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1、物理学与人类文明 1判天地之美，析万物之理 庄子 开始于高中物理之前绪 论2 物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。在物理学研究中形成的研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。极大的推动了科学、技术和社会的发展，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。3 物含妙理总堪寻 观察和理解的乐趣，是大自然最优美的礼物。爱因斯坦 实验就是人类与自然的主动对话。丁肇中4意大利天文学家、力学家、意大利天文学家、力学家、哲学家。哲学家。15641564年年2 2月月15 15 日生日生于比萨，于比萨，16421642年年1 1月月8 8日卒于日卒于比萨比萨.-伽利略对运动基本概念，伽利略
2、对运动基本概念，包括重心、速度、加速度包括重心、速度、加速度 等等都作了详尽研究并给出了严都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是格的数学表达式。尤其是 加加速度概念的提出，在力学史速度概念的提出，在力学史上是一个里程碑。有了加上是一个里程碑。有了加 速速度的概念，力学中的动力学度的概念，力学中的动力学部分才能建立在科学基础部分才能建立在科学基础 之之上，而在伽利略之前，只有上，而在伽利略之前，只有静力学部分有定量的描述。静力学部分有定量的描述。伽利略曾非正式地提出过惯伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定性定律（见牛顿运动定 律）律）和外力作用下物体的运动规和外力作用下物体的运动
3、规律，这为牛顿正式提出律，这为牛顿正式提出 运动运动第一、第二定律奠定了基础。第一、第二定律奠定了基础。在经典力学的创立上，在经典力学的创立上，伽利伽利略可说是牛顿的先驱。略可说是牛顿的先驱。-伽利略还提出过合力定律，伽利略还提出过合力定律，抛射体运动规律，并确抛射体运动规律，并确 立了立了伽利略相对性原理。伽利略相对性原理。认认 识识 我我 们们 的的 前前 辈辈5 由此可见，构成经典力学的几个主要基石由此可见，构成经典力学的几个主要基石运动三定律、万有引力定律和微积分这运动三定律、万有引力定律和微积分这个有力的工具等多项重大成就，可以说牛顿是作了综合考虑，一并完成的。个有力的工具等多项重大
4、成就，可以说牛顿是作了综合考虑，一并完成的。牛顿在光牛顿在光学方面的成就也是极其伟大的。早在学方面的成就也是极其伟大的。早在16641664年，牛顿还在学生时代，就作了关于日冕的年，牛顿还在学生时代，就作了关于日冕的观察，观察，16661666年，牛顿打造了一块三角玻璃棱镜，用它试验了用白光分解为有颜色的光。年，牛顿打造了一块三角玻璃棱镜，用它试验了用白光分解为有颜色的光。在牛顿之前，已有一些人使用棱镜对光的折射现象作过研究。但都认为是棱镜产生了在牛顿之前，已有一些人使用棱镜对光的折射现象作过研究。但都认为是棱镜产生了色，而不是仅仅把已经存在的色分离开来。色，而不是仅仅把已经存在的色分离开来。
5、牛顿对自己的科学成就是怎样认识的呢？他说：牛顿对自己的科学成就是怎样认识的呢？他说：“我不知道世上的人对我怎么评价。我不知道世上的人对我怎么评价。我却这样认为：我好象是站在海滨上玩耍的孩子，时而拾到几块莹洁的石子，时而拾我却这样认为：我好象是站在海滨上玩耍的孩子，时而拾到几块莹洁的石子，时而拾到几片美丽的贝壳并为之对欣。那浩瀚的真理的海洋仍然在我的前面未被发现。到几片美丽的贝壳并为之对欣。那浩瀚的真理的海洋仍然在我的前面未被发现。”“”“如果我所见的比笛卡儿要远一点，因为我是站在巨人们的肩膀上的缘故。如果我所见的比笛卡儿要远一点，因为我是站在巨人们的肩膀上的缘故。”牛顿的这牛顿的这种谦虚精神永
6、远值得后人敬仰和学习。种谦虚精神永远值得后人敬仰和学习。牛顿（牛顿（Isacc Newton，16421727）是英国数学家、天文学家）是英国数学家、天文学家和物理学家。和物理学家。1642年年12月月25日出日出生生.牛顿确立基本三定律和发现了万牛顿确立基本三定律和发现了万有引力定律是互相促进，相辅相有引力定律是互相促进，相辅相成的。同时，在太阳系中，两个成的。同时，在太阳系中，两个天体相互作用的引力计算的检验，天体相互作用的引力计算的检验，严格地说，应综合考虑各个天体严格地说，应综合考虑各个天体相互作用的因素。因此，第三定相互作用的因素。因此，第三定律就成了万有引力定律的重要前律就成了万有
