自然科學基礎(chǔ)（小學教育專業(yè)）全套教學課件

共六篇：緒論、多姿多彩的物質(zhì)世界、奇妙的生命世界、地球科學、環(huán)境與我們、現(xiàn)代高新技術(shù)與人類社會。全套可編輯PPT課件科學自然科學01科學與自然科學科學一詞在中國古漢語中意為“科舉之學”“學問”“物理”，自明代時稱為“格致”，即格物致知，英文為“science”?！皊cience”一詞來源于拉丁文“scientia”，意為“知識”“學問”。明治時代，日本啟蒙思想家西周使用“科學”作為“science”的對應(yīng)譯詞。到了1893年，康有為引進并使用“科學”兩字。此后，“科學”兩字便在中國廣泛運用。（一）自然科學的研究領(lǐng)域（1）基礎(chǔ)科學是指以自然現(xiàn)象和物質(zhì)運動形式為研究對象，探索自然界發(fā)展規(guī)律的科學。（2）技術(shù)科學是指研究生產(chǎn)技術(shù)和工藝過程中的共同性規(guī)律的科學。（3）工程科學工程科學具體研究把基礎(chǔ)科學和技術(shù)科學轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)、工程技術(shù)和工藝流程的原則和方法。（二）自然科學三大研究領(lǐng)域的相互關(guān)系（1）三者相輔相成、密不可分。（2）基礎(chǔ)科學是技術(shù)科學、工程科學的先導。（3）技術(shù)科學推動工程科學的迅速進步。（4）工程科學的發(fā)展，必將豐富、完善技術(shù)科學和基礎(chǔ)科學。古代科技成就近代自然科學成就02自然科學發(fā)展的歷程現(xiàn)代自然科學技術(shù)的發(fā)展趨勢（一）中國古代自然科學成就1．天文學方面（1）我國歷法的精密度一直名列世界前茅。（2）我國古代在大量觀測恒星、行星、日月和異常天象等方面積累了世界上最豐富、最完整的天象資料。（3）我國古代的天文觀測儀器也獨具特色。（4）我國古代也曾提出過“蓋天說”“渾天說”和“宣夜說”等宇宙結(jié)構(gòu)理論，對后來的天文觀測和天文儀器的制作影響較大。圖1-2渾天儀圖1-3候風地動儀（一）中國古代自然科學成就2．農(nóng)學方面（1）（2）最早的農(nóng)學著作《呂氏春秋》成書于公元前239年前后。兩漢時期汜勝之的《汜勝之書》、北魏賈思勰所著的《齊民要術(shù)》、南宋初年陳敷的《農(nóng)書》、元代王禎的《王禎農(nóng)書》等涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同地區(qū)、不同環(huán)節(jié)、不同方面。

明末杰出的科學家徐光啟編寫的《農(nóng)政全書》，匯總了祖國歷代農(nóng)學各方面的經(jīng)驗知識，是一部我國古代農(nóng)業(yè)科學的百科全書。（一）中國古代自然科學成就3．中醫(yī)藥學方面（1）葬于公元前168年的馬王堆漢墓出土了我國至今最早的醫(yī)學類著作，但均無標題。（2）《神農(nóng)本草經(jīng)》是中國最早的藥物學專著，其成書年代不確切，史學家多認為出自東漢。（3）《傷寒雜病論》是中國醫(yī)圣張仲景（公元2世紀中—3世紀初）所著。（4）公元610年，巢方編纂的《諸病源候論》不涉及治療，專對疾病癥性狀進行分類描述，比西方同類著作早1000年。（5）中藥學方面的代表作是明朝李時珍所著的《本草綱目》（見圖1-4）。（6）中國在16世紀中葉，就首先應(yīng)用人痘接種來預防天花；從北宋初期起，我國就可以從尿中提取激素。圖1-4本草綱目（二）外國古代自然科學成就古埃及人創(chuàng)造了人類歷史上最早的太陽歷，把l年確定為365天。埃及在公元前兩千多年修建的國王陵墓——金字塔（見圖1-5），是古代建筑的奇跡，是古埃及人聰明智慧的象征。1．古埃及圖1-5埃及金字塔（二）外國古代自然科學成就古印度在自然科學方面最杰出的貢獻是發(fā)明了目前世界通用的計數(shù)法，創(chuàng)造了包括“0”在內(nèi)的10個數(shù)字符號。2．古印度古巴比倫有著較為發(fā)達的數(shù)理天文學體系。他們發(fā)明了陰歷歷法，編制了日月運行表，可計算月食出現(xiàn)的周期。他們還發(fā)明了最早的冶鐵技術(shù)，建造了世界上最雄偉氣派的城市——新巴比倫城和“空中花園”。3．古巴比倫著名天文學家托勒密寫出了13卷的《天文學大成》，使“地心說”成為一套完整的嚴密的理論體系。阿基米德（公元前287—前212年）創(chuàng)立的力學原理是古希臘力學的高峰。其代表作有《論浮體》《論平板的平衡》《論杠桿》《論重心》等，其中提出的杠桿原理、浮體定律最著名。古希臘早在公元前1200年時，就掌握了較高的造船技術(shù)，掛有帆的大船已能航行到非洲。古希臘的建筑別具一格，在公元前500年，古希臘就已采用高大華麗的列柱技術(shù)建造高大的神廟，對日后整個西方建筑的發(fā)展有著重要影響。4．古希臘、羅馬（二）外國古代自然科學成就（一）近代自然科學的發(fā)展1．天文學1）哥白尼“日心說”的創(chuàng)立2）開普勒創(chuàng)立行星運動三定律行星運動第一定律：行星運動第二定律：行星運動第三定律：3）康德—拉普拉斯星云假說（一）近代自然科學的發(fā)展2．物理學1）運動學的創(chuàng)立

自由落體定律

慣性定律

加速度定律2）經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立（1）牛頓三大定律。（2）萬有引力定律。3）熱力學兩大定律的發(fā)現(xiàn)4）電磁學的建立5）經(jīng)典電磁學的確立圖1-6伏打電池（一）近代自然科學的發(fā)展3．化學1）化學元素概念的提出2）氧化理論的建立3）原子-分子論的提出（1）原子是組成物質(zhì)或元素的最小粒子，它們極其微小，是看不見的，是既不能創(chuàng)造、也不能毀滅的，也是不可再分的。（2）同一元素的原子，其形狀、質(zhì)量和各種性質(zhì)相同；不同元素的原子，質(zhì)量和性質(zhì)不同。每一種元素以其原子的質(zhì)量為最基本的特征。（3）不同元素的原子以簡單數(shù)目的比例相結(jié)合，形成了化學中的化合現(xiàn)象。（一）近代自然科學的發(fā)展3．化學4）有機化學的興起18世紀后期，德國著名化學家舍勒親自提取了大量純凈的有機酸。5）元素周期律的發(fā)現(xiàn)1869年，俄國化學家門捷列夫（1834—1907）和德國化學家邁爾（1830—1895）各自獨立地發(fā)現(xiàn)了元素周期律，制成了一個化學元素周期表，并預言了一些還未被發(fā)現(xiàn)的元素。后來，這些預言都被證實。（一）近代自然科學的發(fā)展4．生物學1）細胞學說的建立1）細胞學說的建立1）細胞學說的建立1）細胞學說的建立2）血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)3）生物分類學的形成4）達爾文的進化論（一）近代自然科學的發(fā)展5．生理學與遺傳學1）生理學博雷利（1608—1697）是醫(yī)學物理學的奠基人，他認為人的生理是一種單純的機械運動。貝爾納（1813—1878）提出了“內(nèi)環(huán)境恒定”的生理學概念，他的《實驗醫(yī)學研究導論》成為生理學發(fā)展史上的一個里程碑。2）遺傳學在遺傳學上作出重大貢獻的是奧地利人孟德爾（1822—1868），被稱為現(xiàn)代遺傳學之父。德國生物學家魏斯曼（1834—1914）在《作為遺傳理論基礎(chǔ)的物質(zhì)連續(xù)性》的論文中指出：遺傳是由具有一定分子性質(zhì)的物質(zhì)（染色體），從親代向子代傳遞實現(xiàn)。魏斯曼的研究成了現(xiàn)代分子生物學的基礎(chǔ)。（一）近代自然科學的發(fā)展6．地質(zhì)學1)“水成論”與“火成論”2)“災變論”與“漸變論”“災變論”的主要代表是法國地質(zhì)學家居維葉（1769—1832）?！皾u變論”的主張者是英國著名地質(zhì)學家賴爾（Ryle）。18世紀末，德國礦物學家維爾納主張“水成論”，指出地球表面最初是一片汪洋，所有巖層都是在海水中經(jīng)沉淀、結(jié)晶而形成，后來由于全球水位突然下降，才使巖層露出水面，形成高山和陸地。蘇格蘭地質(zhì)學家赫頓（1726—1797）則極力主張“火成論”，他認為地心是熔融的巖石，當能量達到一定程度時，熔融的巖石就會沖破地殼噴發(fā)出來，固化為新巖層。（二）近代技術(shù)革命第三次技術(shù)革命開始于20世紀50年代，其主要技術(shù)標志是原子能、微電子技術(shù)、電子計算機、遺傳工程等領(lǐng)域取得的重大突破。第一次技術(shù)革命也叫第一次產(chǎn)業(yè)革命，發(fā)生于18世紀60年代的英國，主要標志是蒸汽機的發(fā)明。第二次技術(shù)革命也叫電力技術(shù)革命，發(fā)生于19世紀中葉的西方，其主要技術(shù)標志是電氣化。21世紀，自然科學技術(shù)正以它從未有過的力量改變著世界面貌，主導著社會文明的前進。特別是以計算機技術(shù)、通信技術(shù)為主體，以微電子技術(shù)為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)的出現(xiàn)和快速發(fā)展，更是日新月異地改變著人們的日常學習、工作、生活和思維方式。1．引領(lǐng)時代潮流的信息技術(shù)2．扮演上帝角色的生物技術(shù)圖1-7全球第一只克隆羊多利3．促進新技術(shù)革命的新材料技術(shù)4．保障人類生存和發(fā)展的新能源技術(shù)圖1-8我國神舟七號飛船發(fā)射5．探索宇宙的航天技術(shù)6．造福人類新世紀的海洋技術(shù)回歸生活世界的科學教育改革走進科學研究世界的科學教育01世界范圍內(nèi)科學教育的新變化與新進展面向科學歷史世界的科學教育生活世界是指普通人日常所感覺到并在其中生活著的世界。離開學生的生活情景，科學教育中的知識容易喪失其意義基礎(chǔ)。國內(nèi)外大量科學教育實踐研究發(fā)現(xiàn)：許多學生雖然在學校科學課程中學習了科學，能說出科學名詞，能記憶公式并通過考試，卻仍然與真實的生活世界疏遠，不理解生活中的科學問題，并沒有發(fā)展出基本的科學概念?？茖W教育改革不能忽視與科學教育相連的生活世界。

