必修一绪论物理学与人类文明__副本PPT课件

1、绪论绪论 物理学与人类文明物理学与人类文明走进高中第一堂物理课走进高中第一堂物理课 很高兴认识大家，希望很高兴认识大家，希望我能陪伴大家一起走过这段我能陪伴大家一起走过这段最美好的高中生活。最美好的高中生活。欢迎大家走进神奇的高中欢迎大家走进神奇的高中物理世界。物理世界。 高中物理将向你们展现比初中物理更精彩、更多姿的世界。高中物理将向你们展现比初中物理更精彩、更多姿的世界。 在我们系统学习前，先让我们浏览一下，看一看物理知识是在我们系统学习前，先让我们浏览一下，看一看物理知识是多么广博，多么有用，又多么有趣。多么广博，多么有用，又多么有趣。一、什么是物理学？l 物理学是研究物质世界最基本形态

2、的科学物理学是研究物质世界最基本形态的科学l 物理学研究的范围物理学研究的范围 物质世界的层次和数量级物质世界的层次和数量级物理学物理学 (Physics)物物 质质 结结 构构物质相互作用物质相互作用物质运动规律物质运动规律质子质子 10- -15 m空间尺度：类星体类星体 10 26 m格物物万象，究理理天人。m1510-m)1010(2726-m)1010(2726-物理学研究对象的尺度从 到 共跨越了42 43个数量级。粒子物理学的研究对象，数量级约为当前人类所认识的宇宙，最远的观察极限数量级为m1510-目前最活跃的交叉学科生物物理学研究的生物大分子，数量级为10-710-4m。从空

3、间尺度来看从时间尺度来看宇宙诞生于宇宙诞生于200亿（亿（ 约约 ）前的一次大爆炸）前的一次大爆炸s1810物质世界的时间尺度，从 到 ，共跨越了4344个数量级。s1810s2510-物理学是一门实验科学1. 实验是理论的基础，理论正确与否最终要接受实验的检验实验是理论的基础，理论正确与否最终要接受实验的检验.2. 从诺贝尔物理学奖看实验在近代物理发展中所起的作用1901- -2002年共发奖96次（1916, 1931, 1934, 1940 - -1942未发奖），得奖项目 120项，得奖人数166人。 获奖类型 项目 人数 实验 83 114 理论 33 46实验+理论 4 6 得奖的

4、实验项目和人数大致占总数的三分之二。 物理学是一切自然物理学是一切自然科学物理学是一切自然物理学是一切自然科学的基础科学的基础。的基础科学的基础。 物理学构成了化学、生物学、材料科学、物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。和技术被应用到所有自然科学之中。物理学与其它科学技术物理学与其它科学技术航天与空间技航天与空间技术术雷达天线雷达天线工作原理：电磁波遇到障碍物工作原理：电磁波遇到障碍物 要发生反射要发生反射雷达与隐形飞机雷达与隐形飞机放射治疗仅有几十年的历史，但发展较快。由于超高压治

5、疗机的使用，辅助工具的改进和经验的积累，治疗效果得到显著提高，目前已成为癌症治疗中的最重要手段之一。我国约有70%以上的癌症需用放射治疗，美国统计也有50%以上的癌症需用放射治疗。放射治疗几乎可用于所有的癌症治疗，对许多癌症病人而言，放射治疗是唯一必须用的治疗方法。 磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。单地说，排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。 物理学是其他科学技术的基础物理学是其他科学技术的基础 物理学与医学物理学与医学物理学与军事物理学与军事物理学与物理学与 交

6、通交通物理学与生命技术物理学与生命技术物理学与纳米技术物理学与纳米技术 电子与计算机技电子与计算机技术术现代通信现代通信返回返回图-6：电解车间图-7：地质力学图-9：天气预报 大气的性质和运动返回返回物理学对推动社会发展有重要作用物理学对推动社会发展有重要作用18世纪19世纪20世纪回顾历史：回顾历史：闭关锁国状态闭关锁国状态最黑暗的最黑暗的100年年改革开放改革开放激光技术及其具体应用星球大战星球大战n1917年，爱因斯坦提出受激辐射理论。n1960年，美国加州休斯实验室的梅曼制 成了第一台激光器。 用激光测定地球与月亮之间的距离，精度可达 (10 15 )cm。 激光具有很好的方向性，可

7、用于测距。激光具有很好的方向性，可用于测距。 激光的亮度高激光的亮度高 大功率的脉冲激光束，能够产生几千万度的高温。大功率的脉冲激光束，能够产生几千万度的高温。工业上可于打孔、切割或焊接 激光加工设备医学 准分子激光治疗近视 军事 美空军C-130H“大力士”运输机上机载战术激光发射 激光在信息方面的应用光盘光盘激光通信激光通信 光纤光纤杰出的物理学家牛顿牛顿（16421727年）年）英国数学家、物理学家英国数学家、物理学家爱因斯坦（爱因斯坦（18791955年）年）德国物理学家德国物理学家物物理理学学的的发发展展与与未未来来美丽的剑桥美丽的剑桥牛顿于牛顿于18岁（岁（1661年）年） 进入剑

