物理學(xué)與人類(lèi)文明

開(kāi)學(xué)第一課：物理學(xué)與人類(lèi)文明一、物理學(xué)二、物理學(xué)與其他科學(xué)技術(shù)三、物理學(xué)與社會(huì)進(jìn)步四、物理學(xué)與思維觀(guān)念五、如何學(xué)好高中物理什么是物理學(xué)？

物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的科學(xué)

物理學(xué)的研究范圍非常廣闊，如力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理和原子核物理、凝聚態(tài)（固態(tài)和液態(tài)）物理學(xué)、粒子物理等等1）時(shí)間尺度1.研究范圍2）空間尺度從時(shí)間尺度來(lái)看現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型告訴我們，宇宙是在二百億年前，也就是2×1010年（1018s）前的一次大爆炸中誕生的；不穩(wěn)定的微觀(guān)粒子的存在時(shí)間（粒子的壽命）最短的為10-25s量級(jí)。物質(zhì)世界的時(shí)間尺度，從1018s到10-25s，共跨越了43~44個(gè)數(shù)量級(jí)。從空間尺度來(lái)看物理學(xué)的最小研究對(duì)象是數(shù)量級(jí)約為10-15m的微觀(guān)粒子，最大的研究對(duì)象是數(shù)量級(jí)為（1026~1027）m的宇宙，共跨越了42~43個(gè)數(shù)量級(jí)。物理學(xué)的研究尺度物理學(xué)研究的問(wèn)題與任務(wù)

遠(yuǎn)到宇宙深處，近至咫尺之間；大到廣袤蒼穹，小到微觀(guān)粒子。物理學(xué)研究物質(zhì)存在的基本形式，以及它們的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。物理學(xué)還研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在不同層次上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的各種組成部分及其相互作用，以及它們運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化的規(guī)律。深刻的來(lái)講，物理學(xué)的任務(wù)是透過(guò)事物的現(xiàn)象來(lái)揭示事物運(yùn)動(dòng)與變化的本質(zhì)。當(dāng)然這就需要我們做大量的實(shí)驗(yàn)，要有敏銳的洞察力，要善于總結(jié)。因此，物理是一門(mén)崇尚理性、重視邏輯推理的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。物理學(xué)與自然規(guī)律

大自然充滿(mǎn)了奧秘。在天地之間，各種形態(tài)的物質(zhì)展示著驚人的多樣和復(fù)雜，而在如此多樣和復(fù)雜的大自然背后，卻隱藏著統(tǒng)一與和諧的規(guī)律。哈雷慧星為什么能夠回歸？拋出的石頭、跳水運(yùn)動(dòng)員在空中“劃出”美麗的拋物線(xiàn)……?？此坪敛幌喔傻默F(xiàn)象，卻隱藏著大自然的秘密之一——萬(wàn)有引力定律。大自然另一自然現(xiàn)象：閃電生活中的現(xiàn)象：靜電靜電現(xiàn)象

閃電、梳子吸紙屑等現(xiàn)象，蘊(yùn)藏著大自然的一個(gè)秘密——靜電，體現(xiàn)了自然多樣性與統(tǒng)一性。物理學(xué)的規(guī)律

