物理必修1绪论

1、物理学与人类文明物理学与人类文明 1、物理学是一门自然科学、物理学是一门自然科学清末对物理、化学等自然科学的统称为格致格致：“格物致知”，指穷究事物的道理而求得知识 判天地之美判天地之美, , 析万物之理。析万物之理。 庄子庄子物理顾名思义物理顾名思义物体、物质物体、物质道理、规律道理、规律物质及其运动规律物质及其运动规律1、物理学是一门以实验为基础、研究、物理学是一门以实验为基础、研究物质运动规物质运动规律律和和物质结构层次物质结构层次的科学，主要包括：的科学，主要包括：v力学力学研究力和运动的关系研究力和运动的关系v热学热学研究分子运动和气体的热学性质研究分子运动和气体的热学性质v电学电学

2、研究电场、电路、磁场、电磁感应研究电场、电路、磁场、电磁感应v光学光学研究光的传播规律和光的本性研究光的传播规律和光的本性v原子和原子核物理学原子和原子核物理学研究原子和原子核的组研究原子和原子核的组成与变化成与变化v物理学物理学已成为令人尊敬已成为令人尊敬的基础科学的基础科学 2000年，加拿大的年，加拿大的环球邮报环球邮报请世界请世界各国的读者评选，从公元各国的读者评选，从公元10011001年至今，年至今，10001000年来对整个世界影响最大的年来对整个世界影响最大的100100位名人位名人。猜猜看是谁荣登榜首？猜猜看是谁荣登榜首？NO!拿破仑？拿破仑？成吉思汗？成吉思汗？NO！莎士比

3、亚？莎士比亚？ NO！比尔比尔 盖茨？盖茨？NO！杰出的物理学家杰出的物理学家,对人对人类社会进步的影响，类社会进步的影响，被全世界公认！被全世界公认！ 是爱因斯坦是爱因斯坦2004年年6月，联合国大月，联合国大会通过了会通过了2005年为年为世世界物理年界物理年的提案的提案哥白尼哥白尼19世纪世纪17世纪世纪16世纪世纪爱因斯坦爱因斯坦麦克斯韦麦克斯韦牛顿牛顿20世纪世纪科学独立存在科学独立存在有了完整的体系有了完整的体系 由于物理学对人类的贡献，由于物理学对人类的贡献，2004年年6月联合国大会决月联合国大会决议全文如下：联合国大会议全文如下：联合国大会v承认物理学为了解自然界提供了承认物

4、理学为了解自然界提供了重要基础重要基础，v注意到物理学及其应用是注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石当今众多技术进步的基石， v确信物理教育提供了建设人类发展所必需的确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础科学基础设施的工具设施的工具，v意识到意识到2005年是年是爱因斯坦关键性科学发现一百周年爱因斯坦关键性科学发现一百周年，这些发现为现代物理学奠定了基础，这些发现为现代物理学奠定了基础，v1. 欢迎联合国教科文组织宣布欢迎联合国教科文组织宣布2005年为国际物理年；年为国际物理年； v2. 邀请联合国教科文组织，与世界各国，包括发展中邀请联合国教科文组织，与世界各国，包括发展中

5、国家的物理学会和团体一道，组织活动庆祝国家的物理学会和团体一道，组织活动庆祝2005年国年国际物理年际物理年; v3. 宣告宣告2005年为国际物理年年为国际物理年. v该决议在该决议在2004年年6月月10日的联合国大会上鼓掌通过。日的联合国大会上鼓掌通过。20052005年国际物理年的宣传海报年国际物理年的宣传海报推动人类文明与进步的物理学推动人类文明与进步的物理学第一次工业革命：第一次工业革命： 18世纪，由于物理学的一个分支热力学的发展，导致世纪，由于物理学的一个分支热力学的发展，导致第一台蒸气机的出现，从此工业进入了机械化时代第一台蒸气机的出现，从此工业进入了机械化时代推动人类文明与

6、进步的物理学推动人类文明与进步的物理学第二次工业革命第二次工业革命： 19世纪（世纪（1831年）法拉第发现了电磁感应现象并得年）法拉第发现了电磁感应现象并得出了电磁感应定律，导致发电机、电灯、电唱机等相继出了电磁感应定律，导致发电机、电灯、电唱机等相继问世，从此工业进入电气化时代问世，从此工业进入电气化时代第三次工业革命第三次工业革命： 20世纪中叶（世纪中叶（1946年）电子年）电子计算机的诞生到今天电脑网络的计算机的诞生到今天电脑网络的大规模使用，标志着工业进入了大规模使用，标志着工业进入了自动化时代，同时也标志着人类自动化时代，同时也标志着人类即将进入知识经济时代即将进入知识经济时代推

