“文理贯通”选修课的实践与思考.ppt

“文理贯通”选修课的实践与思考,/index.asp,学校选修课情况：,一、酝酿,二、实践,三、收获,四、反思,一、 酝酿,起因：,钱学森之问,过度应试、文理割裂的现象,有意义 有挑战 有基础,1怎样看待古希腊哲学 中学物理教学参考2004年1/2期 2孩子哲学物理学 中学物理教学参考2004年第3期 3科学和哲学的分水岭 中学物理教学参考2004年第4期 4科学统一世界 中学物理教学参考2004年第5期 5理性实践信仰 中学物理教学参考2004年第6期 6悖论科学问题的哲学思辨 中学物理教学参考2004年第7期 7智慧就是力量 中学物理教学参考2004年第8期 8理念的世界 中学物理教学参考2004年第9期 9科学规律的形式 中学物理教学参考2004年第10期 10存在和变化 中学物理教学参考2004年第11期 11一半随缘，一半随机 中学物理教学参考2004年第12期 12科学和哲学的汇合 中学物理教学参考2005年1/2期 13从物质、运动不灭思想到守恒定律中学物理教学参考2005年第3期 14人择原理 中学物理教学参考2005年第4期 15永恒的魅力 中学物理教学参考2005年第5期,连载1 东方文化的魅力 物理教师 2007年第3期 连载2 灿烂的古希腊文化 物理教师 2007年第4期 连载3 科学的兴起 物理教师 2007年第5期 连载4 科学改变了世界 物理教师 2007年第6期 连载5 人类的交通变革 物理教师 2007年第7期 连载6 从结绳记事到互联网 物理教师 2007年第8期 连载7 娱乐的意义 物理教师 2007年第9期 连载8 战争文化的变迁 物理教师 2007年第10期 连载9 凝固的音乐 物理教师 2007年第11期 连载10 文明的两翼 物理教师 2007年第12期 连载11 科学精神 物理教师 2008年第1期 连载12 科学美 物理教师 2008年第2期 连载13 科学的文化背景 物理教师 2008年第3期 连载14 科学的社会建制 物理教师 2008年第4期 连载15 从蒙难到和谐 物理教师 2008年第5期 连载16 法的科学背景 物理教师 2008年第6期 连载17 文化的载波 物理教师 2008年第8期 连载18 理性的呼唤 物理教师 2008年第9期 连载19 时代精神的精华 物理教师 2008年第10期,分工： 文化视角论科学（姜水根） 古希腊文化（陈青华） 科学家的思维（杨继林） 历史上最美丽的物理实验 （杨榕楠）,二、实践,文化视角论科学教学目标： 1从文化的视角加深对物理知识的理解； 2了解物理理论建立的文化背景； 3对物理科学方法、技能跟科学史建立有机的联系； 4更牢固地树立科学精神和人文精神； 5树立东西方文化互补的思想，建立正确的世界观。,内容：,3. 东西方文化的对比,从琴棋书画谈起,中西方乐器,二胡,扬琴,制作材料 农业和工业,大号,小提琴,钢琴,命运交响曲,沧海一声笑,中国音乐：以旷达悠深见长，突出“情”和“景”的交融。 西方音乐：以深刻严肃见长，大都带有正剧或悲剧色彩。节奏明快、音域宽广，曲调刚健、情绪激昂、气魄宏大，体现出阳刚美。