八年級物理站在巨人的肩膀上

第三節(jié)站在巨人的肩膀上滬科版新教材同步教學(xué)課件第一章翻開物理世界的大門1第一頁，共34頁。

物理學(xué)在人類社會的開展中有很重要的作用,特別是在近代和現(xiàn)代,每一次的工業(yè)革命都是物理學(xué)的突破,從蒸汽機(jī)車到電的產(chǎn)生,再到信息技術(shù)的出現(xiàn),人類對科學(xué)的探索是永無止境的.在探索的路上，有眾多的科學(xué)巨人為后人留下了果實(shí)豐碩的園地、科學(xué)探究的方法及不朽的科學(xué)精神。“站在巨人的肩膀上〞，我們才能站得更高，看得更遠(yuǎn)。2第二頁，共34頁。

如果我比其他人看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?/p>

-----牛頓3第三頁，共34頁。一、知識園地——碩果累累1、什么是物理學(xué)？2、你知道是利用什么方法把宇宙飛船送入太空的？4第四頁，共34頁。物理學(xué)就是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動規(guī)律的自然科學(xué)。它包含力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等方面的知識。物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，除了物理知識以外還包括探究方法和科學(xué)精神。什么是物理學(xué)？5第五頁，共34頁。在探索宇宙的同時，人類也在探索微觀世界。200萬倍電子顯下拍攝的銥原子排列情況。原子的直徑：10-10

m6第六頁，共34頁。信息技術(shù)的應(yīng)用給人類帶來了巨大的影響，集成了成千上萬個電子元件的芯片，既小又輕，以致于螞蟻都能搬動。7第七頁，共34頁。3、你知道人們是怎樣制造出新材料嗎？放大了200萬倍的銥原子排列圖8第八頁，共34頁。激光的應(yīng)用螞蟻能搬動的集成電路芯片9第九頁，共34頁。超導(dǎo)中的磁懸浮5、你還知道物理在生活中還有哪些應(yīng)用？10第十頁，共34頁。超導(dǎo)技術(shù)正在蓬勃開展，其應(yīng)用將緩解人類的能源危機(jī)。超導(dǎo)技術(shù)及其應(yīng)用比爾·李

1911年，荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯用液氦冷卻水銀，當(dāng)溫度下降到４.２K時發(fā)現(xiàn)水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果把超導(dǎo)體放在磁場中冷卻，那么在材料電阻消失的同時，磁感應(yīng)線將從超導(dǎo)體中排出，不能通過超導(dǎo)體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。超導(dǎo)電性和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個重要特性。使超導(dǎo)體電阻為零的溫度，叫超導(dǎo)臨界溫度。經(jīng)過科學(xué)家們數(shù)十年的努力，超導(dǎo)材料的磁電障礙已被跨越，下一個難關(guān)是突破溫度障礙，即尋求高溫超導(dǎo)材料。11第十一頁，共34頁。奇異的超導(dǎo)陶瓷

1973年，人們發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)合金――鈮鍺合金，其臨界超導(dǎo)溫度為23.2K，該記錄保持了13年。1986年，設(shè)在瑞士蘇黎士的美國IBM公司的研究中心報道了一種氧化物〔鑭－鋇－銅－氧〕具有35K的高溫超導(dǎo)性，打破了傳統(tǒng)“氧化物陶瓷是絕緣體〞的觀念，引起世界科學(xué)界的轟動。此后，科學(xué)家們爭分奪秒地攻關(guān)，幾乎每隔幾天，就有新的研究成果出現(xiàn)。

1986年底，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研究的氧化物超導(dǎo)材料，其臨界超導(dǎo)溫度到達(dá)40K，液氫的“溫度壁壘〞〔40K〕被跨越。1987年2月，美國華裔科學(xué)家朱經(jīng)武和中國科學(xué)家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導(dǎo)溫度提高到90K以上，液氮的禁區(qū)〔77K〕也奇跡般地被突破了。1987年底，鉈－鋇－鈣－銅－氧系材料又把臨界超導(dǎo)溫度的記錄提高到125K。從1986－1987年的短短一年多的時間里，臨界超導(dǎo)溫度竟然提高了100K以上，這在材料開展史，乃至科技開展史上都堪稱是一大奇跡！高溫超導(dǎo)材料的不斷問世，為超導(dǎo)材料從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用鋪平了道路。12第十二頁，共34頁。超群的超導(dǎo)磁體超導(dǎo)材料最誘人的應(yīng)用是發(fā)電、輸電和儲能。由于超導(dǎo)材料在超導(dǎo)狀態(tài)下具有零電阻和完全的抗磁性，因此只需消耗極少的電能，就可以獲得10萬高斯以上的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場。而用常規(guī)導(dǎo)體做磁體，要產(chǎn)生這么大的磁場，需要消耗3.5兆瓦的電能及大量的冷卻水，投資巨大。超導(dǎo)磁體可用于制作交流超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、磁流體發(fā)電機(jī)和超導(dǎo)輸電線路等。