7、动人类文明与进步的物理学推动人类文明与进步的物理学 人类社会发展至今经历了三次大的工业革命，每一次都人类社会发展至今经历了三次大的工业革命，每一次都是物理学的发展为之拉开了序幕是物理学的发展为之拉开了序幕v物理学的发展物理学的发展 科学技术的发展科学技术的发展 生产力的发展生产力的发展 社会发展社会发展v物理学拓展我们认识自然的疆界物理学拓展我们认识自然的疆界,扩展和提高扩展和提高我们对其他学科的理解我们对其他学科的理解,是当今众多技术进步是当今众多技术进步最重要的基石。最重要的基石。v物理学的进步对社会发展和人类生活的改善物理学的进步对社会发展和人类生活的改善有不可估量的影响。有不可估量的影

8、响。2、物理学是自然科学基础学科之一，是现代、物理学是自然科学基础学科之一，是现代技术（包括信息技术、生物技术、通信技技术（包括信息技术、生物技术、通信技术、航天与空间技术和激光技术等）的重术、航天与空间技术和激光技术等）的重要基础，现代科技的三大支柱（材料科学、要基础，现代科技的三大支柱（材料科学、能源科学和信息科学）和现代科研的三大能源科学和信息科学）和现代科研的三大前沿阵地（基本粒子、天体演化和生命起前沿阵地（基本粒子、天体演化和生命起源）也处处离不开物理学的研究成果和研源）也处处离不开物理学的研究成果和研究方法究方法 中国导弹之父钱学森在现代自然科学中的基础学科一文中写到： v六门基础

9、学科：天文，地学，生物，数学，物理，化六门基础学科：天文，地学，生物，数学，物理，化学。这六门是不是都是一样的基础呢？也不是。从严学。这六门是不是都是一样的基础呢？也不是。从严密的综合科学体系讲，最基础的是两门学问。一门物密的综合科学体系讲，最基础的是两门学问。一门物理，是研究物质运动基本规律的学问。一门数学，是理，是研究物质运动基本规律的学问。一门数学，是指导我们推理、演算的学问。指导我们推理、演算的学问。3.物理学与其它科学技术的关系物理学与其它科学技术的关系现代自然科学中的基础学科 钱学森 v先说化学。化学是研究分子变化的。三十年代后出现先说化学。化学是研究分子变化的。三十年代后出现了量

10、子化学，用量子力学的原理来解决化学问题，使了量子化学，用量子力学的原理来解决化学问题，使化学变成应用物理的一门学问。近来，由于电子计算化学变成应用物理的一门学问。近来，由于电子计算机的运用，又出现了计算化学。从前人们认为化学就机的运用，又出现了计算化学。从前人们认为化学就是用些瓶瓶罐罐做试验。现在由于掌握了物质世界里是用些瓶瓶罐罐做试验。现在由于掌握了物质世界里头的原子的运动规律，就可以靠电子计算机去计算。头的原子的运动规律，就可以靠电子计算机去计算。有朝一日化学研究会主要靠电子计算机计算，而且可有朝一日化学研究会主要靠电子计算机计算，而且可以以“设计设计”出我们要的分子，出我们要的分子，“设

11、计设计”出造这种分子出造这种分子或化合物的化学过程。到那时做化学试验只是为了验或化合物的化学过程。到那时做化学试验只是为了验证一下计算的结果而已。证一下计算的结果而已。v 天文学也是物理。现天文学也是物理。现在的天文学，不是光研究在的天文学，不是光研究太阳、月亮、星星在天上太阳、月亮、星星在天上的位置和运行规律，还要的位置和运行规律，还要研究星星里头的变化，研研究星星里头的变化，研究宇宙的演化。比如研究究宇宙的演化。比如研究太阳内部、恒星内部。人太阳内部、恒星内部。人去不了，怎么研究？一是去不了，怎么研究？一是研究可见光，把可见的星研究可见光，把可见的星光分成光谱，把不同频段光分成光谱，把不同

