序言 物理学：物质及其运动规律的科学 课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

教学目标 1.通过阅读教材，能概述物理学的发展历程，体悟科学发现改变世界。 2.通过阅读教材能叙述出实例中物理学研究的特点与方法——精确的定量实验和严谨的的逻辑分析相结合。 3.知道高中物理的学习方法并能在自己的学习中得以应用。 1 前奏 患难及困苦，是磨炼人格的最高学府。 哲学诞生以前，人们对自然去年的认识主要是通过宗教和神话来理解，在古希腊时代，人们开始通过理性思考去认识自然界，诞生了哲学，该时期迷信与科学并举，唯物与唯心同在 抱最大的希望，为最大的努力，做最坏的打算 吾爱吾师，吾更爱真理 亚里士多德 (前384—前322)  一、物理学历程 physics 来源于希腊文，原义是自然。 自然哲学这个叫法，持续了两千多年，后来，人们为了形容像法拉第那样做出杰出贡献的人，才提出科学和科学家的概念 2 物理学的历程一 “地心说”与“日心说” 尼古拉·哥白尼 (1473-1543) 波兰天文学家， 现代天文学创始人， 提出了日心说， 著有伟大著作 《天体运行论》 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说，中世纪教会把它写进了天主教的教义。 1543年哥白尼《天体运行论》的出版，动摇了中世纪神权统治的基础。 日心说的主要观点： 地球是球形的 地球在运动 太阳是太阳系中心，地球以及其他行星都围绕太阳做圆周运动。 物理学的历程一 伽利略与天文望远镜 伽利略·伽利雷（1564～1642） 意大利天文学家 物理学家和哲学家 近代实验科学先驱 被誉为“自然科学之父” “现代物理学之父” “科学方法之父” 1609年，伽利略发明了天文望远镜，观察到了月球的高山和环形山投下的阴影，又发现了太阳黑子，还发现了木星的4个最大的卫星。 “哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙” 人们开始意识到仅依靠自身的感觉，或者积累的经验来了解世界和判断事情已经远远不够了，必须求助数理式的理性。 物理学的历程二 牛顿与万有引力定律 艾萨克·牛顿（Isaac Newton，1643—1727）英国物理学家、数学家天文学家、自然哲学家有史以来最伟大的科学家 著有《自然哲学的数学原理》、《光学》 1687年，在出版的《自然哲学的数学原理》里提出了万有引力定律和三大运动定律，展示了地面物体和天体的运动都遵循着相同的规律，奠定了以后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。 自然科学的圣经： 天王星、min王星的发现证明了牛顿理论的科学性和预见性，标志着近代科学的形成。 社会意义： 牛顿力学推动了第一次工业革命。 物理学的历程三 法拉第与电磁感应定律 迈克尔·法拉第 （Michael Faraday，1791～1867）英国物理学家、化学家、发明家 发电机和电动机雏形的发明者 1831年，法拉第发现穿过闭合电路的磁通量发生变化能产生电流：电磁感应原理。 这是个划时代的科学成就，为电力的普遍应用奠定了基础。 牛顿统一了天地运动规律，麦克斯韦统一了电、磁、光，实现了第二次大综合。1837年，出版了《论电和磁》，提出了电磁基本定律的四元方程组。 被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》后的一部最重要的物理学经典。没有电磁学，就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）(1831-1879)英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。 