物理学科基础讲座课件

物理学知识拓展

物理学知识拓展物理学是研究物质结构、相互作用和运动基本规律的一门基础自然科学，是人类文化的组成和技术的基础。物理学(Physics)物质结构物质相互作用物质运动规律

物理学是研究物质结构、相互作用和运动基本规律的一门基础自然科

物理学研究的范围

——

物质世界的层次和数量级夸克

10-20m空间尺度：微观物质Microscopic宏观物质macroscopic宇观物质cosmological类星体

10

26m时间尺度：基本粒子寿命10-27s宇宙寿命1018s物理学研究的范围——物质世界的层次和数量级夸克10-物理学科基础讲座课件物理学的基本理论●牛顿力学(Mechanics)

研究物体机械运动的基本规律●

电磁学(Electromagnetism)

研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律●

热力学(Thermodynamics)

研究物质热运动的统计规律及其宏观表现●光学(optics)研究光的行为和性质，以及光和物质相互作用●原子物理学(AtomicPhysics)研究原子的结构、运动规律及相互作用●相对论(Relativity)

研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律●

量子力学(Quantummechanics)

研究微观物质运动现象以及基本运动规律物理学的基本理论●牛顿力学(Mechanics)

物理学是一切自然科学的基础

物理学派生出来的分支及交叉学科物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。

物理学与数学之间有着深刻的内在联系粒子物理学原子核物理学原子分子物理学固体物理学凝聚态物理学激光物理学等离子体物理学地球物理学生物物理学天体物理学宇宙射线物理学物理学是构成自然科学的理论基础物理学是一切自然科学的基础物理学派生出来的分支及交叉学科物理学的研究方法物理学理论是通过观察、实验、抽象、假设、推理等研究方法并通过实践检验而建立起来的观察实验抽象假设推理定律理论物理学的研究方法物理学理论是通过观察、实验、抽象、假设、推理物理学对技术及社会发展三次大突破第一次工业革命:18世纪以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志,以机器代替手工工具,不仅是一次技术改革，更是一场深刻的社会变革第二次工业革命:19世纪法拉第和麦克斯韦电磁理论的应用,成功制造电机电器电讯设备,电力的广泛应用,工业电气化第三次:以原子能、电子计算机和空间技术的广泛应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命物理学对技术及社会发展三次大突破第一次工业革命:18世纪以蒸物理学是知识体系（Physics

asknowledge）物理知识是对物理物质世界的意义建构；物理知识需要观察实验证据的论证；物理知识具有相对真理的性质。物理学是知识体系（Physics

asknowledg物理学是探究(PhysicsasInquiry)物理学是一种探究，并且是每个人都可以做的探究活动。物理学探究需要质疑、观察、提出问题、假说、设计、实验、推理、评价、交流等活动。物理学探究是发现已有物理知识的局限性、甚至谬误，拓展新知识的必须手段。物理学是探究(PhysicsasInquiry)物理学是物理学是价值观体系(Physics

asasetofvalues)物理学的价值观是指人们从事物理学探究、应用等活动的基本价值取向、态度、精神等科学怀疑是科学研究的起点科学求真是科学研究的最基本的追求科学求实是科学研究的必须的态度取向科学创新是科学研究的生命和灵魂科学“求真”“向善”“臻美”的人文价值追求物理学是价值观体系(Physics

asasetof经典力学的体系运动学研究物体位置随时间变化各种关系动力学研究物体的机械运动和相互作用力间的关系静力学研究在力的作用下物体获得平衡的问题刚体力学、流体力学、

固体力学、材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、爆炸力学、磁流体力学、空气动力学、天体力学、生物力学、计算力学、相对论力学、量子力学经典力学的体系运动学刚体力学、流体力学、固体力学、材料1质点运动学参照系和坐标系；位矢，位移；速度，加速度；直线运动；运动迭加原理；曲线运动；相对位移与相对速度。

1质点运动学2质点动力学牛顿运动定律；惯性系和非惯性系；冲量动量动量定律动量守恒定律；功动能动能定理；势能机械能守恒定律；能量转化与守恒定律；碰撞；经典力学适用范围。

182质点动力学自由落体的规律

“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端！”-----爱因斯坦伽利略老实说，我赞成亚里士多德的著作，并精心地加以研究。我只是责备那些使自己完全沦为他的奴隶的人，变得不管他讲什么都盲目地赞成，并把他的话一律当作毫不能违抗的圣旨一样，而不深究其他任何依据--------伽利略自由落体的规律

“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是牛顿运动定律运动定律解释了所有宏观物体的运动，奠定了经典物理学的基础；也构成了工程技术的基础。牛顿推出三大运动定律、发现万有引力和创立微积分，成为过去一千年中最杰出的科学巨人。牛顿牛顿运动定律运动定律解释了所有宏观物体的运动，奠定了经典物万有引力定律万有引力定律的发现，是自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次解释了一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。14万有引力定律万有引力定律的发现，是自然科学最伟大的成果之一。3刚体动力学刚体定轴转动角速度角加速度；转动动能转动惯量；力矩转动定律；力矩的功刚体定轴转动的动能定理；动量矩冲量矩动量矩定理动量矩守恒定律3刚体动力学4振动学基础振动简谐振动；无阻尼自由振动阻尼振动受迫振动共振；振动的合成4振动学基础5波动学基础机械波产生和传播；波的传播速度波长周期频率；波动方程波的能量,能流密度惠更斯原理；波的反射与折射波的迭加原理波的干涉；波的绕射和散射，声波超声波次声波；多普勒效应。5波动学基础6.液体力学液体中的压强理想液体,稳定流动,流线和流管连续原理伯努利方程粘滞流体6.液体力学热学热学是研究热现象的理论热力学：由观察实验总结出热力学定律，用逻辑推理方法，研究宏观物体的热的性质统计物理学：从物质的微观结构出发，即从分子、原子的运动和它们之间的相互作用出发，依据每个粒子所遵循的力学规律，用统计的方法研究物体的热的性质热学热学是研究热现象的理论热力学定律热力学定律的提出，是极为重要的发现，改变了我们对能量运作的观念。任何热机都无法百分之百的有效运作。它们支配着工业革命的机械运行中的热能与机械能的转化，成为工业革命的强大的驱动力。鲁道夫-克劳修斯热力学定律热力学定律的提出，是极为重要的发现，改变了我们对能分子物理学和热力学

