自然科學(xué)教育教案期末.ppt

麗水學(xué)院理學(xué)院 留慶 博士,自然科學(xué)基礎(chǔ),第一節(jié) 自然科學(xué)發(fā)展的歷史軌跡,自然科學(xué)發(fā)展的三個(gè)階段： 古代：人類有歷史記載以后 近代：16世紀(jì)19世紀(jì) 現(xiàn)代：20世紀(jì)至今,一、古代自然科學(xué),四大文明古國： 古希臘、中國、印度和巴比倫,古希臘的科學(xué) 自然科學(xué)與哲學(xué)融合為自然哲學(xué) 科學(xué)家：蘇格拉底、柏拉圖、亞里士多德,古代中國的科學(xué) 四大發(fā)明產(chǎn)生了世界性的影響,火藥,印刷術(shù),造紙術(shù),指南針,古印度的科學(xué) 神話之邦，宗教、哲學(xué)異常發(fā)達(dá),古巴比倫（阿拉伯）的科學(xué) 底格里斯河與幼發(fā)拉底河流域的美索不達(dá)米亞（希臘語：兩河之間的地方 ）是世界最早的文明 主要發(fā)明：太陽歷、象形文字、數(shù)學(xué)計(jì)算,伽利略的貢獻(xiàn) 力學(xué)：伽利略是第一個(gè)把實(shí)驗(yàn)引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家 天文學(xué)：他是利用望遠(yuǎn)鏡觀測天體取得大量成果的第一位科學(xué)家 哲學(xué)：他一生堅(jiān)持與唯心論和教會(huì)的經(jīng)院哲學(xué)作斗爭,2、近代自然科學(xué)的發(fā)展 19世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞學(xué)說、生物進(jìn)化論、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律,經(jīng)典力學(xué)：牛頓的三條基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律和萬有引力定律 萬有引力定律： 自然界中一切具有質(zhì)量的物體之間都存在著相互吸引的作用力，這一引力的大小與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間的距離平方成反比。 F=G（M/R2） 其中G=6.6710-11m3/(Kgs2)稱引力常數(shù)。 意義：這一定律的發(fā)現(xiàn)，把天體和地面上物 體的運(yùn)動(dòng)描述統(tǒng)一了起來，并深刻揭 示了其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,第一定律：慣性 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 第二定律：質(zhì)量 物體的加速度跟物體所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。即：F=a (其中=dv/dt)。 第三定律：作用力與反作用力定律 兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。即：F= F,運(yùn)動(dòng)三定律,生物進(jìn)化論的確立 1859年，達(dá)爾文出版物種的起源，提出相似的物種都是相互聯(lián)系的，起源于一個(gè)共同的祖先；自然界中存在著優(yōu)勝劣汰的競爭，舊種被消滅，新種不斷產(chǎn)生， 呈現(xiàn)物種的連續(xù)變化。,核心思想：自然選擇學(xué)說 （適者生存，不適者淘汰） 重要意義：細(xì)胞學(xué)說和達(dá)爾文進(jìn)化論是19世紀(jì)生物科學(xué)史上的大事件，揭示了生物界的統(tǒng)一性及其發(fā)展的規(guī)律。這是生物科學(xué)發(fā)展史上的一次空前的綜合，是生物科學(xué)的里程碑。恩格斯把它們與能量守恒和轉(zhuǎn)化定律一起譽(yù)為19世紀(jì)三大發(fā)現(xiàn)。,1、十九世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)是： 、 、 。 2、被尊稱為近代科學(xué)之父的是（ ） A. 牛頓 B. 伽利略 C. 哥白尼 D. 道爾頓 3、不屬于實(shí)驗(yàn)的一個(gè)階段是：（ ） A. 