我國當下的科學課程改革也開始重視學生生活世界中的問題。1重視培養(yǎng)學生的問題意識科學研究起始于人類活動中的真實問題。沒有生活中的真正的問題，學生就不可能形成探索問題的動機。科學教育改革一直強調(diào)培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)與解釋問題的能力，這比單純強調(diào)機械記憶應(yīng)該是個進步，但是，這些“問題”多是習題中的問題，實質(zhì)上還是虛擬性的問題，有的甚至是假問題。培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)真問題的意識和能力，應(yīng)該是科學教育走向科學研究世界的起點?？茖W研究是一項十分復雜的活動，科學家不是神而是人；科學探索有成功，也有挫折和失?。豢茖W結(jié)論有正確的，也有錯誤和失誤的；有的科學成果有益于人類的生存和發(fā)展，有的則帶來諸多的問題，利弊均有。在科學教育中，科學教師應(yīng)該做到以下兩點。2重視培養(yǎng)學生科學探究的程序和方法學生的學習過程和科學家的認識過程具有相同的本質(zhì)屬性，兒童應(yīng)該像科學家那樣探索和思考。我國在基礎(chǔ)教育的科學科目的課程標準中，也對探究在科學學習和科學教學中的重要地位給予了充分的重視。科學發(fā)展史是人類精神的資源寶庫，進行科學史的教育，可以更好地促進學生的人性發(fā)展。但是，科學教育對科學史的忽視，容易導致學生不能歷史地把握科學的本質(zhì)，科學中的精神資源不能有效地轉(zhuǎn)化為學生的精神財富。重視科學史的教學，已成為國際上科學教育改革的一個發(fā)展趨勢。我國小學科學教育課程改革的發(fā)展歷程我國小學科學教育課程改革的重要轉(zhuǎn)變02我國小學科學教育課程改革

第一次改革浪潮從1978年開始至20世紀80年代中期，黨的十一屆三中全會之后，中國進入了一個新的歷史發(fā)展時期，黨的工作重點轉(zhuǎn)移到以經(jīng)濟建設(shè)為中心。要搞“四化”建設(shè)需要各種各樣的人才，“提高全民族的科學文化水平”成為迫切需要。

改革開放以來，我國基礎(chǔ)科學教育經(jīng)歷了三次改革浪潮，差不多每隔10年就要進行一次科學教育改革。第二次科學教育改革從20世紀80年代中期至90年代，其特點是：開始重視幼兒園與小學的科學教育改革（當時叫自然學科改革），降低科學課程的難度，同時追求科學課程的本土化；改進了統(tǒng)編教材，使原先引進的過于理論化、抽象化和高難度的科學教材內(nèi)容逐漸變成適合我國國情和學生需要的科學教材，這實際上是由20世紀80年代國際化到90年代本土化的一次轉(zhuǎn)換。

第三次科學教育改革始于世紀之交，至今仍在進行之中。其特點是：進一步與國際科學教育改革接軌，試圖銜接小學與初中的科學教育，促使義務(wù)教育階段科學教育課程與教學改革一體化，面向全體學生，以科學素養(yǎng)為目標，注重培養(yǎng)學生的科學探究能力等。1．教育目標的轉(zhuǎn)變

當今小學科學教育目標是建立在“科學素養(yǎng)”這一重要理念上的?！翱茖W教育”不僅包含了傳授知識，而且還包含了更廣闊深遠的含義，如培養(yǎng)兒童的科學精神、科學探究能力、興趣、態(tài)度，以及了解科學、技術(shù)和社會的關(guān)系等。2．教學方式的轉(zhuǎn)變

科學學習要以探究為核心。在“科學”課教學中，不能采用“填鴨式”教學方式，不應(yīng)當使學生被動地學習；而應(yīng)當盡力引導學生主動地學習，進行探究。這種教學方式被廣大教育工作者定義為“卷入解決未明確事物的過程”。3．教學評價的轉(zhuǎn)變科學課程的評價目的是促進學生科學素養(yǎng)的提高，在教學工作結(jié)束后要評價，在教學的過程中也應(yīng)當隨時進行評價。教師要隨時關(guān)注學生的學習情況，及時與家長、校外人士建立聯(lián)系，引導學生隨時對自己的學習進行評價，鼓勵和指導學生解決存在的問題，不斷進步。科學知識的評價重點是對科學的認識以及對統(tǒng)一科學概念的理解和領(lǐng)會，不是檢查學生記住了多少學科的具體知識。3．教學評價的轉(zhuǎn)變評價要通過教師對學生的觀察多元地進行，評價的標準是：對自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲；對科學原理的尊重和對科學的興趣；對事實和他人的尊重，科學創(chuàng)新意識；對社會的責任感，用知識為祖國、為人民服務(wù)的意識等。

評價時的主要依據(jù)是學生在科學課程各類活動中的表現(xiàn)，如是否積極參與、是否熱情關(guān)注、記錄實驗數(shù)據(jù)是否實事求是、是否有學習科學的興趣等，以評價學生在科學態(tài)度、情感與價值觀上的變化。構(gòu)成物質(zhì)世界的磚石揭開原子微觀世界的神秘面紗01物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的探索原子結(jié)構(gòu)模型探索質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)基本粒子大家族

近代以來的物理學研究發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)是由不同層次的微粒構(gòu)成的，就微觀結(jié)構(gòu)來說呈現(xiàn)“梯級結(jié)構(gòu)”模式。二三百年前，人們發(fā)現(xiàn)物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，分子是由原子構(gòu)成的。到19世紀末，在科學實驗基礎(chǔ)上，科學家認識到原子由原子核和核外電子構(gòu)成。20世紀30年代，人們發(fā)現(xiàn)原子核又是由質(zhì)子和中子組成的。到此，曾有人以為找到了構(gòu)成物質(zhì)的最小“磚石”，這就是微觀世界的終極。然而，不久人們就發(fā)現(xiàn)了這種認識的局限性。對來自更外層空間的宇宙射線的觀察分析，以及通過高能加速器的一系列實驗，比上述微粒更小、更基本的大批新粒子，如介子、中微子、反粒子、夸克等，接二連三地猛然撞進我們的眼簾。人們發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的更深的層次，質(zhì)子和中子等所謂基本粒子大都是由叫做夸克的更小的粒子組成的。許多人相信，隨著實驗手段的改進，有可能發(fā)現(xiàn)更為基本的微觀層次。這種認識的深化和遞進，永遠不會有終結(jié)。1895年11月8日夜晚，德國著名的物理學家倫琴（W.K.Rontgen，1845—1923）又和往常一樣，獨自一人來到實驗室做陰極射線管中氣體放電的實驗（見圖3-1）。實驗室里一片漆黑，為了防止漏光，倫琴又用黑紙將陰極射線管包裹嚴實。當接通電路以后，他意外地發(fā)現(xiàn)，放在1米外的一塊熒光屏（涂有熒光材料鉑氰酸鋇）在閃光。他發(fā)現(xiàn)這一射線有極強的穿透力，能夠穿透書本、木板、衣料，還能夠透視人體。因為倫琴弄不清它的本性，就稱它為X射線。為了紀念這位科學家的發(fā)現(xiàn)，X射線也稱為“倫琴射線”。1．X射線的發(fā)現(xiàn)圖3-1陰極射線管中氣體放電實驗