一、气体分子运动论

平衡状态，理想气体的状态方程；气体分子运动论的压强公式；气体分子平均平动动能与和温度的关系；能量按自由度均分原理，理想气体的内能；麦克斯韦速率分布律；分子碰撞和平均自由程；气体内迁移现象及其基本定律；分子物理学和热力学一、气体分子运动论二、热力学功热量内能；热力学第一定律；热力学第一定律对于理想气体的等值过程中的应用；气体的摩尔热容；绝热过程；循环过程卡诺循环；热力学第二定律；可逆及不可逆过程；热力学第二定律的统计意义和适用范围二、热力学功热量内能；电磁学规律电流产生磁场、磁场产生电流这两个重要的发现，加上麦克斯韦关于电磁场方程组，奠定了整个电磁学的理论体系，开辟了对现代文明起重要作用的电气化时代。它概括了一切宏观电磁现象的规律，而且将光现象统一在这个理论之内，对人们认识物质世界的思想产生重大影响。法拉弟麦克斯韦电磁学规律电流产生磁场、磁场产生电流这两个重要的发现，加上麦电磁学电磁学研究电磁现象的规律，主要是电磁场的规律以及物质的电学性质和磁学性质。静电学稳恒电流电流的磁场磁场对电流的作用电磁感应电磁场基本理论电磁学电磁学研究电磁现象的规律，主要是电磁场的规律以及物质的静电场电场库仑定律电场强度高斯定理电场力的功,场强环流定律电势电场强度与电势的关系静电场中的导体和电介质电场中的导体电介质的极化电容电场的能量等静电场稳恒电流稳恒电流,电流密度电流的功和功率电动势一段电路的欧姆定律电流的功和功率,焦耳-楞次定律电动势,闭合电路和一段含源电路的欧姆定律金属导电的经典电子论稳恒电流稳恒磁场电流的磁场磁场,磁感应强度,磁通量毕奥—萨伐尔定律磁场强度安培环路定律运动电荷的磁场磁场对电流的作用磁场对截流导线的作用,安培定律磁场对截流线圈的作用磁力作功运动电荷在磁场中所受的力:洛仑兹力稳恒磁场电磁感应电磁感应基本定律在磁场内运动的导线内的感应电动势在磁场中转动线圈内的感应电动势和感应电流涡旋电场,涡旋电场的环流涡电流自感应互感应磁场能量等电磁感应电磁场和电磁波麦克斯韦电磁场理论电磁波的辐射与传播振荡电路,赫兹实验电磁波谱电磁场和电磁波光学几何光学以光的直线传播性质为基础，研究光在透明介质中传播的问题光的直线传播定律、光的独立传播定律、光的反射和折射定律等物理光学波动光学：以光的波动性质为基础，研究光的传播及其规律，主要有光的干涉、衍射和偏振等量子光学：以光和物质相互作用时显示的粒子性为基础来研究光的性质和规律光学几何光学光的本质牛顿主张光的粒子说；惠更斯主张光波动说；光量子与波的统一：光具有波粒二象性，它是人类思想史上一大飞跃，加速了利用光造福人类的进程。光的本质牛顿主张光的粒子说；光的干涉光程及光程差杨氏双缝干涉薄膜等厚干涉迈克儿逊干涉仪光的衍射惠更斯—菲涅尔原理单缝衍射条纹的分布规律光栅衍射公式

