第四节 跨学科：弘扬科学家精神 （举一反三讲义）物理新教材沪科版八年级全一册

本讲义聚焦“小粒子与大宇宙”中科学家精神这一核心知识点，通过学习科学家事迹（如“中国雷达之父”毕德显、“天眼”奠基人南仁东等），梳理其执着追求、勇于奉献的精神特质，辅以思维导图构建知识脉络，形成从事迹认知到精神理解的学习支架。 该资料特色在于融合科学态度与责任培养，以“中国天眼”凹面镜原理、北斗导航系统等案例，将科学家精神与物理知识结合，通过剖析探索历程深化科学思维。课中辅助教师生动授课，课后巩固训练（如钱学森质量问题、光年单位题）帮助学生查漏补缺，强化知识与精神认同。

第十二章 小粒子与大宇宙 第4节 跨学科：弘扬科学家精神 解析版 目录 【学习目标】………………………………………………1 【思维导图】………………………………………………2 【知识梳理】………………………………………………2 知识点1：学习科学家事迹…………………………………………………………2 知识点2：执着追求，勇于奉献………………………………………………………4 【巩固训练】………………………………………………6 学习目标： 1.解我国“两弹一星”的成就，知道我国科学家的杰出贡献和爱国情怀，为他们的勇于奉献的精神所感动； 2.具有探索大自然的执着追求，具有科技强国的责任感和使命感。 教学重点： 重点剖析本章所涉及的科学发现或探索历程中，科学家群体所展现的典型精神特质（如好奇心驱动、理论勇气、实验匠心、国际合作等）及其时代意义。 教学难点： 如何避免对科学家精神流于表面的事例罗列或口号化，而是通过深入剖析科学探索的曲折过程、失败与突破，使学生真正共情并深刻理解科学精神的复杂性与震撼力，从而引发内心的认同与向往。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.学习科学家事迹 我国科技事业取得举世瞩目的成绩，向世界彰显了一代又一代中国科学家的精神气质。我国科学家身上蕴藏了优秀的科学精神 例1他是山东平阴人，电子学家、教育家，中国科学院院士，中国雷达工程专业的主要创始人，中国电子学界中最早进行信息论在雷达和通信中应用的研究者。一生勇攀科技高峰、呕心沥血为国防现代化建设，为中国雷达工程领域培养人才，被称为“中国雷达之父”。他是（　　） A．赵忠尧 B．钱学森 C．邓稼先 D．毕德显 【答案】D 【解析】A．赵忠尧是中国核心物理研究和加速器建造事业的开拓者，故A不符合题意； B．钱学森是中国航天事业、导弹技术和自动化控制领域的奠基人，故B不符合题意； C．邓稼先是核武器研制的开拓者，故C不符合题意； D．毕德显是中国雷达工程专业的主要创始人，是“中国雷达之父”，故D符合题意。 故选D。 知识点二 执着追求，勇于奉献 我国科技事业迅猛发展，离不开科学家们执着追求、勇于奉献的精神品质。 1.南仁东： （1）人物简介：南仁东（1945年2月-2017年9月15日），出生于吉林辽源，毕业于清华大学，中国天文学家，“中国天眼”的主要发起者和奠基人，“人民科学家”国家荣誉称号获得者。 （2）主要贡献：他以总工程师的身份带领团队自主研发，创新设计，精进工艺，建成了这座世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜。 为让中国拥有自己的卫星导航系统，我国科学家秉持核心技术不能受制于人的信念，攻克160余项技术难关，耗时26年建设北斗卫星导航系统，在覆盖度、精准度、智能化等方面取得了重大突破。 2.黄旭华： （1）人物简介：黄旭华（1926年3月12日—2025年2月6日），男、汉族，舰船设计专家、核潜艇研究设计专家 。1949年毕业于国立交通大学船舶制造专业  。1994年当选为中国工程院院士。曾任前中国船舶重工集团公司第七一九研究所副总工程师、以及核潜艇工程副总设计师、总设计师、研究员、高级工程师、名誉所长等职。 （2）主要贡献：黄旭华长期从事核潜艇研制工作，开拓了中国核潜艇的研制领域，是中国第一代核动力潜艇研制创始人之一，被誉为"中国核潜艇之父" ，为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献。