準(zhǔn)備階段 B. 實(shí)施階段 C. 結(jié)果處理階段 D. 提出假說階段,能量守恒與轉(zhuǎn)化定律 細(xì)胞學(xué)說 生物進(jìn)化論,B,D,八大行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：,近圓性 共面性 同向性,：指所有行星軌道的偏心率都很小，幾乎 近于圓形,：所有行星的公轉(zhuǎn)軌道面都是比較接近的，大體在一個(gè)平面上，與地球軌道面的交角都不大,：指行星繞日公轉(zhuǎn)的方向是相同的，也 同太陽自轉(zhuǎn)的方面一致,1、地球的外部圈層,大氣圈、水圈和生物圈既是相互區(qū)別和相互獨(dú)立的，又是相互滲透和相互作用的,與人類生活密切相關(guān)的圈層,特點(diǎn)：越向外密度越小，大氣總質(zhì)量的70%75%集中在對流層 對流層與人的生活有關(guān)，如天氣現(xiàn)象 作用：對生物圈的形成、發(fā)育和保護(hù)有很大的作用,（1）大氣圈,（2）水圈 包括液態(tài)水、固態(tài)水和氣態(tài)水,（3）生物圈 是地球特有的圈層，和大氣圈、水圈甚至地殼交織在一起,結(jié)構(gòu)： 外核由鐵、硅、鎳等構(gòu)成，呈熔融態(tài)或近于液態(tài) 內(nèi)核由鐵和鎳構(gòu)成，可能為固態(tài),作用：由于外核流體的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)磁流體力學(xué)的規(guī)律 而形成地球磁場,（3）地核,（4）地球表層,是一個(gè)獨(dú)特的物質(zhì)體系，大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈互相滲透、交錯(cuò)重疊的復(fù)雜綜合體，是人類生活的場所, 十九世紀(jì)末，湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，并知道電子是原子的組成部分由于電子是帶負(fù)電的，而原子又是中性的，因此推斷出原子中還有帶正電的物質(zhì)那么這兩種物質(zhì)是怎樣構(gòu)成原子的呢？,湯姆遜,在湯姆遜的原子模型中，原子是一個(gè)球體；正電核均勻分布在整個(gè)球內(nèi)，而電子都象棗核那樣鑲嵌在原子里面,電子,正電荷,這個(gè)模型不久就被實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了,著名的 粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福,根據(jù)湯姆遜模型計(jì)算的結(jié)果：電子質(zhì)量很小，對粒子的運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生明顯影響；由于正電荷均勻分布，粒子所受庫侖力也很小，故粒子偏轉(zhuǎn)角度不會(huì)很大,1、絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來方向前進(jìn),2、少數(shù)粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),3、極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)超過90,4、有的甚至幾乎達(dá)到180,第一條現(xiàn)象說明，原子中絕大部分是空的,第二、三現(xiàn)象可看出，粒子受到較大的庫侖力作用,第四條現(xiàn)象可看出，粒子在原子中碰到了比它質(zhì)量大的多的東西,在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核 原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里 帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn),盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu),1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮核，得到了質(zhì)子，進(jìn)而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想被他的學(xué)生查德威克用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并得到公認(rèn),質(zhì)子,中子,核子,質(zhì)子數(shù),電荷數(shù),原子是由帶正電荷的原子核(質(zhì)子+中子)和帶負(fù)電荷的核外電子組成的。