高中物理《寻找外力实现牛顿第二定律》

寻找外力实现牛顿第二定律给教师以加速度,2014年华东六省一市物理年会概况,会议期间福州大学物理电子学博导郑仕标教授做题为2012年诺贝尔物理学奖解读的学术报告；观摩了四个课题八节同题异构的示范课，这八节课都由各省、市派出优秀选手执教，他们教学设计思路科学、清晰，教学理念先进，实验设计巧妙，注重学生的参与。会议还听取了厦门大学教授、全国高考命题专家杨志林的专题报告批判与创新物理教育与教学改革,福州大学物理电子学博导郑仕标教授2012年诺贝尔物理学奖解读的学术报告,2012年诺贝尔物理学奖的获奖者名单揭晓。获奖者为法国科学家塞尔日阿罗什（SergeHaroche）与美国科学家戴维维因兰（DavidJ.Wineland）瑞典皇家科学院授予这二人奖项的原因是他们在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”。我国量子力学的研究及成果。或许量子计算机将在本世纪以同样根本性的方式改变我们的日常生活。,一、艺术与物理的关系,我们从何处来？我们是什么？我们往何处去？高更（PaulGauguin，1897）,科学的基本问题：宇宙是怎样起源的？生命是怎样起源的？人类的未来会怎样？,乔托与“透视”/伽利略与“参照系”,文艺复兴乔托西方美术之父（1）透视学：美术基础（2）从乔托到马萨乔伽利略科学之父,二、乔托与“透视”,透视法：在平面上表现立体形的法则。按照线性透视法，距离愈远，物体画出来愈小，平行的线渐渐交汇在一起。,最后的晚餐达芬奇(1495-98),horizontal,vertical,在以透视原理为准则的艺术中，观赏者处于一个绝对静止的点上,二、乔托与“透视”,透视（Perspective）=“清楚地观赏（clearseeing）”,它好似一台转换机器，用艺术取代了基督教关于时间和空间的教义,观赏者（人类）成为了焦点，以此为中心，所有物体以彼此相对的位置和形状，以同等的地位展现出来。,神明的象征,现实艺术,二、乔托与“透视”,1543年，哥白尼在临终前出版了天体运行论，向我们描绘了一个全新的宇宙日心体系。哥白尼的日心体系开拓了人们观察自然的角度和视界，正如乔托的“透视”原则开拓了艺术视野。,哥白尼挡住了太阳，推动了地球。NicolausCopernicus(1473-1543,波兰天文学家),三、伽利略的科学观,三、伽利略的科学观,哥白尼的日心说自然地解释了火星退行现象。,Z,X,Y,日心系,地心系,地面系,o,身虽不能至；心向往之。,乔托的眼光超越了平面；哥伦布脚步走出了欧洲；哥白尼的心飞向了太阳。,三、伽利略的科学观,伽利略的发现(两大世界体系的对话):,惯性参照系（伽利略参照系）,相对于其自身运动绝对静止的参照系是唯一的。,观察宇宙有一个最佳参照系（绝对系）,三、伽利略的科学观,三、伽利略的科学观,伽利略:望远镜空间研究钟摆时间研究实验手段科学方法假想实验逻辑思维,“科学之父”,经典物理学的基础：绝对时空,古典美术的经久范式：透视原理,经典物理与艺术绝对时空,三、人与自然,最早的现实主义画家。画风的特点：戏剧性的光线使其作品充满迷惑众人的神奇力量；舞台式、强烈的明暗法是他的“注册商标”,以马忤斯的晚餐卡拉瓦乔1573-1610,四、光与影,达芬奇也发展了一种光与影的表现形式，他将颜色混合画出阴影，色调上以非常细微的变化渐次融合。这就是“晕涂法（sfumato）(“没有线条和界限，就象烟雾一般的手法”).,他注意到远处物体的阴影没有近处强烈，远处物体的轮廓也没有近处明显。,达芬奇(1452-1519),四、光与影,蒙娜丽萨达芬奇(1502),四、光与影,波粒二重性导致粒子轨道不确定性,不确定原理：,二、量子图像,海森伯（WernerKarlHeisenberg，1901-1976）,日出印象在1874年第一次印象派画家展上亮相，艺术评论家路易勒鲁瓦提出了著名“印象派”之说，正是由此画而得名。