主持完成中国第一代核潜艇和导弹核潜艇研制，分别获1985年和1996年"国家科学技术进步奖"特等奖。1989年被授予"全国先进工作者"荣誉称号。2014年被评为"2013感动中国十大人物"。  2017年10月25日，获2017年度何梁何利基金科学与技术成就奖。11月9日，获得第六届全国道德模范敬业奉献类奖项。2020年1月10日，获国家最高科学技术奖。 例2被誉为“中国天眼”的500米口径射电望远镜（FAST）如下图，迄今已发现一百多颗脉冲星，工程首席设计师南仁东被誉为“中国天眼之父”。下列对“中国天眼”的相关物理知识的描述，正确的是（　　） A．“中国天眼”相当于一个巨大的凹面镜，对光线有发散作用 B．“中国天眼”相当于一个巨大的凹面镜，对光线有会聚作用 C．“中国天眼”的作用就相当于凸面镜，对光线有发散作用 D．“中国天眼”的作用就相当于凸面镜，对光线有会聚作用 【答案】B 【详解】如图所示，“中国天眼”的主体的反射面，中间凹陷，是凹面镜，凹面镜对光起发散作用。故B正确，ACD错误。 故选B。 【巩固训练】 1．在物理学发展的漫长历程中，有不少科学家作出了卓越的贡献，比如：提出相对论的是 ；中华文化源远流长，从古代到现代，我国也有许许多多的科学家和科技成就，请列举一位你知道的中国科学家或中国的科技成就 。 【答案】 爱因斯坦 见解析 【详解】[1]20世纪杰出的物理学家爱因斯坦提出了相对论，又从根本上冲击了经典物理学体系，动摇了人们所熟悉的时间与空间等概念。 [2]沈括是我国北宋著名的科学家、政治家；‌钱学森是著名的航天科学家，被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”。‌他不仅是中国航天事业的奠基人，还在工程控制论、物理力学等领域做出了卓越贡献，开创了这两门新兴学科。我国的科技成就有中国古代四大发明、天宫号空间站等。 2．我们的物理教材《引言》中《物理学与科技强国》部分介绍了科学家精神和我国几位著名科学家及其贡献。 (1)请写出一位你崇拜的中国科学家： ； (2)请写出这位科学家的一项成就： （写出一条即可）； (3)他最值得你学习的科学家精神是： （写出一条即可）。 【答案】(1)钱学森 (2)导弹 (3)创新精神 【详解】（1）最崇拜的一位中国科学家是钱学森，中国航天事业的奠基人。 （2）1955年回国后进行火箭、导弹的研究开发，后来被授予“两弹一星功勋奖章”。 （3）他最值得学习的科学家精神是创新精神。 3．世界上第一个乘飞船进入太空的人是（    ） A．加加林 B．杨利伟 C．阿姆斯特朗 D．齐奥尔科夫斯基 【答案】A 【详解】世界上第一个乘飞船进入太空的人是前苏联航天员加加林，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．下列中国名人是物理学家的是（　　） A．屠呦呦 B．袁隆平 C．钱学森 D．莫言 【答案】C 【详解】A．屠呦呦，她是药学家，因为在青蒿素研究领域的杰出贡献而获得了诺贝尔生理学或医学奖，故A不符合题意； B．袁隆平在水稻杂交领域为世人作出突出贡献，被人们尊称为“杂交水稻之父”，是农学家，故B不符合题意； C．钱学森，他是中国著名的物理学家、航天科学家，为中国火箭、导弹和航天事业的发展做出了奠基性的贡献，故C符合题意； D．莫言是著名的作家。故D不符合题意。 故选C。 5．因提出宇称不守恒原理，与他的学生于1957年共同获诺贝尔物理学奖，以及与罗伯特·米尔斯共同提出杨-米尔斯理论，为粒子物理学标准模型奠定基础。这位伟大的华人物理学家是（　　） A．爱因斯坦 B．牛顿 C．伽利略 D．杨振宁 【答案】D 【详解】杨振宁为华人赢得了巨大的荣誉，1956年，他和李政道提出的宇称不守恒定律颠覆性地震惊了世界，并于1957年获得了诺贝尔物理学奖，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 6.