倫琴把他的發(fā)現(xiàn)寫成論文，于1895年12月28日在德國的科學雜志上發(fā)表。倫琴的發(fā)現(xiàn)立刻震動了世界，不僅在科學界，社會上也轟動了，各種報紙和雜志都在講X射線，有的還刊載了第一張X射線照片——倫琴夫人的手（見圖3-2）。X射線在醫(yī)學上有很高的價值。據(jù)說傳到美國才4天，美國外科醫(yī)生就用X射線為一名傷員找出了腿上的子彈。1．X射線的發(fā)現(xiàn)圖3-2倫琴夫人手的X射線照片1896年，法國物理學家貝克勒爾（A.H.Becquerel，1852—1908）在研究熒光礦物的性質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)鈾鹽會導致黑紙包裹著的照像底片感光。進一步的實驗使貝克勒爾逐漸明白，促使底片感光的是一種人們從未研究過的新射線，其射線源就是鈾。這是人類第一次發(fā)現(xiàn)某些元素自身具有自發(fā)輻射現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為天然放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素。貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)是19世紀末最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，成為人類打開原子大門的鑰匙。放射性現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)后不久，經(jīng)過科學家們的精確分析，弄清了放射性元素發(fā)出的射線中包含著α、β、γ三種射線。這三種射線均可根據(jù)它們在電場或磁場中的不同軌跡來區(qū)分，如圖3-3所示。2．天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)圖3-3三種射線在磁場中發(fā)生不同的偏轉(zhuǎn)1878年，英國科學家克魯克斯研究發(fā)現(xiàn)，當管內(nèi)陰極前面放有障礙物時，對面發(fā)光的玻璃上便會出現(xiàn)陰影（見圖3-4）；若放一個可以轉(zhuǎn)動的小葉輪，那葉輪就會轉(zhuǎn)動起來（見圖3-5）。這就證明，從陰極發(fā)射出來的是一束看不見的、具有一定質(zhì)量和速度的粒子流。3．電子的發(fā)現(xiàn)圖3-4陰極射線可以生成影子圖3-5陰極射線使葉輪轉(zhuǎn)動人們從實驗中還發(fā)現(xiàn)，陰極射線在電場或磁場中會發(fā)生偏轉(zhuǎn)（見圖3-6）。在電場中，射線偏向正極。這就進一步說明，陰極射線是帶負電的微粒流。3．電子的發(fā)現(xiàn)圖3-6陰極射線在磁場中偏轉(zhuǎn)1903年，也就是發(fā)現(xiàn)電子6年以后，湯姆遜總結(jié)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的事實，第一個提出了原子結(jié)構(gòu)的理論。他給原子王國描繪了這樣一幅圖像：原子是一個均勻的帶正電的球，在這個球里面，飄浮著許多電子。這許多電子帶的負電，正好與這個球所帶的正電相等，所以整個原子是中性的。如果失掉了幾個電子，這個原子的正電荷就過多了，形成陽離子；如果多了幾個電子的話，這個原子的負電荷就過多了，形成陰離子。在湯姆遜提出的這種原子模型中，電子鑲嵌在正電荷液體中，就像葡萄干點綴在一塊蛋糕里一樣，所以又被人們稱為“葡萄干蛋糕模型”，如圖3-7所示。1．湯姆遜的葡萄干蛋糕模型圖3-7湯姆遜葡萄干蛋糕模型盧瑟福是英籍新西蘭物理學家，1895年他來到英國成為了湯姆遜的一名研究生。由于在放射性研究方面的出色成果，早在1908年他就獲得了諾貝爾化學獎。1909年，盧瑟福指導他的學生蓋革、馬斯登等進行了著名的α粒子散射的研究。他們用α粒子去轟擊很薄的金箔做的靶子（410-7m厚的金箔）時，從大量的觀察記錄中，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子直接穿過了金箔，居然約有八千分之一的α粒子偏轉(zhuǎn)90，甚至有少數(shù)被彈回來（約占總數(shù)的1/20000）（見圖3-8）。2．盧瑟福的原子有核模型圖3-8α粒子的散射圖像經(jīng)過嚴謹?shù)睦碚撏茖ВR瑟福于1911年提出了原子的“有核結(jié)構(gòu)模型”，如圖3-9所示。盧瑟福所設(shè)想的原子模型是這樣的：原子內(nèi)部并非是均勻的，它的大部分空間是空虛的，它的中心有一個體積很小、質(zhì)量較大、帶正電的核，原子的全部正電荷都集中在這個核上。帶負電的電子則以某種方式分布于核外的空間中。2．盧瑟福的原子有核模型圖3-9盧瑟福的有核結(jié)構(gòu)模型盧瑟福的有核原子模型，其主要困難為不能解釋原子的穩(wěn)定性。根據(jù)已經(jīng)知道的電磁運動的規(guī)律，電子在運動的時候會放出電磁波（能量）。因此，繞著原子核旋轉(zhuǎn)的電子，因為能量逐漸減小，應(yīng)當沿著一條螺旋形的軌道轉(zhuǎn)動，離中心的原子核越來越近，最后碰在原子核上，如圖3-10所示。這樣一來，原子就被破壞了。實際上，原子很穩(wěn)定，有一定大小，并沒有發(fā)生這種電子同原子核碰撞的情況。這該怎樣解釋呢？3．玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型圖3-10電子軌道半徑不斷縮小玻爾作為盧瑟福的學生，他相信原子有核結(jié)構(gòu)的猜想是正確的，但又認為建立在實驗基礎(chǔ)上的盧瑟福模型同當代的物理學說是水火不相容的，這種矛盾并不表示盧瑟福模型不行，而是預示著在原子世界中存在著全新的物理規(guī)律，這種規(guī)律是經(jīng)典物理學所不能解釋的，必須從根本上另找出路。于是，他毅然決定不應(yīng)該再把經(jīng)典電磁理論的規(guī)律強加于原子。他想到了普朗克的能量子假說，他把有核結(jié)構(gòu)的思想與能量子假說結(jié)合起來，對盧瑟福的模型加以修正，于1913年提出了他的原子結(jié)構(gòu)能級模型（見圖3-11），邁出了革命性的一步。3．玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型圖3-11玻爾的能級模型1919年，盧瑟福首先做了用α粒子轟擊氮原子核的實驗，實驗裝置如圖3-13所示。容器C里有放射性物質(zhì)A，從A射出的α粒子射到鋁箔F上，在F后面放一熒光屏S，用顯微鏡M來觀察熒光屏上是否出現(xiàn)閃光。適當選取鋁箔的厚度，使容器C抽成真空后，α粒子恰好被F吸收而不能透過，于是在顯微鏡M中看不到熒光屏上的閃光。然后通過閥門T往容器C里通入某種氣體，看看α粒子能不能從氣體的原子核中打出什么粒子。盧瑟福曾用不同的氣體做了實驗。當容器C里通入氮氣后，盧瑟福從熒光屏S上觀察到了閃光，他斷定這閃光一定是α粒子擊中氮核后從核中飛出的新粒子透過鋁箔打到熒光屏上引起的。盧瑟福把這種粒子引進電場和磁場中，根據(jù)它在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)，測出了它的質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核。1．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)圖3-13盧瑟福人工核反應(yīng)實驗裝置圖這一年是1932年，見到德國和法國同行的實驗結(jié)果后，查德威克意識到這種新射線很可能就是多年來苦苦尋找的中子。他指出，γ射線沒有質(zhì)量，根本就不可能將質(zhì)子從原子核里撞出來，只有那些與質(zhì)子質(zhì)量大體相當?shù)牧Ｗ硬庞羞@種可能。其次，查德威克想辦法測量了這種粒子的質(zhì)量，還確證了它確實是電中性的。中子就這樣被發(fā)現(xiàn)了，核反應(yīng)方程為：查德威克因發(fā)現(xiàn)中子而榮獲了1933年諾貝爾物理學獎。2．中子的發(fā)現(xiàn)前面介紹了電子、質(zhì)子和中子，而且一切實物都是由這三種粒子組成。除此以外，電磁理論的發(fā)展結(jié)果還使我們知道有另一種粒子——光子，它是構(gòu)成電磁場的基本單元。人們便將這4種粒子——質(zhì)子（p）、中子（n）、電子（e）、光子（r），統(tǒng)稱為“基本粒子”，由它們構(gòu)成物質(zhì)世界中的一切實物與場，物質(zhì)世界的這幅構(gòu)成圖式如圖3-14所示。圖3-14物質(zhì)世界的基本粒子構(gòu)成正電子（e+）的發(fā)現(xiàn)和電子不同，它是先有理論預言，然后才被實驗證實。

