物理疑难知识剖析市公开课金奖市赛课一等奖课件

物理疑难知识剖析浙江省教育厅教研室王耀村12月舟山第1页第1页我目的不是教你们如何应付考试，甚至不是让你们掌握这些知识，以便更加好地为此后你们面临工业或军事工作服务。我最希望是，你们能够像真正物理学家同样，欣赏到这个世界美妙。物理学家们看待这个世界方式，我相信，是这个当代化时代真正文化内涵主要部分。

——理查德·费恩曼（Feynman）第2页第2页物理学在20世纪取得了令人惊讶成功。它改变了我们对空间和时间、存在和结识见解，也改变了我们描述自然基本语言。

——温伯格第3页第3页一、什么是物理学赵凯华:《力学》物理学是探讨物质结构

和运动基本规律学科。第4页第4页第23届国际纯正物理与应用物理联合大会指出：物理学——

研究物质、能量和它们互相作用学科。一、什么是物理学第5页第5页物理学研究范围◆空间尺度10-15m(核子）~1026m（约150亿光年）（哈勃半径）◆时间尺度10-25s(Z0粒子寿命）~1018s（约150亿年）（宇宙年龄）◆速度范围0（静止）~3×108m/s（光速）微观宏观宇观第6页第6页物理学基本框架典型物理学力学（实物粒子）电磁学（场）热力学统计物理相对论力学量子力学量子统计力学相对论量子力学相对论量子场论激光物理、半导体物理、原子物理、核物理……生物物理、化学物理、地球物理、海洋物理……第7页第7页当代物理学特点◆以相对论、量子理论为基础◆观测和试验手段及设备越来越精密◆学科交叉◆与新技术密切相关物理学是一门理论和试验高度结合准确科学第8页第8页如何学“物”——物质世界“理”——普遍规律知识、办法、科学观念勤于思考，悟物穷理。——赵凯华第9页第9页◆物理书都充斥了复杂数学公式，可是思想及理念，而非公式，才是每一物理理论开端。◆假如一个人掌握了他学科基础理论，并且学会了独立思考与工作，他必定会找到自己道路。——爱因斯坦如何学第10页第10页我没有什么别才干，只但是喜欢刨根问底地追究问题罢了。

如何学时间、空间是什么，别人在很小时候就弄清楚了，我智力发展缓慢，长大了还没有弄清楚，于是始终琢磨这个问题，结果也就比别人钻研得更深一些。——爱因斯坦第11页第11页二、如何理解牛顿第一定律牛顿第一定律表述◆表述1：一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。◆表述2：任何物体，只要没有外力改变它状态，便会永远保持静止或匀速直线运动状态。◆表述3：自由粒子永远保持静止或匀速直线运动状态。第12页第12页牛顿第一定律：（1）阐明物体含有惯性（2）拟定了力概念（定性定义）注意：◆经验概括，不能试验证实。◆只成立于惯性系。◆所涉及物体都是质点。二、如何理解牛顿第一定律第13页第13页牛顿第一定律在典型力学中地位1.典型力学基本原理（1）力与运动关系：牛顿第一定律和第二定律。（2）普遍力规律：牛顿第三定律和力叠加原理。（3）详细力规律：万有引力定律、胡克定律等。2.牛顿第一定律是其它原理前提和基础二、如何理解牛顿第一定律第14页第14页问题1：牛顿第一定律是第二定律特例（a=0）吗？问题2：牛顿第一定律应当表述为物体在平衡力作用下保持静止或匀速运动状态。问题3：由牛顿第一定律可知，转动物体存在转动惯性。问题4：物体只有在运动状态改变时，才存在惯性。二、如何理解牛顿第一定律第15页第15页如图，将一玻璃瓶装水后密封，平放在水平桌面上，在瓶中部有一小气泡，处于静止状态。现用力忽然将瓶向前推动一下，使其在桌面上向前运动一段距离后停止，则气泡相对于瓶运动情况是A.向前B.向后C.先向前，再向后，最后回到本来位置D.先向后，再向前，最后回到本来位置二、如何理解牛顿第一定律第16页第16页春暖河开，冰面上一块石头逐步下陷。有些人说“冬天冰硬，冰面对石头作用力等于石头压力，石头不下陷。春天冰面变软，它对石头作用力达不到石头压力，因此，石头下陷。”，这种解释对吗？二、如何理解牛顿第一定律第17页第17页重力摩擦力弹力拉力推力电力磁力动力阻力压力浮力吸力斥力风力水力分子力牵引力三、力与力分类力本质万有引力电磁力强力互相作用力弱力互相作用力力宏观性质重力摩擦力弹力电场力力作用效果拉力推力压力阻力磁场力浮力力起源风力水力分子力动力第18页第18页重力：由于地球吸引而使物体受到力。FGFn问题：重力与万有引力是否是一回事？第19页第19页问题：弹力是电磁互相作用吗？当物体发生形变时，物体中分子原子间距离发生改变，原子或分子间电磁力就要对抗物体发生形变，这就形成了通常所说弹力。第20页第20页