钱学森是公认的“中国航天之父”，如图所示，是著名苏绣艺术家姚建萍创作的钱学森肖像《思源•致远》。这件苏绣作品搭载神舟八号升入太空后，质量 （变大/变小/不变”），原因是 。新疆巴州选送的一小袋250 （填上单位）优质棉花种子也搭载神舟八号宇宙飞船遨游太空。 【答案】 不变 质量是物体的一种属性，它与物体的形状、位置、温度、以及状态无关 g 【知识点】质量的概念及特性、常见物体的质量及质量估算 【详解】[1][2]苏绣作品搭载神舟八号升入太空后，只是苏绣作品的位置发生了改变，物质的多少没有变，所以苏绣的质量不变，且质量是物体的一种属性，它与物体的形状、位置、温度、以及状态无关。 [3]因为宇宙飞船遨游太空时总质量尽量小，可以节省能源，故应为250g的棉花种子。 7．在物理学发展的漫长历程中，有不少科学家作出了卓越的贡献，比如：提出相对论的是 ；中华文化源远流长，从古代到现代，我国也有许许多多的科学家和科技成就，请列举一位你知道的中国科学家或中国的科技成就 。 【答案】 爱因斯坦 见解析 【知识点】物理常识、现代技术 【详解】[1]20世纪杰出的物理学家爱因斯坦提出了相对论，又从根本上冲击了经典物理学体系，动摇了人们所熟悉的时间与空间等概念。 [2]沈括是我国北宋著名的科学家、政治家；‌钱学森是著名的航天科学家，被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”。‌他不仅是中国航天事业的奠基人，还在工程控制论、物理力学等领域做出了卓越贡献，开创了这两门新兴学科。我国的科技成就有中国古代四大发明、天宫号空间站等。 8．“天眼-fast”第一次发现了一颗距地球4000光年的毫秒脉冲星，其中”光年”是 的单位。光在真空中传播的速度为 m/s；由于光速远大于声速，所以运动会上赛跑时 （选填“看到发令枪冒烟”或“听到枪声”）就计时。 【答案】 长度 3×108 看到发令枪冒烟 【知识点】光在真空中的速度、辨析光速与声速的不同以及在生活中的应用、光年 【详解】[1][2]因为光年是光在真空中一年里通过的路程，所以光年是长度单位；光在真空中的速度是3×108m/s。 [3]声音在空气中的速度大约为340m/s，光在空气中的传播速度为3×108m/s，因此可知光的传播速度远大于声音的传播速度，所以应该是看到冒烟时开始计时。 9．阅读短文，回答问题 中国航天梦 中国航天梦梦起明朝的万户，他是利用火箭飞天第一人。新中国航天是从1956年开始的，至今有三大里程碑。（1）1970年中国第一颗人造卫星东方红1号升空；（2）2003年，中国神舟五号载人飞船升空；（3）2007年嫦娥一号成功奔月。    如图甲是运载火箭的发射场景。航天材料的选择需要考虑多方面的因素，为使火箭搭载的飞船更轻巧更坚硬，其外壳和部分零件由钢制改为钛铝合金。物体的热胀冷缩也是需要考虑的重要因素之一，当物体温度改变1摄氏度时，其体积的变化与它在0℃时体积之比，叫做“体积膨胀系数”或称“体胀系数”，符号用a表示。 如图乙是我国航天员王亚平通过“天宫课堂”向我们展示张嘴吞空中水珠的有趣画面，图丙是她做水球注入空气实验，我们看到一正一反两个她的头像。 2018年我国成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”；同年又将嫦娥四号探测器送入太空，成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器，如图丁是它携带的月球车“玉兔二号”，利用其底部6个带齿纹的轮子顺利在月背表面行驶，它配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器，总质量仅135kg。 （1）在空间站，王亚平开展太空实验教学，她从注射器挤出一滴水，由于分子之间存在 ，使漂浮在太空舱的水滴呈现完美的球形；如图丙中实验现象，正立的像是由于气泡挤压水而形成的 透镜成的虚像，若王亚平远离水球，则倒立的像会 （选填“变大”、“变小”、“不变”）； （2）下列说法正确的是 ； A．火箭升空与轮船在水中前进的原理相同 B．