0.物理学与人类文明

课件41张PPT。绪论物理学与人类文明物理学与人类文明一、物理学 1、物理学是一门自然科学。
它起始于伽利略和牛顿的年代。
研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律。
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，以及它们运动和转化的规律

物理学是关于“万物之理”的学问 2、物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。
观察　　　　 思考
实验――假设――逻辑推理――
结论（规律）―
解决问题
探索――假设― 推理――
规律――
应用于实际物理学是极富洞察力和想像力的科学
研究物质、能量和它们的相互作用的学科．物理学的研究范围非常广阔（1）从时间尺度来看宇宙诞生于150亿年前的一次大爆炸物质世界的时间尺度，从 到 ，共跨越了43～44个数量级。物理学研究对象的尺度从 到 共跨越了42～ 43个数量级。粒子物理学的研究对象，数量级约为当前人类所认识的宇宙，最远的观察极限数量级为目前最活跃的交叉学科生物物理学研究的生物大分子，数量级为10-7～10-4m。从空间尺度来看二、物理学与其他科学 物理学的发展，促进了技术的进步，引发了一次又一次产业革命。现代物理学更是成为高新科技的基础。1、在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理，能把宇宙飞船送上太空，使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能。探月和登月，大大增加对月球物理环境的了解；
美国的“勇气”号和“机遇”号对火星的探测，为火星的研究提出了更多课题，也对地球物理的研究有新的启示；
搭载在卡西尼号土星探测器上的惠更斯土卫六探测器，正在揭开土卫六的奥秘 ，还可能对生命起源探索提供线索；航天工程技术和遥感技术为物理学的研究开辟新天地航天大大开阔了人类认识世界的眼界。 2、带电粒子在电场磁场中的偏转的规律在科学技术中的应用。电视机显像管等。（学完带电粒子在电场磁场中的偏转会了解了。）3、原子核物理的研究使放射线的应用成为可能。医疗上的放疗。在医疗上还有很多，如用于治疗脑瘤的?刀。如核磁共振，超声波，X光机等。CT机CT:计算机X线断层摄影术 可以观察到人体内非常小的病变 4、20世纪初相对论和量子力学的建立，诞生了近代物理，开创了微电子技术的时代。半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也就没有现代科技。5、20世纪60年代，激光器诞生。激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微机光盘就是用激光读的。光导纤维等。激光武器激光器1960年7月7日,露梅曼成功制成了世界上第一台红宝石激光器。梅曼以普通光射进一根特别的人工合成红宝石棒，创造出了激光光束。 激光技术6、20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破，为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代，我国高温超导的研究走在世界的前列。 7、20世纪90年代发展起来的纳米技术，使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团，使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。镶嵌了48个 Fe 原子的 Cu 表面的扫描隧道显微镜照片。48 个 Fe 原子形成“量子围栏”原子弹爆炸氢弹爆炸原子核物理学的进展，使人类直接利用射线与核能成为现实。 原子能的开发利用，推动了社会发展，但使人类面临着核战争、核污染的威胁。8、生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种重要物质，它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许（著名实验物理学家）的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。 脱氧核糖核酸的双螺旋结构模型可以说物理学的发展，促进了各个领域科学技术的进步。使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。三、物理学与社会进步 物理学的发展孕育了技术的革新，促进了物质生产的繁荣，改变了人类的生产和生活方式，推动了社会进步。许多重大应用技术都是建立在物理学研究的成果之上 ，如人类近代社会发生的三次技术革命中，起到关键作用的都是物理科学的创新成果． 