,曲调：5音系统和7音系统 宫、商、角、徵、羽 (变宫、变徵),西方注重对音乐的定量研究,100hz的钢琴声的波形曲线,由16个不同频率简谐波组成的声谱,c调自然音阶的频率,89，910，1516，89，910，89，1516，89 高8度的频率关系是12 大三和弦do、mi、sol的频率之比为456,点线行棋和空间行棋,棋,中国象棋 将、士、象、车、马、砲、兵 国际象棋 king（王）queen（后）bishop（主教） castle（城堡）knight（骑士）pawn （兵）,科学技术水平 妇女地位 行为方式 空间观念,围棋思维,围棋 得与失 实地和外势 大场和急所 厚与薄 死与活,表现中国文化的思维,围棋十诀,一、不得贪胜 二、入界宜缓 三、攻彼顾我 四、弃子争先 五、舍小就大 六、逢危须弃 七、慎勿轻速 八、动须相应 九、彼强自保 十、势孤取和,书（文字）,中国：象形文字、象图画、书写不便 西方：拼音文字、象音乐、学习容易 书法 缩写 跟科学的关系,324,王羲之书法：平和自然，委婉含蓄，飘若游云，矫若惊蛇,怀素书法：笔法瘦劲，飞动自然，如骤雨旋风，随手万变。,科学上的表述,法曰：甲乙直线上求立平边三角形。先以甲为心，乙为界作丙乙丁圆，次以乙为心，甲为界作丙甲丁圆，两圆相交于丙、于丁。末自甲至丙、丙至乙，各作直线，即甲乙丙为平边三角形。,画,中国美术：写意，借物抒怀，追求宁静淡泊的闲情逸致 西方美术：写实，追求灵肉冲突的生命体验，且把绘画当 作一门科学。,席里柯 (1791-1824年 ):梅杜莎之筏 描绘了遇难者居高呼喊远方的救生船的紧张瞬间。画面结构宏伟、情感激越、气势磅礴。人体塑造坚实有力，光影对比强烈，整个色调阴森沉郁，显示出震撼人心的悲剧力量。,透视原理,马萨乔的圣三位一体,毕沙罗的蒙马特尔大街的傍晚,达芬奇最后的晚餐,清明上河图,达芬奇的维特鲁威人: 圆圈的中心点是肚脐，两腿之间的空间是一个等边三角形。颈部的宽度等于下巴骨到双眼的距离；把颈部的宽度乘以15，等于人身高。把手掌用力张开，大拇指指尖与小指指尖间距离相等于脚板的长度 (由脚丫到与脚趾相连的地方)。,牛顿的色散实验,莫奈的 日出印象,凡高的向日葵,毕加索：阿维农少女,马格里特温室,超现实主义,爱因斯坦相对论,1. 使学生知道科学是起源古希腊的，了解古希腊学者的思想； 2. 培养学生热爱自然，思考自然的科学态度； 3. 培养学生的审美能力和追求真理的热忱； 4. 使学生了解古希腊学者思考问题方法和对自然、对人生的态度。,古希腊文明教学目标：,内容：,科学家的思维：,和谐圆的信仰,1. 从圆到椭圆,科学家的思维：,毕达哥拉斯 pythagoras (ca 560ca 480 bc),一个和谐而有规律的体系,天文学首先是追求宇宙的和谐，而不是狭义地去拟合观测。,柏拉图 plato (428348 bc),同心球模型,月、日、水、金、火、木、土,柏拉图的蒂迈欧timaeus,柏拉图的论证,宇宙的本质是和谐的,和谐的体系是绝对完美的,绝对完美的轨道是圆形,天体都按照圆形轨道绕地球运行,柏拉图同心球模型的缺点,个别异常现象的存在，并不说明和谐这一理性的原则错了。,拯救现象！,行星似乎没有按照圆形的轨道运动,欧多克斯 eudoxus （409356 bc),同心球模型：太阳,亚里士多德 aristotle (384-322 bc),地球是一个球,北极星高度,大海上的帆船,月食,亚里士多德 aristotle (384-322 bc),地球是宇宙的中心，绝对静止不动,所有天体必须按照匀速的圆周运动,恒星的视差,uniform circular motion,自由落体,水晶球模型 crystalline spheres,月、水、金、日、火、木、土,优点,日月运行的快慢 行星的顺行与逆行,缺点,行星的亮度变化 行星到地球的距离不变,月、日、水、金、火、木、土,阿波隆尼 apollonius of perga (260 220 bc),希帕恰斯 hipparchus 公元前2世纪,希帕恰斯 偏心圆模型：太阳,托勒密 ptolemy (ca 100 - ca 170),大汇编 至大论 天文学大成,the greatest hunayn ibn ishaq, 850ad,almagest alexandria, 150ad,托勒密的天文学大成 约公元一百五十年完成,阿拉伯文版天文学大成(九世纪初),拉丁文版天文学大成,托勒密的地心说宇宙模型,阿波隆尼的本轮均论模型,托勒密的本轮均轮模型,本轮之上的本轮,亚里士多德的原则,匀速的圆周运动 uniform circular motion,本轮的圆心绕对应点(equant)运动,角速度均匀，线速度不均匀,托勒密模型 本轮中心c在均轮上绕对应点e 以相同的角速度运动,图斯(al-tusi) 模型 本轮中心c 在圆a上匀速运动，点a在圆o上匀速运动,图斯(al-tusi)的发明 图斯双圆 （tusi couple）,沙蒂尔（al-shatir）的水星模型,沙蒂尔（al-shatir）的行星模型,托勒密体系,行星逆行的原因,优点,第一次为所有天体运动提供了系统、完整、详尽、定量的解释。,缺点,外行星本轮上的向径,了解一些经典物理实验的具体内容，扩展知识面； 了解实验的产生背景、探索过程等，培养学习物理的兴趣； 3. 了解科学家们在探索新规律时常用的思维方法，提高创造力； 4. 培养实事求是、严谨求实的科学态度； 5. 培养审美能力，提高大家的美学修养。,历史上最美丽的物理实验教学目标：,内容：,两大资源：,1. 电子双缝干涉实验,最美丽的物理实验,一、实验背景,1. 物质波理论的创立,法国物理学家德布罗意，原来学历史，第一次世界大战期间曾在军队服役从事无线电工作。平时爱读彭加勒、洛仑兹和朗之万的科学著作。后对普朗克、爱因斯坦和玻尔的工作发生了兴趣，转而研究物理学。退伍后随朗之万攻读物理学博土学位。他的兄长莫里斯德布罗意是一位研究x射线的专家，曾在1911年第一届索尔威会议上担任秘书，负责整理文件。那次会议的主题是关于辐射和量子论。会议文件对路易斯有很大启发。莫里斯和另一位x射线专家布拉格联系密切。布拉格曾主张过x射线的粒子性。这个观点对莫里斯很有影响，所以他经常跟弟弟讨论波和粒子的关系。,2. 三篇重要的论文,1923年9-10月间，德布罗意连续在法国科学院通报上发表了三篇有关波和量子的论文。 第一篇是辐射波与量子，提出了实物粒子也有波粒二象性，认为与运动粒子相应的还有一正弦波，两者总保持相同的位相。后来他把这种假想的非物质波称为相波。 第二篇题为光学光量子、衍射和干涉的论文中，德布罗意提出如下设想：“在一定情形中，任一运动质点能够被衍射。穿过一个相当小的开孔的电子群会表现出衍射现象。正是在这一方面，有可能寻得我们观点的实验验证。” 第三篇题为量子气体运动理论以及费马原理的论文 中他进一步提出，“只有满足位相波谐振，才是稳定的轨道”。 在第二年的博士论文中，他更明确地写下了：“谐振条件是 ，即电子轨道的周长是位相波波长的整数倍。”,德布罗意的论文发表后，当时并没有多大反应，一些人认为他的想法过于玄妙。后来朗之万将论文寄了一份给爱因斯坦。爱因斯坦向来欣赏物理学中的对称性，对德布罗意的想法很感兴趣，竭力支持。爱因斯坦在给朗之万的复信中对德布罗意的工作给于很高的评价，声称这是“揭开了大幕的一角”。同年爱因斯坦写信给洛仑兹，详细地谈到德布罗意的工作：“我们熟知的m德布罗意的弟弟已经对解释玻尔和索末菲的量子规则作了非常有趣的解释。