這種前所未知的粒子與電子的質(zhì)量相同，但電荷卻相反，而這恰好是狄拉克所預言的反電子。當時安德森并不知道狄拉克的預言，他把所發(fā)現(xiàn)的粒子叫做“正電子”。實驗證實了理論，在諾貝爾獎金獲得者的名單上又增添了安德森、狄拉克。（一）幾種重要基本粒子的發(fā)現(xiàn)1．正電子的發(fā)現(xiàn)凡是質(zhì)量、壽命等性質(zhì)與某種粒子完全相同，但電荷以及一些量子數(shù)與這種粒子異號的粒子，稱為這種粒子的反粒子。例如，正電子就是電子的反電子。原來在我們的周圍世界，反物質(zhì)只要一露頭，就會與正物質(zhì)相結(jié)合，并迅速湮沒。因此，在我們這個物質(zhì)世界里，是很難找到反物質(zhì)的。狄拉克說過，在宇宙空間，有的星球可能是反物質(zhì)構(gòu)成的。相信狄拉克這一大膽預言的大有人在，而不相信狄拉克的預言的人也不是少數(shù)，他們堅持，只有找到了反物質(zhì)組成的星球，才能相信狄拉克的預言是正確的。（一）幾種重要基本粒子的發(fā)現(xiàn)2．諸多反粒子的發(fā)現(xiàn)原子核的β衰變現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以后，物理學家對它進行了認真的研究，發(fā)現(xiàn)衰變后的總能量比衰變前少。奧地利物理學家泡利1931年大膽提出一個假設(shè)，如果β衰變遵守能量守恒定律的話，那么在衰變過程中應(yīng)當還有一種質(zhì)量極小又不帶電荷的粒子存在。泡利的假設(shè)提出后不久，1933年費米就在此基礎(chǔ)上提出了β衰變理論，并把泡利預言的這樣一種不帶電的、質(zhì)量極小的粒子命名為“中微子”，以區(qū)別中子，并用v表示。他認為根據(jù)中微子假設(shè)，β衰變實際上是中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子、電子和中微子的過程。后來人們知道，費米所說的中微子其實是“反中微子”。（一）幾種重要基本粒子的發(fā)現(xiàn)3．中微子的發(fā)現(xiàn)1936年，安德森在研究宇宙射線時，發(fā)現(xiàn)一種具有中等質(zhì)量的粒子，它只比湯川所預言的介子輕一點點。當時大家以為這就是期待已久的介子，但是進一步的研究表明，這種粒子并沒有湯川所預言的性質(zhì)。對此，日本理論物理學家坂田昌一等人在1942年又提出了“兩種介子”的假說：湯川所預言的是一種介子，它是核力的攜帶者，參與強作用。而安德森發(fā)現(xiàn)的則是另一種介子，它與原子核幾乎不發(fā)生相互作用（即“μ子”）。到1947年，英國物理學家鮑威爾終于在宇宙射線中發(fā)現(xiàn)了湯川所預言的介子，即π介子。為此，湯川于1949年、鮑威爾于1950年獲得了諾貝爾物理獎。（一）幾種重要基本粒子的發(fā)現(xiàn)4．介子的發(fā)現(xiàn)迄今為止，人們已發(fā)現(xiàn)300多種基本粒子，而且還在不斷增加。這么多粒子會不會都是“基本”粒子呢？近20年來，大量的實驗結(jié)果和理論研究都認為：基本粒子并不基本，是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。然而，探索基本粒子結(jié)構(gòu)并不是一件輕而易舉的事情。目前，對基本粒子結(jié)構(gòu)的探索仍然限于提出一些模型的階段。（二）基本粒子結(jié)構(gòu)的探索元素同位素02化學上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一元素周期律元素周期律元素就是具有相同核電荷數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的一類原子的總稱。元素可以分為金屬和非金屬兩類。元素中約有1/5是非金屬，包括所有的氣體，一種液體（溴）和數(shù)種固體（如碘）；4/5是金屬，金屬元素除了汞（Hg，見圖3-15）以外，全部都是固體。在元素周期表中，梯形分界線附近的元素同時擁有金屬和非金屬的性質(zhì)，稱為半金屬，如硼和硅。圖3-15金屬汞不同的物質(zhì)，組成不同。地殼是由沙、黏土、巖石等組成，其中含量最多的元素是氧，其他元素含量從高到低依次是硅、鋁、鐵、鈣等，如圖3-16所示。海洋占地球表面的71%，其中含量最多的元素也是氧，其次是氫，這兩種元素約占海水總量的96.5%。水占人體體重的70%左右。人體的元素中含量最多的是氧，其次是碳、氫、氮。人體的元素組成與海水很接近，這也許是“海是一切生命的發(fā)源地”的一種證明，如圖3-17所示。太陽中最豐富的元素是氫，其次是氦，還有碳、氮、氧和多種金屬元素。圖3-16元素在地殼中的分布圖3-17元素在人體中的分布人們把質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。把具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素，如、、是氫元素的三種不同的核素，這三種核素均是氫的同位素。這里的“同位”是指這幾種核素的質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）相同，在元素周期表中占據(jù)同一個位置的意思。元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，它反應(yīng)了元素之間的相互聯(lián)系的規(guī)律，是對元素的一種很好的自然分類，是我們學習和研究化學的一種工具。我們可以利用元素的性質(zhì)，及其在周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)三者之間的密切關(guān)系，來指導我們對化學的學習和研究。物質(zhì)的變化探索化學反應(yīng)的證據(jù)03化學反應(yīng)描述化學反應(yīng)控制化學反應(yīng)（一）物質(zhì)的變化1．物理變化2．化學變化

并不是所有的變化都會產(chǎn)生新物質(zhì)。僅在外形和狀態(tài)上發(fā)生變化，但沒有生成新物質(zhì)的變化稱為物理變化（physicalchange）。在變化時生成了新物質(zhì)的變化稱為化學變化（chemicalchange）。新物質(zhì)與原物質(zhì)相比，元素種類和原子總數(shù)相同，但其組合不同，因為元素的原子重新排列而產(chǎn)生了新物質(zhì)。單質(zhì)可以組成化合物，化合物既可以分解為單質(zhì)，也可轉(zhuǎn)變成其他化合物。（二）觀察化學反應(yīng)通過觀察物質(zhì)性質(zhì)的變化，可以檢驗化學反應(yīng)?；瘜W變化的結(jié)果是新物質(zhì)的生成，但你怎樣知道生成了新物質(zhì)呢？有時產(chǎn)生氣體，如可以在液體中看到氣泡；有時兩種溶液混合，出現(xiàn)了固體，產(chǎn)生氣體、沉淀，顏色或者其他性質(zhì)發(fā)生了變化，這些都表明可能生成了新物質(zhì)。在反應(yīng)過程中，能量也會發(fā)生變化，通常能量變化以溫度變化的形式表現(xiàn)出來。1．沉淀生成兩種透明溶液混合，生成沉淀，沉淀的出現(xiàn)表明化學變化已發(fā)生。2．顏色改變顏色改變常常是化學反應(yīng)發(fā)生的標志。3．氣體產(chǎn)生在光合作用過程中，植物的葉子上有氧氣氣泡生成，氧氣是由二氧化碳和植物細胞內(nèi)的水反應(yīng)得到的。（一）化學反應(yīng)的現(xiàn)象4．溫度變化反應(yīng)過程中的能量變化使溫度升高或降低。例如，天然氣燃燒產(chǎn)生的熱量使水沸騰。5．性質(zhì)變化把面粉、水和其他配料烤成一個光亮的面包，咀嚼時“吱吱”發(fā)響的表皮和當初放進爐中的柔軟面團已經(jīng)完全不同。（一）化學反應(yīng)的現(xiàn)象（二）化學反應(yīng)的微觀認識1．原子和分子所有的物質(zhì)都是由肉眼看不見的粒子組成的。元素的最小單元是原子（atom）。一種元素的所有原子具有相同的化學性質(zhì)，不同元素的原子具有不同的化學性質(zhì)。兩個或兩個以上的原子組成分子（molecule）。2．化學鍵和化學反應(yīng)把原子和原子結(jié)合在一起的力稱為化學鍵（chemicalbond）。化學鍵決定物質(zhì)的性質(zhì)，化學反應(yīng)就是一些化學鍵斷裂和另一些化學鍵的生成。當舊的化學鍵斷裂、新的化學鍵生成時，原子重新組合，就得到了性質(zhì)不同的新物質(zhì)。（一）化學方程式的書寫1．化學式

大多數(shù)元素的符號是它們英文名稱的前一個或兩個字母，也有一些是希臘文、拉丁文或阿拉伯文名稱的縮寫?；瘜W式是用元素符號表示的化合物分子中各元素的原子種類及個數(shù)。（一）化學方程式的書寫2．化學方程式的結(jié)構(gòu)一個化學方程式概括了化學反應(yīng)中的變化，它可以表明用來反應(yīng)的物質(zhì)和最后得到的物質(zhì)。開始反應(yīng)的物質(zhì)稱為反應(yīng)物（reactant），反應(yīng)后生成的新物質(zhì)就是產(chǎn)物（product）。化學方程式的書寫方法如下：用化學式描述化學反應(yīng)中的反應(yīng)物與產(chǎn)物；反應(yīng)物寫在方程式的左邊，產(chǎn)物寫在方程式的右邊。即反應(yīng)物+反應(yīng)物