物理學(xué)規(guī)律屬于大自然規(guī)律的一部分。物理學(xué)就是探究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。物理學(xué)科與其它學(xué)科的聯(lián)系區(qū)別物理科與其它科關(guān)注點(diǎn)不同。物理學(xué)有許多分支：如力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、量子力學(xué)、凝聚態(tài)物理、原子和原子核物理、粒子物理等。與其它學(xué)科形成交叉學(xué)科：物理化學(xué)、生物物理、地球物理等。以瀑布為例研究：物理學(xué)更關(guān)心瀑布的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律?；瘜W(xué)更關(guān)心水的分子成分和結(jié)構(gòu)，水質(zhì)的變化。生物學(xué)則側(cè)重水中的微生物種類(lèi)，以及瀑布對(duì)周?chē)鷳B(tài)的影響。地球科學(xué)更關(guān)注瀑布周?chē)牡貙咏Y(jié)構(gòu)。物理學(xué)是自然科學(xué)的重要組成部分，物理學(xué)的研究成果和研究方法，在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域都起著重要的作用。所謂自然科學(xué)，是研究無(wú)機(jī)自然界和包括人的生物屬性在內(nèi)的有機(jī)自然界的各門(mén)科學(xué)的總稱(chēng)。自然科學(xué)所涵蓋的學(xué)科：數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、地球科學(xué)、生命科學(xué)、心理學(xué)。而研究化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、氣象學(xué)等都需要物理學(xué)，并形成了一些交叉學(xué)科，如化學(xué)物理、生物物理、地球物理等。1.物理學(xué)與電子技術(shù)二、物理學(xué)與其他科學(xué)技術(shù)2.物理學(xué)與醫(yī)學(xué)工程3.物理學(xué)與國(guó)防科學(xué)蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星的模型，雖然直徑只有55厘米，卻是具有歷史意義的成就。4.物理學(xué)與交通運(yùn)輸5.物理學(xué)與生物工程1.4米長(zhǎng)的菜葫蘆、籃球大的茄子.太空環(huán)境只是影響了蔬菜的遺傳物質(zhì)，這些改變只會(huì)將蔬菜品種改良得更好。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后得到的果實(shí)無(wú)論是從個(gè)體、口感還是營(yíng)養(yǎng)成分上，都比改良前的品種高出許多。1953年,生物學(xué)家沃森和物理學(xué)家克里克利用X射線(xiàn)衍射的方法成功地測(cè)定了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu).物理學(xué)是現(xiàn)代技術(shù)的重要基礎(chǔ)許多高新技術(shù)如空間技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、激光技術(shù)、現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)等的發(fā)展都與物理學(xué)密不可分。例如：組成物質(zhì)的微粒服從量子規(guī)律，量子力學(xué)的發(fā)展使半導(dǎo)體材料的制造成為可能，半導(dǎo)體芯片，也就是集成電路的關(guān)鍵部分，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于電腦、平板電視、數(shù)碼相機(jī)、MP3等各種電子產(chǎn)品中半導(dǎo)體芯片數(shù)碼相機(jī)中的一個(gè)芯片醫(yī)院用的核磁共振成像儀，是利用粒子物理中的核磁共振成像技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，這對(duì)于診斷腫瘤和腦血管疾病具有身份重要的意義。

物理學(xué)是一門(mén)自然科學(xué)，他的發(fā)展大約可以分為以下幾個(gè)階段:

1、伽利略、牛頓時(shí)代的物理起始階段，是物理學(xué)史上的第一個(gè)里程碑。

2、麥克斯韋的方程組的確立是物理學(xué)史上的第二個(gè)里程碑。

3、第三個(gè)里程碑出現(xiàn)在20世紀(jì)初，一個(gè)是量子力學(xué)、一個(gè)是愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論。物理學(xué)的發(fā)展史三、物理學(xué)與社會(huì)進(jìn)步

物理學(xué)的發(fā)展孕育了技術(shù)的革新，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮，改變了人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式，推動(dòng)了社會(huì)進(jìn)步。18世紀(jì)中葉,蒸汽機(jī)的改進(jìn)和廣泛應(yīng)用得益于熱學(xué)的研究,促進(jìn)了手工生產(chǎn)向機(jī)械化大生產(chǎn)轉(zhuǎn)化.

因此,瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)成為第一次工業(yè)革命的標(biāo)志.19世紀(jì)后半葉,在電磁學(xué)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的電力工業(yè),給生產(chǎn)和生活帶來(lái)深刻的影響,使人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了電器時(shí)代.

20世紀(jì)70年代,微觀(guān)物理方面的重大突破開(kāi)創(chuàng)了微電子工業(yè),從而觸發(fā)了第三次產(chǎn)業(yè)革命.世界開(kāi)始進(jìn)入以電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用為特征的信息時(shí)代.數(shù)據(jù)讀寫(xiě)器電子標(biāo)簽二十世紀(jì)原子核物理的研究向人們展示了核能這一新能源，人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了核能時(shí)代秦山核電站原子彈

杰出的物理學(xué)家牛頓（1642——1727年）英國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家愛(ài)因斯坦（1879——1955年）德國(guó)物理學(xué)家英國(guó)詩(shī)人蒲柏寫(xiě)道：自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說(shuō)：讓牛頓去吧，于是一切遂成光明。后人續(xù)寫(xiě)道:

上帝說(shuō)完多少年之后，魔鬼說(shuō)：讓愛(ài)因斯坦去吧，于是一切又回到黑暗中。

回溯人類(lèi)生產(chǎn)力的發(fā)展史，從瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)（導(dǎo)致了第一次工業(yè)革命），到法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象（開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)的電氣化時(shí)代），這又是一次質(zhì)的飛躍?？梢哉f(shuō)，物理學(xué)上每一個(gè)新突破，都是和某一個(gè)科學(xué)家的貢獻(xiàn)連在一起的。而物理學(xué)上每一個(gè)關(guān)鍵的突破，都會(huì)對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生不可估量的推動(dòng)力。一個(gè)政治家會(huì)影響一個(gè)國(guó)家的命運(yùn)，而一個(gè)偉大的科學(xué)家會(huì)影響全人類(lèi)的命運(yùn)！物理學(xué)就象一座莊嚴(yán)雄偉、動(dòng)人心弦的美麗殿堂，物理定律是這座殿堂里一幅幅精妙絕倫的壁畫(huà)，物理學(xué)派的爭(zhēng)論都是一曲曲扣人心弦的交響曲，物理學(xué)的每一個(gè)發(fā)現(xiàn)，都是推開(kāi)了殿堂中原來(lái)關(guān)閉著的一扇門(mén)，展現(xiàn)出一個(gè)更新的世界……瓦特牛頓法拉第麥克斯韋愛(ài)因斯坦物理就在我們身邊物理與生活是永遠(yuǎn)離不開(kāi)的，物理關(guān)注生活，來(lái)源于生活，又高于生活，最后還要應(yīng)用于生活

力學(xué)：

給你一根粉筆，你如何把它掰開(kāi)？為何你不用腦袋去撞墻？為何說(shuō)一個(gè)巴掌拍不響？

熱學(xué)：

冬天手冷，你如何使手暖和起來(lái)？洗過(guò)校服，如何讓它更快變干？為何說(shuō)下雪不寒化雪寒？

光學(xué)：

為何你出門(mén)總要照鏡子？為何同學(xué)們看得見(jiàn)彼此？

電磁學(xué)：

想和家人聯(lián)系了，現(xiàn)在可以有哪些方式？沒(méi)有電，生活會(huì)變成什么樣子？20世紀(jì)，激光器、信息技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、納米技術(shù)、生命科學(xué)的發(fā)展。

物理學(xué)就是自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)，也與普通人的日常生活密切相關(guān)。信息技術(shù)改變了人們工作和生活方式，也使人們的觀(guān)念發(fā)生了深刻變化。關(guān)注科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展磁記錄技術(shù)的應(yīng)用及其意義 磁記錄的理論和技術(shù)日趨成熟，正深刻地影響和改變我們的工作、生活和學(xué)習(xí)方式。人們不僅可以通過(guò)磁記錄保存聲音、動(dòng)作、文字信息等，而且還可以運(yùn)用記憶棒、光盤(pán)等載體，很方便地傳遞信息

新穎鼠標(biāo)長(zhǎng)期使用鼠標(biāo)的專(zhuān)業(yè)人員往往會(huì)患上“職業(yè)病”，右手食指受損傷。這款新穎鼠標(biāo)改變了只能用食指操作的不足，拇指也可操作，讓食指有休息的機(jī)會(huì)，降低食指受損傷的概率。

家里的電器品種多了，遙控器也多了，用遙控器操作常常會(huì)“張冠李戴”。而這款全能遙控器能以一頂十，甚至一頂幾十。它集十幾種、幾十種遙控功能于一身。無(wú)論是家用電器的遙控，甚至開(kāi)關(guān)大門(mén)、拉窗簾等，它都可以“代勞”。

四、物理學(xué)與思維觀(guān)念

物理學(xué)極大地豐富了人類(lèi)對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，也改變和擴(kuò)展著人類(lèi)的思維方式。物理學(xué)的每一個(gè)重大進(jìn)展，都是人類(lèi)思維觀(guān)念進(jìn)步的偉大階梯。古人認(rèn)為地球是宇宙的中心。16世紀(jì),人們認(rèn)識(shí)到地球和行星都在繞太陽(yáng)轉(zhuǎn),太陽(yáng)是宇宙的中心.(日心說(shuō))