8、桥大学三一进入剑桥大学三一学院学习。学院学习。牛顿的故乡牛顿的故乡英国林肯郡的伍尔斯索英国林肯郡的伍尔斯索普庄园。普庄园。16651666年伦敦鼠疫流行，学校停课，牛顿回到家乡。在年伦敦鼠疫流行，学校停课，牛顿回到家乡。在这期间他发明了微积分，初步发现了力学三定律、万有引力定这期间他发明了微积分，初步发现了力学三定律、万有引力定律，并进行了光的分解实验。律，并进行了光的分解实验。自然和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说：让牛顿去吧，于是一切遂成光明。 英国诗人蒲柏 （1688-1744）1727年，牛顿去世。英国以隆重的国葬仪式将他安葬在威斯敏斯特大教堂。牛顿成为第一个安息在此的科学家。 阿尔伯特爱

9、因斯坦于1879年出生于德国的乌尔姆。 1895年报考瑞士苏黎世联邦工业大年报考瑞士苏黎世联邦工业大学学 ，未能通过，补习一年，于次年考，未能通过，补习一年，于次年考取。取。瑞士首都伯尔尼1902年被瑞士伯尔尼市专利局聘为专利审查员 1933年1月希特勒上台并发动排犹运动，爱因斯坦离开德国，去了美国。 自然和自然规律隐藏在黑暗中， 上帝说：让牛顿去吧， 于是一切遂成光明 。 要勤奋地去做练习，只有这样，你才会发现，哪些你理解了，哪些你还没有。 索末菲写信告诫他的学生海森堡海森堡（海森堡（1901-1976）德国著名物理学家，量子力学德国著名物理学家，量子力学的创立人之一，的创立人之一，1932

10、年获诺贝年获诺贝尔物理学奖。尔物理学奖。索末菲索末菲(18681951)德国理论物理学家德国理论物理学家 ,其学生中共有其学生中共有6人获得诺贝尔人获得诺贝尔奖奖通过诺贝尔奖获得者的语言我们体会怎样学好物理。世界各国获诺贝尔奖总人数排名（世界各国获诺贝尔奖总人数排名（1901-2007）至2007年诺贝尔奖得主最多的大学1哥伦比亚大学（美国）哥伦比亚大学（美国）8711康乃尔大学（美国）康乃尔大学（美国）402剑桥大学（英国）剑桥大学（英国）8512耶鲁大学（美国）耶鲁大学（美国）323哈佛大学（美国）哈佛大学（美国）8212慕尼黑大学（德国）慕尼黑大学（德国）324芝加哥大学（美国）芝加哥大

11、学（美国）8112约翰约翰霍普金斯大学（美国）霍普金斯大学（美国）325麻省理工学院（美国）麻省理工学院（美国）7815加州理工学院（美国）加州理工学院（美国）316加州大学伯克莱分校（美国加州大学伯克莱分校（美国) 6115纽约大学（美国）纽约大学（美国）317巴黎大学（法国）巴黎大学（法国）5917苏黎世联邦工业大学（瑞士）苏黎世联邦工业大学（瑞士）308牛津大学（英国）牛津大学（英国）5718普林斯顿大学（美国）普林斯顿大学（美国）309史丹佛大学（美国）史丹佛大学（美国）5018柏林洪堡大学（德国）柏林洪堡大学（德国）2910哥廷根大学（德国）哥廷根大学（德国）4420伊利诺大学香槟分

12、校（美国）伊利诺大学香槟分校（美国）24注：包括诺贝尔奖的所有奖项注：包括诺贝尔奖的所有奖项中国人的诺贝尔奖梦何时圆？中国人的诺贝尔奖梦何时圆？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高中物理的课程设置高中物理的课程设置学好物理的一般方法学好物理的一般方法1、重视观察和实验、重视观察和实验2、重视读书和、重视读书和自学能力培养自学能力培养3 3、重视练习和反思、重视练习和反思 准备：一个作业本、 一个课堂笔记本， 一个错题集本谢谢谢谢江山代有才人出，各领风骚数百年。下一个诺贝尔物理下一个诺贝尔物理奖获得者可能就是？奖获得者可能就

