物理学与人类文明(教学)

1、物理学与人类文明物理学与人类文明物理学与人类文明物理学与人类文明哥白尼哥白尼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科学（科学（首先是物理科学首先是物理科学）的革命，引发了）的革命，引发了生产技术的革命，生产技术的革命，使人们对基础科学、应使人们对基础科学、应用科学、工程技术和生产活动的关系，有用科学、工程技术和生产活动的关系，有了新的感受和认识。了新的感受和认识。判天地之美，而达万物之理判天地之美，而达万物之理。 庄子庄子物理学物理学 物理学是一门自然科学物理学是一门自然科学,它的研究成果和它

2、的研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。它已经方法被应用于自然科学的各个领域。它已经成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础学科。基础学科。物理学物理学? 物理学和激光技术物理学和激光技术? 物理学与宇航工程物理学与宇航工程 ? 物理学与纳米技术物理学与纳米技术? 物理学与核能工程技术物理学与核能工程技术自由电子激光器自由电子激光器x射线激光器射线激光器准分子激光器准分子激光器金属蒸气激光器等。金属蒸气激光器等。 铜蒸气激光航天飞机航天飞机 宇宙空间站宇宙空间站 嫦娥一号于嫦娥一号于20072007年年1010月月2424日，在西昌卫星日，在西昌卫星

3、发射中心由发射中心由“长征三号甲长征三号甲”运载火箭发射运载火箭发射升空。嫦娥一号发射成功，中国成为世界升空。嫦娥一号发射成功，中国成为世界上第五个发射月球探测器的国家上第五个发射月球探测器的国家。 嫦娥一号嫦娥一号嫦娥奔月嫦娥奔月航天有赖众多关键技术的突破和集成，航天有赖众多关键技术的突破和集成，是复杂的系统工程是复杂的系统工程 航天包括运载火箭、应用卫星航天包括运载火箭、应用卫星和卫星应用、载人航天和深空和卫星应用、载人航天和深空探测等几大方面。探测等几大方面。 应用卫星又包括资源卫星、气应用卫星又包括资源卫星、气象卫星、通信卫星、导航卫星象卫星、通信卫星、导航卫星及各类科学实验卫星和军用

4、卫及各类科学实验卫星和军用卫星等多种。除大型卫星外，还星等多种。除大型卫星外，还在开发微小卫星技术，以及卫在开发微小卫星技术，以及卫星组网和编队飞行技术。星组网和编队飞行技术。 航天工程技术和遥感技术为物理学的研航天工程技术和遥感技术为物理学的研究开辟新天地究开辟新天地 探月和登月探月和登月，大大增加对月，大大增加对月球物理环境的了解；球物理环境的了解；美国的美国的“勇气勇气”号和号和“机遇机遇”号对号对火星火星的探测，为火星的的探测，为火星的研究提出了更多课题，也对研究提出了更多课题，也对地球物理的研究有新的启示；地球物理的研究有新的启示；航天工程技术和遥感技术为物理学的航天工程技术和遥感技

5、术为物理学的研究开辟新天地研究开辟新天地 搭载在卡西尼号搭载在卡西尼号土星土星探探测器上的惠更斯土卫六测器上的惠更斯土卫六探测器，正在揭开土卫探测器，正在揭开土卫六的奥秘六的奥秘 ，还可能对生，还可能对生命起源探索提供线索；命起源探索提供线索；“伽利略伽利略”号探测器对号探测器对木星木星的探测和所获取的的探测和所获取的木星的信息，是科学技木星的信息，是科学技术史的另一曲凯歌术史的另一曲凯歌。航天大大开阔了人类认识世航天大大开阔了人类认识世界的眼界。界的眼界。 工业发展对材料性能提出了更高的要求工业发展对材料性能提出了更高的要求纳米材料纳米材料05090307010(nm)硅晶体表面的硅晶体表面

6、的STM扫描图象扫描图象它的密度是钢它的密度是钢的的1/61/6，而强，而强度却是钢的度却是钢的100100倍。倍。 镶嵌了镶嵌了4848个个 Fe 原子的原子的 Cu 表面的表面的扫描隧道显微镜照片。扫描隧道显微镜照片。48 48 个个 Fe 原子原子形成形成“电子围栏电子围栏”，围栏中的电子形成驻波：，围栏中的电子形成驻波：由于这一贡献，由于这一贡献，宾尼、罗赫尔宾尼、罗赫尔和和鲁斯卡鲁斯卡三人分享了三人分享了 1986年度年度的诺贝尔物理奖。的诺贝尔物理奖。前两人是前两人是扫描隧穿显微镜扫描隧穿显微镜的直接发明者，的直接发明者，第三人是第三人是 1932年年电子显微镜电子显微镜的发明者，