X光衍射）光的偏振自然光的线偏振布儒斯特定律晶体中的双折射起偏与检偏光的干涉近代物理学近代物理学研究物质的微观结构，原子、原子核、基本粒子等各个层次的内部结构以及它们的相互作用和运动变化的规律等。近代物理学两大理论支柱：相对论狭义相对论提出新的时空观，建立了高速运动物体的运动规律，揭示了质量与能量的内在关系广义相对论从加速参照系与引力场等效的原理出发，提出新的引力理论，探索引力场的时空结构量子力学以微观粒子的波粒二象性和量子说为基础，描述分子、原子等微观系统运动的规律近代物理学近代物理学研究物质的微观结构，原子、原子核、基本粒相对论爱因斯坦相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一，它包括狭义相对论和广义相对论两个部分，狭义相对论变革了从牛顿以来形成的时空概念，提示了时间与空间的统一性和相对性，建立了新的时空观。广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间，从而建立了新的引力理论。相对论爱因斯坦相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一，它质能关系E=MC2是有史以来最伟大的方程之一，质量和能量可以互相转化，是利用原子能的理论基础。质能关系E=MC2是有史以来最伟大的方程之一，质量和能量可以量子论普朗克量子论是现代物理学的基石，提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。薛定谔量子论普朗克量子论是现代物理学的基石，提供了新的关于自然界的中子的发现卢瑟福查德威克中子的发现对核物理学的发展有巨大而深远的影响。它的发现，使得建立一种没有电子参与的原子核模型成为可能，也解决了量子力学是否适用于原子核内部的问题。中子是促使原子核嬗变的最有效工具；中子的发现还导致了对核力的研究，核时代由此诞生。中子的发现卢瑟福查德威克中子的发现对核物理学的发展有巨大而深狭义相对论基础伽利略变换和经典力学时空观迈克耳孙-莫雷实验狭义相对论基本假设相对论中的长度、时间和同时性相对论动力学基础狭义相对论基础伽利略变换和经典力学时空观光的量子性热辐射，绝对黑体绝对黑体的辐射公式普朗克量子假设，普朗克公式光电效应爱因斯坦方程，光子伦琴射线的散射，康普顿效应光的量子性热辐射，绝对黑体原子的量子理论原子光谱的实验规律玻尔的氢原子理论实物粒子的波粒二象性测不准关系波函数，薛定谔方程一维势阱氢原子的量子力学处理方法原子的量子理论原子光谱的实验规律超导体卡茂林－昂尼斯卡茂林－昂尼斯发现超导体现象以来，寻找室温下可用的超导体的探索方兴未艾。室温超导体的寻找和研制，将会为世界带来革命性的改变。人类所有使用的电流或电机器具都将被改变，效率将会得到巨大提高。超导体卡茂林－昂尼斯卡茂林－昂尼斯发现超导体现象以来，寻找室高温超导材料的用途大致可分为三类：大电流应用（强电应用）：超导发电、输电和储能；电子学应用（弱电应用）：超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性应用：磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。高温超导材料的用途大致可分为三类：夸克人们对质子和中子的构成充满好奇，夸克是为了解释原子核现象的大胆假设，人们一直在科学求证它的存在。默里·盖尔曼“身为理论家，我想我无法真正发现新事物，但我可以提出构想，若它们被证实无误，你也可以将其称为发现。我提出的是中子和质子并非众人所想的是基本粒子，它们由更小的粒子夸克组成，它的属性诡异。”夸克人们对质子和中子的构成充满好奇，夸克是为了解释原子核现象核力人们对物质间最基本的相互作用的探索，藉以描述和阐释迄今为止观察到的所有关于物质的物理现象。核力机制的探索将使人类全面和深入理解自然世界的运行规律,更有效开发新能源。人类的好奇心驱使对大统一理论、统一场论、万有理论的无止境的探索。核力人们对物质间最基本的相互作用的探索，藉以描述和阐释迄今为物理学科基础讲座课件物理学科基础讲座课件主题一物质各种物体、微粒和场都是以不同形式存在着的物质。“物质”所涉及的科学内容，多数与日常生活和自然现象密切相关，与新材料的发展前沿相联系。内容大致分为三类：对于身边物质的初步认识；对于物质结构和物体尺度的初步认识；和当前蓬勃发展的材料科学相联系的物质的了解。主题一物质各种物体、微粒和场都是以不同形式存在着的物质物质物质的形态和变化物质的属性物质的结构与物体的尺度新材料及其应用物质物质的形态和变化物质的属性物质的结构与物体的尺度新材料及（一）物质的形态和变化1．内容标准（1）用语言、文字或图表描述常见物质的物理特征。从生活和社会应用的角度，对物质进行分类。（2）有评估某些物质对人和环境的积极和消极影响的意识。尝试与同学交流对当地环境资源利用的意见。（3）区别固、液和气三种物态。描述这三种物态的基本特征。（一）物质的形态和变化1．内容标准（4）能说出生活环境中常见的温度值。了解液体温度计的工作原理。会测量温度。尝试对环境温度问题发表自己的见解。（5）通过实验探究物态变化过程。尝试将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点或沸点联系起来。（6）能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象。有节约用水的意识。物态的分类?（4）能说出生活环境中常见的温度值。了解液体温度计的工作原理固态、液态、气态凝聚态：介于固态、液态之间的各种状态，稠密气体的物态，在低温才存在的特殊量子态(如：超流态、玻色—爱因斯坦凝聚态)等等离子体态超固态粒子态夸克态固态、液态、气态2.研究性学习活动建议调查学校和家庭的用水状况，设计一个节水方案。观察并探究电冰箱中的物态变化。写出探究报告。通过观察，探究自然界中的霜、雪、雨、露等天气现象。设计一个书本上没有讲过的温度计。调查当地水资源的利用状况，并对当地水资源的利用提出自己的见解。2.研究性学习活动建议调查学校和家庭的用水状况，设计一个节水（二）物质的属性

1．内容标准（1）能描述物质的一些属性。尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来。（2）初步认识质量的概念。会测量固体和液体的质量。（3）通过实验理解密度的概念。尝试用密度知识解决简单的问题。能解释生活中一些与密度有关的物理现象。（4）了解物质的属性对科技进步的影响。（二）物质的属性

1．内容标准2．研究性学习活动建议（1）利用一块磁铁的磁性和几根缝衣针，制作指南针，并验证教室的方位。（2）测量一些固体和液体的密度。（3）在校园或家庭中研究某种物质的属性，并说明这种属性在生活或生产中的应用。2．研究性学习活动建议（三）物质的结构与物体的尺度

1．内容标准（1）知道物质是由分子和原子组成的。（2）了解原子的核式模型。了解人类探索微观世界的历程，并认识这种探索将不断深入。（3）大致了解人类探索太阳系及宇宙的历程，并认识人类对宇宙的探索将不断深入。（4）对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。（三）物质的结构与物体的尺度

1．内容标准2．研究性学习活动建议（1）设计方案，探究分子间的引力和斥力。（2）从图书馆、因特网和学校的数据库中收集有关人类对宇宙进行探索的资料。（3）观看有关原子结构、宇宙演变等科普电影。2．研究性学习活动建议（四）新材料及其应用

1．内容标准（1）初步了解半导体的一些特点。了解半导体材料的发展对社会的影响。（2）初步了解超导体的一些特点。了解超导体对人类生活和社会发展可能带来的影响。（3）初步了解纳米材料的应用和发展前景。（4）有保护环境和合理利用资源的意识。（四）新材料及其应用

1．内容标准2．研究性学习活动建议（1）从资料室、因特网上收集有关新材料研究和开发的信息，并写出一篇小论文。（2）调查生活、生产中应用的一些新材料，弄清它们的名称、用途、特点和属性等，并列表显示调查结果。2．研究性学习活动建议主题二运动和相互作用

