人教版(2019)新教材高中物理必修1 序言-物理学：研究物质及其运动规律的科学课件(共63张PPT)

(共63张PPT)
序 言
物理学：研究物质及其运动规律的科学
目录
contents
物理学概述
01
02
物理学研究的特点
03
物理学的应用
04
物理学的未来
想一想
物理学给你的印象是怎么样的？
有的人觉得
物理——研究万物之理的一门科学
化学——研究原子的化合和分解的一门科学 生物——研究生命体的一门科学
政治——研究人类社会结构及经济运行规律的一门科学 历史——研究过去人类社会及文化的一门科学
地理——研究自然地貌的一门科学
音乐——让人听觉美妙的一门学科 体育——让人变得强壮的一门学科 美术——让人视觉享受的一门学科
结论：物理是一门 “最有道理”的科学
洞天察地，万物之理——物理学概述
01
物理是 什么？
物理学(Physics) 是研究物质结构及其相互作用和运动规律的一 门自然科学。
物理学是一门自然学科，伽利略把实验的方法引入物理学，物理学 成为一门独立的学科。
物理学研究的是力、声、光、电、热、原子等现象；物理学研究的 是物质基本结构、相互作用和运动规律。
英文 physics
来源于希腊文，原义是自然。
自然哲学
物理学
亚里士多德
(前384—前322)
伽利略
(1564年—1642年)
牛顿
(1643年—1727年)
爱因斯坦
(1879年—1955年)
萌芽
《自然哲学的数学原理》
经典物理学
现代物理学
伽利略.伽利雷(Galileo Galilei, 1564年2月 15日-1642年1月8日)。意大利数学家、物理学 家、天文学家，科学革命的先驱。伽利略发明 了摆针和温度计，在科学上为人类作出过巨大 贡献，是近代实验科学的奠基人之一。
艾萨克.牛顿(1643年1月4日-1727年3月31日)爵士， 英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全 书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、
《光学》。创立了力学理论，是经典力学的奠基人， 被誉为力学之父。
16-17世纪，伽利略和牛顿等人在前人工作的基础上创立了系统性的力学理论， 建立了实验观测和理论分析计算相结合的现代研究方式。
物理学的发展
十九世纪末形成三种较为成熟的重大理论: 1.经典力学(宏观低速)
热力学与经典统计物理学
电磁学
二十世纪初形成两种比较成熟的重大理论:
1、量子力学(微观)
2、狭义相对论(高速)
新分支
近代物理的理论基础
17世纪 经典力学
18世纪 热力学
19世纪 电磁学
20世纪 相对论 量子力学
物理学的发展过程
⒈是一门自然科学
⒊是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑 推理的科学。
起始于伽利略和牛顿时代，经过三个多世纪的发展，已成为一门有众多 分支的、令人尊敬和热爱的基础科学。
⒉是关于“万物之理”的学问
研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动 规律；还研究物质的内部结构在不同层次上认识物质的 各种组成部分及其相互作用、运动和转化的规律。
判天地之美 析万物之理
——庄子
物质世界的空间尺度
上下四方曰宇 古往今来曰宙
原子核
染色体
山
地球
太阳
太阳系
物质世界的空间尺度
远到宇宙深处，近至咫尺之间， 面对广袤苍穹之浩瀚、基本粒子 之精微（图0-2），物理学定量地 研究物质的存在形式、基本性质 以及运动和转化规律。物理学不 仅要探索物质的深层次结构，还 要在不同层次上认识物质的组成 部分及其相互作用。因此，说物 理学是关于“万物之理”的学问并 不为过。物理学是一门实验科学， 也是一门崇尚理性、遵循逻辑推 理的理论科学。由于物质世界纷 繁复杂，有限的实验和观察难以 完全揭示其背后的本质规律和内 在联系。因此，在依赖先进的科 学装置的同时，物理学的发展也 必须借助于强有力的数学工具和 大型计算技术，以及深刻的洞察 力和丰富的想象力。今天，物理 学中的基本概念和理论、实验方 法和手段，已经越来越广泛地应 用于其他学科，极大地丰富了人 类对物质世界的认识，推动了科 学技术的创新和革命，促进了生 产力的发展和人类文明的进步。