13、是？你！你！赵凯华先生：北京大学教授， 教育部理科物理学与天文学教学指导委员会基础物理组组长、国际物理教育委员会委员、中国物理学会原副理事长、中国物理学会教学委员会主任走进屋里课堂之前 文中老师对学生的发现有这样的评论：文中老师对学生的发现有这样的评论：“同学们，你们干同学们，你们干了伟大的事。虽然你们得到的结论早已写在物理教科书里，但你了伟大的事。虽然你们得到的结论早已写在物理教科书里，但你们干的，是三个半世纪前伟人们干的事。们干的，是三个半世纪前伟人们干的事。1515世纪欧洲文艺复兴时世纪欧洲文艺复兴时期，有多位大师参与了落体定律的创立。艺术巨匠列昂纳期，有多位大师参与了落体定律的创立。艺

14、术巨匠列昂纳多多达达芬奇提出的落体定律就是红孩的芬奇提出的落体定律就是红孩的1:2:3:4:51:2:3:4:5律，物理学的创律，物理学的创立人之一的伽利略立人之一的伽利略伽利莱提出的落体定律就是伽利莱提出的落体定律就是1:3:5:7:91:3:5:7:9律，最律，最后是伽利略自己用精巧的斜面验证了它，建立了不朽的落体定律，后是伽利略自己用精巧的斜面验证了它，建立了不朽的落体定律，至今每个中学生都在学习它，至今每个中学生都在学习它，你们还没学物理就自己找到了它，你们还没学物理就自己找到了它，多么了不起！多么了不起！” 这篇文章反映了科学探究的要素、科学研究的基本方法和这篇文章反映了科学探究的要

15、素、科学研究的基本方法和对科学探究的一些理解，值得同学们体会。对科学探究的一些理解，值得同学们体会。 科学探究的科学探究的基本要素：提出问题；猜想与假设；设计实验；进基本要素：提出问题；猜想与假设；设计实验；进行实验与收集数据；分析论证；评估；交流与合作。行实验与收集数据；分析论证；评估；交流与合作。 一些科学方法：假设一些科学方法：假设验证方法；转化的方法；实验方法；数验证方法；转化的方法；实验方法；数学推理的方法；理想化方法等等学推理的方法；理想化方法等等 探究是人的天性，探究是人的天性， 是人的本质的特征之一是人的本质的特征之一 。 对科学及其研究方法的有关理解：对科学及其研究方法的有关

16、理解：“对问题认识得越深刻，对问题认识得越深刻，得到的规律就显得越简洁。得到的规律就显得越简洁。” “1:4:9:16:251:4:9:16:25是一是一种很优美的规律，而种很优美的规律，而落体运动是匀加速运动落体运动是匀加速运动则是一种更简则是一种更简洁的表达。洁的表达。”科学研究对于实验技术的依赖关系科学研究对于实验技术的依赖关系闪光照片为顽童研究闪光照片为顽童研究自由落体规律提供了技术支撑。自由落体规律提供了技术支撑。科学对于技术、对于社会进步的推动作用科学对于技术、对于社会进步的推动作用“虽然仅靠伽虽然仅靠伽利略的落体定律还不能登月，但没有以伽利略落体定律为代表利略的落体定律还不能登月

17、，但没有以伽利略落体定律为代表的科学基础，人类社会是不会有今天辉煌的科学技术成就的。的科学基础，人类社会是不会有今天辉煌的科学技术成就的。” m1510-m)1010(2726-m)1010(2726-物理学研究对象的尺度从 到 共跨越了42 43个数量级。粒子物理学的研究对象，数量级约为当前人类所认识的宇宙，最远的观察极限数量级为m1510-目前最活跃的交叉学科生物物理学研究的生物大分子，数量级为10-710-4m。从空间尺度来看放射治疗仅有几十年的历史，但发展较快。由于超高压治疗机的使用，辅助工具的改进和经验的积累，治疗效果得到显著提高，目前已成为癌症治疗中的最重要手段之一。我国约有70%

18、以上的癌症需用放射治疗，美国统计也有50%以上的癌症需用放射治疗。放射治疗几乎可用于所有的癌症治疗，对许多癌症病人而言，放射治疗是唯一必须用的治疗方法。 图-6：电解车间图-7：地质力学图-9：天气预报 大气的性质和运动返回返回 激光在信息方面的应用光盘光盘激光通信激光通信 光纤光纤 准备：一个作业本、 一个课堂笔记本， 一个错题集本谢谢谢谢江山代有才人出，各领风骚数百年。下一个诺贝尔物理下一个诺贝尔物理奖获得者可能就是？奖获得者可能就是？你！你！走进屋里课堂之前 文中老师对学生的发现有这样的评论：文中老师对学生的发现有这样的评论：“同学们，你们干同学们，你们干了伟大的事。虽然你们得到的结论早已写在物理教科书里，但你了伟大的事。虽然你们得到的结论早已写在物理教科书里，但你们干的，是三个半世纪前伟人们干的事。们干的，是三个半世纪前伟人们干的事。1515世纪欧洲文艺复兴时世纪欧洲文艺复兴时期，有多位大师参与了落体定律的