四、如何理解摩擦力当互相接触物体作相对运动或有相对运动趋势时,它们之间就有摩擦力。

摩擦湿摩擦（内摩擦）：液体内部摩擦或液体和固体摩擦干摩擦（外摩擦）：固体表面之间摩擦干摩擦：静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦第21页第21页◆当物体有滑动趋势但尚未滑动时,作用在物体上摩擦力称为静摩擦力。1.静摩擦力0是静摩擦系数。◆静摩擦力大小：0f0

=0

N◆静摩擦力大小由外力大小决定NFf

四、如何理解摩擦力第22页第22页2.滑动摩擦力◆一个物体在另一个物体表面上滑动时,接触面上产生摩擦力,称为滑动摩擦力。f=

N是滑动摩擦系数,它与接触物体质料、表面情况和相对速度相关。ff0v0

四、如何理解摩擦力第23页第23页问题：滑动摩擦力跟接触面积大小是否相关？

实际接触面积属于原子尺度，它只占总几何接触面积一个极微小部分，而摩擦力出现是由于在原子接触这些微小区域内原子之间互相作用力。原子接触面积占几何接触面积百分比，正比于法向力除以几何接触面积。法向力增大一倍，原子接触面积也增大一倍，摩擦力也增大一倍。但假如几何接触面积增大一倍，而法向力不变，则原子接触面积占几何接触面积百分比减小二分之一，即原子接触面积实际面积不变，因而摩擦力不变。

四、如何理解摩擦力第24页第24页问题：使百米赛跑运动员加速是什么力？

四、如何理解摩擦力第25页第25页流体阻力

◆物体在气体或液体中相对运动时，受到阻力作用。◆阻力大小：与流体密度、粘滞性相关，还与运动物体速度、形状等原因相关。◆球形物体在流体中阻力：

F=6πηrv（斯托克斯公式）◆速度较小时，F=kv◆速度较大时，F=kv2

四、如何理解摩擦力第26页第26页1.凹凸说

固体表面存在凹凸，两个表面凹凸部分以彼此啮合状态相接触，当两物体相对滑动时，必须顺着其凸部重复抬起，或者使凸部产生形变，于是便产生摩擦。问题：接触面越光滑摩擦力就越小吗？

四、如何理解摩擦力第27页第27页2.黏合说德萨古利埃分子说：◆产生摩擦真正原因在于摩擦面分子力作用。◆固体表面越光滑，表面更靠近，分子力影响越大，摩擦力就越大。◆他预言:只要把平面无止境地研磨得很光滑，摩擦会增大。

四、如何理解摩擦力第28页第28页◆哈迪：充足研磨和洗净玻璃表面试验◆结论：充足研磨了表面摩擦力大，并且，摩擦痕迹也扩大。2.黏合说◆哈迪:用试验证实了预言。

四、如何理解摩擦力第29页第29页二接触面凹凸部分主要是在凸部上以互压在一起状态相接触。二物体实际接触部分只为外观面积几百分之一到几万分之一。即使表观压力不大（1N/cm2），在接触凸部产生高达数百到数万N/cm2压力，使凸部发生形变。表面极薄污染膜被破坏，发生二固体基质本身黏合。这种黏合是分子——原子力表现。当二面相对运动时，黏合面被剪切而断裂，剪切力就是宏观表现摩擦力。2.黏合说