,原子本身沒有電性，由于質(zhì)子和電子中和作用,成人體內(nèi)約含1.2 kg鈣，其中99%存在于骨骼和牙齒中，它使得骨骼和牙齒具有堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)支架。幼兒及青少年缺鈣會(huì)得佝僂病和發(fā)育不良，老年人缺鈣會(huì)發(fā)生骨質(zhì)疏松，容易骨折。因此，人體每日必須攝入足夠量的鈣。幼兒正處于生長發(fā)育階段，需要攝入比成人更多的鈣。,佝僂病,缺碘患者,1931年起，日本富山縣神通川流域出現(xiàn)了一種怪病，使許多婦女自殺。論經(jīng)濟(jì)、家庭、人緣，她們都無可挑剔。為何自殺呢？是由于得了骨痛病，表明痛得厲害，用一個(gè)痛字還不足以形容。這種病一開始是在勞動(dòng)過后腰、手、腳等關(guān)節(jié)疼痛，在洗澡和休息后則感到輕快；延續(xù)一段時(shí)間后，全身各部位都神經(jīng)痛、骨痛尤烈，進(jìn)而骨骼軟化萎縮（如圖所示），以致呼吸、咳嗽都帶來難忍之苦，因而自殺。 “痛痛病”是鎘中毒引起的，患者手足疼痛，全身各處都很易發(fā)生骨折。得這種病的人都一直喊著“痛?。⊥窗?！”，直到死去，所以被叫做“痛痛病”。,痛痛病患者,鎘是一種重毒元素，主要引起強(qiáng)烈的骨痛和骨骼嚴(yán)重畸形。,水俁病實(shí)際為有機(jī)水銀燈中毒?；颊呤肿銋f(xié)調(diào)失常，甚至步行困難、運(yùn)動(dòng)障礙、弱智、聽力及言語障礙；重者例如神經(jīng)錯(cuò)亂、思覺失調(diào)、痙攣，最后死亡。,水俁病患者,鉈中毒脫發(fā),1、沿海陸地向海的自然延伸部分稱為（ ） A、沿海平原 B、大陸架 C、大陸坡 D、大洋盆地,B,2、銀河系形態(tài)為圓盤體，中部稱為 ，核球四周叫 。,核球,銀盤,3、細(xì)胞膜具有 和 的特性。,選擇透過性,半流動(dòng)性,機(jī)械運(yùn)動(dòng)物體之間或物體內(nèi)部各部分之間，相對位置發(fā)生改變的過程。,辯證唯物主義觀點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)是絕對的：自然界中沒有不運(yùn)動(dòng)的物體（運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的屬性） 運(yùn)動(dòng)是相對的：相對于參照系來說的，不存在 “絕對”靜止的物體,例：一位學(xué)生在作文中寫到：“紅日從東方冉冉升起，我坐在奔馳的火車?yán)?，靜靠在椅背上，欣賞著窗外的景物，只見路旁的樹木急速地向后退去” 試指出“升起”、“奔馳”、“靜靠”、“后退”這幾種運(yùn)動(dòng)形式所對應(yīng)的參照物。,運(yùn)動(dòng)都是相對于參照物來說的,（1）作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，同時(shí)改變，分別作用在兩個(gè)不同的物體上。 （2）作用力與反作用力是一對性質(zhì)相同的力。 （3）作用力與反作用力的大小和方向與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。,牛頓第三定律,兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上。,（二）運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,慣性 牛頓第一定律 平衡力作用下的運(yùn)動(dòng) 牛頓第二定律,慣性,一切物體都具有保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。,慣性的作用,牛頓第一定律,一切物體總是保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。