10-15m
10-4m
病毒
10-7m
分子
10-10m
人类
100m
103m
107m
109m
1013m
用 米 表 示 的 空 间 尺 度
使隐秘成可见，变未知为可知
“我心目中的物理学”
夸克 10-19 m
类星体 10 26 m
空间尺度
E-15
E-12
E-09
E-06
E-03
1
m
E+03
E+06
E+09
E+12
E+15
E+18
E+21
E+24
E+27
最小 的
细胞
原子
原子核
基本粒子
DNA长度
星系团
银河系
最近恒
星的距离
太阳系
太阳
山
哈勃半径
超星系团
人
蛇吞尾图，形象地表示了物质空间的层次
超子寿命 10-15 s
宇宙年龄 10 26 s
时间尺度
观察现象，揭示本质——物理学研究的特点
02
物理学通过定量的实验和严谨的逻辑分 析， 不断地揭示出自然界的客观规律和 各种现象的内在联系。
日 出 日 落
斗 转 星 移
其中有的和直觉吻合，也有很多与直觉不尽相同，需要通过 严密的实验和思考，才能透过表象看到本质
它们为什么不会掉下来？
古人曾凭直觉认为 地球是宇宙的中心
日心说
古人曾凭直觉认为 运动需要力来维持
16、17世 纪，哥白尼、第谷和开普勒……
牛顿运动定律
伽利略理想斜面实验、笛卡尔……
19世纪初，人们已 经知道电流能产生 磁场
法拉第电磁感
应定律
磁应该也能生电吧？
在物理学习中，我们不但要掌握具体的知识，而且要学习和 体会这些科学方法，并努力运用它们解决各种实际问题。
……
天为什么那么蓝？
太阳为什么东升西落？
昆虫为什么能飞？
苹果为什么往地上掉？
××高一的同学为什么这么优秀？
光的散射
日心说
空气动力学
万有引力
客观真理
一言以蔽之：why
好 奇 心
人类提高生产力水平的需求
洗碗
洗碗布
洗洁精
洗碗机
智能洗碗机
化纤纺织
化工
机械电子
信息技术
一言以蔽之：懒
学以致知，客观理性——物理学背后的科学精神
03
地心说
日心说
现代宇宙观
重物比轻物下落快
统治了两千多年
重物轻物 下落一样快
伽利略：逻辑推理
牛顿定律的权威
相对论和量子力 学的创立
19 世纪末 20 世纪初，当人们 发现权威的牛顿学说不适用于 微观和高速情况时
学以致知的探索精神 实事求是的客观精神
理性分析的精神
揭示自然，造福人类——物理学的应用
04
科技成就
物理学与科技
物理学的发展，推动了工业、农业和信息技术等方面的进步，引发 了一次次的产业革命，改变了人类的生产和 生活方式。
电磁学 和
半导体 发展
患肿瘤的病人在接受放射治疗
CT机
原子弹爆炸
氢弹爆炸
前景广阔，充满挑战——物理学的未来
05
物理学上
两朵乌云
英国物理学家、被授予 “开尔文勋爵” 的J. J. 汤姆孙 在“新春献词”的演说中，踌 躇满志地宣告：“科学
大厦已经基本建成……后辈物理学家 只需做一些零碎
的修补工作就行了。”
黑体辐射与“紫外灾难 ”
量子力学
“以太”漂移
相对论
著名法国物理学 家、诺贝尔奖得主 德布罗意在《物理学的未来》一文 中说: “我们的知识越是发展，自然 就越是以其多种表现证明 它拥有无 尽的财富，甚至在很先进的科学领 域，如物理学， 我们也没有理由认 为我们已经‘耗尽’了自然财富，
或者 认为我们已经接近完整地掌握 了自然界的全部财富。”
困扰物理学的难题……
夸克为什么不能单独存在？
如何将描述 微观世界运动的量子力学和描述引力的广
义相对论结合起 来，以解释宇宙的起源和演化？
能否像用麦克斯韦理论统 一描述电和磁一样， 用某一理论统一描述自然界的四种基 本相互作 用（弱力、强力、电磁力和引力）？
如何制造可以方便使用的超导材料？
如何开 发更为清洁的能源？
如何进一步提升计算机的性能？
普朗克
居里夫人
爱因斯坦
黑体辐射理论，狭义 相对论，光电效应
半导体晶体管，l 核 反应堆，宇宙大爆 炸理论
一蹋
＿
..
