物理学与人类文明教案1

教学目标

⒈激发学生学习物理学的兴趣，培养远大的学习志向．

⒉高中物理研究的主要内容以及学习高中物理的基本方法.

教学设计思路

运用物理学史上一些生动活泼的实例，激发学生学习物理学的兴趣，树立正确的学习动机；帮助学生了解物理学的主要内容，理解为什么要学习高中物理，明确怎样才能学好高中物理，使学生在今后的学习中处于主动、自觉、乐学的地位，为完成由初中向高中的过渡及进一步学习物理做好思想上和方法上的准备；用老一辈科学家献身我国科学事业的崇高精神鼓舞和激励学生，使他们明白，不仅要有爱国之情、报国之志，更要有报国之能，培养远大的学习志趣．

教学过程：

㈠介绍物理学的特点、研究领域和地位

物理学是以实验为基础，运用思维和数学工具研究最基本最广泛的物质运动规律和物质结构层次的一门精密的自然科学.时间上，物理学前溯到宇宙起源，后推到宇宙的归宿；空间上，小到基本粒子，大到宇宙天体，近乎无所不在，无所不容.

物理学是自然科学六大基础学科的两大支柱之一，是现代技术（包括信息技术、生物技术、通信技术、航天与空间技术和镭射技术即激光技术）的重要基础．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究方法．

物理学的高技术和强渗透性也使之成为社会发展的重要推动力．

㈡高中物理研究的主要内容

高中物理分为力学、热学、电学、光学、原子物理与核物理和相对论初步六部分内容，涉及宏观和微观粒子的规律和结构特征．

⒈力学部分，主要研究运动和力的关系问题．重点学习牛顿运动定律、机械能和动量等知识．

演示：小球从竖直圆环的斜轨道上不同位置释放后在竖直圆环上的不同运动情况以及小球恰能沿圆环做完整圆周运动的临界情况．指出，通过高中力学部分的学习，我们将理解小球做上述各种运动的原因并能定量计算出小球恰过最高点的条件游乐场中的“翻滚过山车”和杂技演员表演的“水流星”节目就以此为基本

原理．（演示“水流星”节目，使同学们看到小水桶过最高点且开口向下时水竟一点不流出来．）

演示：竖直方向弹簧振子的运动．

介绍运载火箭的工作原理．多媒体介绍特技演员飞跃四十多米宽黄河的精彩表演．

⒉热学介绍，主要研究分子动理论和气体的热学性质．以投硬币为例向学生介绍大量微观粒子的运动所遵循的统计规律；介绍热气球升空原理及日常生活中的吸盘、拔火罐等均遵循热学规律．

⒊电学部分，主要研究电场、电路、磁场、电磁感应和交流电等内容。简介这部分内容在科学技术及日常生活中的应用，如磁悬浮列车、超导技术、电磁继电器等．

演示：自感现象．

⒋光学部分，主要研究光的传播规律和光的本质属性．介绍光缆通讯，演示光导纤维传播电能的实验．介绍光电管的应用——有声电影以及银行、宾馆的自动门等．

⒌原子物理与核物理部分，主要研究原子和原子核的组成与变化规律以及人类了解微观世纪的科学方法，简介核裂变—原子弹的原理，核聚变反应——氢弹原理，核能的利用——核电站等。介绍我国“两弹”元勋邓稼先，放弃国外优厚的生活待遇和优越的工作条件，毅然回到当时还很贫穷的祖国，长期工作和生活在荒无人烟的沙漠，与他的战友一起研制出了我国自己的原子弹和氢弹，为保卫祖国的安全和维护世界和平做出了卓越的贡献。

⒍相对论简介，主要研究物体在光速、准光速和近光速情况下运动的物理现象．介绍高速空间尺缩、质增、钟慢效应以及“光子飞船”、“黑洞”和“引力透镜”等．

从上面介绍中可以看出，高中物理与初中物理相比，知识面加宽了，内容加深了——从定性到定量．

㈢为什么要学习高中物理

⒈物理学与人类的生活、生产活动关系最为密切．

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．

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，导致第一台蒸气机的出现，从此工业进入了机械化时代．

第二次工业革命：19世纪（1831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、电唱机等相继问世，从此工业进入电气化时代．

第三次工业革命：20世纪中叶（1946年）电子计算机的诞生到今天电脑网络的大规模使用，标志着工业进入了自动化时代，同时也标志着人类即将进入知识经济时代．

事实证明，任何一种新的物质运动形式的发现和理论上的突破，总会导致重大的技术革命，从而促进科学技术的突飞猛进地向前发展，而科技的发展同时又向物理学提出了更高的要求，两者相互促进．今天电子计算机的迅速更新换代正是这一点的例证．

