高中物理必修第一冊-序言

序言物理學——研究物質及其運動規(guī)律的科學一、教學目標

1.使學生認識物理學概況，了解物理學的研究范圍。知道學習物理學的重要意義。

2.通過序言的學習，讓學生對物理產生濃厚的興趣激發(fā)、探索的興趣和積極性。3.讓學生樹立學好物理的必勝信心。二、教學重點和難點

讓學生了解物理、增加興趣、激發(fā)志趣、掌握方法。三、教學過程【引入】大家在初中已經學習了一些物理知識，相信大家對物理學有了一定的了解。今天是我們進入高中物理的第一課，同學們能不能分享一下你們心目中的物理學是怎樣的？同學們對物理學有什么印象呢？【學生活動】講述學生心目中的物理學【教師講授】物含妙理，究其本質——物理學的由來回望歷史，人類自古以來就對自然界充滿好奇。日出日落、辰宿列張、春華秋實、寒來暑往，大自然的各種神奇現象，讓人們驚嘆不已的同時渴望著弄清其背后的規(guī)律和聯(lián)系。在好奇心和人類提高生產力水平的需求驅使下，人類對自然規(guī)律進行著不懈的探索。我國古代人們探索自然規(guī)律的過程中也留下了很多發(fā)明，如：渾儀——望遠鏡發(fā)明前世界上最先進的天文觀測工具日晷——我國古代利用日影測得時刻的一種計時儀器以上兩個發(fā)明都屬于物理研究的實驗儀器，物理學就是在人類探索大自然的過程中結出的最重要的果實之一。在初中的時候大家已經接觸過物理學，并學習了一些物理知識。初中我們以體會物理的趣味性和實用性為主，而在高中我們將認識更加豐富多彩的物理現象，學習更為深刻的物理知識，并在學習過程中進一步領悟科學研究的方法。洞察天地，萬物之理——物理學概述早在2000多年前的古希臘時期，亞里士多德、阿基米德等一批科學家就開始了對物理現象和規(guī)律的探索，并發(fā)現了杠桿原理、浮力定律等規(guī)律。這是物理學的萌芽時期。亞里士多德b)阿基米德16~

17世紀，伽利略和牛頓等人在前人工作的基礎上創(chuàng)立了系統(tǒng)性的力學理論，建立了實驗觀測和理論分析計算相結合的現代研究方式。牛頓伽利略【提問】你們還知道哪些著名的物理學家嗎？【學生舉例】1687

