序言：物理學與人類文明

伽利略導(dǎo)入新課

讓我們一起感受身邊物理的物理知識。蘋果熟了為什么會從樹上掉下來？……那為什么火箭又能將航天員乘坐的神州飛船推上天呢？最后飛船為什么又能平穩(wěn)地在太空遨游呢？這就是物理。還有，大家都喜歡看電視吧，電視中一個個精彩的節(jié)目，會令屏幕前的你流連忘返，開懷捧腹。那么，電視臺的直播間的畫面和音樂是怎么即時傳過來的？又是怎樣在電視屏幕上顯示出來的呢？這些現(xiàn)象就是物理。緒言物理學與人類物理

通過演示與講解，讓學生對物理學有大致的了解：了解物理學研究哪些問題；了解物理學與其他科學和技術(shù)的關(guān)系；了解物理學對人類文明所起的作用。通過讓學生課后討論、寫讀后感的形式，理解為什么要學習高中物理以及怎樣才能學好高中物理，為今后深入學習作好思想準備與方法準備。教學目標一、物理學二、物理學與社會進步三、物理學與思維觀念四、物理學的未來本節(jié)導(dǎo)航一、物理學物理學是一門自然科學。它起始于伽利略和牛頓的年代。經(jīng)過三個多世紀的發(fā)展，它已經(jīng)成為一門有眾多分支的、令人尊敬和熱愛的基礎(chǔ)科學。物理在發(fā)展，社會在進步

在遠到宇宙深處，近到至咫尺之間，大到廣表蒼穹，小到微觀粒子的浩瀚而又精細的時空中，物理學研究物質(zhì)存在的基本形式，以及它們的性質(zhì)和運動規(guī)律。物理學還研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在不同層次上認識物質(zhì)的各種組成部分及其相互作用，以及它們運動和轉(zhuǎn)化的規(guī)律。因此，說物理學是關(guān)于“萬物之理”的學問并不為過。

神七升空“長征二號”F型火箭載著神舟號在人航天飛船直入云霄。物理學的理論基礎(chǔ)是空間技術(shù)的基礎(chǔ)。

（1）在牛頓力學和萬有引力定律的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的空間物理，能把宇宙飛船送上太空，使人類實現(xiàn)了飛天的夢想。也使中國人“九天攬月”成為可能。

（2）帶電粒子在電場中的運動規(guī)律在科學技術(shù)的許多領(lǐng)域都有重大意義。電子顯微鏡、電子顯像管，磁控管、粒子加速器等都與它密切相關(guān)。電視機顯像管的剖面圖

（3）原子核物理學的進展，是人類直接利用射線和核能成為現(xiàn)實?；寄[瘤的病人在接受放射治療

（4）20世紀初相對論和量子力學的建立，是物理學史上驚天動地的革命。由此誕生地近代物理學以雷霆萬物之勢將世界帶入高科技時代，組成物質(zhì)的微粒服從量子規(guī)律。因此半導(dǎo)體芯片等產(chǎn)業(yè)離不開量子力學的理論支撐?？梢哉f，沒有力學就沒有現(xiàn)代技術(shù)，也就沒有現(xiàn)代化的生活。半導(dǎo)體芯片的照片

（5）20世紀60年代初，激光器誕生，激光物理的誕生，激光物理的進展為激光在制造業(yè)，醫(yī)療技術(shù)和國防工業(yè)中的應(yīng)用打開了大門。光彩奪目的激光束

（6）當溫度低于超導(dǎo)轉(zhuǎn)變點時，超導(dǎo)體具有完全抗磁性，下方的超導(dǎo)體如同一塊和上方的永磁體同極相對的磁鐵一樣，是永碰體片漂浮起來。20世紀0年代，高溫超導(dǎo)體的研究取得重大突破，為超導(dǎo)的實際應(yīng)用開辟了道路。

超導(dǎo)磁懸浮照片，圖中上面是用超強永磁體制成的圖片，下面是燒制的高溫超的導(dǎo)體。

（7）20世紀90年代發(fā)展起來的納米科技，使人們可以按自己的需要去設(shè)計并重新排列原子或原子團，使其具有人們希望的特性。這使人們在材料科學的研究中邁出了及其重要的一步。