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產(chǎn)物+產(chǎn)物（一）化學方程式的書寫3．質(zhì)量守恒不管有多少反應(yīng)物或產(chǎn)物，所有參與反應(yīng)的原子在反應(yīng)結(jié)束時仍然全部存在。原子以與開始時同樣的原子形式存在，但它們相互組成分子的方式發(fā)生了變化。由于化學反應(yīng)中物質(zhì)的總量沒有發(fā)生變化，所以反應(yīng)物的總質(zhì)量等于產(chǎn)物的總質(zhì)量，這一定律稱為質(zhì)量守恒定律。這一定律表明，在化學反應(yīng)中，物質(zhì)的總質(zhì)量不會發(fā)生變化。（一）化學方程式的書寫例如：鐵屑與硫粉混合加熱生成硫化亞鐵，這一過程也遵循質(zhì)量守恒定律，如圖3-18所示。表面上看來，某些反應(yīng)似乎違背了質(zhì)量守恒定律。例如，木材燃燒后，木材燃燒后，如果只稱冷卻后的灰燼（見圖3-19），則其質(zhì)量與原先的木材相比減少了。（見圖3-19）圖3-18鐵屑與硫粉混合加熱生成硫化亞鐵圖3-19木材燃燒后剩下的灰燼（二）化學方程式配平對于化學方程式來說，質(zhì)量守恒定律意味著什么呢？化學反應(yīng)中，反應(yīng)物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量，這是因為反應(yīng)前后，元素的原子個數(shù)保持不變。因此，要準確反映一個化學反應(yīng)，化學方程式兩邊同種原子的數(shù)目必須相等，化學上稱之為配平。（三）化學反應(yīng)分類1．化合反應(yīng)兩種或兩種以上的物質(zhì)（單質(zhì)或化合物）反應(yīng)，生成一種較復雜物質(zhì)的反應(yīng)就是化合反應(yīng)（conbinationreaction）?；系囊馑季褪前盐镔|(zhì)合起來，如氫氣和氧氣作用生成水的反應(yīng)就是一種化合反應(yīng)，它由兩種物質(zhì)合成一種化合物。（三）化學反應(yīng)分類2．分解反應(yīng)與化合反應(yīng)相反，分解反應(yīng)（decomposition）是把復雜的化合物分成幾種較簡單的化合物或單質(zhì)。汽車中的安全氣囊（見圖3-20）也是根據(jù)分解反應(yīng)的原理制成的。當汽車撞擊時，氣囊中的雷管發(fā)生爆炸，引起一種由鈉與氮組成的化合物快速分解，產(chǎn)生大量的氮氣。圖3-20安全氣囊（三）化學反應(yīng)分類在化學反應(yīng)中，一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一化合物，這類反應(yīng)稱為置換反應(yīng)（replacementreaction）。例如，純銅是通過加熱含氧化銅的礦石和焦炭制得的，其化學方程式為：3．置換反應(yīng)2CuO+C＝2Cu+CO2↑加熱（三）化學反應(yīng)分類在化學反應(yīng)中，還有一類反應(yīng)是兩種化合物相互交換成分生成另外兩種化合物，這種反應(yīng)稱為復分解反應(yīng)。其實質(zhì)是：發(fā)生復分解反應(yīng)的兩種物質(zhì)在水溶液中相互交換離子，結(jié)合成難電離的物質(zhì)——沉淀、氣體、水，使溶液中離子濃度降低，化學反應(yīng)即向著離子濃度降低的方向進行。復分解反應(yīng)可簡記為AB+CD＝AD+CB。例如，往少量的氫氧化鈉溶液中加入適量的鹽酸，會發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，生成鹽和水，其化學方程式為：4．復分解反應(yīng)HCl+NaOH＝NaCl+H2O化學反應(yīng)并不總是以同樣的速率發(fā)生。有些反應(yīng)很快，如爆炸；而有些反應(yīng)就相當慢，如鐵的腐蝕。同一個反應(yīng)，由于條件不同，反應(yīng)速率也會不一樣?；瘜W反應(yīng)速率的大小取決于反應(yīng)物粒子相互結(jié)合的難易程度。如果想加快一個化學反應(yīng)，就應(yīng)使反應(yīng)物粒子有盡可能多的機會碰撞；反之，應(yīng)可能減少反應(yīng)物粒子碰撞的機會?；瘜W家可以通過控制反應(yīng)條件達到控制化學反應(yīng)速率的目的。影響化學反應(yīng)速率的因素有以下幾種。1．濃度增大反應(yīng)速率的途徑之一是提高反應(yīng)物的濃度。濃度是指某一物質(zhì)在特定體積的另一物質(zhì)中的百分比。2．表面積當固體與氣體或液體反應(yīng)時，只有固體表面上的粒子與其他反應(yīng)物接觸。假設(shè)將固體研碎，情況會怎樣呢？固體的表面積增大了。反應(yīng)物的表面積越大，反應(yīng)速率就越大。3．溫度提高反應(yīng)速率的第三種方法是加熱。當加熱某物質(zhì)時，它的粒子運動加快，快速運動的粒子可以通過兩種途徑提高反應(yīng)速率。第一，接觸機會增加，使它們有更多可能參加反應(yīng)；第二，高速運動的粒子有更高的能量，這些能量使反應(yīng)物較容易克服活化能能壘。有些時候，我們需要使用一些物質(zhì)使反應(yīng)緩慢進行。這種降低化學反應(yīng)速率的物質(zhì)稱為阻化劑。阻化劑的發(fā)現(xiàn)曾對建筑行業(yè)產(chǎn)生了重要影響。硝化甘油是一種能快速分解并釋放出巨大能量的烈性炸藥，純凈的硝化甘油只要輕輕一搖就可能爆炸?？刂品磻?yīng)速率的又一途徑是改變化學反應(yīng)的活化能。如果能降低反應(yīng)活化能，則反應(yīng)速率加大。催化劑就是一種通過降低反應(yīng)活化能來提高化學反應(yīng)速率的物質(zhì)。催化劑可以加快化學反應(yīng)，但其本身在化學反應(yīng)前后不會發(fā)生改變。4．催化劑5．阻化劑運動的描述幾種常見的力01運動和力力的合成與分解牛頓運動定律宇宙間一切物體都在不停地運動，要描述一個物體的運動，需要以某個物體作為參考，這個被選作參考的物體叫做參考系。參考系的選取可以是任意的，許多認為“不動”的物體，是因為選取的參考系不同產(chǎn)生的。同一個物體的運動，參考系不同，運動描述的結(jié)果也不同。如坐在行駛著的火車里的人，以火車為參考系人是靜止的，以地面為參考系人是運動的。（一）運動的相對性1．參考系在選定參考系以后，為了定量地描述物體的位置和位置隨時間的變化，必須在參考系上選擇一個坐標系。（一）運動的相對性2．坐標系直線坐標系：研究物體沿直線運動時，可用直線坐標系來確定物體在各個時刻的位置。平面直角坐標系：研究物體在平面上運動時，可用平面直角坐標系來確定物體在各個時刻的位置?？臻g直角坐標系：研究物體在空間里運動時，可用空間直角坐標系來確定物體在各個時刻的位置。任何物體都具有一定形狀和大小。物體上各點在空間位置不同，在運動中，物體上各點在空間位置變化一般來說也不相同，所以要詳細描述物體的位置及位置變化并不是一件簡單的事情。但是在某些情況下，可不考慮物體的形狀和大小，從而簡化問題，把物體看作一個有質(zhì)量的點，這個代替物體有質(zhì)量的點稱為質(zhì)點。（二）質(zhì)點研究物體時，通常要知道物體經(jīng)過的路程，路程是物體運動軌跡的長度。例如，計算從北京運往上海的貨物運費時，就要知道火車從上海到北京運動軌跡的長度。這個軌跡的長度，就是它的路程。從物體的初始位置指向末位置的有向線段，叫做物體的位移。如圖4-1所示（三）路程和位移圖4-1運動員的位移大家都知道兔子比烏龜跑得快，但是在“龜兔賽跑”的放事中兔子卻輸了。到底它們誰運動得快呢？要說清楚這個問題，必須研究運動快慢的描述方法。大家已經(jīng)知道，物理學中用速度表示運動的快慢。物體的位移與發(fā)生這一位移所用的時間的比值，叫做物體運動的速度，即式中V表示質(zhì)點的速度，s表示質(zhì)點的位移，t表示發(fā)生這個位移所用的時間。（四）速度力是物體對物體的作用，產(chǎn)生力的作用時，總有兩個物體。例如，馬拉車，馬對車施了力：磁鐵吸鐵，磁鐵對鐵施了力。當一個物體受到力的作用時，一定有另一個物體對它施加這種作用。施加力的作用的物體，叫做施力物體；受到力的作用的物體，叫做受力物體。缺少施力物體或缺少受力物體，都不會有力的作用。圖4-2表示作用在彈簧秤上的力，方向水平向右，大小是30N。圖4-2作用在彈簧秤上的力重力是指由于地球的吸引而使物體受到的力。地球上的一切物體都受到重力。物體所受重力G的大小與物體的質(zhì)量m成正比，用公式表示為：G=mg式中，g表示重力加速度，也就是自由落體加速度。1．重力圖4-3用彈簧秤測重力圖4-4用懸掛法測重心用手拉彈簧，使彈簧伸長，手會感到彈簧對手有拉力；用手壓彈簧，使彈簧縮短，手會感到彈簧對手有壓力。發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原狀而對阻礙它的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。拍網(wǎng)發(fā)生彈性形變，對網(wǎng)球產(chǎn)生彈力，同時，球也發(fā)生形變，對拍網(wǎng)也產(chǎn)生彈力，如圖4-5所示。放在桌子上的書壓在桌面上，使桌面發(fā)生微小形變；發(fā)生形變的桌面對書產(chǎn)生向上的彈力，這就是桌面對書的支持力，如圖4-6所示。2．彈力圖4-6桌面彈力圖4-5拍網(wǎng)彈力摩擦是常見的現(xiàn)象。例如，關(guān)閉發(fā)動機的汽車，在馬路上行駛一段距離后總要停下來，原因之一就是汽車輪胎和馬路之間有摩擦。當一個物體在另一個物體表面上滑動的時候，要受到另一個物體阻礙它滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮Φ拇笮∨c兩物體間的壓力有關(guān)。大量實驗表明：兩個物體間的滑動摩擦力的大小與這兩個物體表面壓力的大小成正比。如果用F表示滑動摩擦力的大小，用FN表示壓力的大小，二者之間的關(guān)系可用公式表示為：F=μFN式中，μ是比例常數(shù)，叫做動摩擦因數(shù)，它的大小與相互接觸的材料以及接觸面的光滑程度有關(guān)。在壓力相同的情況下，滑動摩擦力的大小取決于材料間的動摩擦因素的大小。3．摩擦力物體所受滑動摩擦力的方向總是與它發(fā)生滑動的方向相反，圖4-7表示在地面上滑動的木塊受到的滑動摩擦力的方向。在日常生活中，有時會遇到這種情況：用力推箱子，但箱子沒有被推動，箱子和地面間雖然有相對運動的趨勢，但仍然保持靜止。我們可以用實驗模擬這個事實。在桌面上放一個木塊，用彈簧秤去拉它（見圖4-8）。3．摩擦力圖4-8靜摩擦力