物质处于永恒的运动中，不同的物质和不同的运动形式又发生着相互作用。这部分内容具有很强的规律性，对它的学习有利于发展学生的科学探究能力和解决问题的能力，有利于培养学生的科学态度和科学精神。“运动和相互作用”划分为以下主题：多种多样的运动形式机械运动和力声和光电和磁主题二运动和相互作用

物质处于永恒的运动中，不同的物质（一）多种多样的运动形式

1．内容标准（1）能用实例解释机械运动及其相对性。（2）能从生活、自然中的一些简单热现象推测分子的热运动。初步认识宏观热现象和分子热运动的联系。（3）能用实验证实电磁相互作用。能举例说明电磁波在日常生活中的应用。（4）能举例说明自然界存在多种多样的运动形式。知道世界处于不停的运动中。（一）多种多样的运动形式

1．内容标准2．研究性学习建议（1）观看有关机械运动的录像片，对有关现象用机械运动的相对性进行解释。（2）从自然现象或实验事实中举出事例，说明组成物质的微粒在不停地运动。2．研究性学习建议（二）机械运动和力

1内容标准（1）能根据日常经验或自然现象粗略估测时间。会使用适当的工具测量时间。能通过日常经验或物品粗略估测长度。会选用适当的工具测量长度。（2）能用速度描述物体的运动。能用速度公式进行简单计算。（3）通过常见事例或实验，了解重力、弹力和摩擦力。认识力的作用效果。能用示意图描述力。会测量力的大小。知道二力平衡条件。了解物体运动状态变化的原因。（二）机械运动和力1内容标准（4）通过实验探究，理解物体的惯性。能表述牛顿第一定律。（5）通过实验探究，学会使用简单机械改变力的大小和方向。（6）通过实验探究，学习压强的概念。能用压强公式进行简单计算。知道增大和减小压强的方法。了解测量大气压强的方法。（7）通过实验探究，认识浮力。知道物体浮沉的条件。经历探究浮力大小的过程。知道阿基米德原理。（8）通过实验探究，初步了解流体的压强与流速的关系。（4）通过实验探究，理解物体的惯性。能表述牛顿第一定律。2．研究性学习建议（1）测量自己的脉搏，再测出正常走路时一步的长度。（2）学读汽车、摩托车上的速度表。（3）讨论测量火车（汽车）速度的各种方案。（4）查阅电冰箱等家用电器在运输、安装时对倾斜程度的要求。设计一种方法检查这些机器的倾斜程度。（5）用弹簧或橡皮筋制作简易测力计，探究弹簧的弹力与橡皮筋伸长量的关系。（6）用饮料软管制作口吹喷雾器。2．研究性学习建议（三）声和光

1．内容标准（1）通过实验探究，初步认识声产生和传播的条件。了解乐音的特性。了解现代技术中与声有关的应用。知道防治噪声的途径。（2）通过实验，探究光在同种均匀介质中的传播特点。探究并了解光的反射和折射的规律。（3）通过实验，探究平面镜成像时像与物的关系。认识凸透镜的会聚作用和四透镜的发散作用。探究并知道凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像的应用。（4）通过观察和实验，知道白光是由色光组成的。比较色光混合与颜料混合的不同现象。（5）知道波长、频率和波速的关系。了解波在信息传播中的作用。（三）声和光

1．内容标准2．研究性学习建议（1）调查社区（或学校）中噪声污染的情况和已采取的防治措施，提出进一步防治噪声的建议。（2）阅读投影仪或照相机的说明书，通过说明书学习使用投影仪或照相机。（3）用两个不同焦距的凸透镜制作望远镜。2．研究性学习建议（四）电和磁1．内容标准（1）通过实验，探究通电螺线管外部磁场的方向。（2）通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流及磁场的方向都有关系。（3）通过实验，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。（4）知道光是电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。（5）了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。电磁污染光污染（四）电和磁1．内容标准电磁污染2．研究性学习建议（1）在教师指导下研究动圈式扬声器是否可以当做动圈式话筒使用。（2）用绝缘导线、铁钉、铁片等自制有线电报机。（3）在教师指导下学习使用电磁继电器。（4）调查电磁波在现代社会中的广泛应用。2．研究性学习建议主题三能量能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一，从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。它广泛渗透在各门学科中，并和各种产业及日常生活息息相关。这部分内容具有较强的综合性，应该注意和本课程其他部分的联系，注意和其他学科的融合，注意可再生能源的开发、环境保护等可持续发展观念的体现。“能量”划分为以下主题：能量、能量的转化和转移机械能内能电磁能能量守恒能源与可持续发展主题三能量能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一，从更深的（一）能量、能量的转化和转移1．内容标准（1）通过实例了解能量及其存在的不同形式。能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系。（2）通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化。（3）结合实例认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。（4）结合实例理解功率的概念。了解功率在实际中的应用。2，研究性学习建议（1）讨论：太阳能在地球上怎样转化成各种形式的能？（2）调查常见机械和电器的铭牌，比较它们的功率。（一）能量、能量的转化和转移1．内容标准（二）机械能

1．内容标准（1）能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化。能用实伊说明机械能和其他形式的能的转化。（2）知道机械功的概念和功率的概念。能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。（3）理解机械效率。（4）了解机械使用的历史发展过程。认识机械的使用对社会发展的作用。2．研究性学习建议通过阅读了解人类利用机械的历史，写一篇小论文。（二）机械能

