物理学与人类文明.pptx

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1、开学第一课：物理学与人类文明什么是物理学？ 物理学是研究物质结构和运动基本规律的科学 物理学的研究范围非常广阔，如力学、热学、电磁学、光学、原子物理和原子核物理、凝聚态（固态和液态）物理学、粒子物理等等s1018s10251）时间尺度1. 研究范围m10102726m10152） 空间尺度从时间尺度来看现代标准宇宙模型告诉我们，宇宙是在二百亿年前，也就是21010年（1018s）前的一次大爆炸中诞生的；不稳定的微观粒子的存在时间（粒子的寿命）最短的为10-25s量级。物质世界的时间尺度，从1018s到10-25s ，共跨越了4344个数量级。从空间尺度来看物理学的最小研究对象是数量级约为10-

2、15m的微观粒子，最大的研究对象是数量级为（10261027）m的宇宙，共跨越了4243个数量级。物理学的研究尺度物理学的研究尺度 远到宇宙深处，近至咫尺之间；大到广袤远到宇宙深处，近至咫尺之间；大到广袤苍穹，小到微观粒子。物理学研究物质存在苍穹，小到微观粒子。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。的基本形式，以及它们的性质和运动规律。物理学还研究物质的内部结构，在不同层次物理学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，上认识物质的各种组成部分及其相互作用，以及它们运动和转化的规律。以及它们运动和转化的规律。 深刻的来讲，物理学的任务是透过事物的深

3、刻的来讲，物理学的任务是透过事物的现象来揭示事物运动与变化的本质。当然这现象来揭示事物运动与变化的本质。当然这就需要我们做大量的实验，要有敏锐的洞察就需要我们做大量的实验，要有敏锐的洞察力，要善于总结力，要善于总结。因此。因此，物理是一门崇尚理，物理是一门崇尚理性、重视逻辑推理的实验科学。性、重视逻辑推理的实验科学。 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

4、够么能够回归？回归？ 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”美丽的抛物美丽的抛物线线。 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。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。物理学的规律物理学的规律 物理学规律属于大自然规律的一部分。物理学规律属于大自然规律的一部分。物理学科与其它学科的联系区别物理学科与其它学科的联系区别 物理科与其

5、它科关注点不同。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、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、粒子凝聚态物理、原子和原子核物理、粒子物理等。物理等。 与其它学科形成交叉学科：物理化学、与其它学科形成交叉学科：物理化学、生物物理、地球物理等。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。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

6、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。物理学是自然科学的重要组成部分，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。所谓自然科学，是研究无机自然界和包括人的生物属性在内的有机自然界的各门科学的总称。自然科学所涵盖的学科： 数学、物理学、化学、天文学、地球科学、生命科学、心理学。而研究化学、生物学、天文学、地质学、气象学等都需要物理学，并形成了一些交叉学科，如化学物理、生物物理、地球物理等。物理学是现代技术的重要基础物理学是现代技术的重要基础许多高新技术如空间技术、现代通信技术、激光技术

7、、现代医疗技术等的发展都与物理学密不可分。例如：组成物质的微粒服从量子规律，量子力学的发展使半导体材料的制造成为可能，半导体芯片，也就是集成电路的关键部分，现已被广泛应用于电脑、平板电视、数码相机、MP3等各种电子产品中半导体芯片半导体芯片数码相机中的一个芯片数码相机中的一个芯片医院用的核磁共振成像仪，是利用粒子物理中的核磁共振成像技术发展而来的，这对于诊断肿瘤和脑血管疾病具有身份重要的意义。 物理学是一门自然科学，他的发展大约可物理学是一门自然科学，他的发展大约可以分为以下几个阶段以分为以下几个阶段: 1、伽利略、伽利略、牛顿时代的物理起始阶段，是物、牛顿时代的物理起始阶段，是物 理学史上的

8、第一个里程碑。理学史上的第一个里程碑。 2、麦克斯韦的方程组的确立是物理学史上的、麦克斯韦的方程组的确立是物理学史上的 第二个里程碑。第二个里程碑。 3、第三个里程碑出现在、第三个里程碑出现在20世纪初，一个是量世纪初，一个是量 子力学子力学 、一个是爱因斯坦的狭义相对论、一个是爱因斯坦的狭义相对论。数据读写器数据读写器二十世纪原子核物理的研究向人们展示了核能这一新能源，人类社会已经进入了核能时代秦山核电站原子弹 杰出的物理学家杰出的物理学家牛顿（16421727年）英国数学家、物理学家爱因斯坦（18791955年）德国物理学家自然和自然规律隐藏在黑暗中， 上帝说：让牛顿去吧， 于是一切遂成光

9、明 。 回溯人类生产力的发展史，从瓦特发明蒸汽机（导致了第一次工业革回溯人类生产力的发展史，从瓦特发明蒸汽机（导致了第一次工业革命），到法拉第发现电磁感应现象（开创了人类的电气化时代），这又命），到法拉第发现电磁感应现象（开创了人类的电气化时代），这又是一次质的飞跃。可以说，物理学上每一个新突破，都是和某一个科学是一次质的飞跃。可以说，物理学上每一个新突破，都是和某一个科学家的贡献连在一起的。而物理学上每一个关键的突破，都会对人类产生家的贡献连在一起的。而物理学上每一个关键的突破，都会对人类产生不可估量的推动力。不可估量的推动力。 一个政治家会影响一个国家的命运，而一个伟大的一个政治家会影响一