晶体的 X 射线衍射理
论及实验，超导现象， 广义相对论
噩子力学，固 体能 带 理论
＿
中子、正电子和宇宙 线，产生人工放射性 元索，电子显微镜 核啵共振理论
激光， 弱电统一理 论，远距离光纤通信
原理， 宇宙 微波 背录 辐射
＿
＿
蓝光 LED1 ， 巨磁阳 现象，扫描隧道显微 镜，高温超导材料
＿
Higgs 粒子观测、 引力波观测
弱柜互作用下宇称不 守恒，超 导 BCS 理论， 非阿贝尔规范场理论
矗
发现J/ W 粒子和t 子． 粒子物理的标准模型
中性原子的玻色—爱 因斯坦凝聚，纳米材 料与纳米结构于全球 卫星定位系统
即将发生咄
物理前沿：
宇宙与物质结构， 生命起源。
中微子振荡及中微子其他特性研究
宇宙背景辐射研究
激光点阵导致量子相变
光子晶体自组装： 探求光学线路代替电子线路
呈子信息处理
5 夸克粒子
新理论
高中物理教材简介
06
序言
物理学：物质及其运动规律的科 学
2
第一章 运动的描述 10
l ．质点 参考系 11
2. 时间 位移 14
3．位置 变化 快慢的描述一—速度 19
4．速度变化 快慢的描述一一加速度 25
第二章 匀变速直线运动的研究
33
1. 实验 ： 探 究小车速度随 时间变化的规 律 34
2. 匀 变速直线运动的速度 与时间的 关系 37
3. 匀变速 直线运动的位移 与时间的 关系 40
4. 自由落体运动 45
第三奎 相互作用一一力
54
l ．重力与 弹力 55
2．摩擦力 60
3．牛颉第三定律 64
4．力的合成和分解 68
5．共点力的 平衡 72
第四查 运动和力的关系
78
l ．牛硕笫一定律 79
2．实验 ： 探 究加速度与力、质量的 关系 83
3．牛颉笫二定律 88
4．力学单位 制 93
5．牛烦运动定律的 应用 97
6．超重和失 重 101
忑物埋：
－＼－匕
必修
＿
第一 册
＿
＿
第五章抛体运动
I. 曲线运动
运动的合成与分解
实验 ： 探 究平抛运动的 特点
4 抛体运动的规律
1
2
6
10
14
通高中敏科书
4配巳 占比心！
l
物理
必 修
第六章 圆周运动
I. ii 周运动
向心力
向心加速度
生活中的 圆周运 动
22
23
27
31
35
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第七章 万有引力与宇宙航行
l ．行星的运动
2， 万有引力定律
万有引力理论的 成就
宇宙航行
5 相对论时空观与牛 颜力学的局限性
43
44
49
55
59
65
第八室机械能守恒定律
功与功率
重力势能
动能和动能定理
机械 能守恒定律
实验 ： 验证机械 能守恒定律
课题研究
索引
73
74
79
84
89
95
102
106
中敏
物理
必修
第：垒册
第九章静电场及其应用
I. 电荷
库仑定律
电场 电场强度
静电的防止与利用
第十章 静电场中的能
电势能和电 势
电势差
3 电势差与电 场强度的 关系
电容器的电容
带电粒子 在电场中的运 动
第十一章 电路及其应用