7、引力定律的重要前提。而且，微积分也可以说是应提。而且，微积分也可以说是应建立万有引力定律的需要而创立建立万有引力定律的需要而创立的。的。6法拉第法拉第(Michael Faraday 1791(Michael Faraday 17911867)1867)法拉法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。成才的科学家。17911791年年9 9月月2222日萨里郡纽因顿日萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。因家庭贫困仅上过几年小一个贫苦铁匠家庭。因家庭贫困仅上过几年小学，学，1313岁时便在一家书店里当学徒。书店的工岁时便在一家书店里当学徒。书店的工
8、作使他有机会读到许多科学书籍。在送报、装作使他有机会读到许多科学书籍。在送报、装订等工作之余，自学化学和电学，并动手做简订等工作之余，自学化学和电学，并动手做简单的实验，验证书上的内容。利用业余时间参单的实验，验证书上的内容。利用业余时间参加市哲学学会的学习活动，听自然哲学讲演，加市哲学学会的学习活动，听自然哲学讲演，因而受到了自然科学的基础教育。由于他爱好因而受到了自然科学的基础教育。由于他爱好科学研究，专心致志，受到英国化学家戴维的科学研究，专心致志，受到英国化学家戴维的赏识，赏识，18131813年年3 3月由戴维举荐到皇家研究所任月由戴维举荐到皇家研究所任实验室助手。这是法拉第一生的转
9、折点，从此实验室助手。这是法拉第一生的转折点，从此他踏上了献身科学研究的道路。同年他踏上了献身科学研究的道路。同年1010月戴维月戴维到欧洲大陆作科学考察，讲学，法拉第作为他到欧洲大陆作科学考察，讲学，法拉第作为他的秘书、助手随同前往。历时一年半，先后经的秘书、助手随同前往。历时一年半，先后经过法国、瑞士、意大利、德国、比利时、荷兰过法国、瑞士、意大利、德国、比利时、荷兰等国，结识了安培、盖等国，结识了安培、盖.吕萨克等著名学者。吕萨克等著名学者。沿途法拉第协助戴维做了许多化学实验，这大沿途法拉第协助戴维做了许多化学实验，这大大丰富了他的科学知识，增长了实验才干，为大丰富了他的科学知识，增长了
10、实验才干，为他后来开展独立的科学研究奠定了基础。他后来开展独立的科学研究奠定了基础。18151815年年5 5月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学研究。研究。18241824年年1 1月当选皇家学会会员，月当选皇家学会会员，18251825年年2 2月任皇家研究所实验室主任，月任皇家研究所实验室主任，1833-18621833-1862任任皇家研究所化学教授。皇家研究所化学教授。18461846年荣获伦福德奖章年荣获伦福德奖章和皇家勋章。和皇家勋章。18671867年年8 8月月2525日逝世。日逝世。7 爱因斯坦提出了物质可以转化为能量，并且他还给出了够衡
11、量物质能量的表达式爱因斯坦提出了物质可以转化为能量，并且他还给出了够衡量物质能量的表达式E=mc2E=mc2。E E代表了物质的能量；代表了物质的能量；m m代表了物质的质量；代表了物质的质量；c c 是光的速度。此表达式说明了极是光的速度。此表达式说明了极小的物质可以产生极大的能量。还可以解释为什么太阳可以数百万年地发光发热。这个小的物质可以产生极大的能量。还可以解释为什么太阳可以数百万年地发光发热。这个公式还导致了原子能的发现。公式还导致了原子能的发现。爱因斯坦于爱因斯坦于19211921年获得诺贝尔物理奖。他的获奖并不是由于相对论，而是因为他发现年获得诺贝尔物理奖。他的获奖并不是由于相对
12、论，而是因为他发现了光电效应定律。这一发现推动了现代电子学的发展，其中包括广播和电视。爱因斯坦了光电效应定律。这一发现推动了现代电子学的发展，其中包括广播和电视。爱因斯坦成了名人后，他却感到很寂寞，他几乎没有亲密的朋友。他写到：奇怪的是，被这么多成了名人后，他却感到很寂寞，他几乎没有亲密的朋友。他写到：奇怪的是，被这么多人知道，却又这么寂寞。我在自然中看到的东西博大精深，我们的理解仅其一二而已。人知道，却又这么寂寞。我在自然中看到的东西博大精深，我们的理解仅其一二而已。1905年，爱因斯坦发表了一篇论文，虽然只有年，爱因斯坦发表了一篇论文，虽然只有35页，但却是科学史上最重要的文献之一。这页，
13、但却是科学史上最重要的文献之一。这就是狭义相对论。我们只有明白了解释这一理就是狭义相对论。我们只有明白了解释这一理论的所有数学知识才能把相对论完全理解，而论的所有数学知识才能把相对论完全理解，而这些数学知识又是非常高深的。相对论的一些这些数学知识又是非常高深的。相对论的一些理论似乎令人难以置信，但是实验却表明它们理论似乎令人难以置信，但是实验却表明它们是完全正确的。狭义相对论是用来描述自然现是完全正确的。狭义相对论是用来描述自然现象的一些基本理论，是关于时间、空间、质量、象的一些基本理论，是关于时间、空间、质量、运动和引力的学说。运动和引力的学说。在他发表了有关狭义相对论的论文在他发表了有关狭