物理学的历程三 麦克斯韦的电磁理论 第二次工业革命的科学基础：电磁学 电力的广泛应用 内燃机和新交通工具的创制 新通讯手段的发明：贝尔——电话 化学工业的建立：诺贝尔——炸药 1905年，26岁的爱因斯坦发表了5篇论文，覆盖了20世纪物理学的三大领域：相对论、量子论和统计物理。 提出了： 狭义相对论——粒子物理学、 质能方程（E=mc2)——核能的利用 广以相对论——宇宙学研究 被公认为自伽利略、牛顿以来最伟大的科学家、思想家，为纪念他，联合国把2005年定为物理年。 导致了1+9项诺贝尔奖。 阿尔伯特·爱因斯坦Albert Einstein；1879—1955）美国和瑞士双国籍的犹太裔物理学家。1921年诺贝尔奖获得者。 物理学的历程四 爱因斯坦与相对论 量子论的诞生——一批杰出的科学家 量子论的广泛应用 夸克 10-19 m 类星体 10 26 m 空间尺度 上下四方曰宇 古往今来曰宙 二、什么是物理学 超子寿命 10-15 s 宇宙年龄 10 26 s 时间尺度 赵凯华和罗蔚茵，《新概念物理教程 力学》： “物理学是探讨物质的结构和运动基本规律的学科。” 许方官，《四元数物理学》： “物理学是研究物质、能量以及它们之间相互作用的科学。” 美国Francis W. Sears,《大学物理学》 ： “物理学是一门测量科学。” 张维善，《普通高中课程标准实验教科书 物理必修1》： “物理学是一门自然科学.物理学研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律。物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。……” 廖伯琴，《普通高中课程标准实验教科书 物理必修1》： “物理学就是探究物质的结构和基本运动规律的科学。” 美国Paul W. Zitzewitz，《物理：原理与问题》： “物理学研究的是物质、能量以及它们间的相互关系。” “物质、性质、物理量、物理定律” 物理学是这样一门学科，人们在观察的基础上，通过定义物理量和测量物理量，来描述所观察到的物理性质，并通过对测量数据的数学运算找出物理量之间的关系。 物理学通过定量的实验和严谨的逻辑分析， 不断地揭示出自然界的客观规律和各种现象的内在联系。 日出日落 斗转星移 三 观察现象，揭示本质——物理学研究的特点 其中有的和直觉吻合，也有很多与直觉不尽相同，需要通过严密的实验和思考，才能透过表象看到本质 它们为什么不会掉下来？ 地心说 日心说 现代宇宙观 重物比轻物下落快 统治了两千多年 重物轻物 下落一样快 伽利略：逻辑推理 牛顿定律的权威 相对论和量子力学的创立 19 世纪末 20 世纪初，当人们发现权威的牛顿学说不适用于 微观和高速情况时 学以致知，客观理性——物理学背后的科学精神 古人曾凭直觉认为 地球是宇宙的中心 日心说 第谷的天文观测 16、17世 纪，哥白尼、第谷和开普勒…… 牛顿万有引力定律定律 19世纪初，人们已经知道电流能产生磁场 法拉第电磁感应定律 磁应该也能生电吧？ 在物理学习中，我们不但要掌握具体的知识，而且要学习和体会这些科学方法，并努力运用它们解决各种实际问题。 …… 开普勒总结出开普勒三定律 学以致知的探索精神 实事求是的客观精神 理性分析的精神 省锡中物理教学（2021级） 物理是一种文化：物理学背后的科学精神 物理不仅是知识而且是一种思维方式，是一种文化。物理学的思想深入到每个物理学家的灵魂，指导他（她）在任何工作和思维中采取的立场和方式，这种指导是潜移默化的,中学生学习物理也都会接受物理文化的影响。他们可能在随后的一生中不再接受物理教学，也许连F=ma都不再记得，但这种思维方式是永生保持和受益的。 凡是学过物理学的人对世界万物的看法都会或多或少地改变，表现出的特点就是对于不论是自然界的现象还是社会活动中出现的林林总总，都想要问一个为什么是这样的而不是那样的。想要刨根问底，探索究竟就是自然而然的需要了。 物理文化的真谛在于：一，求真；二，溯本求源，什么事都要搞清来龙去脉。 