电源和电 流
导体的电阻
实验：导体 电阻率的测 量
串联电路 和并联电路
实验 ： 练习使 用多用电表
第十二章 电能 能足守恒定律
电路中的能量转化
闭合电路的欧姆定律
实验 ： 电池电动势和内阻的测
4 能源与可持续发展
1 2 6 1 8
. L
25
26
31
35
38
44
第十三贲 电磁感应与电磁波初步
l．磁场 磁感线
磁感应强度 磁通量
电磁感应现象及应用
电磁波的发现及应用
5 能量贲子化
52
53
57
62
68
72
78
79
83
89
93
103
104
109
11 4
1 19
124
＿
第一章动虽守恒定律
l. 动
2．动受定理
3一动生守恒定
4一实验； 验 证 动 昼 守 位 定 律
- ． 弹 性 垃 挫 和 非 详 性 碰 拉
6 ． 反； 十现 象 火 箭
笫＝章机械振动
2．苟 谐 运 动 的描 述
一问谐运动的回复力和能
4 单 扛
实验 ： 用单抎刮 王重力加过度
．受迫择 动 共振
第三章机械波
l一波的形成
2 波的描述
3一波的反射飞 折
． 波 的 干 涉
5 ． 多普勒 效应
射 和 衍 射
第四章光
l ．光的折射
2．全反射
3一光的于涉
实验： 用双缝于 涉测 亚光的波长
．光 的衍射
．光 的偏扼 激光
矶题研究
．
第一章安培力与洛伦兹力 l 磁场对边电导线的作用力 2．磁场对运 动电荷的作用力
3 带电粒子在匀 强碰场中的运动 斗．质诗 仪 与回旋加速 器
第二章电磁感应
1 ＿ 楞次定f
2 法拉 笫电 磁 感应 定咎
涡流，｀电庭阻尼和电磁驱 动
互感和自感
第三章交变电流
1＿ 交交电流
交交电流的 捣述
变压器
电徙的辖送
第四章电磁振荡与电磁波
l．电磁挔 荡
电席场 与电 磁汰
无 线电 波的发射和接收
电磁波话
第五 传哦
］．认识传 感 器
帘见传惑 器的工作原理及总用
利用传感 器制作 的单的自动控制 装
课题研究
．
第一革分子动理论
1分 子动理论的基本内容
实验 ： 用油眨 法估洌 油酸分子的 女 4
．分子运动速 率分布规 i.
斗，分子动能和分子势能
第二章气体固体和液体
1，浅度和温标
. 气体的等 温变化
气体的等压 变化 和等容 文化 斗．固 休
5' ，液体
第三卒热力学定律
1 功、热和内能的改 变
之，热力学笫·一定律
3，能生守恒定
斗，热力学笫二定律
第四五 原子结构和波粒二象性
1．哥朗克翌体辐射捏论
2，光电敛应
．庶 子的 核 式结构摸型
氢原子光谱和玻 尔的 原 子挨型
5' ，粒子的波动社和女子力学的建立
第五章原子核
1．庌 子核的 组成
2 ，放射性元素的衰变
3 ，杖力与结合能
4．核 翠 变与 核聚变
5 “ 基 本 白 粒 子
课题研究
初、高中物理学习对比
三
VS
三
定性多
物理现象、物理事实 实验探究、简单应用 形象思维、逻辑推理
定量多
物理模型、数学方法 实验探究、理论探究 抽象思维、逻辑推理
运用较多的数学知识
高中所有数学知识(函数、三角、图像、解析几何、数列等).
定性分析和定量计算结合，定量计算为主.