⒉学习物理学是提高自身素质的需要．

学习的根本目的在于提高人的素质．通过物理学的学习，人的各方面素质都会得到显著的提高．

物理学是一门以实验为基础的科学，通过物理学的学习，一方面提高我们的动手操作能力和观察能力，同时也培养我们尊重实验、实事求是的科学作风，提高我们的思想素质．

学习物理学，很重要的一个方面就是学习科学认识自然、探索规律的方法和途径，培养学习者科学的思维方法，提高认识世界的能力．

学习物理学，还要学习科学家献身科学研究和实验，不怕挫折和失败的坚韧不拔的意志品质，使学习者的智力因素和非智力因素都得到发展，提高学习者的心理素质．

物理学充满了对立统一，是活的唯物辨证法．通过学习物理学，学习者自觉不自觉地就受到辨证唯物主义思想的教育，坚持唯物论和辨证法，反对唯心主义和形而上学，坚持真理、崇尚科学，提高辨别是非的能力．

㈣怎样学习高中物理

⒈做好实验，亲手操作，不只当观察员和记录员．要亲身感受知识的获取过程，学会探索，学会创新．

⒉认真阅读教材，学会做摘记，养成良好的自学习惯，为学习课后知识以及今后的进一步学习打好基础．

⒊上课认真听讲，学会做笔记，积极思考、主动回答老师提出的问题，不做旁听生．

⒋学会物理概念和规律，正确运用思维和数学工具解决物理问题．要理解概念和规律的实质，不死记硬背，不把物理知识数学化．

在物理上，1＋1不一定等于2．

如：二力平衡，1＋1＝0

水和酒精混合后体积，1＋1＜2

同温物体接触，1＋1＝1（三人拉手，3×36.5℃＝36.5℃)

在高中我们还要学到：3＋4＝5（几何加法）等等．

⒌做好练习，可起到理解、巩固、深化、活化知识的作用.

⒍经得住挫折和失败的考验，做到胜不骄、败不馁，正确对待考试成绩．

物理学与人类文明

物理学起始于伽俐略和牛顿的年代。（伽俐略：1564－1642年，活了78岁。牛顿，

1642-1727，85岁，英国物理学家、

天文学家和数学家）经过三个多世纪的发展，它已经成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的科学。

让我们一起感受身边物理的物理知识。（怎样用冰点点燃火柴，为什么雷电容易击中孤立高耸物体，为什么自行车在骑行时不容易跌倒）

现在我问大家一个问题，苹果熟了为什么会从树上掉下来？……那为什么火箭又能将航天员乘坐的神州飞船推上天呢？最后飞船为什么又能平稳地在太空遨游呢？这就是物理。还有，大家都喜欢看电视吧，电视中一个个精彩的节目，会令屏幕前的你流连忘返，开怀捧腹。那么，电视台的直播间的画面和音乐是怎么即时传过来的？又是怎样在电视屏幕上显示出来的呢？这也是物理。同学们还都知道电子书籍，一盘小小的光碟，可以装得下很多的书，那么光碟又是怎样读出来的呢？这也是物理。

可以说，远到宇宙深处，近到咫尺之间，大到广袤苍穹，小到分子原子，都是物理学的研究范畴。

它不仅研究物体的运动规律，例如月亮为什么会绕着地球转？它还研究物体为什么会做那样的运动。即物理学还研究物体之间的相互作用的规律，还比如刚才的问题，现在我可以回答你，是因为地球对月球存在着引力。

用较为严谨的语言来说，物理学它崇尚理性、重视逻辑推理。可以说物理学是关于“万物之理的”科学。接下来让我们一起走进物理学：

1、 在牛顿力学和万有引力定律的基础上发展起来的空间物理，能把宇宙飞船送上太空，使人类实现了飞天的梦想。也使中国人“九天揽月”成为可能。（2007年我们国家要登月，那时就是神州7号）（登陆火星

2、 带电粒子在电场磁场中的偏转的规律在科学技术中的应用。电视机显像管等。（学完带电粒子在电场磁场中的偏转会了解）

3、 核物理的研究使放射线的应用成为可能。医疗上的放疗。在医疗上还有很多，如用于治疗脑瘤的

4、20世纪初相对论和量子力学的建立，诞生了近代物理，开创了微电子技术的时代。半导体芯片。电子计算机。没有量子力学也就没有现代科技

。

5、20世纪60年代，激光器诞生。激光物理的进展使激光在制造业、医疗技术和国防工业中的得到了广泛的应用。大家熟悉的微机光盘就是用激光读的。光导纤维等。

6、20世纪80年代高温超导体的研究取得了重大突破，为超导体的实际应用开辟了道路。磁悬浮列车等。80年代，我国高温超导的研究走在世界的前列。

7、20世纪90年代发展起来的纳米技术，使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团，使其具有人们希望的特性。纳米材料的应用现是一个新兴的又应用很广泛的前沿技术。秦始皇兵马俑的色彩防脱。

8、生命科学的发展也离不开物理学。脱氧核糖核酸（DNA）是存在于细胞核中的一种重要物质，它是储存和传递生命信息的物质基础。1953年生物学家沃森和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许（著名实验物理学家）的实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构。

可以说物理学的发展，促进了各个领域科学技术的进步。使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化。

三、物理学与社会的进步。

物理学的发展引发了一次又一次的产业革命，推动着社会和人类文明的发展。可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。

18世纪中叶，在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能。大大推动了社会的发展。古人云：一日千里。火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机的使用是第一次产业革命。

1840年，法拉弟发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础上发展起来的电力工业，使人类进入电气化的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。