14、义相对论的论文10年后，爱年后，爱因斯坦又发表了另外一篇论文因斯坦又发表了另外一篇论文广义相对论，广义相对论，提出了有关引力、物质与能量之间的关系的新提出了有关引力、物质与能量之间的关系的新论点。论点。8邓稼先(19241986年)中国著名核物理学家，中国科学院院士，安徽怀宁人。中国核武器研制与发展的主要组织者、领导者，被称为“两弹元勋”。在原子弹、氢弹研究中，邓稼先领导开展了爆轰物理、流体力学、状态方程、中子输运等基础理论研究，完成了原子弹的理论方案，并参与指导核试验的爆轰模拟试验。原子弹试验成功后，邓稼先又组织力量，探索氢弹设计原理，选定技术途径。领导并亲自参与了1967年中国第一颗氢弹的
15、研制和实验工作。9 钱学森，钱学森，1911.12.111911.12.1120122012年年1010月月3131日。日。著名科学家。祖籍浙江杭州。生于著名科学家。祖籍浙江杭州。生于上海。上海。19581958年年1010月加入中国共产党。月加入中国共产党。19341934年上海交通大学铁道机械系毕业。年上海交通大学铁道机械系毕业。19351935年留学美国，入麻萨诸塞州理工学院航空系学习，后转入加州理工学院学年留学美国，入麻萨诸塞州理工学院航空系学习，后转入加州理工学院学习航空工程理论。习航空工程理论。19391939年获美国加州理工学院航空与数学博士学位，曾任加州年获美国加州理工学院航空
16、与数学博士学位，曾任加州理工学院副教授，麻省理工学院空气动力学教授，加州理工学院教授和喷气推理工学院副教授，麻省理工学院空气动力学教授，加州理工学院教授和喷气推进中心主任。进中心主任。19551955年冲破重重阻力返回中国。最先为中国火箭和导弹技术的建年冲破重重阻力返回中国。最先为中国火箭和导弹技术的建立与发展提出了极为重要的实施方案。参与领导创建火箭、航天科学研究机构立与发展提出了极为重要的实施方案。参与领导创建火箭、航天科学研究机构和系统工程队伍；长期担负火箭、导弹和航天器研制的技术领导职务，为组织和系统工程队伍；长期担负火箭、导弹和航天器研制的技术领导职务，为组织领导中国运载火箭和航天器
17、的研制工作发挥了巨大作用，对中国导弹与航天事领导中国运载火箭和航天器的研制工作发挥了巨大作用，对中国导弹与航天事业的迅速发展做出了卓越贡献，并对中国科学技术事业许多领域的发展都做出业的迅速发展做出了卓越贡献，并对中国科学技术事业许多领域的发展都做出了贡献。了贡献。10物理学是研究 物质世界最基本的结构，最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学。什么是物理学11我们跨越12131415161718192021222324252627282930313233343536373839 40414243444546474849505152535455 我们跨越1018单
18、位：s10910-910-2556 物理学是其他科学技术的基础之一57长征2号F型火箭直入云霄58电视机显像管的剖面图59患肿瘤的病人在接受放射治疗60半导体芯片61激光器诞生62超导磁悬浮63纳米科技64DNA双螺旋结构模型65 物理学对推动社会发展有重要作用66天圆地方的宇宙日心说日心说蝴蝶效应蝴蝶效应 物理学与思维观念67三、高中物理主要研究内容力学热学电磁学光学原子和原子核物理茅台镇传统酿酒工艺茅台镇传统酿酒工艺四驱车中的小马达68初中与高中物理课的区别首先，从教材上看，初中物理以观察、实验入手，内容形象直观。高中物理则要求能在观察、实验的基础上抽象出理想化模型，特别要求学生能分析出具
19、体的物理过程，内容比初中更深更广更抽象，进度也较快，而且课堂上反复练习的时间少，使学生学习感到困难。69 其次，从要求看，初中要求学生大面积及格，教学难度基本控制在教学大纲范围内，对物理问题的解决停留在模仿、套用公式上。而高中很大程度上要求学生有一定的能力、分析综合能力及知识迁移能力等。另外，初中物理要求较低，利用“临时抱佛脚”的方法也能取得较好成绩，使学生误以为只要上课听懂了，公式记住了，考试就不怕了。这种用不着下苦功也可以得到好成绩的错误认识也会妨碍学生学好物理。70物理课的学习要求一、认真阅读，学会自学。认真阅读课本，抓住关键词语，弄清语句间的逻辑顺序和因果关系，领会文章所表达的物理内容
20、，掌握课本叙述物理问题的表达方法。从现象到本质，从显性概念、规律到隐含的过程与方法71二、认真听讲，独立思考我的教学过程是把知识的建构和思维发展过程展现给大家，把典型问题的分析、解决思路给大家。因此要求大家认真听讲。独立思考是把老师的知识储存在你大脑中的过程，储存的多少取决于你的思考量的多少。物理课的学习要求72物理课的学习要求三、及时复习，认真巩固高中物理的学习过程是物理知识的建构过程，而知识结构的丰富与稳定与练习有密切的关系。“物理课一听就懂，一做就错”就是知识结构的构建还没有达到能够顺利解决问题的水平，因此，认真做好巩固练习，才能不断提升自己的学习水平。73祝同学们在新的征途 取得更优异的成绩！74