第一次技术革命开始于18世纪60年代，主要标志是蒸汽机的广泛应用，这是牛顿力学和热力学发展的结果；第二次技术革命发生在19世纪70年代，主要标志 是电力的广泛应用和无线电通信的实现，这是电、磁现象的研究和经典电磁场理论的重大突破所带来的辉煌成果；第三次技术革命发生在20世纪40年代，基础科学的研究成果引起了技术上一系列革命性的突破，产生了一系列高新技术，如核能源技术、激光技术、电子计算机技术、电子与信息技术、生物工程技术、材料技术、空间技术等，形成了现代技术群，它们已经扩散到社会生产和生活的各个领域． 18世纪中叶，在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能。大大推动了社会的发展。古人云：一日千里。火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机的使用是第一次产业革命。 瓦特改良的蒸汽机1807年
克莱蒙特号
蒸汽船19世纪中期欧洲
农业化机械已普遍使用1840年，法拉弟发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础上发展起来的电力工业，使人类进入电气化的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。 20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。这是第三次产业革命。 可以说社会的每一次巨大的进步都是在物理学发展的基础上完成的。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步。四、物理学与思维观念 物理学极大地丰富了人类对物质世界的认识，也改变和扩展着人类的思维方式。物理学的每一个重大进展，都是人类思维观念进步的伟大阶梯。牛顿力学建立后，人们能够预言哈雷慧星每76周年回归地球一次。意味着已知物体的受力情况和初始条件（物体的位置和速度），就可以求出任何时刻物体的位置和速度。人们形成了“机械决定论”的思维方式。20世纪60年代初，美国气象学家洛伦兹研究了服从三个含有非线性项方程的气象模型系统。洛伦兹将两个仅仅相差0.0001的两个初始值输入一个数学方程，计算得出的两条曲线不久就分道扬镳，南辕北辙。真是“差之毫厘，谬之千里”。这揭示了复杂系统的行为对微小初始差异的敏感依赖性，从而断言长期天气预报是不可能实现的。为此他提出一只蝴蝶在巴西扇动翅膀，有可能在美国得克萨斯引起一场“龙卷风”的说法，被称为“蝴蝶效应”。这动摇了长期在人们头脑中占主导地位的“机械决定论”的思维方式。周全缜密，注意变化与差别！洛仑兹的“蝴蝶效应”：
一只蝴蝶在巴西扇动翅膀，有可能在美国得克萨斯引起一场龙卷风。 20世纪初，人们创建并发展起了核物理。并把它应用于技术上，发展了核能，使核能的利用越来越广泛。现在世界上已经有为数众多的核电站，特别是在能源贫乏的国家核电站更是广泛的被利用。核电占德国电力总量的1/3。法国占到70%以上，日本占到30%以上。我国目前是占到2%。（2004年8月），有资料称到2020年达到4%。 但是核泄漏时有发生，核泄漏造成的核污染对环境造成极大的破坏。还有原子弹的制造和使用，严重地威胁着人类的和平。人们在利用核能的同时已经认识到了核能利用中的负面影响。现在世界上已经在控制核技术的扩散。使核技术更好地服务于人类。 五、物理学的未来 20世纪的第一个春天来临之际，久负盛名的英国物理学家，被英王授予“开尔文”奖的威廉.汤姆逊在《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。” 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
量子信息处理
５夸克粒子 20世纪，物理学捷报频传，重大发现此起彼伏，从来没有停止过。 六位华人科学家获得诺贝尔奖，他们是：李政道、杨振宁、丁肇中、李远哲、朱棣文、崔琪。 哥白尼提出日心说时是38岁；牛顿和莱布尼茨发明微积分时分别是22岁和28岁；爱迪生发明留声机时是29岁，发明电灯时是31岁，贝尔发明电话时是29岁；居里夫人发现镭、钍、钋三种元素的放射性时是31岁；爱因斯坦提出狭义相对论时是26岁，提出广义相对论时是37岁；沃森和克里克提DNA双螺旋结构时分别是25岁和37岁…….六、为什么要学习高中物理？ ①使人能适应现代社会的需要
②使人能够进一步学习
③使人的素质得到显著提高怎样学好高中物理？1、养成读物理课本的习惯，注重自学。2、养成独立思考探究问题的习惯，发现问题及时解决，做学问就是要多问问题。3、重视观察和认真作好实验。独立完成练习。重在理解和学会知识应用。物理——见物思理—勤奋+思想+行动勤奋+思想+行动善于——善于联想，善于对比，善于思考，善于记忆，善于总结。六用——用眼仔细观察，用耳认真听讲，用脑积极思考，用心理解记忆，用口和笔准确表达，用手及时记录、练习、实验。?积极向上是学习物理的前提学好语文和数学是学习物理的基础联系实践是学习物理的关键课堂发言是学习物理的保障课后总结是物理学习的提升学物理要注意祝你成功！