我相信这对于揭示我们物理学中最难以捉摸的谜，开始露出了一线微弱的光芒。我还发现了支持他的解释的一些东西。”,3. 爱因斯坦的支持,4. 两个重要的关系式,方程的意义： 方程把粒子性的特征量与波的特征量有机地统一起来，显示了粒子波粒二象性之间的本质关系。通过方程可实现粒子的特征量与波的特征量之间的相互转换。 普朗克常量h成为德布罗意方程是否起实际作用的分水岭。由于普朗克常量h的值很小，与宏观粒子相伴随的物质波长趋近于零。方程对宏观粒子的运动没有实际意义。,1925年，戴维逊革末用具有一定波长(一定能量)的电子，垂直地射向金属镍单晶的平面上，观察散射电子束的强度与散射角的关系。 右图中，电子枪k发射电子，电子束在晶体表面上被散射，与入射方向成角的散射电子束，被与电流计相连的法拉第圆筒收集。由电流计的读数可以测出散射电子束的强度。当 角取某些特定值时，散射电子束的强度有极大值。这与x射线的衍射现象相同，从而很好的证明了电子具有波动性。,5. 德布罗意波的证实,戴维逊和汤姆生因发现电子衍射现象而获得1937年诺贝尔物理学奖。,德布罗意提出的物质波思想是一次伟大的综合。完全对立的波和粒子观念，第一次既互相排斥又彼此协调地贯穿于物理现象之中。,1926年，gp汤姆生让电子通过金属箔获得了衍射图样。,二、电子双缝干涉实验,视频：,1961年，德国物理学家约恩孙在铜膜上开了缝宽为0.3m，缝长为50m，相邻缝间距为1m的单缝、双缝、三缝、四缝、五缝做实验。实验中采用50kv电压加速电子，利用电磁透镜放大在距狭缝35cm处图像。,1. 实验装置,2. 实验现象：,理查德费曼：仔细地思考双缝实验的意义，我们就能够一点一滴地了解整个量子力学。透过双缝实验，我们可以明了量子世界的真谛。,一种看法是“波由粒子组成”。认为实验中的干涉条纹是组成波的电子之间相互作用的结果。事实证明这种看法是错误的，如在电子双缝干涉实验中减小电流的强度，使电子几乎一个一个地从电子枪射出时，实验发现，当通过的电子数比较少时，照相底片上只是一些无规则的点子，但当时间足够长，收集了大量电子以后，底板上显示了与用强度大的电子流做实验时一样的条纹。这说明电子的波动性并不依赖于大量电子在空间聚集和相互作用，既使单个电子也具有波动性。,3. 历史上的错误解释,另一种看法是“粒子由波组成”。把粒子看成是物质波的“波包”。所谓波包是指如图所示那样，其振幅只限于很小的空间范围内出现的波，它是由许多频率连续分布的简谐波合成的。这种观点把一个粒子就看成是一个波包：波包的大小就是粒子的大小。理论证明物质波包必然要扩散，形象地说随着时间的推得粒子将要愈变愈胖”。这与实验事实是矛盾的。,4. 电子的物质波到底是什么？,玻恩：单个粒子在空间的位置是不确定的，但有一定的几率分布，这分布是由物质波的强度决定的，在物质波强度大的地方，粒子出现的几率大。,薛定谔：可以认为是抹开的电子。,费曼：物体之所以发生干涉，是因为物体从出发点到终点的路程有无数多条，其中一些路径正好能发生干涉，而其他不是。由于物质自身的内秉性质，通过对无数多条可能路径的路径积分，我们可以得到一个结论：一切不合事实的路径总归是相互抵消的。,在诸多证明实物粒子的波动性的实验中，电子双缝干涉实验是最本质、最完整的，它被称做是十大“最美丽”的物理实验之首! 之所以“美丽”，是因为它利用当年托马斯杨证明光是一种波的方法证明了电子是一种具有波的特性的物质，诠释了量子理论中的“几率波”的描述方式，告诉人们应如何放弃经典力学的思维而接受量子力学的革命。,5. 