7、的发明者，这里是为了追朔他的功劳。这里是为了追朔他的功劳。罗赫尔罗赫尔宾尼宾尼鲁斯卡鲁斯卡E=MC2一个重核分裂成两个中等质量的核时，一个重核分裂成两个中等质量的核时，会释放能量。会释放能量。某些轻核聚合成一个较重的核时，会某些轻核聚合成一个较重的核时，会释放能量。能否建成核聚变电站释放能量。能否建成核聚变电站？ 物理学是一门自然科学物理学是一门自然科学,它的研究成果和它的研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。它已经方法被应用于自然科学的各个领域。它已经成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础学科。基础学科。物理学? 物理学和激光技术物理学和激光技术

8、? 物理学与宇航工程物理学与宇航工程 ? 物理学与纳米技术物理学与纳米技术? 物理学与核能工程技术物理学与核能工程技术 物理研究对象物理研究对象大到宇宙空间，大到宇宙空间，小到微观原子核，近到衣、食、住、小到微观原子核，近到衣、食、住、行，研究物质存在的基本形式，以及行，研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律，与我们的生它们的性质和运动规律，与我们的生活无处不在。活无处不在。物理学物理来自生活又用于生活。物理来自生活又用于生活。如：电磁感应与磁悬浮列车；如：电磁感应与磁悬浮列车；电磁波与无线通讯；电磁波与无线通讯；血压与心脏功率、血压与心脏功率、B超、超、X光检测、光检测、CT检测、

9、人体力学与体育运动、检测、人体力学与体育运动、温室效应、厄尔尼诺现象温室效应、厄尔尼诺现象 物理学也是一门实验科学，也是一门崇尚理物理学也是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的。在物理学研究中形成的性、重视逻辑推理的。在物理学研究中形成的研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。极大的推动了极大的推动了科学、技术和社会的发展，促进科学、技术和社会的发展，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。了物质生产的繁荣与人类文明的进步。物理学交通工具与物理学由于交通工具的缺乏，古人大部分活动只由于交通工具的缺乏，古人大部分活动只能在陆地上进行，出现能在陆

10、地上进行，出现“天圆地方天圆地方”等学等学说说12345太阳从天文观察发现天地万物以太阳为中心进从天文观察发现天地万物以太阳为中心进行运动。行运动。工具的发展有助与人类对宇宙认识工具的发展有助与人类对宇宙认识更加全面更加全面未来宇宙的面貌如何，有待未来宇宙的面貌如何，有待进一步探索！进一步探索！任何真正的科学，随生产发展、社任何真正的科学，随生产发展、社会进步而产生推动社会进步会进步而产生推动社会进步欧氏几何欧氏几何西方的文艺复兴，资本主义兴起西方的文艺复兴，资本主义兴起牛顿力学牛顿力学工业革命，热力学工业革命，热力学麦克斯韦电动力学麦克斯韦电动力学19261926实现电视实现电视图象传输图象

11、传输19281928跨大西洋的图跨大西洋的图象无线传输象无线传输19301930首次提出火箭首次提出火箭发动机专利发动机专利19381938 基于硒在光照下基于硒在光照下变成良导体，变成良导体，XEROX公司应公司应用它制成第一台用它制成第一台复印机复印机实现调频广播实现调频广播1939193919491949用用X射线分析青霉射线分析青霉素晶体结构素晶体结构 1951 1951年，沃森到克里克所在的卡文迪什实年，沃森到克里克所在的卡文迪什实验室，在威尔金斯等的验室，在威尔金斯等的X X射线衍射分析资料的基射线衍射分析资料的基础上，于础上，于19531953年提出年提出DNADNA双螺旋分子结

12、构模型双螺旋分子结构模型19571957人造卫星上天人造卫星上天19581958B超在医学上应用超在医学上应用医院里最先进的设备，往往是物理学刚刚发展的技术1960载人航天载人航天19671967家用微波炉上市家用微波炉上市19691969人类登上月球人类登上月球无人探测车登上火星无人探测车登上火星1997199720 20 世纪以来，物理学理论的发展，在三个层次上世纪以来，物理学理论的发展，在三个层次上把人类对自然界的认识推进到了前所未有的深度把人类对自然界的认识推进到了前所未有的深度和广度。和广度。n在微观领域内，已经深入到基本粒子的亚核世界在微观领域内，已经深入到基本粒子的亚核世界（10

