八年級物理站在巨人的肩膀上

八年級物理站在巨人的肩膀上第一頁，共33頁。物理學在人類社會的發(fā)展中有很重要的作用,特別是在近代和現(xiàn)代,每一次的工業(yè)革命都是物理學的突破,從蒸汽機車到電的產(chǎn)生,再到信息技術的出現(xiàn),人類對科學的探索是永無止境的.在探索的路上，有眾多的科學巨人為后人留下了果實豐碩的園地、科學探究的方法及不朽的科學精神。“站在巨人的肩膀上”，我們才能站得更高，看得更遠。第一頁第二頁，共33頁。如果我比其他人看得遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上。

-----牛頓第二頁第三頁，共33頁。一、知識園地——碩果累累1、什么是物理學？2、你知道是利用什么方法把宇宙飛船送入太空的？第三頁第四頁，共33頁。物理學就是研究自然界的物質(zhì)結構、相互作用和運動規(guī)律的自然科學。它包含力學、熱學、聲學、光學、電學等方面的知識。物理是一門以觀察和實驗的科學，除了物理知識以外還包括探究方法和科學精神。什么是物理學？第四頁第五頁，共33頁。在探索宇宙的同時，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

m第五頁第六頁，共33頁。信息技術的應用給人類帶來了巨大的影響，集成了成千上萬個電子元件的芯片，既小又輕，以致于螞蟻都能搬動。第六頁第七頁，共33頁。3、你知道人們是怎樣制造出新材料嗎？放大了200萬倍的銥原子排列圖第七頁第八頁，共33頁。激光的應用螞蟻能搬動的集成電路芯片第八頁第九頁，共33頁。超導中的磁懸浮5、你還知道物理在生活中還有哪些應用？第九頁第十頁，共33頁。超導技術正在蓬勃發(fā)展，其應用將緩解人類的能源危機。超導技術及其應用比爾·李1911年，荷蘭科學家昂內(nèi)斯用液氦冷卻水銀，當溫度下降到４.２K時發(fā)現(xiàn)水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導電性。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學家發(fā)現(xiàn)，如果把超導體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時，磁感應線將從超導體中排出，不能通過超導體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。超導電性和抗磁性是超導體的兩個重要特性。使超導體電阻為零的溫度，叫超導臨界溫度。經(jīng)過科學家們數(shù)十年的努力，超導材料的磁電障礙已被跨越，下一個難關是突破溫度障礙，即尋求高溫超導材料。第十頁第十一頁，共33頁。奇異的超導陶瓷1973年，人們發(fā)現(xiàn)了超導合金――鈮鍺合金，其臨界超導溫度為23.2K，該記錄保持了13年。1986年，設在瑞士蘇黎士的美國IBM公司的研究中心報道了一種氧化物（鑭－鋇－銅－氧）具有35K的高溫超導性，打破了傳統(tǒng)“氧化物陶瓷是絕緣體”的觀念，引起世界科學界的轟動。此后，科學家們爭分奪秒地攻關，幾乎每隔幾天，就有新的研究成果出現(xiàn)。1986年底，美國貝爾實驗室研究的氧化物超導材料，其臨界超導溫度達到40K，液氫的“溫度壁壘”（40K）被跨越。1987年2月，美國華裔科學家朱經(jīng)武和中國科學家趙忠賢相繼在釔－鋇－銅－氧系材料上把臨界超導溫度提高到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溫度的記錄提高到125K。從1986－1987年的短短一年多的時間里，臨界超導溫度竟然提高了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！高溫超導材料的不斷問世，為超導材料從實驗室走向應用鋪平了道路。第十一頁第十二頁，共33頁。超群的超導磁體超導材料最誘人的應用是發(fā)電、輸電和儲能。由于超導材料在超導狀態(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)強磁場。而用常規(guī)導體做磁體，要產(chǎn)生這么大的磁場，需要消耗3.5兆瓦的電能及大量的冷卻水，投資巨大。超導磁體可用于制作交流超導發(fā)電機、磁流體發(fā)電機和超導輸電線路等。