年，牛頓出版了他的名著《自然哲學的數學原理》。這標志著現代意義的物理學正式誕生。經過四個世紀的發(fā)展，物理學已經成為一個分支眾多、深刻影響當代科學技術發(fā)展乃至人類社會文明進步的基礎學科。物理學是一門實驗科學，也是一門崇尚理性、遵循邏輯推理的理論科學。由于物質世界紛繁復雜，有限的實驗和觀察難以完全揭示其背后的本質規(guī)律和內在聯(lián)系。因此，在依賴先進的科學裝置的同時，物理學的發(fā)展山必須借助于強有力的數學中工具和大型計算技術，以及深刻的洞察力和豐富的想象力。今天，物理學中的基本概念和理論、實驗方法和手段，已經越來越廣泛的應用于其他學科，極大的豐富了人類對物質世界的認識，推動了科學技術的創(chuàng)新和革命，促進了生產力的發(fā)展和人類文明的進步。如：物理學和激光技術物理學與宇航工程物理學與納米技術觀察現象，揭示本質——物理學研究的特點物理研究對象——大到宇宙空間，小到微觀原子核，近到衣、食、住、行，研究物質存在的基本形式，以及它們的性質和運動規(guī)律，與我們的生活無處不在。由于交通工具的缺乏，古人大部分活動只能在陸地上進行，出現“天圓地方”等學說。16~17世紀，哥白尼、第谷和開普勒等人通過詳盡的觀測和分析，逐漸認識到地球和其他行星都在繞著太陽運動，并找到了這些運動的規(guī)律。隨著工具的發(fā)展人們對客觀事物的觀察越來越全面，認識也越來越深刻。最終，依據這些觀測和分析，牛頓發(fā)現了萬有引力定律揭示了這些運動規(guī)律的根源。伽利略和牛頓還認識到物體，即便在不受力的情況下，也會一直運動下去，這個結論是和我們通常的直覺相反的。這種對內在規(guī)律深刻的認識靠的是精確的實驗和嚴密的邏輯分析，二者缺一不可。一代代的物理學家在探究客觀世界的過程中，發(fā)現了很多行之有效的研究方法。在物理學習中，我們不僅要掌握具體的知識，而且要學習和體會這些物理方法，并努力運用他們解決各種實際問題。學以致知，客觀理性——物理學背后的科學精神物理學的發(fā)展和成就與它所蘊含的科學精神密不可分。首先是學以致知的探索精神。前面說過，人類對自然界的好奇心是科學發(fā)展最重要的動力之一。人們在它的驅使下研究很多問題，其中，有的能直接轉化成技術，服務于實際應用，但是也有很多是當時看不到直接用途的，比如伽利略研究的力和運動的問題、牛頓發(fā)現的萬有引力定律，當時都屬于無用之學。正是這些看似沒有用的、以求知為目的的探索，使人們獲得了對自然規(guī)律完整深人的認識。其次是實事求是的客觀精神。物理學的目的是求真，客觀事實是判斷對錯的標準，對就是對，錯就是錯。猜想和論斷必須能經受得住實驗的檢驗和邏輯的推敲。19世紀末20世紀初，當人們發(fā)現權威的牛頓學說不適用于微觀和高速情況時，便認真地對其進行修正;1936年大名鼎鼎的愛因斯坦向雜志投出一篇論文，審稿人和編輯發(fā)現論文有錯，便毫不猶豫地指出并拒稿。這些都是物理學史上實事求是、務實求真的佳話。還有就是理性分析的精神。物理學強調數學計算和邏輯分析，環(huán)環(huán)相扣，有原因才有結果。不合平邏輯的地方必然意味著有問題，必須搞清楚。物理學的殿堂中，沒有詭辯者的位置。需要指出的是，科學精神不僅對科學研究很重要，而且在社會生產、日常生活的各方面都是有價值的?，F代社會分工精細、節(jié)奏緊湊，很多時候“失之毫厘，差之千里”這就要求我們在工作和生活中要做到實事求是、嚴謹認真并且講求邏輯，敬畏和尊重客觀規(guī)律，從而提高效率、減少失誤。另外，秉承實事求是和講求邏輯的精神，還會使我們在碰到問題的時候，面對現實、認真分析，根據實際作出判斷與選擇，不盲從、不走極端。揭示自然，造福人類——物理學的應用物理學的發(fā)展，推動了工業(yè)、農業(yè)和信息技術等方面的進步，引發(fā)了一次次的產業(yè)革命，改變了人類的生產和生活方式。技術的進步又為物理學的研究提供了更為強大的手段，并引發(fā)人們對物理問題進行更深人的思考，從而反過來促進物理學的發(fā)展。