实验的意义,具有波粒二象性的物质波概念在理论和实验上得到证实后，实物粒子的波动性便迅速得到广泛的应用。由于电子波长比可见光波长小10-310-5数量级，从而可大大提高显微镜的分辨率。 1932年德国的鲁斯卡成功制造出第一台电子显微镜，电子显微镜的分辨能力可以达到0.1nm。 1981年德国的宾尼西制造出第一台扫描隧道显微镜(stm)，分辨率可达 0.01 nm。两人分享了1986年的诺贝尔物理学奖。,第一台电子显微镜,三、应用,第一台扫描隧道显微镜,2. 试计算电子干涉实验中，经50kv的加速电场后电子束的波长。,四、思考题：,1. 约恩孙实验时用50 kv电压加速电子束，然后垂直射到双缝上，在与双缝距离约为35 cm的屏上得到了干涉条纹，但条纹间距很小。下面哪些方法一定能使条纹间距变大？（ ） a降低加速电子的电压，同时加大双缝间的距离 b降低加速电子的电压，同时减小双缝间的距离 c加大双缝间的距离，同时使屏靠近双缝 d减小双缝间的距离，同时使屏远离双缝,4. 牛顿色散实验,最美丽的物理实验,一、实验背景,1. 中国古代对色散的研究,庄子: “阳灸阴为虹”。根据阴阳五行说对虹成因的认识。 孔颖达（唐朝）发展了庄子的观点， 研究虹的成因，提出“若云薄漏日，日 照雨滴则虹生”。 后人进行的实验：以壶喷水背日而 成虹，这是最早的色散实验。,一、实验背景,1. 中国古代对色散的研究,孙彦先（北宋）：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”，强调虹是日影。 沈括在梦溪笔谈中的描述：在一个初雨初霁的黄昏。他看到大涧上出现了虹，虹的两头垂入涧中，自西朝东望，便可看见;站在涧东向西望时，却被阳光闪烁得一点也看不见。这证明虹的位置和太阳的相对位置有关。 在研究自然色散的同时，人们还注意 到许多天然晶体也能产此色散现象，峨 嵋山的一种菩萨石（石英），日光射之 有五色。,沈括（1031-1095）,李时珍（明代）在本草纲目中记述了菩萨石晶体的形状和光通过它所产生的色散现象: “其质六棱式大如枣栗，其色萤洁，映日则光彩微芝，有小如萤珠则五色灿然可喜，亦石英类也。” 结论：无论是较大的水晶体或是较小的水晶珠，在遇到太阳时都会发生色散现象。,方以智（1611-1671）在他的名著物理小识一书中分析了光线通过水晶所出现的色散现象: “凡宝石面凸，则成一条，有数棱则必有一面五色，如峨嵋(山)放光石六面也。水晶压纸三面也，烧料三面水晶亦五色，峡日射飞泉成五色；人于回墙间向日喷水，亦成五色。故知虹霓之彩，星月之晕，五色之云，皆同此理”。这是对我国有关色散现象观测的一个总结。,2. 欧洲科学家对色散的认识,（1）伊本海赛姆（约965-1039）阿拉伯著名学者，在光学、天文学和数学方面都有杰出贡献，是阿基米德之后又一位伟大的物理学家。他的光学著作译成拉丁文于13世纪在欧洲出版，书名光学宝典其主要内容有： a. 摈弃古希腊人的人眼向物体发出触须引起视觉的旧观念，提出是物体发出光线或反射太阳光进入眼睛产生视觉； b. 提出了人眼的解剖构造；,c. 明确了反射定律，详细讨论曲面镜的反射成像规律； d. 讨论了光通过不同媒质界面的折射，为斯涅耳建立折射定律奠定基础；研究了透镜的成像原理，发现透镜的曲面是造成光线折射的原因，并非组成透镜的物质有什么魔力。,2. 欧洲科学家对色散的认识 （2）开普勒因袭亚里士多德的观点:各种不同的颜色是由亮和暗按各种比例混合而成的。白色阳光通过古老教堂的彩色玻璃窗之所以变得五颜六色，就好象白衣服放入了不同染料的溶液中被染了色一样。