太空中能看到蓝色的地球是因为地球是光源 C．空间站应尽量使用体胀系数较大的材料制作 D．宇航员在空间站工作时需要通过无线电交谈 （3）已知物体在月球上的重力只有地球上的，则地球上质量为135kg的“玉兔二号”月球车在月球上的质量为 kg，若月球车每个轮子触月面积按100cm2计算，则它对月球表面的压强为 Pa（地面上g取10N/kg）； （4）某钛铝合金材料体胀系数a=1.2×10-5/℃，该材料制成零件0℃时体积为1dm3，0℃升温至10℃，体积变化了 cm3； （5）制作钛铝合金零件时，采用先进的3D激光打印技术，在高能激光的作用下，金属钛和铝先 （填物态变化名称）成液态，然后按零件形状重新结晶某钛铝合金零件，质量为216g；若用等体积的钛制成，质量为324g；若用等体积的铝制成，质量为162g，则这个零件中铝与钛的体积之比为 。 【答案】 引力 凹 变小 A 135 3.75×103 0.12 熔化 2∶1 【知识点】质量的概念及特性、密度公式的简单应用、压强公式的简单应用 【详解】（1）[1]分子间存在引力和斥力。由于分子之间存在引力，使漂浮在太空舱的水滴呈现完美的球形。 [2]如图丙中实验现象，正立的像是缩小的，是由于气泡挤压水而形成的凹透镜成的虚像。 [3]如图丙中实验现象，倒立的像是实像，与照相机的成像原理相同，若王亚平远离水球，增大了物距，由凸透镜成实像时物远像近像变小的规律可知，倒立的像会变小。 （2）[4]A．火箭升空与轮船在水中前进的原理相同，都是利用力的作用是相互的，故A正确； B．太空中能看到蓝色的地球不是因为地球是光源，因为地球不会自行发光，故B错误； C．太空昼夜温差大，所以空间站应尽量使用体胀系数较小的材料制作，故C错误； D．空间站内有空气，宇航员在空间站工作时不需要通过无线电交谈，故D错误。 故选A。 （3）[5]质量不随位置、形状、物态而改变。地球上质量为135kg的“玉兔二号”月球车在月球上的质量为135kg。 [6]若月球车每个轮子触月面积按100cm2计算，则它对月球表面的压强为 （4）[7]某钛铝合金材料体胀系数a=1.2×10-5/℃，表示钛铝合金材料温度每升高1℃，体积变化量与原来的体积的比值为1.2×10-5，该材料制成零件0℃时体积为1dm3，0℃升温至10℃，体积变化量为 （5）[8]金属钛和铝在高温下由固态变成液态，是熔化现象。 [9]然后按零件形状重新结晶某钛铝合金零件，质量为216g；若用等体积的钛制成，质量为324g；若用等体积的铝制成，质量为162g，则有 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 小粒子与大宇宙 第4节 跨学科：弘扬科学家精神 原卷版 目录 【学习目标】………………………………………………1 【思维导图】………………………………………………2 【知识梳理】………………………………………………2 知识点1：学习科学家事迹…………………………………………………………2 知识点2：执着追求，勇于奉献………………………………………………………3 【巩固训练】………………………………………………6 学习目标： 1.解我国“两弹一星”的成就，知道我国科学家的杰出贡献和爱国情怀，为他们的勇于奉献的精神所感动； 2.具有探索大自然的执着追求，具有科技强国的责任感和使命感。 教学重点： 重点剖析本章所涉及的科学发现或探索历程中，科学家群体所展现的典型精神特质（如好奇心驱动、理论勇气、实验匠心、国际合作等）及其时代意义。 教学难点： 如何避免对科学家精神流于表面的事例罗列或口号化，而是通过深入剖析科学探索的曲折过程、失败与突破，使学生真正共情并深刻理解科学精神的复杂性与震撼力，从而引发内心的认同与向往。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.学习科学家事迹 我国科技事业取得举世瞩目的成绩，向世界彰显了一代又一代中国科学家的精神气质。