圖4-7滑動摩擦力的方向

摩擦力的作用隨處可見。例如，許多車輛采用摩擦達到減速的目的，這利用了摩擦力對物體相對運動的阻礙作用。手能拿住瓶子不滑落，織成布的紗線不散開，靠的是靜摩擦力的作用。在糧庫、碼頭安裝的皮帶運輸機（見圖4-9）上，是靠貨物和傳送皮帶間的靜摩擦力來工作的。3．摩擦力圖4-9皮帶運輸機（一）力的合成如果一個力作用在物體上產(chǎn)生的效果與幾個力共同作用的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，而那幾個力就叫做這一個力的分力。求幾個已知力的合力，叫做力的合成，求一個已知力的分力，叫做力的分解。1．一條直線上的力的合成當兩個力沿著一條直線作用時，如果兩個力的方向相同，合力的大小等于兩個分力大小之和，合力的方向與兩個分力的方向相同；如果兩個力的方向相反，合力的大小等于兩個分力的大小之差，合力的方向與分力中數(shù)值較大的那個分力的方向相同，如圖4-10所示。用公式表示為：F1與F2同向，F(xiàn)=F1+F2（F與F1、F2的方向相同）F1與F2反向，F(xiàn)=F1-F2（F與大的力的方向相同）圖4-10一條直線上的力的合成2．互成角度的力的合成如果兩個力互成一定角度，怎樣確定它們合力的大小和方向呢？通過實驗可以證明，互成角度的兩個力的合力，能夠用平行四邊形定則得出：以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，經(jīng)過這兩條有向線段的交點的對角線就代表這兩個力的合力，如圖4-11所示。圖4-11用平行四邊形定則求合力（二）力的分解力的分解是力的合成的逆運算，根據(jù)力的等效原則和平行四邊形定則，在知道已知兩個分力的方向或已知一個分力的大小和方向的情況下，可以把力分解為唯一的一對分力。許多情況下，分力的方向是可以判定的。例如，把兩條互成角度的繩子掛起來，物體對繩子產(chǎn)生拉力F（F的大小等于物體所受的重力G），F(xiàn)作用的效果是使兩根繩子被拉長。由此知道，沿著兩繩伸長的方向有兩個力FA和FB，這兩個力就是力F的兩個分力。根據(jù)平行四邊形定則，按一定比例作圖，就可以求出這兩個分力的大小，如圖4-12所示。圖4-12力的分解（二）力的分解又如，把物體放在斜面上（見圖4-13），這時作用在物體上的重力產(chǎn)生兩個作用：一個是物體壓迫斜面使它發(fā)生微小形變，另一個作用是使物體沿斜面方向向下滑動?？梢?，重力G的兩個分力一個在垂直于斜面的方向，另一個在平行于斜面的方向。因此，從物體的重心O按一定比例畫出重力G，根據(jù)平行四邊形定則，就可以求出兩個分力F1和F2。圖4-13力的分解（2）1．牛頓第一定律一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改這種狀態(tài)為止。這就是牛頓第一定律。物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性，牛頓第一定律又稱慣性定律。2．牛頓第二定律牛頓通過實驗發(fā)現(xiàn)：物體的加速度與所受的作用力成正比，與它的質(zhì)量成反比。這就是牛頓第二定律。用公式表示為：也可以寫成式中，k是比例常數(shù)，它的值決定于公式中各量所用的單位。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是千克（kg），加速度的單位是米每二次方秒（m/s2）。根據(jù)上述公式可以規(guī)定力的單位：將質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度所需要的力定義為力的單位，叫做牛頓，符號是N。即：1N=1kg·m/s2。這樣，國際單位制中，牛頓第二定律公式中的比例系數(shù)k=1，于是公式可以簡化為F=ma3．牛頓第三定律如果你穿著布鞋，用腳尖猛踢足球，腳對球的作用力會使球飛向遠處，但也使你的腳尖疼得不敢著地（見圖4-14（a））。用手拉彈簧，彈簧受到手的拉力，手也受到彈簧的拉力。在平靜的湖面上，如果人在一只船上用力推另一只船，在另一只船受到推力遠離的同時，自己的船也會向相反的方向運動?；^冰的同學可能經(jīng)驗更多，穿著旱冰鞋的兩個同學，不論誰推誰，兩個人都同時被推動（見圖4-14（b））。（a）

（b）

圖4-14作用力與反作用力3．牛頓第三定律作用力和反作用力之間存在什么關(guān)系呢？請同學自己做實驗來研究一下。兩個同學一組，用兩個彈簧秤分別做以下實驗（見圖4-15），每次實驗中可以改變拉力的大小，同時觀察兩個彈簧秤的示數(shù)。從實驗中可以看到，不論哪一種情況，兩個彈簧秤的示數(shù)總是同時出現(xiàn)、同時消失，并且示數(shù)相同。這表明，彈簧秤A拉彈簧秤B的同時，彈簧秤B也拉彈簧秤A。這兩個力分別作用在兩個物體上，總是同時出現(xiàn)、同時消失，并且大小相等。再注意一下這兩個力的方向，就知道它們是相反的，而且作用在一條直線上。圖4-15作用力與反作用力實驗3．牛頓第三定律大量實驗表明：物體之間的作用力和反作用力的大小相等、方向相反，作用在一條直線上。這就是牛頓第三定律。為了方便，常常用F表示作用力，用F’表示反作用力，于是，這兩個力的關(guān)系用公式表示為：式中的負號表示它們的方向相反。3．牛頓第三定律牛頓第三定律在實際中應(yīng)用很廣。例如，人走路時用腳蹬地，腳對地面施加一個向后的作用力，地面同時也給人一個大小相等的向前的反作用力，使人前進。輪船的發(fā)動機帶動螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)時，螺旋槳對水施加一個向后的作用力，水同時也給船一個大小相等的向前的反作用力，使船前進。應(yīng)用牛頓第三定律分析物體的運動時要注意，作用力和反作用力不能相互抵消，因為它們分別作用在兩個物體上，不是作用在同一個物體上的一對平衡力，如圖4-16所示。圖4-16作用力和反作用力不能相互抵消什么是浮力浮力產(chǎn)生的原因02沉和浮影響浮力大小的因素物體的浮沉條件浮沉條件在技術(shù)上的應(yīng)用圖4-17中，把手放入水中，感到水對手有向上的托力；圖4-18中，游泳的人可浮在水面上，也感到水對人有向上的托力。像這樣，浸在液體中的物體受到液體向上的托力，這個向上的托力叫浮力。

圖4-17水對手的浮力

圖4-18水對游泳的人的浮力圖4-19是用彈簧秤測鐵塊，A空氣中重力G=4N，再將鐵塊浸入水中，發(fā)現(xiàn)彈簧秤示數(shù)變小，F(xiàn)=3N，說明鐵塊受一個向上的力，即浮力F浮=G-F=1N。所以在液體中下沉的物體也受浮力。用彈簧測力計測浮力。圖4-19用彈簧秤測浮力圖4-20中放有一個小盒子，由于液體內(nèi)部同一深度的壓強相等，液體對小盒子四周側(cè)面沒有壓力差；不同深度的壓強不同，深處壓強大，淺處壓強小，對其上表面產(chǎn)生一個向下的較小的壓力，液體對其下表面產(chǎn)生一個向上的較大的壓力，上、下表面存在一個壓力差，這個壓力差就是產(chǎn)生浮力的原因。圖4-20浮力產(chǎn)生的原因圖4-21是利用測力計探究浮力與深度的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：a、b、c處測力計讀數(shù)不等，且a>b>c>d，可見，當砝碼由水面進入水中時，隨著砝碼進入深度的增大，砝碼受到的浮力越大。d、e處測力計讀數(shù)相等，當砝碼完全浸沒在水中時，砝碼受到的浮力與深度無關(guān)。圖4-22是利用測力計探究浮力與液體的密度的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：砝碼在鹽水中比在水中受到的浮力要大?？梢姡旐来a完全浸沒在不同液體中時，液體的密度越大，砝碼受到的浮力越大。圖4-21利用測力計探究浮力與深度的關(guān)系