,（3）1611年，斯帕拉特罗的主教多米尼斯用装满水的玻璃球再现了虹现象，认为虹是由反射光中得到的，其形成与棱镜中颜色的形成相似。,（4）笛卡尔在屈光学中提出彩虹的第一个定量理论，但未能解释彩虹颜色交替的原因。 马尔库斯马尔齐（1595-1667年），在1648年曾用棱镜使日光分散，得到光谱。但马尔齐对颜色仍用亚里士多德的明端和暗端的凝聚来解释，认为棱镜的折射产生了色，而不是仅仅把已经存在的色分离开来。 同时代的格里马尔迪、胡克等人亦研究过白光分散或聚集成颜色的问题，并用棱镜折射得到光谱。,笛卡尔（1596-1660）,二、牛顿的色散实验,牛顿想改进望远镜的两个缺陷：球面像差和色差。 从1663年起，开始从事光学研究，并把研究成果写成题为关于光和色的新理论一文发表在1672年英国皇家学会出版的哲学学报上。 “1666年初（当时我正磨制一些非球形的光学玻璃镜），我磨得一个三角形玻璃棱镜，用来试一下大家熟悉的颜色现象。我遮暗了我的房门并把窗帘开了一个小孔，让适当的阳光透进来。 在光的入口处放了一块棱镜，使光折射到对面 的墙上。开始时看到那里产生各种光彩夺目的 鲜艳颜色，感到非常有趣”,牛顿发现：从圆孔射出的光，经过棱镜后，并不呈现圆形，而是一些条形的彩带，这些条形的长宽之比约为5:1，谱带颜色按红橙黄绿兰靛紫排列。 对于这一现象，他曾怀疑是由于棱镜厚度不均，棱镜位置或入射光方向所决定的，因而曾多次调换棱镜，改变棱镜位置，旋转棱镜，改变入射光的方向，但光谱的形状确并无明显变化。,牛顿断言：彩带的出现，一定不是由棱镜所决定的。 他又拿了一个棱镜，让已经色散了的光再度穿过第二棱镜，结果发现色光又复合为白光，且其方向与入射前白光的方向完全一致，就好象完全没有经过偏折一样。 结论: 颜色不是光在自然物体中折射或反射产生的，而是光固有的性质，这种性质对不同的光各不相同。 牛顿再进行实验，把通过狭缝后的各种不同 的单色光再度通过棱镜，结果发现它们仅仅偏 折，而不再出现色散，其中红光偏折最小，紫 光偏折最大。 结论：白色的太阳光是一种由折射率不同的 光线组合成的复杂混合光。,1675年，解释了日光通过三棱镜后所以会展现成光谱的原因：颜色是一种原始的、天生的性能，并不是光线经过折射或反射而导出的，折射和反射也不能改变它的颜色。 牛顿消除了自亚里土多德以来关于颜色问题的种种糊涂概念。,牛顿进一步做了一些实验，完成了对色散的科学解释。列出了有关光和色的本性的结论: 1.光线随着其折射率的不同，颜色也不同。 2.各种颜色的光有各自不同的折射率。 3.光线的颜色和折射程度是其本原的，固有的性质，不会因折射、反射或其他任何原因而改变。 4.不同颜色的光的混合，会产生颜色的变化。 5.光分为单色光和复色光。 6.单色光分红、黄、绿、蓝和紫几种，其他颜色的光都是由这些光按不同比例混合而成的。 7.白光是一种复合光。 8.没有一种射线能单独显示这种颜色，它是由以上各单色光按一定比例混合而成的等等。,三、牛顿实验结论,四、歌德对牛顿颜色理论的拒斥,歌德（goethe，1749-1832）,歌德把颜色分为三类： 生理颜色、物理颜色和化学颜色。 生理颜色稍纵即逝（如人的太阳穴受到打击时，感受到各种颜色）；物理颜色也处于变化之中（如虹霓、光谱等）；化学颜色则比较稳定（如颜料、油漆等）。 他试图提出颜色出现的总体理论：当光亮与黑暗通过半透明介质并相互混合时，就产生了颜色。颜色从对立的两极产生。,在牛顿看来，光的最简单的显现方式是各种单色光的颜色，而白光则是各种单色光按一定比例复合而成的。