物理文化指导着所有学物理和用物理的学者、工程师、学生和广大群众。指导他们如何正确地思维和正确选择解决问题的方法，指导他们如何克服困难向前进，无论是对尖端科学还是日常生活和工作。 四 高中物理的学习方法 高中物理教材简介 运用较多的数学知识 ·高中所有数学知识(函数、三角、图像、解析几何、数列等). ·定性分析和定量计算结合，定量计算为主. 抽象思维、数理逻辑推理能力要求高 物理定理推导、数学证明(需要几何、函数等数学知识) 高中物理 一看就懂 一听就会 一做就错 一考就傻 物理学的研究对象是物理性质，观察是学习物理最基础的实践活动； 科学的最高成果是概念和概念间的关系，掌握物理量的概念和各物理量之间的关系（物理定律）是学习物理最主要的内容； 物理量是用来测量的，学会测量是学习物理最重要的实践活动。 如何学好物理？ 1、目标明确，树立信心； 2、认真听讲，做好笔记； 3、独立思考，多问多悟； 4、重视观察，动手实验； 5、备好错题，做好总结。 6. 明晰作答，规范作图 目标明确，树立信心 认真听讲，做好笔记 【要课前预习】 通过课前的阅读，了解知识重、难点和疑点，以便上课时有目的地听讲，提高学习效率。通过课前预习，还可以培养自学能力和自学习惯。 【抓课堂效率】 “堂上一分钟，堂下十分钟”这一话充分说明了课堂的重要性。 1、要动脑：积极思考跟上老师的思路，不能自搞一套，否则就等于是完全自学了，注意学习老师分析问题、解决问题的思路和方法。 2、要动手：动手记上适当笔记（记重点和疑点，尤其是疑点），利用课余时间问老师、问同学直到弄懂为止。必须有笔记本，课后先整理笔记（复习），再完成作业！ 3、要动口：动口回答老师提出的问题，不敢开口自己的问题就不能被老师发现，问题也就难以得到解决。 独立思考，多问多悟 学物理不做题是不行的，独立解题， 理解概念和物理规律，同时也把握了 公式的条件、掌握了公式的运用 （1）独立做题：切忌边看答案边做题 （2）做题时候要多思考 （3）遇到不会的题目做标记，过段时 间再做一做。 （4）题目不论难易都要尽量画图，有的画草图就可以了，有的要画精确图。有了图我们对物理情景才会一目了然。 （5）多问多悟：向老师或同学问不懂的知识点、不会的题目、解题方法等，然后务必再自我反思总结。 重视观察，动手实验 物理是一门以实验为基础的自然科学，要学好物理必须重视实验。同时实验对学生在高考中是否能拿高分起到至关重要的作用。所以对于每一个实验，有条件情况下要亲自做一做。要弄懂实验目的、原理，熟悉实验器材；特别注重基本的实验方法，能对实验的误差原因进行分析。特别要重视课本上的实验，也包括每一个学生实验，重视实验涉及的原理、方法。在近 年的物理高考实验中，我们已经感受到高考 实验不再是简单地照抄课本上的实验，而是 利用教材中涉及的实验原理、方法去处理新 的问题。 备好错题，做好总结 必须有“错题本”，记下考试、练习过程中的易错题（特别的心得体会可以一并记下来），记下老师讲的重点题型。甚至好的解题方法、好的例题等等都要记下来。课后还要整理错题本，重做错题，一方面是为了“消化好”，另一方面还要对笔记作好补充。自己在作业中发现的好题、好的解法也要记在笔记本上，因此也可以叫做“好题本”。 以后要经常看，经常练，要能做到爱不释手， 一直保存。 注意：整理错题并不是简单的把所有错 题都整理在错题本上，要筛选。比如，选项B 笔误写成C这类粗心问题，是没有必要整理的。 明晰作答，规范作图 高中物理中的图有模型图、受力分析图、过程草图、函数图象，等等。高中物理万能解题法，就是作图法！ 养成了规范答题的习惯，我们就习惯于用规范的方式思考和答题， 根本就不存在限制思维这件事，孔子所谓“随心所欲，不逾矩”，就是这个道理。研究阶段和研究对象的交代，必要的字母假设和受力分析图、过程草图，原始的字母方程单独一行书写，对答案的简明分析和交 代，不要将数值运算过程写在卷面上，等等，这都是计算题答题规范的要求，绝大部分资料的参考答案是 规范答题的范本，值得学习和借鉴。 $$