緒論高一上學(xué)期物理粵教版（2019）必修第一冊(cè)

緒論物理學(xué)是自然科學(xué)領(lǐng)域的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科。它始終引領(lǐng)著人類(lèi)對(duì)自然奧秘的探索，深化著人類(lèi)對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，對(duì)人類(lèi)文明和社會(huì)進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。在進(jìn)入高中物理學(xué)習(xí)之際，讓我們先了解一下物理學(xué)是研究什么的，物理學(xué)的發(fā)展給人類(lèi)文明進(jìn)步帶來(lái)哪些成果，物理學(xué)與我們的生活如何相關(guān)：然后從學(xué)習(xí)的角度認(rèn)識(shí)高中物理與初中物理有什么不同，思考我們?nèi)绾螌W(xué)習(xí)高中物理。物理學(xué)——科學(xué)百花園中璀璨的明珠物理學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科誕生于17世紀(jì)后半期開(kāi)普勒牛頓伽利略物理學(xué)是一門(mén)自然科學(xué)，它研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律、物質(zhì)的相互作用以及物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)四個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，物理學(xué)已建立起以力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)，以及以量子力學(xué)、相對(duì)論為基礎(chǔ)的現(xiàn)代物理學(xué)，在此基礎(chǔ)上，粒子物理學(xué)、原子核物理學(xué)、原子與分子物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、等離子體物理學(xué)、天體物理學(xué)和生物物理學(xué)等得到迅速發(fā)展。黑洞示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖物理學(xué)是打開(kāi)自然奧秘的鑰匙物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。物理學(xué)中任何新思想正確與否需由實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。在物理學(xué)發(fā)展史中，人類(lèi)很早就表現(xiàn)出觀察和思辨的才能。然而，將實(shí)驗(yàn)作為研究手段并將物理學(xué)視為實(shí)驗(yàn)科學(xué)，是物理學(xué)真正進(jìn)步的開(kāi)端。物理學(xué)研究問(wèn)題總是從最簡(jiǎn)單的現(xiàn)象入手。面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，我們根據(jù)研究需要，抓住主要因素，忽略次要因素，找出其中最本質(zhì)的內(nèi)容，建立理想化物理模型：通過(guò)對(duì)理想化物理模型的行為描述來(lái)揭示物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，這是物理學(xué)常用的研究方法。水滴入水中的瞬間牛頓擺自然界和生活中有許多奇妙的現(xiàn)象物理學(xué)崇尚理性，重視科學(xué)思維。物理學(xué)的許多規(guī)律是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的。然而，許多重大理論的發(fā)現(xiàn)，絕非簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)，它既需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推理、嚴(yán)密的邏輯思維、深刻的洞察力，也需要直覺(jué)和想象力，大膽地猜測(cè)和假設(shè)。這常常是一個(gè)曲折的探究過(guò)程。

因?yàn)樽匀唤缈偸遣粫?huì)以真面目示人，所以物理學(xué)需要通過(guò)定量的實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?，揭示物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律，有的與直覺(jué)吻合，有的與直覺(jué)不盡相同，需要實(shí)驗(yàn)和分析，才能透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。物理學(xué)是一門(mén)嚴(yán)密的理論學(xué)科。它以為數(shù)不多的物理概念為基石，以物理定律為核心，建立了經(jīng)典物理學(xué)、現(xiàn)代物理學(xué)及各分支的嚴(yán)密邏輯體系。物理學(xué)是一門(mén)精密的定量學(xué)科。