13、10-15-15 厘米），并建立起统一描述电磁、弱、强厘米），并建立起统一描述电磁、弱、强相互作用的标准模型，还引起了人们测量观、因相互作用的标准模型，还引起了人们测量观、因果观的深刻变革。果观的深刻变革。n在宇观领域内，研究的探针已达到在宇观领域内，研究的探针已达到10102828 厘米的空厘米的空间标度和间标度和10101717 秒的宇宙纪元；广义相对论的理论秒的宇宙纪元；广义相对论的理论预言，在巨大的时空尺度上得到了证实，引起了预言，在巨大的时空尺度上得到了证实，引起了人们时空观、宇宙观的深刻变革。人们时空观、宇宙观的深刻变革。n在宏观领域内，关于物质存在状态和运动形式的在宏观领域内，关

14、于物质存在状态和运动形式的多样性、复杂性的探索，也取得了突破性的进展。多样性、复杂性的探索，也取得了突破性的进展。 物理也是一把双刃剑物理也是一把双刃剑 伊诺拉伊诺拉 盖伊盖伊飞机，飞机，小男孩小男孩，40824082公斤，长公斤，长3.053.05米，径米，径0.7110.711米，米，1010公公斤铀斤铀235235，1.251.25万吨万吨TNTTNT，死，死7.17.1万，伤万，伤6.86.8万，万，1212平方公里，平方公里，5 5万建筑万建筑原子弹爆炸原子弹爆炸氢弹爆炸氢弹爆炸前苏联基辅北前苏联基辅北130130公里，切尔诺贝利，公里，切尔诺贝利，4 4号反应堆发生爆炸，引发大火，

15、放射性号反应堆发生爆炸，引发大火，放射性物质大量泄漏，物质大量泄漏，2.62.6亿居里，亿居里，3131人死亡，人死亡，203203人受伤，人受伤，13.513.5万人疏散。周围万人疏散。周围7 7公里公里树木逐渐死亡，树木逐渐死亡，1010公里不能耕作，公里不能耕作，1010年年内内100100公里禁止生产牛奶。公里禁止生产牛奶。物理前沿：物理前沿：u宇宙与物质结构，生命起源。宇宙与物质结构，生命起源。u中微子振荡及中微子其他特性研究中微子振荡及中微子其他特性研究u宇宙背景辐射研究宇宙背景辐射研究u激光点阵导致量子相变激光点阵导致量子相变u光子晶体自组装：探求光学线路代替光子晶体自组装：探求

16、光学线路代替电子线路电子线路u量子信息处理量子信息处理u夸克粒子夸克粒子怎样学好高中物理？怎样学好高中物理？1、养成读物理课本的习惯，注意记忆。、养成读物理课本的习惯，注意记忆。2、养成独立思考探究问题的习惯，发现问题、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。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。重在理解和学会知识应用。“懂、记、用懂、记、用”4、高中物理有哪些内容？、高中物理有哪些内容？勤奋勤奋+ +思想思想+ +行动行动善于善于善于联想，善于对比，善于善于联想，善

17、于对比，善于思 考 ， 善 于 记 忆 ， 善 于 总 结思 考 ， 善 于 记 忆 ， 善 于 总 结 。六用六用用眼仔细观察，用耳认真听用眼仔细观察，用耳认真听讲，用脑积极思考，用心理解记忆，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、用口和笔准确表达，用手及时记录、练习、实验。练习、实验。中国是世界上文明发达最早的国家之一，中国是世界上文明发达最早的国家之一，对人类文明和科学的发展作出过巨大的对人类文明和科学的发展作出过巨大的贡献。在物理学领域内，中国也曾以丰贡献。在物理学领域内，中国也曾以丰富的成果领先于世界一千多年。但是近富的成果领先于世界一千多年。但是近代自然科

18、学却没有出现在这个历史悠久代自然科学却没有出现在这个历史悠久的国度，中国现代自然科学仍然处在落的国度，中国现代自然科学仍然处在落后的地位。这一迟滞现象自有其深刻的后的地位。这一迟滞现象自有其深刻的社会根源、历史根源和认识根源。社会根源、历史根源和认识根源。科学要对人类和自然负责，科学技科学要对人类和自然负责，科学技术的承诺：创造物资财富，改善生术的承诺：创造物资财富，改善生存环境，提高生活健康质量，推进存环境，提高生活健康质量，推进社会文明进步。社会文明进步。爱因斯坦对现代物理的贡献爱因斯坦对现代物理的贡献 爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。1879年3月14日生于德国的乌尔姆，1955年4月18日卒于美国的普林斯顿。 爱因斯坦1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学，毕业后即失业。在朋友的帮助下，才在瑞士联邦专利局找到工作。 爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如研究毛细现象、阐明布朗运动、建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论完满地解释光电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子统计。并于1921年获诺贝尔物理学奖。 爱因斯坦诞生于德国乌尔姆，人爱因斯坦诞生于德国乌尔姆，人类历史上继牛顿