第一章 打开物理世界的大门
第1节 走进神奇
第2节 探索之路
第3节 站在巨人的
肩膀上
学习目标
课时讲解
1
走进神奇
探索之路
站在巨人的肩膀上
课时导入
从身边的问题出发:
苹果离开树枝,无一例外会落向大地,而不会飞向天空;地球日复一日、年复一年围绕太阳转动、从不脱离;天宫号能够按照人们的预定轨道运行。更为神奇的是:这三个现象背后有共同的规律在支配着!
课时导入
亲爱的同学,你想知道更多神奇的物理现象产生的原因吗?让我们一起走进神秘的物理殿堂吧。
神奇的物理现象
物理现象是神奇的,作为初中生的我们是好奇的。神奇的物理现象会吸引好奇的我们去认识、探索、揭秘它们。
感悟新知
下面这些现象,都是你熟悉的,你能说出它们的神奇之处吗? 表一
知识点
走进神奇
1
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坐在高速行驶的汽车上的我们,看见路旁树木是________(填“静止”或“运动”)的
把筷子放入
装水的碗中,
筷子水下部
分_________
夏天骄阳似火,小狗热得吐舌头,但是游泳上岸的人,感觉比在水里_______(填“冷”或“热”)
在玩跷跷板时,体重轻的小孩和体重重的大人,竟然能使跷跷板平衡
运动
向上偏折
冷
感悟新知
发现神奇
有些现象,我们通过观察能发现它们的神奇之处,比如左边表一中的现象。
有些现象,我们需要在观察的基础上,通过反向思考、对比的方法发现它们的神奇之处,比如下页表二中的现象。
感悟新知
实际上,在一些理所应当的现象背后,通过观察、对比及思考,我们也能发现它们的神奇之处。
表二
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水为什么向低处流,而不向高处流
鸟为什么可以在天上飞
乌云翻滚、狂风暴雨、电闪雷鸣,它们如何产生,又为何消失
沙漠中仙人掌为什么能存活
感悟新知
所以,在生活现象和自然现象中,神奇无处不在。之所以我们没有发现有些现象的神奇之处,是我们思考的深度不够。只要我们仔细观察、深入思考,就一定能发现许多现象中的神奇之处。
思想方法
观察法是指根据一定的研究目的,用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究的对象,从而获得信息的一种方法。观察法是物理学科方法中最古老和最基本的研究方法,科学的观察能提高我们观察、分析、概括、推理、关联整合的能力。
感悟新知
根据提示,识别图2 所示现象中的神奇之处。
(1)游泳时,手向后拨水,你感觉到神奇的是 ___________________________________。
人向前游泳,手却向后拨水
例1
感悟新知
(2) 向下吹漏斗中的乒乓球, 球不掉落。你感觉到神奇的是______________________________________。
(3)往烧瓶上浇冷水,刚停止沸腾的水重新沸腾了,你感觉到神奇的是______________________________
___________________________________________。
用力向下吹乒乓球,乒乓球竟然不下落
按常理水沸腾需要加热,但是往烧瓶上浇冷水、降温竟然使水重新沸腾了
感悟新知
思路导引:观察现象中的反常现象,发现其中的神奇之处。
观察现象,思考神奇
(1) 仔细观察,发现物理现象中与自己的认识矛盾的东西。比如高山离着太阳近,为什么山顶的温度比山脚的低。
(2) 仔细观察,发现物理现象中使人惊奇的东西。比如魔术表演师把手放进滚烫的“油锅”。
(3) 反向思考,发现物理现象背后的规律。比如为什么水不从低处向高处流。
(4)带着好奇心,思考常见现象背后的东西。
感悟新知
(1)我们向前游泳、手却向后拨水。神奇之处就是身体的运动方向和手拨水的方向相反。
(2)乒乓球放在漏斗中,如果没有向上的外力托住乒乓球,乒乓球将会下落,现在向下用力吹气,乒乓球竟然不下落了。