13第十三頁，共34頁。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)在電力領(lǐng)域，利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機(jī)的磁場強(qiáng)度提高到5萬～6萬高斯，并且?guī)缀鯖]有能量損失，這種發(fā)電機(jī)便是交流超導(dǎo)發(fā)電機(jī)。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的單機(jī)發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機(jī)提高5～10倍，達(dá)1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機(jī)重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50％。磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)同樣離不開超導(dǎo)強(qiáng)磁體的幫助。磁流體發(fā)電發(fā)電，是利用高溫導(dǎo)電性氣體〔等離子體〕作導(dǎo)體，并高速通過磁場強(qiáng)度為5萬～6萬高斯的強(qiáng)磁場而發(fā)電。磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡單，用于磁流體發(fā)電的高溫導(dǎo)電性氣體還可重復(fù)利用。

14第十四頁，共34頁。超導(dǎo)輸電線路超導(dǎo)材料還可以用于制作超導(dǎo)電線和超導(dǎo)變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計，目前的銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達(dá)1000多億度。假設(shè)改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個大型發(fā)電廠。15第十五頁，共34頁。二、科學(xué)探究其樂無窮科學(xué)探究的環(huán)節(jié)：提出問題猜測與假設(shè)制定方案與設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)分析與論證評估交流與合作16第十六頁，共34頁?？茖W(xué)探究的七個根本環(huán)節(jié)：二、科學(xué)探究——其樂無窮提出問題猜測與假設(shè)制訂方案與設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)分析與論證評估交流與合作能從日常生活、實(shí)驗(yàn)觀察中提出問題提出原因，進(jìn)行推測或假設(shè)經(jīng)歷制訂方案與設(shè)計實(shí)驗(yàn)的過程，會選擇方法和所需器材，有控制變量的初步意識能用不同方法收集資料能對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和處理小組交流進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)，得出正確結(jié)論有團(tuán)隊(duì)意識，把別人的意見、自己的方案，準(zhǔn)確地寫下來。17第十七頁，共34頁。科學(xué)探究的七個根本環(huán)節(jié)：1、提出問題——能從日常生活、實(shí)驗(yàn)觀察中提出問題

2、猜測與假設(shè)——提出原因，進(jìn)行推測或假設(shè)3、制訂方案與設(shè)計實(shí)驗(yàn)——經(jīng)歷制訂方案與設(shè)計實(shí)驗(yàn)的過程，會選擇方法和所需器材，有控制變量的初步意識4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)——能用不同方法收集資料5、分析論證——能對信息進(jìn)行比較和處理6、評估——小組之間進(jìn)行交流進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)，得出正確結(jié)論7、交流與合作——有團(tuán)隊(duì)意識，把別人的意見、自己的方案，準(zhǔn)確地寫下來。18第十八頁，共34頁。二、科學(xué)探究——其樂無窮1、科學(xué)探究的步驟〔1〕提出問題〔2〕猜測與假設(shè)〔3〕制定方案與設(shè)計實(shí)驗(yàn)〔4〕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)〔5〕分析與論證〔6〕評估〔7〕交流與合作。例如：“打水漂〞是人類最古老的游戲之一，如何將水漂打的既多又遠(yuǎn)，一直是人們感興趣的問題，法國科學(xué)家經(jīng)過研究，揭開了打水漂的奧秘。1、提出問題：如何將水漂打的既多又遠(yuǎn)？2、猜測與假設(shè)：打水漂的質(zhì)量可能與石塊的直徑、厚度、速度、以及入水角度和旋轉(zhuǎn)等因素有關(guān)。19第十九頁，共34頁。3、制定方案與設(shè)計實(shí)驗(yàn)：他們用飛碟代替石塊進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他們制作了一個“打水漂機(jī)〞，實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是個機(jī)械化彈弓，用來發(fā)射不同大小的鋁制飛碟，射向一個水池，同時用高速攝像機(jī)將飛碟在水面彈跳的過程拍下來。4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)：實(shí)驗(yàn)時“打水漂機(jī)〞向一個水池發(fā)射飛碟，高速攝像機(jī)拍攝飛碟在水面彈跳的過程，在實(shí)驗(yàn)中，研究人員改變了飛碟的直徑、厚度、速度及入水角度和旋轉(zhuǎn)等因素，并收集數(shù)據(jù)。20第二十頁，共34頁。5、分析與論證：經(jīng)過反復(fù)嘗試，他們終于發(fā)現(xiàn)了打水漂的奧秘：關(guān)鍵在于角度，如果石塊入水的角度大于45度它根本就彈不起來，會直接沉入水中，當(dāng)石塊與水面的夾角為20度時，它在水面上彈跳的次數(shù)最多，這是打水漂的黃金角度；旋轉(zhuǎn)的石塊比不旋轉(zhuǎn)的次數(shù)多，還與石塊的速度成正比，直徑5厘米的鋁片以20度角接觸水面時，速度必須到達(dá)每秒2.5米以上，否那么就會落水，另外而扁平，圓形的石塊是打水漂最理想的材料。21第二十一頁，共34頁。6、評估：以前也有學(xué)者研究過打水漂，但他們的結(jié)論都是建立在推理而不是實(shí)驗(yàn)的根底，科學(xué)家對收集數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行了評估，最后認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)論是可靠的。7、合作與交流：這項(xiàng)有趣的發(fā)現(xiàn)被發(fā)表在?自然?雜志上，打水漂實(shí)驗(yàn)有著十分重要的意義。當(dāng)航天器從空氣稀薄的太空中重返地球進(jìn)入“濃密〞的大氣層時，它的運(yùn)動方式就與打水漂有幾分類似，也有一個在大氣中“彈跳〞的過程，因此打水漂實(shí)驗(yàn)將幫助物理學(xué)家更準(zhǔn)確地模仿航天器回收過程，提高回收的成功率。22第二十二頁，共34頁。

