滬科版八年級(jí)物理 （站在巨人的肩膀上）打開物理世界的大門課件

第一章·打開物理世界的大門第三節(jié)站在巨人的肩膀上上?？茖W(xué)技術(shù)出版社八年級(jí)

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全一冊(cè)

一、知識(shí)園地——碩果累累1、物理學(xué)就是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物體間的相互作用和物體運(yùn)動(dòng)最一般規(guī)律的自然科學(xué)。2、物理學(xué)是研究力的、熱的、聲的、電的、光的現(xiàn)象及產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因。要記住哦！物理學(xué)的知識(shí)和研究方法已被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代通信、交通、航天、材料及能源等領(lǐng)域。由于航天技術(shù)的發(fā)展，人類不僅實(shí)現(xiàn)了飛翔之夢(mèng)，而且還能登上月球、遨游太空，繼續(xù)探索浩瀚宇宙的秘密。神州五號(hào)飛船上空宇宙飛船上拍攝的土星照片在探索宇宙的同時(shí)，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

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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(gè)電子元件的芯片，既小又輕，以致于螞蟻都能搬動(dòng)。超導(dǎo)技術(shù)正在蓬勃發(fā)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(shí)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(chǎng)中冷卻，則在材料電阻消失的同時(shí)，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(gè)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(gè)難關(guān)是突破溫度障礙，即尋求高溫超導(dǎo)材料。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(guó)IBM公司的研究中心報(bào)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(dòng)。此后，科學(xué)家們爭(zhēng)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(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研究的氧化物超導(dǎo)材料，其臨界超導(dǎo)溫度達(dá)到40K，液氫的“溫度壁壘”（40K）被跨越。1987年2月，美國(guó)華裔科學(xué)家朱經(jīng)武和中國(guó)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(shí)間里，臨界超導(dǎo)溫度竟然提高了100K以上，這在材料發(fā)展史，乃至科技發(fā)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。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(chǔ)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(chǎng)。而用常規(guī)導(dǎo)體做磁體，要產(chǎn)生這么大的磁場(chǎng)，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。

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(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度為5萬～6萬高斯的強(qiáng)磁場(chǎng)而發(fā)電。磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)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。

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(jì)，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(guó)，每年的電力損失即達(dá)1000多億度。若改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個(gè)大型發(fā)電廠。超導(dǎo)輸電線路

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）猜想與假設(shè)（3）制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)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(píng)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(guó)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、猜想與假設(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)。3、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)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(gè)“打水漂機(jī)”，實(shí)驗(yàn)際上是個(gè)機(jī)械化彈弓，用來發(fā)射不同大小的鋁制飛碟，射向一個(gè)水池，同時(shí)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(shí)“打水漂機(jī)”向一個(gè)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)。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(huì)直接沉入水中，當(dāng)石塊與水面的夾角為20度時(shí)，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(shí)，速度必須達(dá)到每秒2。5米以上，否則就會(huì)落水，另外而扁平，圓形的石塊是打水漂最理想的材料。6、評(píng)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)的基礎(chǔ)，科學(xué)家對(duì)收集數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行了評(píng)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(shí)，它的運(yùn)動(dòng)方式就與打水漂有幾分類似，也有一個(gè)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。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?？茖W(xué)家：楊振寧李政道吳健雄居里夫人站在巨人的肩膀上

如果說我比別人看得更遠(yuǎn)的話，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?/p>

----牛頓前輩們?cè)谔剿魃衿娴淖匀唤缰校饾u的發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含在其中的物理規(guī)律，隨著對(duì)這些規(guī)律的深入研究，物理學(xué)的體系便逐漸形成了。物理學(xué)究竟是干什么的呢？知識(shí)園地-碩果累累小組討論一下！物理學(xué)是研究自然界的物質(zhì)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)。人們進(jìn)入信息化時(shí)代，物理學(xué)的知識(shí)和研究方法已被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代通信、交通、航天、材料和能源等領(lǐng)域中。那都有哪一些應(yīng)用呢?小組討論一下！航天技術(shù)不僅使人類登上月球、遨游太空，還可以探索宇宙深處的奧秘。航天技術(shù)激光技術(shù)不僅被應(yīng)用的農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、通信、能源等領(lǐng)域，而且也逐漸應(yīng)用于如常生活中，給人本帶來方便。激光技術(shù)現(xiàn)在的手機(jī)電腦的高速發(fā)展得益于信息技術(shù)，特別是集成電路的發(fā)展。信息技術(shù)科學(xué)前輩們不僅為后人構(gòu)筑了知識(shí)的宮殿，而且還創(chuàng)建了科學(xué)的探究方法。那是什么探究方法呢？科學(xué)探究-其樂無窮提出問題作出假設(shè)制定計(jì)劃實(shí)施計(jì)劃分析論證評(píng)價(jià)估計(jì)交流合作科學(xué)的探究方法科學(xué)家在科學(xué)探索的過程中，還未后人留下了永遠(yuǎn)高揚(yáng)的科學(xué)精神。都有什么值得我們學(xué)習(xí)的你？科學(xué)精神-永遠(yuǎn)高揚(yáng)小組討論