin获诺贝尔奖1905原子核物理学的进展，使人类直接利用射线原子核物理学的进展，使人类直接利用射线与核能成为现实。与核能成为现实。uu原子能的开发利用，推动了社会发展，但使人类面原子能的开发利用，推动了社会发展，但使人类面原子能的开发利用，推动了社会发展，但使人类面原子能的开发利用，推动了社会发展，但使人类面临着核战争、核污染的威胁。临着核战争、核污染的威胁。临着核战争、核污染的威胁。临着核战争、核污染的威胁。20世纪，激光器、信息技术、超世纪，激光器、信息技术、超导技术、纳米技术、生命科学导技术、纳米技术、生命科学的发展。的发展。物理学就是自物理学就是自物理学就是自物理学就是自然科学和技术然科学和技术然科学和技术然科学和技术科学的基础，科学的基础，科学的基础，科学的基础，也与普通人的也与普通人的也与普通人的也与普通人的日常生活密切日常生活密切日常生活密切日常生活密切相关。相关。相关。相关。信息技术改变了人们工作和生活方式，也使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。人们的观念发生了深刻变化。关注科学、技术和社会发展磁记录技术的应用及其意义磁记录技术的应用及其意义磁记录的理论和技术日趋成熟，正深刻地影响和磁记录的理论和技术日趋成熟，正深刻地影响和改变我们的工作、生活和学习方式。人们不仅可以通改变我们的工作、生活和学习方式。人们不仅可以通过磁记录保存声音、动作、文字信息等，而且还可以过磁记录保存声音、动作、文字信息等，而且还可以运用记忆棒、光盘等载体，很方便地传递信息运用记忆棒、光盘等载体，很方便地传递信息智能牵引按摩床智能牵引按摩床是一种按摩兼腰椎牵引的保健床，还能自动识别身体的各个部位，进行“针对性”按摩。新颖鼠标长期使用鼠标的专业人员往往会患上“职业病”，右手食指受损伤。这款新颖鼠标改变了只能用食指操作的不足，拇指也可操作，让食指有休息的机会，降低食指受损伤的概率。家里的电器品种多了，家里的电器品种多了，遥控器也多了，用遥控遥控器也多了，用遥控器操作常常会器操作常常会“张冠李张冠李戴戴”。而这款全能遥控。而这款全能遥控器能以一顶十，甚至一器能以一顶十，甚至一顶几十。它集十几种、顶几十。它集十几种、几十种遥控功能于一身。几十种遥控功能于一身。无论是家用电器的遥控，无论是家用电器的遥控，甚至开关大门、拉窗帘甚至开关大门、拉窗帘等，它都可以等，它都可以“代劳代劳”。物理学和社会的发展 物理学就是自然科学和技术科学的基础。物理学就是自然科学和技术科学的基础。同时也与普通人的日常生活密切相关。同时也与普通人的日常生活密切相关。高高中中物物理理学学什什么么?怎样学好高中物理？关注三个方面：关注三个方面：1、知识与技能、知识与技能2、过程与方法、过程与方法3、情感、态度与价值观、情感、态度与价值观另外：对高中物理课程的了解另外：对高中物理课程的了解知识与技能在在“知识与技能知识与技能”方面方面：需要学习概念、定律、模型以及实验技能。此需要学习概念、定律、模型以及实验技能。此外，还应该了解物理学与自然、社会、科学技外，还应该了解物理学与自然、社会、科学技术的相互关系。术的相互关系。培养目标不同，教学内容的选取培养目标不同，教学内容的选取就不同，或者教学内容的侧重点就不就不同，或者教学内容的侧重点就不同。同。过程与方法在“过程与方法”方面：需要经历科学探究的过程，动手实践，学习科学方法，体会科学思想，形成自主学习的能力。情感、态度、价值观情感、态度、价值观在在“情感态度价值观情感态度价值观”方面方面 需要培养学习物理的兴趣和激情，感受自需要培养学习物理的兴趣和激情，感受自然规律的和谐与奇妙，领悟其中的意义，养然规律的和谐与奇妙，领悟其中的意义，养成科学精神和科学态度。成科学精神和科学态度。高中课程教材特点必修必修 物理物理1 物理物理2选修选修 三个模块三个模块 选修选修1-1 选修选修1-2 人文与社会发展人文与社会发展选修选修2-1 选修选修2-2 物理学的实践与实用性物理学的实践与实用性选修选修3-1 选修选修3-2 选修选修3-3 选修选修3-4 选修选修3-5 全面展示物理学的基本内容，以及技术应用，对经济社会影响。注意学习四环节注意学习四环节预习预习听课听课作业作业复习复习