量子圍欄，它是用掃描隧道顯微鏡吧48個Fe原子搬到Cu表面上構(gòu)成的。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)

（8）生命科學的巨大進展離不開物理學的基礎(chǔ)。脫氧核糖核酸（DNA）是存在于細胞核中的一種重要物質(zhì)，它是儲存和傳遞生命信息的物質(zhì)基礎(chǔ)。1953年，生物學家沃森和物理學家克里克利用X射線衍射的方法在卡文迪許實驗室成功的測定了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。第一輛蒸汽機車（模型）

（1）18世紀中葉，蒸汽機的改進和廣泛應(yīng)用得益于熱學的研究，蒸汽機的廣泛使用，促進了手工生產(chǎn)向機械化大生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，并使路上和海上大規(guī)模的長途運輸成為可能，這大大推動了社會發(fā)展。二、物理學與社會進步我們生活在電氣化的時代

（2）19世紀后半葉，在電磁學研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電力工業(yè)，給生產(chǎn)和生活帶來深刻的影響，是人類社會進入了電氣時代。

（3）20世紀70年代，微觀物理方面的重大突破開創(chuàng)了微電子工業(yè)，從而觸發(fā)了第三次工業(yè)革命。世界開始進入以電子計算機應(yīng)用為特征的信息時代。信息時代古人心中的宇宙三、物理學與思想觀念16世紀，人們意識到地球和行星都在繞太陽運動。

現(xiàn)代天文學家已經(jīng)觀測到距我們140億光年的天體。

（1）在人類文明的初期人們大地是一個大扁盤，物理學的發(fā)展使人類對大地乃至宇宙的認識發(fā)生了翻天腹地的變化。從“天圓地方”到“地心說”到“日心說”；從太陽系到河外星系；從靜態(tài)的宇宙道膨脹的宇宙，從“盤古開天地”到“大爆炸”的宇宙演化論……

哈雷彗星和它的公轉(zhuǎn)軌道。公元前613年至公元1910年，中國有它31次回歸的記錄。1705年，英國天文學家哈雷根據(jù)牛頓的萬有引力的定律正確的語言了它的回歸。

單變量數(shù)值仿真。洛倫茲僅僅相差0.0001的兩個初始條件輸入一個數(shù)學方程，計算得出的兩條曲線不久就會分道揚鑣，南轅北轍，真是“差之毫厘，失之千里”。哈雷彗星

在牛頓力學建立后，人們能精確地預(yù)言哈雷彗星每76年回歸地球一次。這意味著，已知受力情況和初始條件——物體的位置和速度，就可以求出以后任何時刻物體的位置和速度，因此，人們形成了“機械決定論”的思維方式。很自然的，人們夢想對天氣也能做同樣的預(yù)報。20世紀60年代初，美國氣象學家洛倫茲研究了服從三個含有非線性項方程的氣象末次昂系統(tǒng)，揭示了復(fù)雜系統(tǒng)的行為對微小初值差異的沒感性依賴性，從而斷言藏起天氣預(yù)報不可能實現(xiàn)。為此，他提出了“一只蝴蝶在巴西扇動翅膀，有可能在美國德克薩斯引起一場龍卷風”的說法，被稱為“蝴蝶效應(yīng)”。這就動搖了長期在人頭腦中站主導(dǎo)地位的“機械決定論”的思維方式。我國泰山核電站

科學活動是人類認識自然的活動，現(xiàn)代技術(shù)已經(jīng)與科學技術(shù)密不可分了。科學救贖方面的突破對于社會發(fā)展會起到至關(guān)重要的作用，正是科學成果在技術(shù)上的應(yīng)用，才創(chuàng)造了我們今天的物質(zhì)文明，然而事實表明，技術(shù)是一把“雙刃刀”當人類黑爾明智的利用技術(shù)時，他給人類帶來很多恩惠；但是，利用不當，甚至濫用就會給人類帶來諸如生態(tài)失衡，資源枯竭等問題，人們又責任避免i技術(shù)的濫用，既要大力發(fā)展和利用技術(shù)，還要細致的分析技術(shù)帶來的正負面的效