圖4-22利用測力計探究浮力與液體的密度的關(guān)系圖4-23是利用測力計探究浮力與物體排開液體體積的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：浮力與物體排開液體體積成正比，且浮力與物體排開液體的重力相等。圖4-23利用測力計探究浮力與物體排開液體體積的關(guān)系綜上所述：浸入液體中的物體所受的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)，與物體浸沒在液體中的深度，物體的密度、質(zhì)量、體積和形狀等無關(guān)。圖4-20中，設(shè)小盒子上表面離水面的距離為h，小盒子的高為L，上、下表面的面積相等，均為S。液體內(nèi)部h深處的壓強公式為：這就是阿基米德原理：浸入液體中物體所受浮力大小等于物體排開液體所受的重力。即：則圖4-24中，將雞蛋放入清水中，然后不斷加鹽，改變水的密度，直到雞蛋上浮到液面。在此過程中，雞蛋的浮沉有四種情況：當F浮<G時，下沉；當F浮>G時，上??；當F浮=G時，懸浮、漂浮，如圖4-25所示。圖4-24雞蛋與浮力

圖4-25雞蛋的浮沉情況潛艇能在水中上浮和下潛，也可以在水下航行。它是利用改變自身重量的方法來控制沉浮的，如圖4-26所示。圖4-26潛艇及其浮沉原理聲音的產(chǎn)生和傳播超聲波和次聲波03聲與聽覺人的發(fā)聲和聽覺1．聲音的產(chǎn)生仔細考察日常生活中聽到的各種聲音，可以發(fā)現(xiàn)它們都是由相關(guān)的物體受振動而發(fā)出的。這種振動的物體，稱為聲源。

固體、氣體振動會發(fā)聲，即使是液體振動，也一樣可以發(fā)出聲音，如瀑布所發(fā)出的聲就是液體振動時的聲音。人發(fā)聲是由于聲帶的振動。鳥鳴聲是由于其氣管和支氣管交界處鳴管、發(fā)聲肌膜的振動，蟬的叫聲是由于其翅膀的抖動（見圖4-28）。圖4-28蟬通過翅膀的振動發(fā)聲