12、频段的光摄下来进行研究。再的光摄下来进行研究。再就是研究看不见的频段，就是研究看不见的频段，如波长比较长的红外线、如波长比较长的红外线、无线电波，波长很短的紫无线电波，波长很短的紫外线、外线、X光，波长更短的光，波长更短的射线等。要了解这些天射线等。要了解这些天文现象没有物理学是不行文现象没有物理学是不行的。的。 v 地学也是靠物理。地学家们讲，研究地学有三个地学也是靠物理。地学家们讲，研究地学有三个时代。第一时代是十八世纪末到二十世纪初，研究地时代。第一时代是十八世纪末到二十世纪初，研究地质年代时引入了生物观念（化石观念），用生物的化质年代时引入了生物观念（化石观念），用生物的化石来断定地质

13、年代，称为生物学地球观。第二时代是石来断定地质年代，称为生物学地球观。第二时代是二十世纪初，开始研究地球上地壳和海洋的化学成分二十世纪初，开始研究地球上地壳和海洋的化学成分的变化，矿物元素的分布，借此来推论地球在地质年的变化，矿物元素的分布，借此来推论地球在地质年代中的演化，称为化学地球观。现在是第三时代。地代中的演化，称为化学地球观。现在是第三时代。地学上最大的发展是所谓板块理论，发现地球的外壳像学上最大的发展是所谓板块理论，发现地球的外壳像七巧板似的拼起来。这主要是根据海底岩石的地磁走七巧板似的拼起来。这主要是根据海底岩石的地磁走向推论出来的。有了这种理论就可以解释火山带、地向推论出来的。

14、有了这种理论就可以解释火山带、地震带的形成了。这一些理论，称为物理学地球观。震带的形成了。这一些理论，称为物理学地球观。 地质力学地质力学v 生物学的发展，现在生物学的发展，现在达到了研究分子的水平，达到了研究分子的水平，也要归结到物理上面。分也要归结到物理上面。分子生物学，不是过去那样子生物学，不是过去那样研究细胞核、细胞膜、细研究细胞核、细胞膜、细胞质，而是一直追到分子，胞质，而是一直追到分子，把生命现象看作是分子的把生命现象看作是分子的运动，分子的组合和变化运动，分子的组合和变化过程。最近生物学上有一过程。最近生物学上有一个轰动世界的发现，就是个轰动世界的发现，就是可以把影响遗传的信息，

15、可以把影响遗传的信息，挂在一种叫去氧核糖核酸挂在一种叫去氧核糖核酸的高分子化合物的某一段的高分子化合物的某一段上传下去。这项技术叫做上传下去。这项技术叫做遗传工程，用它建立了一遗传工程，用它建立了一门新的工业。门新的工业。v 所以，天、地、生、化四门基础学科，用现代所以，天、地、生、化四门基础学科，用现代科学技术体系的观点看，都可以归结到物理和数学。科学技术体系的观点看，都可以归结到物理和数学。根本的基础学科，就是研究物质运动基本规律的物根本的基础学科，就是研究物质运动基本规律的物理，加上作科学技术工具的数学。数学不只是演算，理，加上作科学技术工具的数学。数学不只是演算，也包括逻辑的推理。靠六

16、门基础学科的现代工程技也包括逻辑的推理。靠六门基础学科的现代工程技术，也靠物理和数学这两门基础作为支柱。所以，术，也靠物理和数学这两门基础作为支柱。所以，物理和数学也可以称为现代自然科学体系的基础。物理和数学也可以称为现代自然科学体系的基础。当然，说物理和数学是基础，并不是说物理和数学当然，说物理和数学是基础，并不是说物理和数学可以代替其他学科，在此之上还有天文学、地学、可以代替其他学科，在此之上还有天文学、地学、生物学和化学这些基础学科，以及各种分支学科，生物学和化学这些基础学科，以及各种分支学科，如力学等；再在上面是工程技术学科，如工程结构、如力学等；再在上面是工程技术学科，如工程结构、电

17、力技术、电子技术、农业技术等。这就是现代自电力技术、电子技术、农业技术等。这就是现代自然科学体系的构成。然科学体系的构成。v许多高新技术的发展都与物理学有关许多高新技术的发展都与物理学有关.如空间技术如空间技术,现代通信技术现代通信技术,激光技术激光技术,现代医疗技术现代医疗技术,现现代生物代生物,现代化学等的发展都与物理学密不可分现代化学等的发展都与物理学密不可分.v同学们在初中已经学习过同学们在初中已经学习过物理物理，物理，物理学研究的大至宇宙小至分子无所不包：学研究的大至宇宙小至分子无所不包：物理学研究的最大对象 宇宙宇宙起源于大爆炸宇宙的半径约用望远镜观察宇宙150亿光年观天巨眼哈勃太