自從伽利略開(kāi)創(chuàng)了把觀察實(shí)驗(yàn)、抽象思維同數(shù)學(xué)方法相結(jié)合的研究途徑以后，物理學(xué)就迅速發(fā)展為一門(mén)精密的定量學(xué)科。在物理學(xué)中，許多物理概念和物理規(guī)律都具有定量的含義，基本定律和公式都是運(yùn)用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言予以精確表達(dá)。此外，數(shù)學(xué)還是物理學(xué)研究的重要推理論證的工具和手段，物理學(xué)與數(shù)學(xué)有密切的關(guān)系，物理學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)數(shù)學(xué)。物理學(xué)是一門(mén)帶有方法論性質(zhì)的學(xué)科。物理學(xué)在長(zhǎng)期的發(fā)展過(guò)程中，形成了一整套研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的科學(xué)方法。這些方法不僅對(duì)物理學(xué)的發(fā)展起了很重要的作用，而且對(duì)其他學(xué)科的發(fā)展也產(chǎn)生了一定的影響，深刻影響著人們的思想、觀念和思維方式。觀察現(xiàn)象提出假設(shè)邏輯推理（包括數(shù)學(xué)方法）得出結(jié)論實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)推論對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正和推廣展望物理學(xué)的未來(lái)，充滿著機(jī)遇與挑戰(zhàn)。李政道先生在《物理的挑戰(zhàn)》一文中，曾提出21世紀(jì)物理領(lǐng)域所面對(duì)的四大難題：為什么一些物理現(xiàn)象在理論上對(duì)稱，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果不對(duì)稱？為什么一半的基本粒子不能單獨(dú)存在而且看不見(jiàn)？為什么全宇宙90%以上的物質(zhì)是暗物質(zhì)？為什么每個(gè)類(lèi)星體的能量竟然是太陽(yáng)能量的10倍？這些問(wèn)題激勵(lì)著人們不懈探索。可以預(yù)見(jiàn)，一旦撥去這些籠罩在物理天空中的“烏云”，物理學(xué)將會(huì)展現(xiàn)出更加燦爛的前景。物理學(xué)與其他自然科學(xué)——人類(lèi)文明進(jìn)步的基石物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)之一，物理學(xué)的研究成果和研究方法，在其他自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。化工廠里的電解車(chē)間物理學(xué)和化學(xué)向來(lái)就是并肩前進(jìn)的，19世紀(jì)，科學(xué)家們應(yīng)用物理熱力學(xué)的理論和方法研究化工生產(chǎn)中的化學(xué)平衡、反應(yīng)速度等問(wèn)題產(chǎn)生了化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和催化理論形成了物理化學(xué)這門(mén)應(yīng)用物理學(xué)的原理和方法來(lái)研究有關(guān)化學(xué)現(xiàn)象和過(guò)程的交叉學(xué)科。20世紀(jì)，隨著量子力學(xué)的建立，研究化學(xué)現(xiàn)象的微觀機(jī)理的量子化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。物理學(xué)的研究成果和研究方法向生物學(xué)滲透，形成的生物物理、分子生物學(xué)等新學(xué)科，對(duì)生命科學(xué)的研究帶來(lái)了極其深刻的影響，在兩學(xué)科的交叉點(diǎn)上產(chǎn)生的一系列重大成就，如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確定、耗散結(jié)構(gòu)理論的建立等，就充分證明了這一點(diǎn)。21世紀(jì)是物理學(xué)全面介入生命科學(xué)的世紀(jì)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型物理學(xué)和天文學(xué)有著由來(lái)已久的“血緣關(guān)系”，特別是19世紀(jì)中葉以后，物理學(xué)的光度測(cè)量和光譜分析被應(yīng)用于天文學(xué)，使天文學(xué)家能夠研究天體的溫度分布、化學(xué)構(gòu)成、物理結(jié)構(gòu)和演化過(guò)程等。天文學(xué)從觀察、研究天體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)到深入探索天體的本質(zhì)，由此產(chǎn)生了標(biāo)志著天文學(xué)新的發(fā)展水平的天體物理學(xué)，使人類(lèi)進(jìn)入了認(rèn)識(shí)宇宙的新階段。哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的太空深處星系的光學(xué)照片物理學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)——人類(lèi)文明進(jìn)步的助推器物理學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展。幾乎所有重大新技術(shù)的創(chuàng)立，如原子能技術(shù)、激光技術(shù)、電子和信息技術(shù)等，都是在物理學(xué)中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期醞釀，在理論上和實(shí)驗(yàn)上取得突破，繼而轉(zhuǎn)化為技術(shù)成果的?，F(xiàn)代社會(huì)生活中計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已隨處可見(jiàn)，它對(duì)我們的生活產(chǎn)生了重要的影響，以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的電子信息技術(shù)已然昭示“信息時(shí)代”的到來(lái)，它的創(chuàng)立、發(fā)展都是以物理學(xué)的成果為基礎(chǔ)。尤其是由量子物理孕育出來(lái)的技術(shù)成果——晶體管、半導(dǎo)體集成電路、大規(guī)模集成電路的發(fā)明與創(chuàng)造，逐漸實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的小型化和智能化。目前，許多國(guó)家都建起了核能發(fā)電站，核能發(fā)電量約占世界發(fā)電總量的30%。如果沒(méi)有盧瑟福的α

粒子散射實(shí)驗(yàn)和愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，就不會(huì)有今天核能的利用。我國(guó)光量子實(shí)驗(yàn)室激光唱機(jī)能發(fā)出音色純美的聲音，得益于1917年愛(ài)因斯坦提出光的受激輻射理論。正是基于這一理論才有了1960年第一臺(tái)激光器的誕生。迄今，激光技術(shù)已在基礎(chǔ)科學(xué)、軍事、通信、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、生物工程、生產(chǎn)領(lǐng)域和日常生活等各個(gè)方面起著重要的作用。光通信依賴的基礎(chǔ)器件便是激光器，大功率激光器被用于受控核聚變研究，醫(yī)學(xué)激光治療已可以治療數(shù)百種疾病。激光被譽(yù)為20世紀(jì)的“世紀(jì)之光”。我國(guó)首臺(tái)高功率光纖激光器以物理學(xué)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，直接推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)文明的進(jìn)步，改變了人們的思維方式和生活、工作方式，創(chuàng)造了一個(gè)接一個(gè)的新時(shí)代。18世紀(jì)得益于牛頓力學(xué)和熱學(xué)的研究而發(fā)明的蒸汽機(jī)，使人們進(jìn)入了蒸汽時(shí)代；19世紀(jì)以電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用為標(biāo)志的電力技術(shù)革命，使人類(lèi)社會(huì)全面進(jìn)入了電氣時(shí)代；屬于20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就之一的原子能技術(shù)，把人類(lèi)社會(huì)帶入了原子時(shí)代；20世紀(jì)后期，電子信息技術(shù)和通信技術(shù)又為人類(lèi)創(chuàng)造了一個(gè)新時(shí)代——信息時(shí)代。21世紀(jì)，物理學(xué)將在極小的尺度上探索物質(zhì)更深層次的結(jié)構(gòu)，在更宏觀的尺度上尋求宇宙的起源和演化。毋庸置疑，以物理學(xué)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)已成為人類(lèi)社會(huì)文明進(jìn)步的強(qiáng)大助推器。物理學(xué)與現(xiàn)代生活——人類(lèi)文明的新向往現(xiàn)代生活中，物理學(xué)技術(shù)成果的運(yùn)用隨處可見(jiàn)。例如：廚房里有電冰箱、微波爐；客廳里有電視機(jī)、空調(diào)器；書(shū)房里有電話、電腦；醫(yī)院里有X光透視儀、超聲波治療儀、CT檢查儀、激光手術(shù)儀；商場(chǎng)里有琳瑯滿目的科技產(chǎn)品……人們充分地享受著科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造的成果，這些成果正在深刻地改變著人們的生活方式。航天技術(shù)與現(xiàn)代生活密不可分。從“牛頓大炮”的科學(xué)猜想到人造地球衛(wèi)星的發(fā)明花費(fèi)了數(shù)代科學(xué)家的畢生精力，中國(guó)科學(xué)家們的表現(xiàn)也身手不凡。