1．内容标准（三）内能1．内容标准（1）通过观察和实验，初步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象。（2）了解内能的概念。能简单描述温度和内能的关系。（3）从能量转化的角度认识燃料的热值。（4）了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。（5）了解热量的概念。（6）通过实验，了解比热容的概念。尝试用比热容解释简单的自然现象。2．研究性学习建议研究电冰箱内外的温度差与所耗电能的关系，提出节能措施。（三）内能1．内容标准（四）电磁能1．内容标准（1）从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。（2）通过实验探究电流、电压和电阻的关系。理解欧姆定律，并能进行简单计算。（3）会读、会画简单的电路图。能连接简单的串联电路和并联电路。能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例。（4）会使用电流表和电压表。（5）理解电功率和电流、电压之间的关系，并能进行简单计算。能区分用电器的额定功率和实际功率。（6）通过实验探究，知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。（7）了解家庭电路和安全用电知识。有安全用电的意识。（四）电磁能1．内容标准2．研究性学习建议（1）通过实验，探究影响金属导体电阻的因素。（2）测量小灯泡工作时的电阻，画出电阻随电压变化的图线，并进行讨论。（3）学读家用电能表，通过电能表计算电费。（4）调查当地近年来人均用电量的变化，讨论它与当地经济发展的关系。2．研究性学习建议（五）能量守恒

1．内容标准（1）知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。（2）通过能量的转化和转移，认识效率。（3）初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。2．研究性学习建议（1）讨论和分析两个具体的永动机设计方案，说明永动机是不可能的。（2）访问农机或汽车维修人员，了解内燃机中燃料释放热量的去向，讨论提高效率的可能途径。（3）调查当地几种炉灶的能量利用效率，写出调查报告。（五）能量守恒

1．内容标准（六）能源与可持续发展1．内容标准（1）能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。例1介绍不同历史时代人类利用的主要能源。（2）能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点。（3）了解核能的优点和可能带来的问题。（4）了解世界和我国的能源状况。对于能源的开发利用有可持续发展的意识。2．研究性学习建议（1）收集资料，举办小型报告会，讨论能源的利用带来的环境影响，如大气污染、酸雨、温室效应等，探讨应该采取的对策。（2）收集当地一段时间空气质量的数据，分析空气质量变化的原因。（3）分别从炊事、取暖、交通等方面对当地燃料结构近年来的变化作调查研究，从经济、环保和社会发展等方面进行综合评价。（4）调查当地使用的能源，如水能、风能、太阳能、燃料的化学能或核能等，及其对当地经济和环境的影响。（六）能源与可持续发展1．内容标准物理学知识拓展

物理学知识拓展物理学是研究物质结构、相互作用和运动基本规律的一门基础自然科学，是人类文化的组成和技术的基础。物理学(Physics)物质结构物质相互作用物质运动规律

物理学是研究物质结构、相互作用和运动基本规律的一门基础自然科

物理学研究的范围

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物质世界的层次和数量级夸克

10-20m空间尺度：微观物质Microscopic宏观物质macroscopic宇观物质cosmological类星体

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26m时间尺度：基本粒子寿命10-27s宇宙寿命1018s物理学研究的范围——物质世界的层次和数量级夸克10-物理学科基础讲座课件物理学的基本理论●牛顿力学(Mechanics)

研究物体机械运动的基本规律●

电磁学(Electromagnetism)

研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律●

热力学(Thermodynamics)

研究物质热运动的统计规律及其宏观表现●光学(optics)研究光的行为和性质，以及光和物质相互作用●原子物理学(AtomicPhysics)研究原子的结构、运动规律及相互作用●相对论(Relativity)

研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律●

量子力学(Quantummechanics)

研究微观物质运动现象以及基本运动规律物理学的基本理论●牛顿力学(Mechanics)

物理学是一切自然科学的基础

物理学派生出来的分支及交叉学科物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。

物理学与数学之间有着深刻的内在联系粒子物理学原子核物理学原子分子物理学固体物理学凝聚态物理学激光物理学等离子体物理学地球物理学生物物理学天体物理学宇宙射线物理学物理学是构成自然科学的理论基础物理学是一切自然科学的基础物理学派生出来的分支及交叉学科物理学的研究方法物理学理论是通过观察、实验、抽象、假设、推理等研究方法并通过实践检验而建立起来的观察实验抽象假设推理定律理论物理学的研究方法物理学理论是通过观察、实验、抽象、假设、推理物理学对技术及社会发展三次大突破第一次工业革命:18世纪以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志,以机器代替手工工具,不仅是一次技术改革，更是一场深刻的社会变革第二次工业革命:19世纪法拉第和麦克斯韦电磁理论的应用,成功制造电机电器电讯设备,电力的广泛应用,工业电气化第三次:以原子能、电子计算机和空间技术的广泛应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命物理学对技术及社会发展三次大突破第一次工业革命:18世纪以蒸物理学是知识体系（Physics

asknowledge）物理知识是对物理物质世界的意义建构；物理知识需要观察实验证据的论证；物理知识具有相对真理的性质。物理学是知识体系（Physics

asknowledg物理学是探究(PhysicsasInquiry)物理学是一种探究，并且是每个人都可以做的探究活动。物理学探究需要质疑、观察、提出问题、假说、设计、实验、推理、评价、交流等活动。物理学探究是发现已有物理知识的局限性、甚至谬误，拓展新知识的必须手段。物理学是探究(PhysicsasInquiry)物理学是物理学是价值观体系(Physics

asasetofvalues)物理学的价值观是指人们从事物理学探究、应用等活动的基本价值取向、态度、精神等科学怀疑是科学研究的起点科学求真是科学研究的最基本的追求科学求实是科学研究的必须的态度取向科学创新是科学研究的生命和灵魂科学“求真”“向善”“臻美”的人文价值追求物理学是价值观体系(Physics

asasetof经典力学的体系运动学研究物体位置随时间变化各种关系动力学研究物体的机械运动和相互作用力间的关系静力学研究在力的作用下物体获得平衡的问题刚体力学、流体力学、