第十二頁第十三頁，共33頁。超導發(fā)電機在電力領域，利用超導線圈磁體可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5萬～6萬高斯，并且?guī)缀鯖]有能量損失，這種發(fā)電機便是交流超導發(fā)電機。超導發(fā)電機的單機發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機提高5～10倍，達1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50％。

磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機同樣離不開超導強磁體的幫助。磁流體發(fā)電發(fā)電，是利用高溫導電性氣體（等離子體）作導體，并高速通過磁場強度為5萬～6萬高斯的強磁場而發(fā)電。磁流體發(fā)電機的結構非常簡單，用于磁流體發(fā)電的高溫導電性氣體還可重復利用。

第十三頁第十四頁，共33頁。超導輸電線路超導材料還可以用于制作超導電線和超導變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計，目前的銅或鋁導線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達1000多億度。若改為超導輸電，節(jié)省的電能相當于新建數(shù)十個大型發(fā)電廠。第十四頁第十五頁，共33頁。二、科學探究其樂無窮科學探究的環(huán)節(jié)：提出問題猜想與假設制定計劃與設計實驗進行實驗與收集證據(jù)分析與論證評估交流與合作

第十五頁第十六頁，共33頁?？茖W探究的七個基本環(huán)節(jié)：

二、科學探究——其樂無窮提出問題猜想與假設制訂計劃與設計實驗進行實驗與收集數(shù)據(jù)分析與論證評估交流與合作能從日常生活、實驗觀察中提出問題提出原因，進行推測或假設經(jīng)歷制訂計劃與設計實驗的過程，會選擇方法和所需器材，有控制變量的初步意識能用不同方法收集資料能對信息數(shù)據(jù)進行比較和處理小組交流進一步完善實驗，得出正確結論有團隊意識，把別人的意見、自己的方案，準確地寫下來。第十六頁第十七頁，共33頁?？茖W探究的七個基本環(huán)節(jié)：

1、提出問題——能從日常生活、實驗觀察中提出問題

2、猜想與假設——提出原因，進行推測或假設

3、制訂計劃與設計實驗——經(jīng)歷制訂計劃與設計實驗的過程，會選擇方法和所需器材，有控制變量的初步意識4、進行實驗與收集數(shù)據(jù)——能用不同方法收集資料5、分析論證——能對信息進行比較和處理6、評估——小組之間進行交流進一步完善實驗，得出正確結論7、交流與合作——有團隊意識，把別人的意見、自己的方案，準確地寫下來。第十七頁第十八頁，共33頁。二、科學探究——其樂無窮1、科學探究的步驟（1）提出問題（2）猜想與假設（3）制定計劃與設計實驗（4）進行實驗與收集證據(jù)（5）分析與論證（6）評估（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，一直是人們感興趣的問題，法國科學家經(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？2、猜想與假設：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。第十八頁第十九頁，共33頁。3、制定計劃與設計實驗：他們用飛碟代替石塊進行了實驗，他們制作了一個“打水漂機”，實驗實際上是個機械化彈弓，用來發(fā)射不同大小的鋁制飛碟，射向一個水池，同時用高速攝像機將飛碟在水面彈跳的過程拍下來。4、進行實驗收集證據(jù)：實驗時“打水漂機”向一個水池發(fā)射飛碟，高速攝像機拍攝飛碟在水面彈跳的過程，在實驗中，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)。第十九頁第二十頁，共33頁。5、分析與論證：經(jīng)過反復嘗試，他們終于發(fā)現(xiàn)了打水漂的奧秘：關鍵在于角度，如果石塊入水的角度大于45度它根本就彈不起來，會直接沉入水中，當石塊與水面的夾角為20度時，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，速度必須達到每秒2.5米以上，否則就會落水，另外而扁平，圓形的石塊是打水漂最理想的材料。第二十頁第二十一頁，共33頁。6、評估：以前也有學者研究過打水漂，但他們的結論都是建立在推理而不是實驗的基礎，科學家對收集數(shù)據(jù)的可靠性進行了評估，最后認為實驗結論是可靠的。7、合作與交流：這項有趣的發(fā)現(xiàn)被發(fā)表在《自然》雜志上，打水漂實驗有著十分重要的意義。當航天器從空氣稀薄的太空中重返地球進入“濃密”的大氣層時，它的運動方式就與打水漂有幾分類似，也有一個在大氣中“彈跳”的過程，因此打水漂實驗將幫助物理學家更準確地模仿航天器回收過程，提高回收的成功率。第二十一頁第二十二頁，共33頁。古希臘哲學家亞里士多德曾經(jīng)提出重的物體下落快，輕的下落的慢，而伽利略認為輕的物體下落不一定慢。因此，伽利略和他的兩個學生，帶著兩個不同重量的鉛球（一個是另一個重量的10倍）登上了比薩斜塔頂。在同一時刻，伽利略讓他的兩個學生從同一高度扔下輕重不同的兩個球。結果，人們清楚地看到了兩個球在同一瞬間砸向地面。這個簡單的實驗用最直接的方式向人們證實了伽利略觀點的正確，并且也是亞里士多德的落體理論第一次受到的挑戰(zhàn)。后來。波義耳用真空容器證明了鉛彈與羽毛下落一樣快，進一步證明了伽利略觀點的正確。