(3)水停止沸腾是因为不能从外界吸收热量了。要使其重新沸腾,一般应该加热才行,现在往烧瓶上浇冷水,水却沸腾了。
感悟新知
当我们发现生活现象和自然现象中的神奇之后,一定有试图解释神奇的冲动。几千年来,人们一直在进行着这方面的尝试,并且取得了丰硕的成果:
知识点
探索之路
2
探索神奇
物理现象是神奇的,揭秘神奇是我们探索宇宙的动力。在揭秘神奇的道路上,古人和我们都在探索着。
感悟新知
1. 古人对宇宙万物的科学思索
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通过甲骨文的“殸 ”,我们发现古人已经知道声音是通过碰击产生
东巴文的“晒干”一词,反映了人们已经知道太阳可以使水蒸发
古人的“宇宙模型”反映了人们已经开始对日月星辰进行观察和探索
英格兰的“石头阵”是古人用来观察天象、探索宇宙奥秘的
感悟新知
从古人的文字、图画和世界各地的文物古迹中,我们可以发现他们对宇宙万物的科学思索。
2. 近代物理学家的成就
近代物理学家在先人们对宇宙万物探索经验的基础上、利用更加先进的观察工具,为物理学的发展作出了卓越贡献。
感悟新知
一些物理学家的主要成就:
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}科学家
国籍
贡献
哥白尼
波兰
提出“日心说”
伽利略
意大利
率先用望远镜观察天空,支持了“日心说”
牛顿
英国
发现“万有引力”“牛顿运动定律”
爱因斯坦
出生于德国
创立了“相对论”
人的天职在于勇敢探索真理
感悟新知
我的秘密
这些物理学家,我耳熟能详。我很崇拜他们:
(1)我想让自己也出现在以后的物理学家名单当中。
(2)我只想揭秘大自然的奥秘,能不能成为科学家没考虑。
不管怎样,我需要用我的眼睛观察、用我的大脑思索,从而揭开大自然的奥秘、服务人类。
感悟新知
著名天文学家、自然科学先驱 _________,用“日心说”否定了影响人类达千年之久的托勒密的“地心说”,有力地推动了人类文明的进程。经典力学和实验物理学的先驱_________ 率先用望远镜观察天空,由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”。伟大的物理学家_______,在前人研究的积累上,奠定了具有划时代意义的经典物理学基础。他发现日月星辰的运转与苹果下落有某些相似,经过长时间的探索,建立了著名的运动定律。
哥白尼
例2
伽利略
牛顿
感悟新知
思路导引: 哥白尼用“日心说”否定了托勒密的“地心说”,而伽利略观察天空所得的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”。伟大的物理学家牛顿,在前人研究的积累上,奠定了具有划时代意义的经典物理学基础。
感悟新知
1. 物理学发展的几个重要阶段:
第一阶段: 自然科学的先驱哥白尼的___________, 否定了影响人类长达千年之久的托勒密的“地心说”, 以及伽利略的观察对哥白尼的支持。
第二阶段: 英国科学家______的经典物理学体系的构建。
第三阶段: 现代物理的产生与发展, 主要有爱因斯坦的_______论和玻尔等人的____________理论。
“日心说”
牛顿
相对
量子力学
感悟新知
华人科学家的主要成就
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}科学家
主要成就
杨振宁
与李政道提出了“ 宇称不守恒” 理论,是最早的华人诺贝尔奖得主
丁肇中
发现“J 粒子”
朱棣文
发展了用激光冷却和捕获原子的方法
高琨
制造出世界上第一根光导纤维,因此被誉为“光纤之父”
感悟新知
在探索的道路上,众多的科学巨人披荆斩棘、铺路架桥,为我们留下了丰富的知识园地、科学的探究方法以及不朽的科学精神。我们要“站在巨人的肩膀上”,实现心中的目标。
知识点
站在巨人的肩膀上
3
继往开来
在以后的学习中,我们要借鉴前辈们总结的知识、应用的探究方法,从而揭秘大自然中待解决的神奇,发现新的规律。
感悟新知