抽象思维、数理逻辑推理能力要求高
物理定理推导、数学证明(需要几何、函数等数学知识)
高中物理
一 看 就 懂 一 听 就 会 一 做 就 错 一 考 就 傻
如何学好物理？
07
高中物理难吗？
雾里
物理
悟理
1、目标明确，树立信心；
2、认真听讲，做好笔记；
3、独立思考，多问多悟；
4、重视观察，动手实验；
5、备好错题，做好总结。
目标明确，树立信心
认真听讲，做好笔记
【要课前预习】
通过课前的阅读，了解知识重、难点和疑点，以便上课时有目的地听讲，提高 学习效率。通过课前预习，还可以培养自学能力和自学习惯。
【抓课堂效率】
“堂上一分钟，堂下十分钟”这一话充分说明了课堂的重要性。
1、要动脑：积极思考跟上老师的思路，不能自搞一套，否则就等于是完全自学了，注
意学习老师分析问题、解决问题的思路和方法。
2、要动手：动手记上适当笔记（记重点和疑点，尤其是疑点），利用课余时间问老师、 问同学直到弄懂为止。必须有笔记本，课后先整理笔记（复习），再完成作业！
3、要动口：动口回答老师提出的问题，不敢开口自己的问题就不能被老师发现，问题 也就难以得到解决。
独立思考，多问多悟
学物理不做题是不行的，独立解题， 理解概念和物理规律，同时也把握了 公式的条件、掌握了公式的运用
独立做题：切忌边看答案边做题
做题时候要多思考
遇到不会的题目做标记，过段时 间再做一做。
题目不论难易都要尽量画图，有的画草图就可以了，有的要画精确图。有了图 我们对物理情景才会一目了然。
多问多悟：向老师或同学问不懂的知识点、不会的题目、解题方法等，然后务 必再自我反思总结。
重视观察，动手实验
物理是一门以实验为基础的自然科学，要学好物理必须重视实验。同时实验对 学生在高考中是否能拿高分起到至关重要的作用。所以对于每一个实验，有条件情 况下要亲自做一做。要弄懂实验目的、原理，熟悉实验器材；特别注重基本的实验 方法，能对实验的误差原因进行分析。特别要重视课本上的实验，也包括每一个学 生实验，重视实验涉及的原理、方法。在近
年的物理高考实验中，我们已经感受到高考 实验不再是简单地照抄课本上的实验，而是 利用教材中涉及的实验原理、方法去处理新 的问题。
备好错题，做好总结
必须有“错题本”，记下考试、练习过程中的易错题（特别的心得体会可 以一并记下来），记下老师讲的重点题型。甚至好的解题方法、好的例题等等 都要记下来。课后还要整理错题本，重做错题，一方面是为了“消化好”，另 一方面还要对笔记作好补充。自己在作业中发现的好题、好的解法也要记在笔 记本上，因此也可以叫做“好题本”。
以后要经常看，经常练，要能做到爱不释手， 一直保存。
注意：整理错题并不是简单的把所有错 题都整理在错题本上，要筛选。比如，选项B
笔误写成C这类粗心问题，是没有必要整理的。
实验能 力
分析综 合能 力
理解能 力
推理 能力
探究能 力
一 看 就 懂 一 听 就 会
一 做 就 错 一 考 就 傻
没记住
没理解
不会用
【总结一】高中物理要考查的五种能力
【总结二】学好高中物理的五大抓手
概念 规律 实验 模型 方法
核心理论
概念、规律
物理模型
物理方法
应 用 延 伸
实 验 基 础
实验:是形成物理概念，
认识物理规律，构建 物理模型的基础。
模型：一种理想 化的实物、状态 或物理过程。
方法：解决 问题的手段。
引入
为 什 么 引 入
怎 样 引 入
物理 概念
本质
内涵与外延
相关概念间 联系与区别
形成概念体系
运用概念解 释实际问题
1、物理概念的学习
下一课时我们将学 习质点的概念，请 同学们学习时从这 几个方面思考。
物理规律
2、物理规律的学习
推导
证明
文字、公式、图象
相关物理量的意义
建立过程
表述形式
成立条件和适用范围
【总结三】学好高中物理的一个重要环节
盘活三种题：问题、错题、好题
问题：学习的各个环节遇到的读不懂的、说不清的、看不明白的、想不通的、 不理解的…。找资料、找同学、找老师。
错题：易错题、常错题（类似）。找准错误原因、分析错误环节。重做错题，整 理错题。
好题：老师所明确的重要的题、典型的题； 自己发现的好题。好的原因，好在何处。 注意一题多思、一题多解、一题多变、
多题归一。
世界上没有什么东西能取代持之以恒的精神。

才华不能，有才华但不成功的人随处可见；
天赋不能，天赋无回报的几乎是句谚语；
教育不能， 失败的受教育者布满了世界各个角落。 只有毅力和决心是万能的。
— 1980年诺贝尔和平奖得主
美国28届总统威尔逊
许多重要科学发现都产生于科学家风华正茂的青年时期。也许我们大多 数同学不会进行基础科学的研究，但是无论从事什么职业，我们学到的高中 物理的知识，对我们认识自然科技有很大帮助，我们学到的理性科学精神， 会受用终生。
江山代有人才出，各领风骚数百年。
不为失败找借口，要为成功找方法
祝同学们物理课上收获满满，高中生活丰富多彩