固体力学、材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、爆炸力学、磁流体力学、空气动力学、天体力学、生物力学、计算力学、相对论力学、量子力学经典力学的体系运动学刚体力学、流体力学、固体力学、材料1质点运动学参照系和坐标系；位矢，位移；速度，加速度；直线运动；运动迭加原理；曲线运动；相对位移与相对速度。

1质点运动学2质点动力学牛顿运动定律；惯性系和非惯性系；冲量动量动量定律动量守恒定律；功动能动能定理；势能机械能守恒定律；能量转化与守恒定律；碰撞；经典力学适用范围。

182质点动力学自由落体的规律

“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端！”-----爱因斯坦伽利略老实说，我赞成亚里士多德的著作，并精心地加以研究。我只是责备那些使自己完全沦为他的奴隶的人，变得不管他讲什么都盲目地赞成，并把他的话一律当作毫不能违抗的圣旨一样，而不深究其他任何依据--------伽利略自由落体的规律

“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是牛顿运动定律运动定律解释了所有宏观物体的运动，奠定了经典物理学的基础；也构成了工程技术的基础。牛顿推出三大运动定律、发现万有引力和创立微积分，成为过去一千年中最杰出的科学巨人。牛顿牛顿运动定律运动定律解释了所有宏观物体的运动，奠定了经典物万有引力定律万有引力定律的发现，是自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次解释了一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。14万有引力定律万有引力定律的发现，是自然科学最伟大的成果之一。3刚体动力学刚体定轴转动角速度角加速度；转动动能转动惯量；力矩转动定律；力矩的功刚体定轴转动的动能定理；动量矩冲量矩动量矩定理动量矩守恒定律3刚体动力学4振动学基础振动简谐振动；无阻尼自由振动阻尼振动受迫振动共振；振动的合成4振动学基础5波动学基础机械波产生和传播；波的传播速度波长周期频率；波动方程波的能量,能流密度惠更斯原理；波的反射与折射波的迭加原理波的干涉；波的绕射和散射，声波超声波次声波；多普勒效应。5波动学基础6.液体力学液体中的压强理想液体,稳定流动,流线和流管连续原理伯努利方程粘滞流体6.液体力学热学热学是研究热现象的理论热力学：由观察实验总结出热力学定律，用逻辑推理方法，研究宏观物体的热的性质统计物理学：从物质的微观结构出发，即从分子、原子的运动和它们之间的相互作用出发，依据每个粒子所遵循的力学规律，用统计的方法研究物体的热的性质热学热学是研究热现象的理论热力学定律热力学定律的提出，是极为重要的发现，改变了我们对能量运作的观念。任何热机都无法百分之百的有效运作。它们支配着工业革命的机械运行中的热能与机械能的转化，成为工业革命的强大的驱动力。鲁道夫-克劳修斯热力学定律热力学定律的提出，是极为重要的发现，改变了我们对能分子物理学和热力学

一、气体分子运动论

平衡状态，理想气体的状态方程；气体分子运动论的压强公式；气体分子平均平动动能与和温度的关系；能量按自由度均分原理，理想气体的内能；麦克斯韦速率分布律；分子碰撞和平均自由程；气体内迁移现象及其基本定律；分子物理学和热力学一、气体分子运动论二、热力学功热量内能；热力学第一定律；热力学第一定律对于理想气体的等值过程中的应用；气体的摩尔热容；绝热过程；循环过程卡诺循环；热力学第二定律；可逆及不可逆过程；热力学第二定律的统计意义和适用范围二、热力学功热量内能；电磁学规律电流产生磁场、磁场产生电流这两个重要的发现，加上麦克斯韦关于电磁场方程组，奠定了整个电磁学的理论体系，开辟了对现代文明起重要作用的电气化时代。它概括了一切宏观电磁现象的规律，而且将光现象统一在这个理论之内，对人们认识物质世界的思想产生重大影响。法拉弟麦克斯韦电磁学规律电流产生磁场、磁场产生电流这两个重要的发现，加上麦电磁学电磁学研究电磁现象的规律，主要是电磁场的规律以及物质的电学性质和磁学性质。静电学稳恒电流电流的磁场磁场对电流的作用电磁感应电磁场基本理论电磁学电磁学研究电磁现象的规律，主要是电磁场的规律以及物质的静电场电场库仑定律电场强度高斯定理电场力的功,场强环流定律电势电场强度与电势的关系静电场中的导体和电介质电场中的导体电介质的极化电容电场的能量等静电场稳恒电流稳恒电流,电流密度电流的功和功率电动势一段电路的欧姆定律电流的功和功率,焦耳-楞次定律电动势,闭合电路和一段含源电路的欧姆定律金属导电的经典电子论稳恒电流稳恒磁场电流的磁场磁场,磁感应强度,磁通量毕奥—萨伐尔定律磁场强度安培环路定律运动电荷的磁场磁场对电流的作用磁场对截流导线的作用,安培定律磁场对截流线圈的作用磁力作功运动电荷在磁场中所受的力:洛仑兹力稳恒磁场电磁感应电磁感应基本定律在磁场内运动的导线内的感应电动势在磁场中转动线圈内的感应电动势和感应电流涡旋电场,涡旋电场的环流涡电流自感应互感应磁场能量等电磁感应电磁场和电磁波麦克斯韦电磁场理论电磁波的辐射与传播振荡电路,赫兹实验电磁波谱电磁场和电磁波光学几何光学以光的直线传播性质为基础，研究光在透明介质中传播的问题光的直线传播定律、光的独立传播定律、光的反射和折射定律等物理光学波动光学：以光的波动性质为基础，研究光的传播及其规律，主要有光的干涉、衍射和偏振等量子光学：以光和物质相互作用时显示的粒子性为基础来研究光的性质和规律光学几何光学光的本质牛顿主张光的粒子说；惠更斯主张光波动说；光量子与波的统一：光具有波粒二象性，它是人类思想史上一大飞跃，加速了利用光造福人类的进程。光的本质牛顿主张光的粒子说；光的干涉光程及光程差杨氏双缝干涉薄膜等厚干涉迈克儿逊干涉仪光的衍射惠更斯—菲涅尔原理单缝衍射条纹的分布规律光栅衍射公式