20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。这是第三次产业革命。

可以说社会的每一次巨大的进步都是在物理学发展的基础上完成的。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步。

物理学让昨天的梦想变成

今天的现实

科幻与科技，是一对分割不开的“情侣”，而联系它们之间的纽带，就是人们丰富的想象和科技人员孜孜不倦的追求精神。科

幻电影中令人眩目的各种高科技产品和场景，与人们的现实生活距离有多遥远？

一层银幕之隔

40多年前，《侏罗纪公园》的原作者Michael Crichton就在他的另一部畅销小说《终极人类》中，让一个8岁的英国小男孩久久沉浸在半人半机器的“电子人”世界中，幻想在自己体内也植入一颗强大的“心”。而几十年后的1998年，有“世界上第一个电子人”之称的凯文·沃威克教授终于实现了自己的童年梦想，首次在自己体内植入了“人体芯片”，成功与电脑“嫁接”。当他带着这个“电子标签”走向实验室时，大门会自动打开；经过走廊时，灯会全亮；当他走过正门时，电脑会和他打招呼，“嗨，凯文，你好吗？”所有这一切都在一念之间发生，无需举手之劳。

或许这还不足以代表科幻电影中技术对人们生活带来的改变，但虹膜识别技术、可视电话、全息影像技术等，却早已跳出科幻电影走进了人们的生活。在长期风靡的电影007系列中，那位身手不凡、英俊潇洒的英国间谍詹姆斯·邦德，除了过人的本领外，还总有一些又酷又炫的装备：能够接听电话的腕表、可以藏在任何地方的针孔镜头、内藏麦克风的钢笔、外表像香烟的显示器等等。但现在看来，这些当年想像出来的“高科技产品”，现在已经变成了生活中的小儿科。

正如俄国小说家纳布可夫所言，“科学离不开幻想，艺术离不开真实”。科幻电影中的科技，有些是根据现实技术推测而来，有些则是新奇的想法激发了研究人员的兴趣。那么科学家们最近又在研究哪些科幻电影中的未来技术呢？

现实中的魔幻

如果你是一个《哈利·波特》迷，一定会记得挂在“陋居”韦斯莱先生家厨房的那块钟。虽然它的外形与普通墙壁的挂钟没什么区别，但却不是用来显示时间，而是显示家庭各个成员目前所处位置的。很快，这种神奇的魔钟将不再是魔幻世界的专利。

据美国微软公司的研究人员透露，受《哈利·波特》书中魔钟的启发，微软正在抓紧研制一款类似的新型装置，取名为“行踪时钟”。

在钟的“时”针上显示的是家庭各个成员的照片，“时”针指示的地方则是该时刻家庭某个成员的所在方位。家庭成员的位置可以跟踪他们携带的手机信号确定。当家庭成员一打开自己的手机，他的位置便会立刻被电脑记录下来，并在行踪时钟上做出显示。

同样在《哈利·波特》书中，那件常常使波特化险为夷的隐身斗篷，曾引来无数羡慕的目光。事实上，魔幻世界当中的隐身术，在现实生活中并不像我们想象的那么遥远。

日本东京大学的一位教授，利用特殊的反光材料研制成的“斗篷”就有这样的功能。斗篷就好像是一个电影荧幕，它可以显示人背后的摄像机所拍摄的图像，从而使人产生隐身的错觉。

而美国科学家发明的等离激元覆盖物则更“高明”。等离激元材料制成的东西可以分散可见光，如果光的频率接近等离激元的谐振频率，物体就不能被看到。

科幻电影般的办公室

也许有一天你会发现，当你一走进办公室，你的电脑将会自动启动。而周围墙壁上的图画，会根据你的心情或喜好而改变画面和颜色。你的同事正在根据壁纸的改变判断你此刻是否愿意被打扰。此外，你已经不再通过输入字符来操作电脑，而直接采用声音输入……

或许你会觉得这与某部电影的画面极为相似，但千万别以为自己闯进了一部科幻电影的研究室，其实这些想法都是来自于一个由IBM和一个叫做Steelcase家具公司合作进行的“蓝色地带”(Bluespace)计划。而这个于2001年就已经在曼哈顿启动的项目，很可能将成为2020年你办公室中最普通的一部分。

物理呼唤年轻的心

综观世界科学技术发展史，许多科学家的重要发明和发现，都是产生于风华正茂、思想最敏捷的青年时期。这是一条普遍的规律。哥白尼提出日心说时是38岁；牛顿和莱布尼茨发明微积分时分别是22岁和28岁；爱迪生发明留声机时是29岁，发明电灯时是31岁，贝尔发明电话时是29岁；居里夫人发现镭、钍、钋三种元素的放射性时是31岁；爱因斯坦提出狭义相对论时是26岁，提出广义相对论时是37岁；沃森和

克里克提DNA双螺旋结构时分别是25岁和37岁…….

科学走进21世纪，仍有许多的难题困扰着科学家，期待着人们去探索，去发现。

“江山代有人才出，各领风骚数百年”。同学们，也许中国的诺贝尔奖获得者就出在你们这一代，就出在你们当中。同学们，努力吧！