,毛巾,棉布,木板,1、“小小竹排江中游，巍巍群山兩岸走”這一歌詞中所描述的參照物是 和 。 2、關(guān)于作用力與反作用力下面說法正確的（ ） A 作用力與反作用力名稱是不能互換的 B 兩個(gè)物體只有接觸才能產(chǎn)生作用力與反作用力 C 作用力與反作用力有時(shí)可作用在同一物體上 D 作用力變大其反作用力也一定變大,練習(xí),山 竹排,D,練習(xí),1、地球上（ ）的線速度最大 A、回歸線 B、北極 C、南極 D、赤道 2、因地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的自然現(xiàn)象是（ ） A、晝夜長短變化 B、晝夜交替 C、四季的劃分 D、各地?zé)崃康牟町?D,B,類型 自然要素分類： 土地資源、水資源、生物資源、礦產(chǎn)資源 再生性質(zhì)分類： 不可更新的資源（礦產(chǎn)） 可更新的資源（水、森林、土壤） 永可更新的資源（太陽能、風(fēng)能）,基本特征： 具有生產(chǎn)能力 數(shù)量有限 具有時(shí)間性（季節(jié)性） 有固定的空間和地域,我國土地資源的特點(diǎn) 土地類型多樣 可利用土地相對數(shù)量少 各類土地資源分布極不均衡,水土流失,我國是世界上最早開始農(nóng)業(yè)耕種的國家，水土流失已經(jīng)使一部分地區(qū)幾乎變成不毛之地。據(jù)估計(jì)，我國水土流失面積達(dá)150萬平方千米，每年流失土壤約50億噸。僅黃河水系每年流失土壤就達(dá)16億噸之多。如果將這些流失的泥土堆成高寬各1米的堤壩，就可以繞地球20圈以上。,土地荒漠化,目前，我國沙漠、戈壁及沙漠化土地面積已達(dá)149.6萬平方千米，占我國國土面積的15.5。也就是說我國960萬平方千米的土地上，超過1/7的土地已沙化。另外，尚有15.8萬平方千米的土地正在沙化，其中包括393萬公頃農(nóng)田和493萬公頃草場。據(jù)專家估計(jì)，目前我國的沙漠正以每年1560平方千米的速度繼續(xù)擴(kuò)大。,草場退化,我國的草場過渡放牧問題十分嚴(yán)重，草場的退化也因而十分嚴(yán)重。據(jù)我國北方和青藏高原等10個(gè)牧業(yè)省區(qū)統(tǒng)計(jì)，建國后，牧場放養(yǎng)牧畜頭數(shù)增加了23倍，而草場面積卻在減少。嚴(yán)重地過度放牧，使我國的草場退化問題十分嚴(yán)重。,砍伐森林,我國的森林資源日益減少，從1952年至1985年人口由5.7億增加到了10.59億，幾乎增加了1倍，而同期我國的森林實(shí)際消耗量大約為6080億立方米，相當(dāng)于現(xiàn)有森林都已采伐了一遍。例如，新中國成立初期，東北地區(qū)有成熟的原始森林資源約3.1億立方米，目前已減少2/3，有些地區(qū)已到了無林開采的地步。,基本特征： 淡水資源所占比例小 水資源是可再生的自然資源 水資源與人類關(guān)系最密切,我國目前水資源情況,按水資源量大小排列,中國水資源蘊(yùn)涵量占全球第四位,若按人均占有量來算,中國人均水資源量相當(dāng)于世界人均量的1/4。,中國水的焦點(diǎn)問題,中國水的焦點(diǎn)問題,主要集中在以下三方面： 1、洪水災(zāi)害損失日趨嚴(yán)重。 1993年-1998年全國洪災(zāi)的直接經(jīng)濟(jì)損失為9000億元，相當(dāng)于同期財(cái)政收入的1/5，1998年洪災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失2551億元。,2、缺水問題十分突出。 3、水環(huán)境日趨惡化。從全球來說,水資源的污染問題十分突出。目前,全世界約有1/10的河流都受到了不同程度的污染,全世界有29億人喝不上干凈的水。經(jīng)水傳染的疾病每年使1500萬人喪生，其中大部分是兒童。在我國農(nóng)村，目前有3000多萬人和幾千萬頭牲畜吃水困難。全國1/4人口的飲水不衛(wèi)生，影響健康。,我國國內(nèi)的水污染情況,我國水環(huán)境惡化的問題也十分突出,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 一、江河湖泊等水體受到污染 二、北方河流斷流的現(xiàn)象加劇,特別是像黃河這樣的大河，也連續(xù)斷流，加重了淤積，排洪能力下降，居民飲水困難，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受損。 