X光衍射）光的偏振自然光的线偏振布儒斯特定律晶体中的双折射起偏与检偏光的干涉近代物理学近代物理学研究物质的微观结构，原子、原子核、基本粒子等各个层次的内部结构以及它们的相互作用和运动变化的规律等。近代物理学两大理论支柱：相对论狭义相对论提出新的时空观，建立了高速运动物体的运动规律，揭示了质量与能量的内在关系广义相对论从加速参照系与引力场等效的原理出发，提出新的引力理论，探索引力场的时空结构量子力学以微观粒子的波粒二象性和量子说为基础，描述分子、原子等微观系统运动的规律近代物理学近代物理学研究物质的微观结构，原子、原子核、基本粒相对论爱因斯坦相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一，它包括狭义相对论和广义相对论两个部分，狭义相对论变革了从牛顿以来形成的时空概念，提示了时间与空间的统一性和相对性，建立了新的时空观。广义相对论把相对原理推广到非惯性参照系和弯曲空间，从而建立了新的引力理论。相对论爱因斯坦相对论是20世纪物理学史上最重大的成就之一，它质能关系E=MC2是有史以来最伟大的方程之一，质量和能量可以互相转化，是利用原子能的理论基础。质能关系E=MC2是有史以来最伟大的方程之一，质量和能量可以量子论普朗克量子论是现代物理学的基石，提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。薛定谔量子论普朗克量子论是现代物理学的基石，提供了新的关于自然界的中子的发现卢瑟福查德威克中子的发现对核物理学的发展有巨大而深远的影响。它的发现，使得建立一种没有电子参与的原子核模型成为可能，也解决了量子力学是否适用于原子核内部的问题。中子是促使原子核嬗变的最有效工具；中子的发现还导致了对核力的研究，核时代由此诞生。中子的发现卢瑟福查德威克中子的发现对核物理学的发展有巨大而深狭义相对论基础伽利略变换和经典力学时空观迈克耳孙-莫雷实验狭义相对论基本假设相对论中的长度、时间和同时性相对论动力学基础狭义相对论基础伽利略变换和经典力学时空观光的量子性热辐射，绝对黑体绝对黑体的辐射公式普朗克量子假设，普朗克公式光电效应爱因斯坦方程，光子伦琴射线的散射，康普顿效应光的量子性热辐射，绝对黑体原子的量子理论原子光谱的实验规律玻尔的氢原子理论实物粒子的波粒二象性测不准关系波函数，薛定谔方程一维势阱氢原子的量子力学处理方法原子的量子理论原子光谱的实验规律超导体卡茂林－昂尼斯卡茂林－昂尼斯发现超导体现象以来，寻找室温下可用的超导体的探索方兴未艾。室温超导体的寻找和研制，将会为世界带来革命性的改变。人类所有使用的电流或电机器具都将被改变，效率将会得到巨大提高。超导体卡茂林－昂尼斯卡茂林－昂尼斯发现超导体现象以来，寻找室高温超导材料的用途大致可分为三类：大电流应用（强电应用）：超导发电、输电和储能；电子学应用（弱电应用）：超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性应用：磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。高温超导材料的用途大致可分为三类：夸克人们对质子和中子的构成充满好奇，夸克是为了解释原子核现象的大胆假设，人们一直在科学求证它的存在。默里·盖尔曼“身为理论家，我想我无法真正发现新事物，但我可以提出构想，若它们被证实无误，你也可以将其称为发现。我提出的是中子和质子并非众人所想的是基本粒子，它们由更小的粒子夸克组成，它的属性诡异。”夸克人们对质子和中子的构成充满好奇，夸克是为了解释原子核现象核力人们对物质间最基本的相互作用的探索，藉以描述和阐释迄今为止观察到的所有关于物质的物理现象。核力机制的探索将使人类全面和深入理解自然世界的运行规律,更有效开发新能源。人类的好奇心驱使对大统一理论、统一场论、万有理论的无止境的探索。核力人们对物质间最基本的相互作用的探索，藉以描述和阐释迄今为物理学科基础讲座课件物理学科基础讲座课件主题一物质各种物体、微粒和场都是以不同形式存在着的物质。“物质”所涉及的科学内容，多数与日常生活和自然现象密切相关，与新材料的发展前沿相联系。内容大致分为三类：对于身边物质的初步认识；对于物质结构和物体尺度的初步认识；和当前蓬勃发展的材料科学相联系的物质的了解。主题一物质各种物体、微粒和场都是以不同形式存在着的物质物质物质的形态和变化物质的属性物质的结构与物体的尺度新材料及其应用物质物质的形态和变化物质的属性物质的结构与物体的尺度新材料及（一）物质的形态和变化1．内容标准（1）用语言、文字或图表描述常见物质的物理特征。从生活和社会应用的角度，对物质进行分类。（2）有评估某些物质对人和环境的积极和消极影响的意识。尝试与同学交流对当地环境资源利用的意见。（3）区别固、液和气三种物态。描述这三种物态的基本特征。（一）物质的形态和变化1．内容标准（4）能说出生活环境中常见的温度值。了解液体温度计的工作原理。会测量温度。尝试对环境温度问题发表自己的见解。（5）通过实验探究物态变化过程。尝试将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点或沸点联系起来。（6）能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象。有节约用水的意识。物态的分类?（4）能说出生活环境中常见的温度值。了解液体温度计的工作原理固态、液态、气态凝聚态：介于固态、液态之间的各种状态，稠密气体的物态，在低温才存在的特殊量子态(如：超流态、玻色—爱因斯坦凝聚态)等等离子体态超固态粒子态夸克态固态、液态、气态2.研究性学习活动建议调查学校和家庭的用水状况，设计一个节水方案。观察并探究电冰箱中的物态变化。写出探究报告。通过观察，探究自然界中的霜、雪、雨、露等天气现象。设计一个书本上没有讲过的温度计。调查当地水资源的利用状况，并对当地水资源的利用提出自己的见解。2.研究性学习活动建议调查学校和家庭的用水状况，设计一个节水（二）物质的属性