18、空望远镜哈勃哈勃望远镜是有史以来望远镜是有史以来最大、最精确的天文望最大、最精确的天文望远镜，其观察能力等于远镜，其观察能力等于从华盛顿看到从华盛顿看到1.6万千米万千米悉尼的悉尼的1只萤火虫只萤火虫物理学研究的最小对象物理学研究的最小对象 微观粒子微观粒子研究微观粒子研究微观粒子的工具的工具普通显微镜扫描隧道显微镜v扫描隧道显微镜（扫描隧道显微镜（STMSTM）是）是IBMIBM公司苏黎世研究所的公司苏黎世研究所的G GBinnigBinnig和和H HRohrerRohrer于于19811981年发明的，他们因此共同获年发明的，他们因此共同获得得19861986年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物

19、理学奖。STMSTM是一种基于量子隧道效应是一种基于量子隧道效应的新型高分辨率显微镜，它能以原子级空间分辨率来观测的新型高分辨率显微镜，它能以原子级空间分辨率来观测物质表面原子或分子的几何分布和态密度分布，确定物体物质表面原子或分子的几何分布和态密度分布，确定物体局域光、电、磁、热和机械特性。局域光、电、磁、热和机械特性。借助借助STMSTM人们可以对样人们可以对样品进行分辨率为原子级的无损观测。品进行分辨率为原子级的无损观测。1989年年 IBM公司的一个研发小组在一块公司的一个研发小组在一块镍板上，利用扫描隧道显微镜用镍板上，利用扫描隧道显微镜用35个氙个氙原子拼出了原子拼出了“IBM”的

20、字样，的字样，后来，他们后来，他们又进一步把一排铁原子拼成汉字又进一步把一排铁原子拼成汉字“原原子子”。 1 1、物理学是自然科学的基础之一。物理学是自然科学的基础之一。2 2、物理学是现代技术的基础。物理学是现代技术的基础。3 3、物理学推动了社会的发展。物理学推动了社会的发展。结结 论论4 4、物理学为进一步深造打下坚实的基础。、物理学为进一步深造打下坚实的基础。5 5、养成良好的思维习惯。养成良好的思维习惯。 高中物理高中物理难学难学，难就难在初中与高中，难就难在初中与高中衔接中出现的衔接中出现的“台阶台阶”。初中与高中。初中与高中物理区别物理区别: 初中物理练习题，要求学生解说物理现象

21、初中物理练习题，要求学生解说物理现象的多，计算题一般直接用公式就能得出结的多，计算题一般直接用公式就能得出结果。果。 初中物理学习的物理现象和物理过程，大初中物理学习的物理现象和物理过程，大多是多是“看得见，摸得着看得见，摸得着”，而且常常与日，而且常常与日常生活现象有着密切的联系。常生活现象有着密切的联系。 如何学好高中物理如何学好高中物理 初中学生在学习过程中的思维活动，大初中学生在学习过程中的思维活动，大多属于生动的自然现象和直观实验为多属于生动的自然现象和直观实验为依据的具体的形象思维，较少要求应依据的具体的形象思维，较少要求应用科学概念和原理进行逻辑思维等抽用科学概念和原理进行逻辑思

22、维等抽象思维方式。象思维方式。 高中物理学习的内容在深度和广度上比高中物理学习的内容在深度和广度上比初中有了很大的增加，研究的物理现象初中有了很大的增加，研究的物理现象比较复杂，且与日常生活现象的联系也比较复杂，且与日常生活现象的联系也不像初中那么紧密。不像初中那么紧密。v分析物理问题时不仅要从实验出发，有时还分析物理问题时不仅要从实验出发，有时还要从建立物理模型出发，要从多方面、多层要从建立物理模型出发，要从多方面、多层次来探究问题。次来探究问题。 v在物理学习过程中抽象思维多于形象思维，在物理学习过程中抽象思维多于形象思维，动态思维多于静态思维，需要学生掌握归动态思维多于静态思维，需要学生掌握归纳推理、类比推理和演绎推理方法，特别纳推理、类比推理和演绎推理方法，特别要具有科学想象能力。要具有科学想象能力。 如何学好高中物理学如何学好高中物理学？认真阅读认真阅读, ,学会自学学会自学预习预习 听课听课 复习复习 作业作业 加深加深 归纳小结归纳小结认真认真+方法方法认真听讲认真听讲, ,独立思考独立思考做好实验做好实验, ,做好练习做好练习收集学案收集学案, ,及时复习及时复习v物理是逻辑思维较强的学科，在实物理是逻辑思维较强的学科，在实验分