10、个国家的命运，而一个伟大的科学家会影响全人类的命运！科学家会影响全人类的命运！ 物理学就象一座庄严雄伟、动人心弦的美物理学就象一座庄严雄伟、动人心弦的美丽殿堂，物理定律是这座殿堂里一幅幅精妙绝伦的壁画，物理学派的争丽殿堂，物理定律是这座殿堂里一幅幅精妙绝伦的壁画，物理学派的争论都是一曲曲扣人心弦的交响曲，物理学的每一个发现，都是推开了殿论都是一曲曲扣人心弦的交响曲，物理学的每一个发现，都是推开了殿堂中原来关闭着的一扇门，展现出一个更新的世界堂中原来关闭着的一扇门，展现出一个更新的世界瓦特牛顿法拉第麦克斯韦爱因斯坦物理就在我们身边物理就在我们身边 物理与生活是永远离不开的，物理关注生活，来源于生

11、活，又高于生活，最后还要应用于生活 力学： 给你一根粉笔，你如何把它掰开？为何你不用脑袋去撞墙？为何说一个巴掌拍不响？ 热学热学： 冬天手冷，你如何使手暖和起来？洗过校服，如何让它更快变干？为何说下雪不寒化雪寒？ 光学光学： 为何你出门总要照镜子？为何同学们看得见彼此？ 电磁学电磁学： 想和家人联系了， 现在可以有哪些方式？没有电，生活会变成什么样子？ 20世纪，激光器、信息技术、世纪，激光器、信息技术、超导技术、纳米技术、生命科超导技术、纳米技术、生命科学的发展。学的发展。 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

12、深刻变化。关注科学、技术和社会发展关注科学、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。人影响和改变我们的工作、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，而且还可以运用记忆棒、光盘等载体，信息等，而且还可以运用记忆棒、光盘等载体，很方便地传递信息很方便地传递信息 新颖鼠标新颖鼠标长期使用鼠标的专业人员往往会患上长期使用鼠标的专业人员往往会患上“职业病职业病”，右手食指受损伤。这款新颖鼠标改变了只能用食指

13、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，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。降低食指受损伤的概率。 家里的电器品种家里的电器品种多了，遥控器也多多了，遥控器也多了，用遥控器操作了，用遥控器操作常常会常常会“张冠李张冠李戴戴”。而这款全能。而这款全能遥控器能以一顶十，遥控器能以一顶十，甚至一顶几十。它甚至一顶几十。它集十几种、几十种集十几种、几十种遥控功能于一身。遥控功能于一身。无论是家用电器的无论是家用电器的遥控，甚至开关大遥控，甚至开关大门、拉窗帘等，它门、拉窗帘等，它都可以都可以“代劳代劳”。 1705170

14、5年英国天文学家哈雷根据牛顿的年英国天文学家哈雷根据牛顿的万有引力定律正确地预言了它的回归万有引力定律正确地预言了它的回归. . 蝴蝶效应（蝴蝶效应（Butterfly Effect）是指在一个动力系）是指在一个动力系统中，初始条件下微小的变统中，初始条件下微小的变化能带动整个系统的长期的化能带动整个系统的长期的巨大的连锁反应。这是一种巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。混沌现象。为什么要学好物理1.物理学是一门基础科学，它揭示了事物发生和发展的客观规律。2.物理和我们的生活有着密切的联系，有着广泛的应用。3.学好物理可以使我们正确认识我们周围的事物，提高生活质量，使我们更好地适应高科技、信息化

15、时代的生活 。高中物理与初中物理的区别1.初中物理研究的问题相对独立，高中物理则有一个知识体系。如果其中有某个知识点学不好，可能会导致到整个高一物理学不好，甚至是整个高中阶段物理学不好。2.初中物理只介绍一些较为简单的知识，高中物理则注重更深层次的研究。如物体的运动，初中只介绍到速度及平均速度的概念，高中对速度概念的描述更深，速度是矢量，速度的改变必然有加速度，而加速度又有加速和减速之分。 3.初中物理注重定性分析，高中物体则注重定量分析。定量分析比定性的要难，当然也更精确。如对于摩擦力，初中只讲增大和减少摩擦的方法，好理解。高中则要分析和计算摩擦力的大小，且静摩擦力的大小一般要由外界条件来决

16、定。 4.高中物理还强调：（1）注重物理过程的分析：就是要了解物理事件的发生过程，分清在这个过程中哪些物理量不变，哪些物理量发生了变化。特别是针对两个以上的物理过程更应该分析清楚。若不分析清楚过程及物理量的变化，就容易出错。 （2）注意运用图象：图象法是一种分析问题的新方法，它的最大特点是直观，对我们处理问题有很好的帮助。但是容易混淆。（3）注意实验能力和实验技能的培养：高中物理实验分演示实验和学生实验，它对于我们学习知识和巩固知识都起到重要的作用。因此，要求同学们要认真观察演示实验，切实做好学生实验，加强动手能力的锻炼，注意对实验过程中出现的问题进行分析。 初中学生毕业后，升入高中一年级学习

17、，普遍会感到物理难学，原因主要有以下几个方面：从定性到定量的飞跃是第一个原因。 从形象思维到抽象思维的飞跃是第二个原因。从通常是单因素的简单逻辑思维到多因素的复杂逻辑思维（包括判断、推理、假设、归纳、分析演绎等）的过度是第三个原因。 在运用数学工具解决物理问题上，从单纯的算术、代数方法到函数、图象、矢量运算、极值等各种数学工具的综合应用的变化是第四个原因。 学习方法上的不适应是第五个原因。 1、做好实验，亲手操作，不只当观察员和记 录员要亲身感受知识的获取过程，学会 探索，学会创新2、认真阅读教材，学会做摘记，养成良好的 自学习惯，为学习课后知识以及今后的进 一步学习打好基础3、上课认真听讲，学会做笔记，积极思考、 主动回答老师提出的问题，不做旁听生 4、要理解概念和规律的实质，不死记硬背， 不把物理知识数学化