2007年，隨著“嫦娥號(hào)”順利進(jìn)入環(huán)月工作軌道，中國(guó)成為“月球俱樂(lè)部”成員之一。探月工程充分展示了中國(guó)的綜合國(guó)力，也凸顯了科技強(qiáng)國(guó)的信心。如今，通過(guò)同步通信衛(wèi)星的實(shí)況轉(zhuǎn)播，我們可以看到來(lái)自世界各地豐富多彩的電視節(jié)目，了解世界正在發(fā)生的重大事件。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)攜手服務(wù)全球，造福人類(lèi)。2008年北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式2016年G20杭州峰會(huì)開(kāi)幕式大型活動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)圖景通過(guò)衛(wèi)星向全球直播移動(dòng)通信是在人造地球衛(wèi)星和微波通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)以驚人的速度迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為帶動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要高科技產(chǎn)業(yè)之一，引領(lǐng)人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展新時(shí)尚，以移動(dòng)支付等為代表的數(shù)字化經(jīng)濟(jì)正在改變我們的生活方式。移動(dòng)支付正在改變我們的生活方式高鐵因?yàn)槭r(shí)、快速、舒適、安全等特點(diǎn)，已成為人們出行的首選交通工具。中國(guó)高鐵技術(shù)成果引領(lǐng)世界，正成為與世界交往的響亮“名片”。中國(guó)高鐵物理學(xué)的技術(shù)成果在給人類(lèi)帶來(lái)深刻影響的同時(shí)，也給人們帶來(lái)了一些憂慮，如環(huán)境污染、能源危機(jī)、核戰(zhàn)爭(zhēng)的威脅等。我們應(yīng)當(dāng)辯證地認(rèn)識(shí)科技成果的作用，避免技術(shù)的濫用，讓技術(shù)更好地服務(wù)于人類(lèi)。怎樣學(xué)習(xí)高中物理我們?cè)诔踔幸验_(kāi)設(shè)物理課程。將要學(xué)習(xí)的高中物理課程與初中物理課程主要有三個(gè)方面的不同：一是高中物理課程的知識(shí)面更廣，知識(shí)更系統(tǒng)，內(nèi)容更豐富；二是初中物理課程較多是定性的，而高中物理課程則有較多的定量要求；三是初中物理課程以現(xiàn)象為主，比較直觀，高中物理課程對(duì)思維能力的要求較高，更加強(qiáng)調(diào)現(xiàn)象與結(jié)論間的思維過(guò)程和方法。那么，我們?cè)撊绾螌W(xué)習(xí)高中物理課程呢?楊振寧先生曾提到，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中已形成一種印象，以為物理學(xué)就是一些演算其實(shí)，演算僅僅是物理學(xué)的一部分，而且不是最重要的部分。絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來(lái)的，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源。學(xué)習(xí)物理要善于觀察、勤于實(shí)踐、獨(dú)立思考、勤學(xué)多問(wèn)、樂(lè)于探究和敢于擔(dān)當(dāng)。善于觀察不是隨便看看，而是要進(jìn)行有目的的觀察，要將觀察和思考結(jié)合起來(lái)。不僅在做實(shí)驗(yàn)時(shí)要留意觀察，課堂上也要注意觀察教師的演示，同時(shí)也要留心觀察生活中的現(xiàn)象。勤于實(shí)踐就是多動(dòng)手操作。除了要完成教科書(shū)中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)外，還要利用課外時(shí)間完成力所能及的課外實(shí)驗(yàn)、課外制作、課外課題研究，形成積極主動(dòng)探索和實(shí)踐的意識(shí)。獨(dú)立思考就是要深入思考，多問(wèn)幾個(gè)為什么。只有獨(dú)立思考，才能真正做到對(duì)知識(shí)的理解，才能有效地提高思維能力。勤學(xué)多問(wèn)就是要敢于質(zhì)疑，大膽提問(wèn)，發(fā)表見(jiàn)解。遇到疑難不退縮，養(yǎng)成刨根問(wèn)底的習(xí)慣。要想在學(xué)業(yè)上有所建樹(shù)，必須有好奇之心、善問(wèn)之意。樂(lè)于探究就是能從司空見(jiàn)慣的事物和現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)自己感興趣的問(wèn)題，進(jìn)而努力探究對(duì)產(chǎn)生的假想和懷疑的對(duì)象進(jìn)行證偽驗(yàn)真，也就是有解決所提出問(wèn)題的能力，并且對(duì)自己探究的結(jié)果有自信、有恒心。