1．内容标准（1）能描述物质的一些属性。尝试将这些属性与日常生活中物质的用途联系起来。（2）初步认识质量的概念。会测量固体和液体的质量。（3）通过实验理解密度的概念。尝试用密度知识解决简单的问题。能解释生活中一些与密度有关的物理现象。（4）了解物质的属性对科技进步的影响。（二）物质的属性

1．内容标准2．研究性学习活动建议（1）利用一块磁铁的磁性和几根缝衣针，制作指南针，并验证教室的方位。（2）测量一些固体和液体的密度。（3）在校园或家庭中研究某种物质的属性，并说明这种属性在生活或生产中的应用。2．研究性学习活动建议（三）物质的结构与物体的尺度

1．内容标准（1）知道物质是由分子和原子组成的。（2）了解原子的核式模型。了解人类探索微观世界的历程，并认识这种探索将不断深入。（3）大致了解人类探索太阳系及宇宙的历程，并认识人类对宇宙的探索将不断深入。（4）对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。（三）物质的结构与物体的尺度

1．内容标准2．研究性学习活动建议（1）设计方案，探究分子间的引力和斥力。（2）从图书馆、因特网和学校的数据库中收集有关人类对宇宙进行探索的资料。（3）观看有关原子结构、宇宙演变等科普电影。2．研究性学习活动建议（四）新材料及其应用

1．内容标准（1）初步了解半导体的一些特点。了解半导体材料的发展对社会的影响。（2）初步了解超导体的一些特点。了解超导体对人类生活和社会发展可能带来的影响。（3）初步了解纳米材料的应用和发展前景。（4）有保护环境和合理利用资源的意识。（四）新材料及其应用

1．内容标准2．研究性学习活动建议（1）从资料室、因特网上收集有关新材料研究和开发的信息，并写出一篇小论文。（2）调查生活、生产中应用的一些新材料，弄清它们的名称、用途、特点和属性等，并列表显示调查结果。2．研究性学习活动建议主题二运动和相互作用

物质处于永恒的运动中，不同的物质和不同的运动形式又发生着相互作用。这部分内容具有很强的规律性，对它的学习有利于发展学生的科学探究能力和解决问题的能力，有利于培养学生的科学态度和科学精神。“运动和相互作用”划分为以下主题：多种多样的运动形式机械运动和力声和光电和磁主题二运动和相互作用

物质处于永恒的运动中，不同的物质（一）多种多样的运动形式

1．内容标准（1）能用实例解释机械运动及其相对性。（2）能从生活、自然中的一些简单热现象推测分子的热运动。初步认识宏观热现象和分子热运动的联系。（3）能用实验证实电磁相互作用。能举例说明电磁波在日常生活中的应用。（4）能举例说明自然界存在多种多样的运动形式。知道世界处于不停的运动中。（一）多种多样的运动形式

1．内容标准2．研究性学习建议（1）观看有关机械运动的录像片，对有关现象用机械运动的相对性进行解释。（2）从自然现象或实验事实中举出事例，说明组成物质的微粒在不停地运动。2．研究性学习建议（二）机械运动和力

1内容标准（1）能根据日常经验或自然现象粗略估测时间。会使用适当的工具测量时间。能通过日常经验或物品粗略估测长度。会选用适当的工具测量长度。（2）能用速度描述物体的运动。能用速度公式进行简单计算。（3）通过常见事例或实验，了解重力、弹力和摩擦力。认识力的作用效果。能用示意图描述力。会测量力的大小。知道二力平衡条件。了解物体运动状态变化的原因。（二）机械运动和力1内容标准（4）通过实验探究，理解物体的惯性。能表述牛顿第一定律。（5）通过实验探究，学会使用简单机械改变力的大小和方向。（6）通过实验探究，学习压强的概念。能用压强公式进行简单计算。知道增大和减小压强的方法。了解测量大气压强的方法。（7）通过实验探究，认识浮力。知道物体浮沉的条件。经历探究浮力大小的过程。知道阿基米德原理。（8）通过实验探究，初步了解流体的压强与流速的关系。（4）通过实验探究，理解物体的惯性。能表述牛顿第一定律。2．研究性学习建议（1）测量自己的脉搏，再测出正常走路时一步的长度。（2）学读汽车、摩托车上的速度表。（3）讨论测量火车（汽车）速度的各种方案。（4）查阅电冰箱等家用电器在运输、安装时对倾斜程度的要求。设计一种方法检查这些机器的倾斜程度。（5）用弹簧或橡皮筋制作简易测力计，探究弹簧的弹力与橡皮筋伸长量的关系。（6）用饮料软管制作口吹喷雾器。2．研究性学习建议（三）声和光

1．内容标准（1）通过实验探究，初步认识声产生和传播的条件。了解乐音的特性。了解现代技术中与声有关的应用。知道防治噪声的途径。（2）通过实验，探究光在同种均匀介质中的传播特点。探究并了解光的反射和折射的规律。（3）通过实验，探究平面镜成像时像与物的关系。认识凸透镜的会聚作用和四透镜的发散作用。探究并知道凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像的应用。（4）通过观察和实验，知道白光是由色光组成的。比较色光混合与颜料混合的不同现象。（5）知道波长、频率和波速的关系。了解波在信息传播中的作用。（三）声和光

1．内容标准2．研究性学习建议（1）调查社区（或学校）中噪声污染的情况和已采取的防治措施，提出进一步防治噪声的建议。（2