四、如何理解摩擦力第30页第30页表面污染对摩擦影响。◆表面多层污染膜：氧化膜、吸附分子膜、普通脏污膜◆凹凸说：表面污染膜不影响摩擦◆黏合说：污染膜将阻隔分子间作用，减小摩擦◆试验证实：污染膜要减小摩擦，洁净固体表面摩擦系数增大。

四、如何理解摩擦力第31页第31页◆当代摩擦理论中，在因黏合而造成摩擦现象解释中，表面塑性变形有很大作用，而塑性变形又直接依赖于凹凸大小。◆除黏合说外，在极光滑表面摩擦机理解释中，尚有静电作用。◆由于分子力电磁本性，摩擦力也是由电磁互相作用引起。

四、如何理解摩擦力第32页第32页

四、如何理解摩擦力第33页第33页F1F2f2f1

四、如何理解摩擦力第34页第34页

四、如何理解摩擦力小李质量为50公斤，能够举起80公斤杠铃；小胖质量为70公斤，能够举起60公斤杠铃。他们两人通过如图所表示装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。比赛结果应是A.小李把小胖拉起B.小胖把小李拉起C.两个都拉不起D.两个都拉起第35页第35页ωvcrOCf◆当物体在支承面上有滑动时,受到滑动摩擦力：f=μN，方向与滑动方向相反

vO=

vC－ωr≠0当：vO＞0，O点向前滑，汽车刹车，f向后当：vO＜0，O点向后滑，汽车打滑，f向前滚动物体摩擦

四、如何理解摩擦力第36页第36页◆滚动物体与支承面都是刚体，作纯滚动，受到静摩擦力vcMrOc积极轮ωvcrOc从动轮ff

四、如何理解摩擦力第37页第37页r滚动摩擦力矩：M=δN，δ含有长度量纲NvCcrGN

四、如何理解摩擦力第38页第38页NFfr若轮匀速迈进：fr=δNF=f=(δ/r)N=μN(δ/r)N——滚动摩擦力事实上，是把滚动简化为“等效平动”来处理了

四、如何理解摩擦力第39页第39页sFFs1FsW=FsW=F(s+s1)W=Fs五、如何理解功第40页第40页问题1：功大小依赖于参考系选取吗？问题2：滑动摩擦力总是作负功吗？vfF五、如何理解功第41页第41页问题3：人走途经程中摩擦力做功吗？若脚与地面没有相对滑动，地面对人摩擦力是静摩擦力。问题4：人走途经程中地面支持力做功吗？五、如何理解功第42页第42页问题6：作用力功等于反作用力功吗？fsf地对物：f物对地：做功不做功地面为参考物例1：物块在地面上滑动五、如何理解功第43页第43页F2对1F2对1：做功＞0F1对2：做功＞0q1q2F1对2若m1与m2不同，则W1与W2不同。例2：两个同号电荷问题6：作用力功等于反作用力功吗？五、如何理解功第44页第44页F人对车：做功＞0F车对人：做功＜0人与车始终保持接触，人与车在如何时间间隔通过路程相等。作用力与反作用力功等大而异号。问题6：作用力功等于反作用力功吗？例3：人推车，地面参考物作用力功与反作用力功不存在拟定关系。五、如何理解功第45页第45页六、电能是如何传播？解释：开关一接通，导线中自由电子在电压作用下流向负载，形成电流。在流动电子达到负载时，负载就得到能量，亮了起来。问题：电磁能是如何沿导线传播？电源开关第46页第46页E金属导电微观图像—典型电子论自由电子平均热运动速率：105m/s自由电子漂移速率：10-4m/s这种宏观上漂移运动形成了宏观电流。第47页第47页恒定电路：电路中电流分布不随时间改变。恒定电路：电路中电荷分布或电场分布不随时间改变。六、电能是如何传播？第48页第48页+-外电路断开电源+-电源外电路接通EEK+－六、电能是如何传播？第49页第49页六、电能是如何传播？在电场力作用下，把电能转化为其它形式能EEK+－用电器III在非电力作用下，克服电场力做功，把其它形式能转化为电能第50页第50页电磁波传播过程