沪科版八年级上册物理第一章 打开物理世界的大门 三、站在巨人的肩膀上教学课件

1、第一章 打开物理世界的大门第3节 站在巨人的肩膀上l 1.了解物理知识的一些现代应用。了解物理知识的一些现代应用。l 2.了解科学探究的主要环节。了解科学探究的主要环节。l 3.了解物理学家的科学精神与伟大情怀。了解物理学家的科学精神与伟大情怀。如果说我比别人看得更远的话，那是因为我站在巨如果说我比别人看得更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上。人的肩膀上。 牛顿牛顿物理学：物理学：就是研究自然界的物质结构、物体间的相互作就是研究自然界的物质结构、物体间的相互作用和物体运动最一般规律的自然科学用和物体运动最一般规律的自然科学一、知识园地硕果累累1. .物理学就是研究自然界的物理学就是研究自然界的

2、物质结构、物体间的相互作用物质结构、物体间的相互作用和物体运动和物体运动最一般规律的自然科学。最一般规律的自然科学。2. .物理学是研究力的、热的、声的、电的、光的现象及产物理学是研究力的、热的、声的、电的、光的现象及产生这些现象的原因。生这些现象的原因。物理学的知识和研究方法已被广泛应用到现代通信、交通、物理学的知识和研究方法已被广泛应用到现代通信、交通、航天、材料及能源等领域。航天、材料及能源等领域。由于航天技术的发展，人类不仅实现了飞翔之梦，而且还由于航天技术的发展，人类不仅实现了飞翔之梦，而且还能登上月球、遨游太空，继续探索浩瀚宇宙的秘密。能登上月球、遨游太空，继续探索浩瀚宇宙的秘密。

3、神州五号飞船上空神州五号飞船上空神州六号飞船上空神州六号飞船上空点击画面点击画面播放动画播放动画人类历史上第一次登月人类历史上第一次登月点击画面点击画面播放动画播放动画宇宙飞船上拍摄的土星照片宇宙飞船上拍摄的土星照片在探索宇宙的同时，人类也在探索微观世界。在探索宇宙的同时，人类也在探索微观世界。200万倍电子显下万倍电子显下拍摄的铱原子排列情况。拍摄的铱原子排列情况。原子的直径：原子的直径：10-10 m真空隧首显微镜真空隧首显微镜点击画面点击画面播放动画播放动画信息技术的应用给人类带来了巨大的影响，集成了成千上万个信息技术的应用给人类带来了巨大的影响，集成了成千上万个电子元件的芯片，既小又轻

4、，以致于蚂蚁都能搬动。电子元件的芯片，既小又轻，以致于蚂蚁都能搬动。超导技术正在蓬勃发展，其应用将缓解人类的能源危机。超导技术正在蓬勃发展，其应用将缓解人类的能源危机。超导技术及其应用超导技术及其应用比尔比尔李李 1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到下降到.K时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，

5、磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。经过科学家们数十年的努力，超为零的温度，叫超导临界温度。经过科学家们数十年的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。求高温超导材料。奇异的超导陶瓷奇异的超导陶瓷1973年，人们发现了超导合金年，人们发现了超导合金铌锗合金，其临界超导温度为

6、铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，该记录保持了，该记录保持了13年。年。1986年，设在瑞士苏黎士的美国年，设在瑞士苏黎士的美国IBM公司公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧）具有的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧）具有35K的高温超的高温超导性，打破了传统导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的观念，引起世界科学界的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。研究成果出现。1986年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度年底，美国贝尔实验室

7、研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到达到40K，液氢的，液氢的“温度壁垒温度壁垒”（40K）被跨越。）被跨越。1987年年2月美国华裔科学月美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇钡铜氧系材料上把临界超导家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇钡铜氧系材料上把临界超导温度提高到温度提高到90K以上，液氮的禁区（以上，液氮的禁区（77K）也奇迹般地被突破了。）也奇迹般地被突破了。1987年年底，铊钡钙铜氧系材料又把临界超导温度的记录提高到底，铊钡钙铜氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从。从19861987年的短短一年多的时间里，临界超导温度竟然提高了年的短短一年多的时间里，临界超

8、导温度竟然提高了100K以上，以上，这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。超群的超导磁体超群的超导磁体超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导万高斯以上的稳态强磁场。而

9、用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大。水，投资巨大。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。路等。超导发电机超导发电机在电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到在电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万万6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高发电机

10、的单机发电容量比常规发电机提高510倍，达倍，达1万兆瓦，而体积却万兆瓦，而体积却减少减少1/2，整机重量减轻，整机重量减轻1/3，发电效率提高，发电效率提高50。磁流体发电机磁流体发电机磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电，是磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电，是利用高温导电性气体（等离子体）做导体，并高速通过磁场强度为利用高温导电性气体（等离子体）做导体，并高速通过磁场强度为5万万6万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。流体发电的高温导电性气

11、体还可重复利用。超导输电线路超导输电线路超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有无损耗地输送给用户。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达达1000多亿度。多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。1. .科学探究的步骤科学探究的步骤（1）提出问题；（）提出问题；（2）猜想与假设；（猜想