2．聲音的傳播聲音是由物體的振動產(chǎn)生的，它又是如何傳到我們的聽覺器官的呢？現(xiàn)將一個正響著的電鈴置于有抽氣機的玻璃罩內(nèi)（見圖4-29），這時，雖有隔絕，但仍可聽見電鈴聲；若將玻璃罩內(nèi)的空氣逐漸抽出，電鈴聲便逐漸變?nèi)?，當罩?nèi)的空氣僅余少許時，則電鈴聲減弱到幾乎聽不見。若再把空氣徐徐放入罩內(nèi)，則電鈴聲又逐漸增強。這個實驗表明：物體的振動所發(fā)出的聲音需要通過傳遞聲音的媒質(zhì)來傳播到聽覺器官——耳，這媒質(zhì)通常是空氣。若沒有傳聲的媒質(zhì)（如氣體、液體、固體等），聲音是不能傳播開來的。圖4-29真空罩中的鬧鐘2．響度和振幅聲音的響度與聲波運載的能量有關(guān)，是聽者對聲波主觀上感覺到的聲音強弱，它與聲源振動的幅度及振幅有關(guān)，振幅越大，響度越大。3．音色兩種聲源發(fā)出的聲音，有時音調(diào)和響度都相同，但我們?nèi)阅鼙鎰e聲源的不同發(fā)聲體。1．音調(diào)和頻率音調(diào)就是樂音的高低，它與聲源振動的快慢有關(guān)。（一）聲音的要素（二）超聲波及其應(yīng)用頻率高于20000Hz的聲波稱為超聲波。超聲波在自然界中是存在的，例如，風聲和海浪聲中除了有我們能夠聽到的聲波以外，也含有超過我們聽覺范圍的聲波。有些動物的器官如蝙蝠、蟋蟀、紡織娘等都能發(fā)出超聲波。與可聽聲波相比，超聲波具有以下獨特性能：（二）超聲波及其應(yīng)用束射性：超聲波可以像光一樣聚集成為一束能量高度集中的波束，向著一定的方向直線傳播出去，這種性能使波具有較好的方位分辨力和較遠的作用距離。頻率越高，束射性越好。高能性：由于頻率高所引起的質(zhì)點振動，即使振幅很小，但加速度也很大，因此可以產(chǎn)生很大的力，使它所傳播的能量比可聽聲波大得多，106Hz的超聲波所傳播的能量相當于振幅相同的103Hz的可聽聲波的106倍。穿透性：實驗證明，超聲波在液體里傳播，損耗很小，在固體里傳播，損耗更小。因此，超聲波對液體和固體有很強的穿透性，可以利用它來對液體或固體的深部進行探測。（二）超聲波及其應(yīng)用由于超聲波具有以上特性，它在近代的科學研究和技術(shù)上得到日益廣泛的應(yīng)用，我們可以用人工方法制造許多形式不同的超聲波發(fā)射器，它們的頻率變化從2萬～10億Hz不等，同時也能制造相應(yīng)的各種形式不同的超聲波接收器，用它們接受各種超聲波信號。因此，可以利用它來測量海的深度：記錄發(fā)送和接收時間間隔，再根據(jù)聲波在水中的傳播速度，就可以計算出反射處的距離，反復測量多次，最終畫出海底的地形圖。按相同的道理，超聲波也能用來幫助探索魚群、暗礁、潛水艇（見圖4-30）等。圖4-30利用超聲波探測潛水艇（三）次聲波及其應(yīng)用頻率低于20Hz的聲波稱為次聲波。次聲波的應(yīng)用近年來也有發(fā)展。建立次聲波接受站，可以監(jiān)聽幾千里外的核武器試驗、導彈的發(fā)射。仿生學專家模擬水母耳研制出的臺風預報儀（稱作“水母耳”）可以預報海嘯、地震和臺風。最近，也有科學家利用次聲波對人體產(chǎn)生作用的特點，探索研制一種能導致神經(jīng)麻痹的“武器”——“次聲炸彈”。1．人的發(fā)聲人的頸部有一種產(chǎn)生聲音的結(jié)構(gòu)，叫做喉（見圖4-31）。它的內(nèi)部有一個空腔，稱為喉腔，喉腔中部連著兩塊能夠振動發(fā)聲的肌肉——聲帶。它們緊密地并列在一起，而且像橡皮筋一樣，拉得越緊，反彈的聲音越大。在兩根聲帶中間有一條裂縫，叫做聲門裂。隨著聲帶的一緊一松，聲門裂也忽長忽短、忽大忽小。圖4-31喉的結(jié)構(gòu)2．聽覺聽覺是聲波作用于聽覺器官，使其感受細胞興奮并引起聽神經(jīng)的沖動發(fā)放傳入信息，經(jīng)各級聽覺中樞分析后引起的感覺。外界聲波通過介質(zhì)傳到外耳道，再傳到鼓膜。鼓膜振動，通過聽小骨傳到內(nèi)耳，刺激耳蝸內(nèi)的毛細胞而產(chǎn)生神經(jīng)沖動。神經(jīng)沖動沿著聽神經(jīng)傳到大腦皮層的聽覺中樞，形成聽覺。耳包括外耳、中耳和內(nèi)耳三部分（見圖4-32）。聽覺感受器和位覺感受器位于內(nèi)耳，因此耳又叫位聽器。圖4-32耳的結(jié)構(gòu)光的反射和折射透鏡成像04光與視覺眼睛及視覺的形成（一）光的量度有許多物體，如太陽、電燈、螢火蟲、水母等，它們都能自己發(fā)光，而月亮、星星，雖然看上去很亮，但這不是它們自己發(fā)出的光。習慣上，我們把自己能夠發(fā)光的物體叫做發(fā)光體，也稱為光源。1．光源有時候，光源利用適當?shù)难b置后，發(fā)出的光不是發(fā)散的，而是平行的光束（如探照燈，見圖4-34），這種光源稱為平行光源。圖4-34探照燈的光束（一）光的量度不同光源的發(fā)光強弱是不同的，即使是同一個光源，沿著不同的方向，其發(fā)光強弱也可能不同。發(fā)光強度就是表示光源發(fā)光強弱的量。光源發(fā)光時，總要消耗其他形式的能量。從光源向空間不斷輻射出去的可見光具有一定的能量。我們把光源在單位時間內(nèi)向各個方向發(fā)出的全部光能，稱為光源的光通量。發(fā)光體在單位面積上發(fā)出的光通量，稱為發(fā)光體的發(fā)光亮度。發(fā)光體的發(fā)光強度相同，但發(fā)光面積不同，發(fā)光亮度也不同。2．發(fā)光強度、光通量和發(fā)光亮度（一）光的量度在日常生活中，我們能不能看清楚一個物體，或能否辨別物體上及其細微的部分，這與物體表面被照明的程度有關(guān)系，在受照物體表面上得到的光通量與被照射的面積之比，稱為這個表面的照度，也稱為光通密度。它描述的是物體表面被照明的程度，當物體表面積一定時，表面得到的光通量越多，表面的照度就越大，如果表面所得到的光通量一定，則在均勻照射的情況下，被照射的面積越大，照度越小。3．照度（二）光的反射與折射1．光的反射和反射定律光的反射是指光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，如圖4-35所示。光在反射時，具有一定的規(guī)律。根據(jù)實驗結(jié)果，得出光的反射定律：圖4-35光的反射（1）在反射現(xiàn)象中，反射光線，入射光線和法線都在同一個平面內(nèi)。（2）反射光線，入射光線分居法線兩側(cè)。（3）反射角等于入射角。上述定律可歸納為：“三線共面，兩線分居，兩角相等”。（二）光的反射與折射2．光的折射和折射定律光的折射是指光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生變化的現(xiàn)象，如圖4-36所示。光的折射與光的反射一樣都是發(fā)生在兩種介質(zhì)的交界處，只是反射光返回原介質(zhì)中，而折射光則進入到另一種介質(zhì)中，由于光在兩種不同的物質(zhì)里傳播速度不同，故在兩種介質(zhì)的交界處傳播方向發(fā)生變化，這就是光的折射。光在折射時，也有一定的定律。圖4-35光的折射（二）光的反射與折射2．光的折射和折射定律根據(jù)實驗結(jié)果，得出光的折射定律：（1）光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)中時，折射光線與入射光線、法線在同一平面上，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)。（2）當光線垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不變，在折射中光路可逆。（3）入射角的正弦與折射角的正弦的比值，對于給定的兩種媒質(zhì)是一個常數(shù)（這個常數(shù)稱為光線由一種媒質(zhì)射入第二種媒質(zhì)時的折射率），它等于光在這兩種媒質(zhì)中的光速之比。實驗還表明：光在任何媒質(zhì)里的傳播速度都比在真空中的傳播速度小，所以任何媒質(zhì)的折射率都大于1。光速在空氣中和在真空中極為接近，可看成近似相等，即空氣的折射率近似等于1。（三）全反射1．全反射現(xiàn)象光從一種媒質(zhì)射入另一種媒質(zhì)時，一般是同時發(fā)生反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象的。當光線從折射率較小的媒介（光在其中的傳播速度較大）進入折射率較大的媒質(zhì)（光在其中的傳播速度較?。r，折射角小于入射角，它就朝向法線折射；當光線從折射率較大的媒質(zhì)進入折射率較小的媒質(zhì)時，折射角大于入射角，它就遠離法線折射。如果入射角為小于90°的角時，折射角剛好等于90°，折射光恰好掠過界面，與界面平行，這時的入射角稱作臨界角；（三）全反射1．全反射現(xiàn)象如果入射光線的入射角再繼續(xù)增大，大于臨界角，那么，光線全部從媒質(zhì)分界面上返回折射率較大的媒質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為全反射。發(fā)生全反射的條件是：①光線從折射率比較大的媒質(zhì)射入折射率比較小的媒質(zhì)；②入射角大于臨界角。（三）全反射2．全反射現(xiàn)象的應(yīng)用近年來發(fā)展起來的光導纖維，就是全反射的一種運用。光導纖維在醫(yī)學上也獲得了應(yīng)用。例如，病人胃的內(nèi)部可通過插入整齊排列的光導纖維束來進行檢查。這樣，可以不做外科手術(shù)而對胃內(nèi)的病變進行診斷和治療。1．凸透鏡成像規(guī)律在光學中，由實際光線匯聚成的像稱為實像，能用光屏承接；反之，則稱為虛像，只能由眼睛感覺。物體放在焦點之外，在凸透鏡另一側(cè)成倒立的實像，實像有縮小、等大、放大三種。物距越小，像距越大，實像越大。物體放在焦點之內(nèi)，在凸透鏡同一側(cè)成正立放大的虛像。物距越大，像距越大，虛像越大，如圖4-38所示。圖4-38凸透鏡成像圖2．凹透鏡成像規(guī)律對于薄凹透鏡，當物體為實物時，成正立、縮小的虛像，像和物在透鏡的同側(cè)，如圖4-39所示；當物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距（指絕對值）以內(nèi)時，成正立、放大的實像，像與物在透鏡的同側(cè)；當物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距（指絕對值）時，成像于無窮遠；當物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為一倍焦距以外兩倍焦距以內(nèi)（均指絕對值）時，成倒立、放大的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)；當物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距（指絕對值）時，成與物體同樣大小的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)；當物體為虛物，凹透鏡到虛物的距離為兩倍焦距以外（指絕對值）時，成倒立、縮小的虛像，像與物在透鏡的異側(cè)。圖4-39平等光線經(jīng)凹透鏡后的屈光現(xiàn)象（一）人眼構(gòu)造眼睛可以分為三部分：眼球、眼附屬器和視覺通路。眼球接受外界光線的刺激；視覺通路把視覺沖動傳至大腦的視覺中樞，獲得視覺形象；眼附屬器則主要對眼球及視覺通路起保護作用。在這些結(jié)構(gòu)中，最重要的是眼球，下面重點介紹它的構(gòu)造，如圖4-41所示。圖4-41眼球構(gòu)造1．眼球壁它由外向內(nèi)可分為三層：外層為纖維膜，中層為葡萄膜，內(nèi)層為視網(wǎng)膜。（1）外層纖維膜由纖維組織構(gòu)成，堅韌而有彈性。前1/6透明的角膜和后5/6乳白色的鞏膜共同構(gòu)成完整、封閉的外壁，起到保護眼內(nèi)組織、維持眼球形狀的作用。（3）（2）中層葡萄膜具有豐富的色素和血管，所以又叫色素膜，具有營養(yǎng)眼內(nèi)組織及遮光的作用。內(nèi)層視網(wǎng)膜是一層透明的膜，具有感光作用，是視覺形成的神經(jīng)信息傳遞的最敏銳的區(qū)域。其作用好比照相機的底片。2．眼內(nèi)容物眼內(nèi)容物即眼球內(nèi)的組織，包括房水、晶狀體和玻璃體。三者均為屈光間質(zhì)，有曲折光線的作用。為無色透明的液體，充滿前后房，由睫狀體的睫狀突產(chǎn)生，具有營養(yǎng)角膜、晶體及玻璃體，維持眼壓的作用。房水：位于虹膜、瞳孔之后，玻璃體之前，借助懸韌帶與睫狀體相連。形狀如雙凸透鏡，是一種富有彈性、透明的半固體，能改變進入眼內(nèi)光線的屈折力，相當于照相機調(diào)焦的作用。晶狀體：位于晶狀體后面，充滿眼球后部的4/5空腔，為透明的膠質(zhì)體，主要成分為水。具有屈光和支撐視網(wǎng)膜的作用。玻璃體：（二）視覺的形成圖4-42所示為人的視覺成像過程。外界物體反射來的光線帶著物體表面的信息經(jīng)過角膜、房水，由瞳孔進入眼球內(nèi)部，經(jīng)聚焦在視網(wǎng)膜上形成物像（見圖4-42（a））。物像刺激了視網(wǎng)膜上的感光細胞，這些感光細胞產(chǎn)生的神經(jīng)沖動沿著視神經(jīng)傳入到大腦皮層的視覺中樞，即大腦皮層的枕葉部位，在這里把神經(jīng)沖動轉(zhuǎn)換成大腦中認識的景象（見圖4-42（b））。這些景象經(jīng)過加工，“角度感”“形象感”“立體感”等協(xié)同工作，并把圖像根據(jù)攝入的信息在大腦虛擬空間中還原，還原等于把圖像往外又投了出去（見圖4-42（c））。虛擬位置大致與原實物位置對準，這才是我們所見到的景物（見圖4-42（d））。圖4-42視覺的形成（三）眼睛的缺陷及其矯正近視眼是指眼在不使用調(diào)節(jié)時，平行光線通過眼的屈光系統(tǒng)屈折后，焦點落在視網(wǎng)膜之前的一種屈光狀態(tài)，如圖4-43所示。所以近視眼不能看清遠方的目標。近視多發(fā)生在青少年時期，遺傳因素有一定影響，但其發(fā)生和發(fā)展與燈光照明不足、閱讀姿勢不當、近距離工作較久等有密切關(guān)系。圖4-43近視眼的成像1．近視眼（三）眼睛的缺陷及其矯正1）近視眼的分類按照近視的程度來分，3.00D以內(nèi)者稱為輕度近視眼；3.00D～6.00D者為中度近視眼；6.00D以上者為高度近視眼，又稱病理性近視。按照屈光成分來分，由于眼球前后軸過度發(fā)展所致，稱為軸性近視眼；由于角膜或晶體表面彎曲度過強所致，稱為彎曲度性近視眼；由屈光間質(zhì)屈光率過高所致，稱為屈光率性近視眼。1．近視眼（三）眼睛的缺陷及其矯正2）矯正近視的方法1．近視眼角膜屈光性手術(shù)：包括放射狀角膜切開術(shù)（RK）、準分子激光切削術(shù)（PRK）、準分子激光原位角膜磨鑲術(shù)（LASIK）等。眼內(nèi)屈光手術(shù)：包括透明晶體摘除術(shù)、有晶體眼的人工晶體植入術(shù)等。鏡片矯正：包括框架眼鏡、角膜接觸鏡。（三）眼睛的缺陷及其矯正處在休息狀態(tài)的眼使平行光的視網(wǎng)