古希臘哲學(xué)家亞里士多德曾經(jīng)提出重的物體下落快，輕的下落的慢，而伽利略認(rèn)為輕的物體下落不一定慢。因此，伽利略和他的兩個學(xué)生，帶著兩個不同重量的鉛球〔一個是另一個重量的10倍〕登上了比薩斜塔頂。在同一時刻，伽利略讓他的兩個學(xué)生從同一高度扔下輕重不同的兩個球。結(jié)果，人們清楚地看到了兩個球在同一瞬間砸向地面。這個簡單的實(shí)驗(yàn)用最直接的方式向人們證實(shí)了伽利略觀點(diǎn)的正確，并且也是亞里士多德的落體理論第一次受到的挑戰(zhàn)。后來。波義耳用真空容器證明了鉛彈與羽毛下落一樣快，進(jìn)一步證明了伽利略觀點(diǎn)的正確。從下面事例中找出各環(huán)節(jié)23第二十三頁，共34頁。古希臘哲學(xué)家亞里士多德曾經(jīng)提出重的物體下落快，輕的下落的慢，而伽利略認(rèn)為輕的物體下落不一定慢

伽利略認(rèn)為物體下落速度與物體的輕重?zé)o關(guān)伽利略找來助手在比較高的斜塔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要求兩球同時離開手進(jìn)行下落?！矁蓚€球都是鉛球，只是一個大，一個小〕提出問題

猜測與假設(shè)制訂方案與設(shè)計實(shí)驗(yàn)24第二十四頁，共34頁。結(jié)果兩個鉛球同時落地人們認(rèn)為伽利略的實(shí)驗(yàn)方法是合理的，只是做一次沒有很好的說服力后來波義耳用真空容器證明了鉛彈與羽毛下落一樣快，進(jìn)一步證明了伽利略觀點(diǎn)的正確。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)

分析論證、評估

交流合作

25第二十五頁，共34頁。三、科學(xué)精神——永遠(yuǎn)高揚(yáng)1、科學(xué)家們實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律，不迷信權(quán)威、敢于堅(jiān)持真理。2、科學(xué)家們孜孜不倦、刻苦認(rèn)真、鍥而不舍。3、科學(xué)家們善于交流，敢于提出與眾不同的見解。26第二十六頁，共34頁。居里夫人是歷史上第一個獲得兩項(xiàng)諾貝爾獎的人，而且是僅有的兩個在不同的領(lǐng)域獲得諾貝爾獎的人之一居里夫人簡介三、科學(xué)精神——永遠(yuǎn)高揚(yáng)27第二十七頁，共34頁。他們在放射性上的發(fā)現(xiàn)和研究，居里夫婦和亨利·貝克勒爾〔HenriBecquerel〕共同分享了1903年的諾貝爾物理學(xué)獎，居里夫人也因此成為了歷史上第一個獲得諾貝爾獎的女性。八年之后的1911年，居里夫人又因?yàn)槌晒e離鐳元素而獲得諾貝爾化學(xué)獎。出乎意外的是，在居里夫人獲得諾貝爾獎之后，她并沒有為提煉純潔鐳的方法申請專利，而將之公布于眾，這種作法有效的推動了放射學(xué)的開展。居里夫人的發(fā)現(xiàn)28第二十八頁，共34頁。三、科學(xué)精神——永遠(yuǎn)高揚(yáng)哥白尼：實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律、不迷信權(quán)威，敢于堅(jiān)持真理。29第二十九頁，共34頁。1957楊振寧與李政道憑他們提出的宇稱不守恒理論共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。他們兩個人是最早獲得諾貝爾獎的中國人。1980楊振寧獲得拉姆福德獎〔Rumford〕，1986年獲得美國國家科學(xué)獎?wù)聯(lián)P振寧的簡介30第三十頁，共34頁。在1935年，他在?日本數(shù)學(xué)和物理學(xué)會雜志?發(fā)表“關(guān)于根本粒子的相互作用〞論文，解釋了原子核之內(nèi)質(zhì)子與中子之間的相互作用提出核子的介子理論并預(yù)言介子的存在。湯川在1949年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，而鮑威爾也在1950年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。湯川秀樹的簡介31第三十一頁，共34頁