三、大量超采地下水，使局部地區(qū)形成降落漏斗，造成地面下沉，沿海地區(qū)海水入侵。北京地區(qū)地面最大下沉達(dá)0.6米，天津城區(qū)最大下沉2.6米。另外,我國對于水土流失的治理緩慢，草原退化、沙漠化面積仍不斷擴(kuò)展。,我國666個(gè)城市中，有400多個(gè)供水不足，每日缺水1600萬立方米，嚴(yán)重缺水的城市有111個(gè)，每年因缺水影響工業(yè)產(chǎn)值就達(dá)到2000多億元。或許不久的將來，祈求一碗水將會(huì)成為人們的愿望。所以我們應(yīng)該從我做起，自覺加入到保護(hù)水資源的行列。,練習(xí),1、水資源有三個(gè)基本特征，即：淡水資源所占比例小、 和水資源與人類關(guān)系最密切。 2、把“十分珍惜和合理利用每一寸土地，切實(shí)保護(hù)耕地”作為基本國策的原因之一是（ ） A.山地少，平地多 B.土地利用類型結(jié)構(gòu)合理 C.后備土地資源不足 D.人均土地資源占有量大,是可再生的自然資源,C,1、能源問題 一方面：面臨著能源的日益短缺 另一方面：對能源的需要不斷增長，且要解決污染問題,解決方法： 開源：用再生資源和原子核能代替礦產(chǎn)能源 節(jié)流：節(jié)約能源，特別重視節(jié)約礦物燃料 提高利用率 控制人口增長,能源問題及其分類,3、核能,裂變：重原子核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核 聚變：兩個(gè)氫原子核聚合成一個(gè)較重的原子核,4、太陽能（來自地球以外的能源）,是再生資源 優(yōu)點(diǎn): 能量很大 沒有污染 缺點(diǎn)： 受晝夜和天氣影響 目前利用成本高,太陽能利用 將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：太陽能熱水器等 將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能：太陽能電池 將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能：光合作用,練習(xí),1、下列物質(zhì)屬于非可再生資源的是（ ） A.石油 B.水和水能 C.土地 D.森林 2、解決能源問題的出路，歸納為四個(gè)字，就是開源節(jié)流。開源是 ；節(jié)流就是節(jié)約使用能源，特別重視節(jié)約礦物燃料。,用再生資源和原子核能代替礦產(chǎn)能源,A,解: 第一步 求出某人1分鐘放出的能量 0.62.0 104 焦耳 第二步 求代謝率 N = W / t = 0.62.0 104 / 60 = 200 瓦特,例：人體一般每消耗 1 升氧平均釋放 2.0 104 焦耳能量，如果某人步行上班，每分鐘呼出全部氣體中耗氧量為0.6升，試計(jì)算某人步行時(shí)的代謝率。,例：一臺(tái)提升重物用的電動(dòng)機(jī)，其線圈電阻r 為 2歐姆，如果電動(dòng)機(jī)輸入電流為10安培，問 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為多少？3分鐘內(nèi)產(chǎn)生多 少熱量？,解：第一步 求線圈發(fā)熱功率 P P = I 2 r = 10 22 = 200 瓦特 第二步 求熱量 Q = I 2 r t = 10 2 2 3 60 = 36000 焦耳,練習(xí),1、做功和熱傳遞都可以使物體的 發(fā)生變化，所以就此來說， 和 是等效的。 2、自由擺動(dòng)的秋千，擺動(dòng)的幅度越來越小。下列說法中正確的是（ ）。 A.機(jī)械能守恒 B.能量正在消失 C.總能量守恒，正在減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.只有動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化,內(nèi)能,功,熱量,C,3、生活中到處可見能量轉(zhuǎn)化的事例，以下事例中只有機(jī)械能轉(zhuǎn)化的是（ ）。 A.正在運(yùn)轉(zhuǎn)中的電風(fēng)扇 B.火柴在空氣中燃燒 C.電路中的蓄電池 D.機(jī)械表的指針不停地轉(zhuǎn)動(dòng),D,化學(xué)能轉(zhuǎn)化