借助于工具,現(xiàn)代的天文學(xué)家已經(jīng)測(cè)到距離我們約140億光年的天體。

從古人用“天狗食月”到現(xiàn)在用“光的直線(xiàn)傳播”來(lái)解釋月食和日食的現(xiàn)象。

彗星:中國(guó)古人稱(chēng)為掃把星,常把它的出現(xiàn)和一些災(zāi)難聯(lián)系在一起,對(duì)于在生活中出現(xiàn)的反面人物,人們常說(shuō)是“掃把星”投胎。

1705年英國(guó)天文學(xué)家哈雷根據(jù)牛頓的萬(wàn)有引力定律正確地預(yù)言了它的回歸.

單變量數(shù)值仿真.洛倫茲將僅僅相差0.0001的兩個(gè)初始值條件輸入一個(gè)數(shù)學(xué)方程,計(jì)算得出的兩條曲線(xiàn)不久就分道揚(yáng)鑣,南轅北轍.真是“差之毫厘,謬以千里.”

蝴蝶效應(yīng)（ButterflyEffect）是指在一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中，初始條件下微小的變化能帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期的巨大的連鎖反應(yīng)。這是一種混沌現(xiàn)象。為什么要學(xué)好物理1.物理學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)，它揭示了事物發(fā)生和發(fā)展的客觀(guān)規(guī)律。2.物理和我們的生活有著密切的聯(lián)系，有著廣泛的應(yīng)用。3.學(xué)好物理可以使我們正確認(rèn)識(shí)我們周?chē)氖挛?，提高生活質(zhì)量，使我們更好地適應(yīng)高科技、信息化時(shí)代的生活。高中物理與初中物理的區(qū)別1.初中物理研究的問(wèn)題相對(duì)獨(dú)立，高中物理則有一個(gè)知識(shí)體系。如果其中有某個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)不好，可能會(huì)導(dǎo)致到整個(gè)高一物理學(xué)不好，甚至是整個(gè)高中階段物理學(xué)不好。2.初中物理只介紹一些較為簡(jiǎn)單的知識(shí)，高中物理則注重更深層次的研究。如物體的運(yùn)動(dòng)，初中只介紹到速度及平均速度的概念，高中對(duì)速度概念的描述更深，速度是矢量，速度的改變必然有加速度，而加速度又有加速和減速之分。3.初中物理注重定性分析，高中物體則注重定量分析。定量分析比定性的要難，當(dāng)然也更精確。如對(duì)于摩擦力，初中只講增大和減少摩擦的方法，好理解。高中則要分析和計(jì)算摩擦力的大小，且靜摩擦力的大小一般要由外界條件來(lái)決定。4.高中物理還強(qiáng)調(diào)：（1）注重物理過(guò)程的分析：就是要了解物理事件的發(fā)生過(guò)程，分清在這個(gè)過(guò)程中哪些物理量不變，哪些物理量發(fā)生了變化。特別是針對(duì)兩個(gè)以上的物理過(guò)程更應(yīng)該分析清楚。若不分析清楚過(guò)程及物理量的變化，就容易出錯(cuò)。

（2）注意運(yùn)用圖象：圖象法是一種分析問(wèn)題的新方法，它的最大特點(diǎn)是直觀(guān)，對(duì)我們處理問(wèn)題有很好的幫助。但是容易混淆。（3）注意實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)：高中物理實(shí)驗(yàn)分演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，它對(duì)于我們學(xué)習(xí)知識(shí)和鞏固知識(shí)都起到重要的作用。因此，要求同學(xué)們要認(rèn)真觀(guān)察演示實(shí)驗(yàn)，切實(shí)做好學(xué)生實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)動(dòng)手能力的鍛煉，注意對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。

初中學(xué)生畢業(yè)后，升入高中一年級(jí)學(xué)習(xí)，普遍會(huì)感到物理難學(xué)，原因主要有以下幾個(gè)方面：①?gòu)亩ㄐ缘蕉康娘w躍是第一個(gè)原因。②從形象思維到抽象思維的飛躍是第二個(gè)原因。③從通常是單因素的簡(jiǎn)單邏輯思維到多因素的復(fù)雜邏輯思維（包括判斷、推理、假設(shè)、歸納、分析演繹等）的過(guò)度是第三個(gè)原因。

④在運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題上，從單純的算術(shù)、