從下面事例中找出各環(huán)節(jié)第二十二頁第二十三頁，共33頁。古希臘哲學家亞里士多德曾經(jīng)提出重的物體下落快，輕的下落的慢，而伽利略認為輕的物體下落不一定慢

伽利略認為物體下落速度與物體的輕重無關伽利略找來助手在比較高的斜塔進行實驗，要求兩球同時離開手進行下落。（兩個球都是鉛球，只是一個大，一個小）提出問題

猜想與假設

制訂計劃與設計實驗

第二十三頁第二十四頁，共33頁。結果兩個鉛球同時落地人們認為伽利略的實驗方法是合理的，只是做一次沒有很好的說服力后來波義耳用真空容器證明了鉛彈與羽毛下落一樣快，進一步證明了伽利略觀點的正確。進行實驗與收集數(shù)據(jù)

分析論證、評估

交流合作

第二十四頁第二十五頁，共33頁。三、科學精神——永遠高揚1、科學家們實事求是、尊重客觀規(guī)律，不迷信權威、敢于堅持真理。2、科學家們孜孜不倦、刻苦認真、鍥而不舍。3、科學家們善于交流，敢于提出與眾不同的見解。第二十五頁第二十六頁，共33頁。居里夫人是歷史上第一個獲得兩項諾貝爾獎的人，而且是僅有的兩個在不同的領域獲得諾貝爾獎的人之一居里夫人簡介三、科學精神——永遠高揚第二十六頁第二十七頁，共33頁。他們在放射性上的發(fā)現(xiàn)和研究，居里夫婦和亨利·貝克勒爾（HenriBecquerel）共同分享了1903年的諾貝爾物理學獎，居里夫人也因此成為了歷史上第一個獲得諾貝爾獎的女性。八年之后的1911年，居里夫人又因為成功分離鐳元素而獲得諾貝爾化學獎。出乎意外的是，在居里夫人獲得諾貝爾獎之后，她并沒有為提煉純凈鐳的方法申請專利，而將之公布于眾，這種作法有效的推動了放射學的發(fā)展。

居里夫人的發(fā)現(xiàn)第二十七頁第二十八頁，共33頁。三、科學精神——永遠高揚哥白尼：實事求是、尊重客觀規(guī)律、不迷信權威，敢于堅持真理。第二十八頁第二十九頁，共33頁。1957楊振寧與李政道憑他們提出的宇稱不守恒理論共同獲得了諾貝爾物理學獎。他們兩個人是最早獲得諾貝爾獎的中國人。1980楊振寧獲得拉姆福德獎（Rumford），1986年獲得美國國家科學獎章?lián)P振寧的簡介第二十九頁第三