1. 物理学是研究自然界的物质、相互作用和运动规律的自然科学。
人类已进入信息化时代,物理学的知识和研究方法已被广泛应用到现代通信、交通、航天、材料和能源等领域(如表)。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
通信卫星
磁悬浮列车
载人飞船
石墨烯电池
感悟新知
2. 学习物理学的方法
(1)善于观察、勤于思考。
物理学是一门以观察和实验为基础的科学,学习物理,必须要有目的地观察现象,并思考现象产生的原因。
(2)勇于实验、乐于探究。
感悟新知
学好物理,不仅要善于观察,还要善于发现问题、提出问题,勤于动手,多做实验。为此,我们要逐渐掌握如图1 所示的科学探究主要环节所涉及的技能与方法。
科学探究
科学探究既是我们学习的主要方式,也是我们学习的重要内容。根据学习的需要,这七个探究要素我们可以从中选用,可以是一个、两个,也可以是多个乃至是全部。
感悟新知
感悟新知
(3)联系实际、联系社会。
物理知识从实际中来,又要应用到实际中去。学习物理,既要关注科学、技术、社会、环境之间的联系,又要用所学知识去解决生活、生产中的一些简单问题。
感悟新知
3. 科学家为我们留下的科学精神
(1)实事求是、尊重客观规律、不迷信权威、敢于坚持真理。
(2)孜孜不倦、刻苦认真、锲而不舍。
(3) 善于合作与交流,敢于提出与众不同的见解,也敢于修正或放弃自己的错误观点。
感悟新知
科学素养
感悟新知
如图3 所示,下面是某一学习小组针对下图中的现象进行科学探究提出的几个问题,请将下列问题补充完整。
①“呼出的气体是什么”,属于
科学探究中的 __________环节;
②“呼出的气体中一定有水蒸气”,
属于科学探究中的______________环节;
提出问题
例3
分析与论证
感悟新知
③“呼出的气体中可能有水蒸气”,属于科学探究中的_______________环节;
④“将呼出的气体对着干冷的玻璃片,发现玻璃片上出现水雾”,属于科学探究中的_____________________环节;
⑤“这个实验既简单,现象又明显”,某同学的这句话属于科学探究中的 _________环节;
上述环节正确的先后顺序为_____________(填序号)。
猜想与假设
进行实验与收集证据
评估
①③④②⑤
感悟新知
思路导引:“呼出的气体是什么”这是提问,属于科学探究中的提出问题环节;“呼出的气体中一定有水蒸气”,确定了该气体是什么气体,属于科学探究中的分析与论证环节;“呼出的气体中可能有水蒸气”,属于科学探究中的猜想与假设环节;“将呼出的气体对着干冷的玻璃片,发现玻璃片上出现水雾”,属于科学探究中的进行实验与收集证据环节;“这个实验既简单,现象又明显”,对实验进行简单的总结评价,属于科学探究中的评估环节。
感悟新知
各探究环节的作用
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}环节
作用
提出问题
确定探究目标
猜想与假设
明确探究方向
设计实验与制订计划
制订探究方案
进行实验与收集证据
获取证据,决定探究过程的成败
分析与论证
处理探究证据
评估
对探究过程的反思性评价
交流与合作
处理个人与团队的关系
课堂小结
打开物理世界的大门
打
开
物
理
世
界
的
大
门
走进神奇
自然中的神奇现象
生活中的神奇现象
古文明中的科学思索
物理学的进步之阶
探索之路
站在巨人的肩膀上
硕果累累的物理学知识
永远高扬的科学精神
科学探索的要素
课堂小结
打开物理世界的大门
1. 物理学是研究自然界的物质、相互作用和运动规律的自然科学。
2. 科学探究在物理学习中的应用:科学家在给后人留下知识的同时,也创造了科学的探究方法,这些方法为我们研究物理规律提供了方便。
课堂小结
打开物理世界的大门
我们学习物理时,应该像科学家那样注意观察和思考,勤于探究。一个完整的探究过程包括提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。