哥白尼哥白尼19世紀17世紀16世紀愛因斯坦麥克斯韋牛頓20世紀科學獨立存在有了完整的體系【教師播放幻燈片展示隨著時間流逝物理學在生活中的應用?！浚▓D片略）【提問】同學們還知道哪些物理學和哪些生活中的應用息息相關嗎？創(chuàng)立于17世紀的牛頓力學，被廣泛地應用于工程技術，大大推動了社會發(fā)展。18~19世紀，工程上對蒸汽機等熱機的改進需求，又迫使人們對熱的問題進行深入研究，引發(fā)了熱力學的巨大進步。19~20世紀初，電磁學的發(fā)展，直接導致發(fā)電機和無線電通信的誕生，使電能被廣泛利用。電走進了千家萬戶，世界被電燈點亮，電話和電報把各地的人們連接起來，人類從此進人了電氣時代。進入20世紀以后，物理學的研究范圍更加廣闊。人們掌握了微觀世界的規(guī)律，這更為有力地推動了技術的進步和社會的變革。對原子核的認識，使人們掌握了核能，建造了核電站并發(fā)展了治療腫瘤的放療等技術;對固體中電子運動的研究，引發(fā)了半導體工業(yè)的誕生，導致了晶體管、集成電路和大容量電子存儲技術的發(fā)明，從而使人們可以制造半導體芯片(圖0-4);對原子、分子物理和光學的深人研究，引發(fā)了原子鐘、激光和光纖通信等技術的誕生。原子鐘是衛(wèi)星定位系統(tǒng)的核心，激光被廣泛用于工業(yè)、通信、醫(yī)療和國防，而遍布全球的光纖網是互聯(lián)網的物理載體，它把全世界連在一起。毫不夸張地說，20世紀是物理學的世紀，人們每時每刻都在享受物理學發(fā)展帶來的果實。今天世界的整個面貌，都和物理學的巨大進步密不可分。前景廣闊，充滿挑戰(zhàn)——物理學的未來19世紀下半葉，以力學、熱學和電磁學為主要內容的經典物理學，幾乎能解釋當時已知的所有物理現象。因此，當20世紀第一個春天來臨之際，英國物理學家開爾文在“新春獻詞”的演說中，躊躇滿志地宣告:“科學大廈已經基本建...后章物理學家只需做一些零碎的修補工作就行了?！钡捯魟偮洌念A言就被個接一個的重大發(fā)現所打破。在微觀領域內，已經深入到基本粒子的亞核世界（10-15厘米），并建立起統(tǒng)一描述電磁、弱、強相互作用的標準模型，引起了人們測量觀、因果觀的深刻變革。在在宇觀領域內，研究的探針已達到1028厘米的空間標度和1017秒的宇宙紀元；廣義相對論的理論預言，在巨大的時空尺度上得到了證實，引起了人們時空觀、宇宙觀的深刻變革。宏觀領域內，關于物質存在狀態(tài)和運動形式的多樣性、復雜性的探索，也取得了突破性的進展。在20世紀，物理學捷報頻傳，重大發(fā)現一此伏被起，從來沒有停止過。那么，21世紀還會有重要的發(fā)現嗎?著名法國物理學家、諾貝爾獎得主德布羅意在《物理學的未來》一文中說:“我們的知識越是發(fā)展，自然就越是以其多種表現證明它擁有無盡的財富，甚至在很先進的科學領域，如物理學，我們也沒有理由認為我們已經“耗盡’了自然財富，或者認為我們已經接近完整地掌握了自然界的全部財富”事實正是這樣的，當前，還有許多困擾物理學的難題。例如，目前的物質結構理論認為“夸克”構成了質子、中子等強子，但是，夸克為什么不能單獨存在?如何將描述微觀世界運動的量子力學和描述引力的廣義相對論結合起來，以解釋宇宙的起源和演化?能否像用麥克斯韋理論統(tǒng)一描述電和磁-樣，用某理論統(tǒng)一描述自然界的四種基本相互作用(弱力、強力、電磁力和引力?這些問題都有待人們去探索。此外，技術發(fā)展的需求，也提出了許多有價值的問題。如何制造可以方便使用的超導材料?如何開發(fā)更為清潔的能源?如何進一步提升計算機的性能?這些問題都與物理學直接相關。物理學如同一座大廈，已經被建設得很壯觀了，但尚未完工，也許永遠也不會完工，更壯觀的還在后面，還在等待著我們去建設和探索?！敖酱胁湃顺?，各領風騷數百年。”綜觀世界科技史，許多重要的科學發(fā)現都產生于科學家風華正茂的青年時期，在這個階段他們思維敏捷、敢于創(chuàng)新。年輕的同學們，你們當中一定會有人沿著前輩的足跡，為物理學的發(fā)展作出