歌德的观点恰恰相反：白光才是最简单的，而颜色则是复杂的，是经过极化与加强等作用的结果。,五、实验意义 1. 第一次科学地解释了虹的色彩及成因。 2. 牛顿关于色散和颜色的理论为光学研究开辟了新的途径，科学史家经常把这一发现视为牛顿对光学的第一大贡献。 3. 对绘画产生了重大影响,莫奈 日出印象,凡高 向日葵,六、虹霓解释,虹的原理,六、虹霓解释,霓的原理,讨论：,农谚： 东虹日头，西虹雨；南虹北虹卖儿女。 早虹雨滴滴，晚虹晒破脸。 朝虹满江水，夜虹草头枯。 朝虹雨洒洒，晚虹晒裂瓦。,虹与天气,原因： 我国大部分地区处于中纬度，系统性降水天气大多由西向东移动。如果早上在西方天空出现虹，表明西方雨区正在东移，天气将变坏，如果在傍晚看到东方出现虹，表明西方已经转晴，雨区已移过当地，天气将变好。太阳总是从东方升起，西方落下，所以暮虹就是东虹，朝虹就是西虹。,视频：光学发展史,10. 傅科摆,最美丽的物理实验,一、从教材中的一幅图谈起,三百多年前，伽利略接受罗马教廷的审判，当他被迫承认地心说时，喃喃自语道：“可是地球仍然在动啊！” 伽利略是否说过这句话已经不能考据了。 圣经说大地是不动的，而现在即使是小学三年级的学生也知道地球存在自转和公转。地球的自转是如何观察到的呢？,二、傅科生平,法国物理学家。早年学习外科和显微医学，后转向照相术和物理学方面的实验研究。1853年由于光速的测定获物理学博士学位，并被拿破仑三世委任为巴黎天文台物理学教授。因为他博学多才，有多项发明创造，因此受各国科学界垂青，1864年当选为英国皇家学会会员，以及柏林科学院、圣彼得堡科学院院士。1868年被选为巴黎科学院院士。1868年2月11日逝世于巴黎，终年49岁。,傅科（1819-1868）,最重要贡献：光速的测定、傅科摆实验以及提出涡流理论。,在非惯性系中，物体受到一种实际上不存在的惯性力。当物体在旋转的非惯性系中运动时，一般会受到另外一个惯性力科里奥利力。 科里奥利力是一种效果力，不是真实存在的力。 计算公式如下：,三、科里奥利力,在北半球所有移动的物体包括气团等向右偏斜,课外观察：,漩涡的方向一定吗？,燕矶夕照（南京）,采石矶（马鞍山）,讨论: 长江右岸为何被冲刷得厉害？,思想实验： 假如把单摆放置在北极点上，会发生什么情况？ 你站在傅科摆附近的地球表面上，会发现摆动的平面正在缓缓地转动，每小时傅科摆都会顺时针转过15。,傅科在1851年做了一次成功的实验。他在法国巴黎的国葬院圆顶大厅悬挂了一个摆球，摆长67m，摆锤重28kg，悬挂点经过特殊设计使摩擦减少到最低限度。这种摆惯性和动量大，能摆动很长时间。,四、傅科摆,视频：,在实验中，人们看到，摆动平面会沿顺时针方向缓缓转动。每经过一个周期的振动，在直径6m的沙盘边缘，两个轨迹之间相差大约3mm。在巴黎约31.8小时转动一周。 摆动平面偏转的角度可用公式=15tsin来求，代表当地地理纬度，t为偏转所用的时间，用小时作单位，因为地球自转角速度1小时等于15，为了换算，公式中乘以15。 傅科摆放置的位置不同，摆动情况也不同。纬度越高，转动速度越快，在赤道上的摆几乎不转动。,当你有机会凝视这个缓慢转动着的傅科摆的时候，也会象150年前观看傅科摆实验的观众那样发出由衷的赞叹：“地球真的是在转动啊！,视频：学长们的制作,真正的“行为艺术”,肤浅的行为艺术,深刻的“行为艺术”,震撼人心的“行为艺术”,五、傅科的其他贡献,1850年，傅科采用旋转镜法，测量了光在空气和在水中的速度。1862年傅科改进了原有的实验装置，加装了一套系统，以便准确量度旋转镜的旋转速度，又使光经过几次反射，加长了