12、与假设；（3）设计实验与制订计划；）设计实验与制订计划；（4）进行实验与收集证据；（）进行实验与收集证据；（5）分析与论证；（）分析与论证；（6）评估；（）评估；（7）交流）交流与合作。与合作。例如：例如：“打水漂打水漂”是人类最古老的游戏之一，如何将水漂打的既是人类最古老的游戏之一，如何将水漂打的既多又远，一直是人们感兴趣的问题，法国科学家经过研究，揭开了打多又远，一直是人们感兴趣的问题，法国科学家经过研究，揭开了打水漂的奥秘。水漂的奥秘。二、科学探究：其乐无穷【提出问题提出问题】如何将水漂打的既多又远？如何将水漂打的既多又远？【猜想与假设】【猜想与假设】打水漂的质量可能与石块的直径、厚度、

13、打水漂的质量可能与石块的直径、厚度、速度以及入水角度和旋转等因素有关。速度以及入水角度和旋转等因素有关。【设计实验与制订计划】【设计实验与制订计划】他们用飞碟代替石块进行了实验，他们用飞碟代替石块进行了实验，他们制作了一个他们制作了一个“打水漂机打水漂机”，实验实际上是个机械化弹弓，用，实验实际上是个机械化弹弓，用来发射不同大小的铝制飞碟，射向一个水池，同时用高速摄像机来发射不同大小的铝制飞碟，射向一个水池，同时用高速摄像机将飞碟在水面弹跳的过程拍下来。将飞碟在水面弹跳的过程拍下来。【进行实验收集证据】【进行实验收集证据】实验时实验时“打水漂机打水漂机”向一个水池发射向一个水池发射飞碟，高速摄

14、像机拍摄飞碟在水面弹跳的过程，在实验中，研究飞碟，高速摄像机拍摄飞碟在水面弹跳的过程，在实验中，研究人员改变了飞碟的直径、厚度、速度及入水角度和旋转等因素，人员改变了飞碟的直径、厚度、速度及入水角度和旋转等因素，并收集数据。并收集数据。【分析与论证】【分析与论证】经过反复尝试，他们终于发现了打水漂的奥秘：关经过反复尝试，他们终于发现了打水漂的奥秘：关键在于角度，如果石块入水的角度大于键在于角度，如果石块入水的角度大于45度它根本就弹不起来，会直接度它根本就弹不起来，会直接沉入水中，当石块与水面的夹角为沉入水中，当石块与水面的夹角为20度时，它在水面上弹跳的次数最多，度时，它在水面上弹跳的次数最

15、多，这是打水漂的黄金角度；旋转的石块比不旋转的次数多，还与石块的速这是打水漂的黄金角度；旋转的石块比不旋转的次数多，还与石块的速度成正比，直径度成正比，直径5厘米的铝片以厘米的铝片以20度角接触水面时，速度必须达到每秒度角接触水面时，速度必须达到每秒2.5米以上，否则就会落水，另外而扁平，圆形的石块是打水漂最理想的米以上，否则就会落水，另外而扁平，圆形的石块是打水漂最理想的材料。材料。【评估】【评估】以前也有学者研究过打水漂，但他们的结论都是建立以前也有学者研究过打水漂，但他们的结论都是建立在推理而不是实验的基础，科学家对收集数据的可靠性进行了评估，在推理而不是实验的基础，科学家对收集数据的可

16、靠性进行了评估，最后认为实验结论是可靠的。最后认为实验结论是可靠的。【合作与交流】【合作与交流】这项有趣的发现被发表在自然杂志上，打这项有趣的发现被发表在自然杂志上，打水漂实验有着十分重要的意义。当航天器从空气稀薄的太空中重返水漂实验有着十分重要的意义。当航天器从空气稀薄的太空中重返地球进入地球进入“浓密浓密”的大气层时，它的运动方式就与打水漂有几分类的大气层时，它的运动方式就与打水漂有几分类似，也有一个在大气中似，也有一个在大气中“弹跳弹跳”的过程，因此打水漂实验将帮助物的过程，因此打水漂实验将帮助物理学家更准确地模仿航天器回收过程，提高回收的成功率。理学家更准确地模仿航天器回收过程，提高回

17、收的成功率。1. .科学家们实事求是、尊重客观规律，不迷信权威、敢于坚持真理。科学家们实事求是、尊重客观规律，不迷信权威、敢于坚持真理。2. .科学家们孜孜不倦、刻苦认真、锲而不舍。科学家们孜孜不倦、刻苦认真、锲而不舍。3. .科学家们善于交流，敢于提出与众不同的见解。科学家们善于交流，敢于提出与众不同的见解。三、科学精神永远高扬1.知识园地知识园地2.科学探究科学探究3.科学精神科学精神1. .当一位科学家通过实验宣称在某领域获得一项重要发现当一位科学家通过实验宣称在某领域获得一项重要发现时时, ,判断这一发现是否可信的最好标准是判断这一发现是否可信的最好标准是( )( )A. .该科学家是

18、否为这一领域的权威该科学家是否为这一领域的权威B. .该领域其他科学家的意见该领域其他科学家的意见C. .实验报告撰写的详细程度实验报告撰写的详细程度D. .他人能否重复其实验并得到相同的结果他人能否重复其实验并得到相同的结果D2. .小明想知道自己脉搏跳动一次需要多长时间小明想知道自己脉搏跳动一次需要多长时间, ,由于脉搏跳动速由于脉搏跳动速度较快度较快, ,一次跳动的时间难以直接测量一次跳动的时间难以直接测量, ,于是他打算于是他打算“先测出自己先测出自己 1 min 内脉搏跳动的次数内脉搏跳动的次数, ,然后计算出脉搏跳动一次的时间然后计算出脉搏跳动一次的时间”。这一过。这一过程属于科学探究过程中的程属于科学探究过程中的( )( )A. .提出问题提出问题B. .猜想与假设猜想与假设C