这幅作品之所以震撼世界画坛，正在于印象派艺术中所包含的对绘画语言本身的探索，从而启示着近现代艺术历史转型的历程。,船抵威尼斯（透纳，1843）,无视的现实莫测的变化光色的魅力模糊的世界,二、量子图像,三、人与自然,阿维农少女（毕加索，PabloPicasso,1907）,“我画本我所思，而非所视！”毕加索,“想象力比知识更重要”爱因斯坦,现代物理与艺术相对时空,观察自然,描绘自然,思考自然,乔托,12661337,达芬奇,14521519,马奈,18321883,哥白尼,14731543,牛顿,16421727,爱因斯坦,18791955,五、绘画简史,乔托,12661337,达芬奇,14521519,马奈,18321883,哥白尼,14731543,牛顿,16421727,爱因斯坦,18791955,五、绘画简史,对量子理论不感到吃惊的人根本就没有真正理解它。玻尔（NielsBohr，1885-1962）,艺术并不描绘可见的东西，而是把不可见的东西创造出来。克利（PaulKlee，1879-1940）,三、抽象主义艺术,“热抽象”色彩的抽象；“冷抽象”几何的抽象,红、黄、蓝构图（蒙德里安，1925）,红、黄、蓝正方形构图（蒙德里安，1930）,三、抽象主义艺术,观鱼乐有余，方知我非鱼。自然匿其法，鱼知尔知乎？,鱼的魔术（克利，1925）,二、量子图像,ScanningTunnelingMicroscopy（STM）技术扫描隧道显微术,二、量子图像,不可视的世界可视化,用STM针尖将48个铁原子排成圆圈，电子无法逃出围栏，从而在栏内形成同心圆状的驻波。,物理与艺术(Art&Physics),南京航空航天大学理学院,施大宁,shi,二、量子图像,1905年，爱因斯坦，26岁（光量子理论）,1913年，玻尔，28岁（氢原子理论）,1923年，德布罗意，31岁（相波）,1925年，海森伯，24岁（不确定关系）,1925年，泡利，25岁（不相容原理）,1927年，狄拉克，25岁（相对论量子力学）,1925年，薛定谔，36岁（薛定谔方程）,1925年，乌仑贝克25岁古兹密特，23岁（电子自旋）,1926年，费米，25岁（量子统计）,光阴迅逝风华难驻转瞬即过而立年空悲切,狄拉克（PaulDirac1902-1984）,“我的智力发展得比较晚，结果直到长成之后我才开始对空间和时间感到好奇和疑惑，而这些东西在孩提时就应该已经想过了。”,“想象力比知识更重要”,“如果和光一起跑，我将看到什么？”,爱因斯坦语录：,二、图像与语言,在追求真理和美的活动中，要永远保持孩子般的好奇心。爱因斯坦（AlbertEinstein1879-1955）,我不知道世人对我怎么看，但我自认只像是一个在海滨嬉戏的孩子，不时地为比别人找到一块更光滑的卵石或一只更美丽的贝壳而欢愉，而我面前浩瀚的真理海洋，却还完全是个谜。牛顿（IsaacNewton1642-1727）,牛顿和爱因斯坦都曾无独有偶地回忆起，在他们探索自然真理的时候，表现出行为就是孩子们的观点、好奇心和想象力。,二、图像与语言,朱棣文,1997年12月10日他获得了诺贝尔物理学奖，是第五位获得诺贝尔奖的华人。他研究出用激光把原子冷却至超低温，发展出激光冷却和俘获原子的技术。,激光冷却技术不断地被改进，一直到八十年代末，研究者们认为他们已经达到了可能达到的最低温度这是根据多普勒冷却理论计算得到的对于钠原子而言这一温度极限是二百四十微开。但是在1988年，一个由Phillips领导的小组偶然间发现在这之前三年发展出来的一项技术可以突破多普勒极限。他们发现，使用几项新的温度测量技术得到的结果显示钠原子的温度只有43微开。理论物理学家马上从理论上对这一出乎意料的冷却机制给予了解释，这一解释考虑了更多的原子态以及激光的极化效应；相比之下之前的冷却模型就非