我国科学家身上蕴藏了优秀的科学精神 例1他是山东平阴人，电子学家、教育家，中国科学院院士，中国雷达工程专业的主要创始人，中国电子学界中最早进行信息论在雷达和通信中应用的研究者。一生勇攀科技高峰、呕心沥血为国防现代化建设，为中国雷达工程领域培养人才，被称为“中国雷达之父”。他是（　　） A．赵忠尧 B．钱学森 C．邓稼先 D．毕德显 知识点二 执着追求，勇于奉献 我国科技事业迅猛发展，离不开科学家们执着追求、勇于奉献的精神品质。 1.南仁东： （1）人物简介：南仁东（1945年2月-2017年9月15日），出生于吉林辽源，毕业于清华大学，中国天文学家，“中国天眼”的主要发起者和奠基人，“人民科学家”国家荣誉称号获得者。 （2）主要贡献：他以总工程师的身份带领团队自主研发，创新设计，精进工艺，建成了这座世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜。 为让中国拥有自己的卫星导航系统，我国科学家秉持核心技术不能受制于人的信念，攻克160余项技术难关，耗时26年建设北斗卫星导航系统，在覆盖度、精准度、智能化等方面取得了重大突破。 2.黄旭华： （1）人物简介：黄旭华（1926年3月12日—2025年2月6日），男、汉族，舰船设计专家、核潜艇研究设计专家 。1949年毕业于国立交通大学船舶制造专业  。1994年当选为中国工程院院士。曾任前中国船舶重工集团公司第七一九研究所副总工程师、以及核潜艇工程副总设计师、总设计师、研究员、高级工程师、名誉所长等职。 （2）主要贡献：黄旭华长期从事核潜艇研制工作，开拓了中国核潜艇的研制领域，是中国第一代核动力潜艇研制创始人之一，被誉为"中国核潜艇之父" ，为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献。主持完成中国第一代核潜艇和导弹核潜艇研制，分别获1985年和1996年"国家科学技术进步奖"特等奖。1989年被授予"全国先进工作者"荣誉称号。2014年被评为"2013感动中国十大人物"。  2017年10月25日，获2017年度何梁何利基金科学与技术成就奖。11月9日，获得第六届全国道德模范敬业奉献类奖项。2020年1月10日，获国家最高科学技术奖。 例2被誉为“中国天眼”的500米口径射电望远镜（FAST）如下图，迄今已发现一百多颗脉冲星，工程首席设计师南仁东被誉为“中国天眼之父”。下列对“中国天眼”的相关物理知识的描述，正确的是（　　） A．“中国天眼”相当于一个巨大的凹面镜，对光线有发散作用 B．“中国天眼”相当于一个巨大的凹面镜，对光线有会聚作用 C．“中国天眼”的作用就相当于凸面镜，对光线有发散作用 D．“中国天眼”的作用就相当于凸面镜，对光线有会聚作用 【巩固训练】 1．在物理学发展的漫长历程中，有不少科学家作出了卓越的贡献，比如：提出相对论的是 ；中华文化源远流长，从古代到现代，我国也有许许多多的科学家和科技成就，请列举一位你知道的中国科学家或中国的科技成就 。 2．我们的物理教材《引言》中《物理学与科技强国》部分介绍了科学家精神和我国几位著名科学家及其贡献。 (1)请写出一位你崇拜的中国科学家： ； (2)请写出这位科学家的一项成就： （写出一条即可）； (3)他最值得你学习的科学家精神是： （写出一条即可）。 3．世界上第一个乘飞船进入太空的人是（    ） A．加加林 B．杨利伟 C．阿姆斯特朗 D．齐奥尔科夫斯基 4．下列中国名人是物理学家的是（　　） A．屠呦呦 B．袁隆平 C．钱学森 D．莫言 5．因提出宇称不守恒原理，与他的学生于1957年共同获诺贝尔物理学奖，以及与罗伯特·米尔斯共同提出杨-米尔斯理论，为粒子物理学标准模型奠定基础。这位伟大的华人物理学家是（　　） A．爱因斯坦 B．牛顿 C．伽利略 D．杨振宁 6.钱学森是公认的“中国航天之父”，如图所示，是著名苏绣艺术家姚建萍创作的钱学森肖像《思源•致远》。这件苏绣作品搭载神舟八号升入太空后，质量 （变大/变小/不变”），原因是 。新疆巴州选送的一小袋250 （填上单位）优质棉花种子也搭载神舟八号宇宙飞船遨游太空。 7．在物理学发展的漫长历程中，有不少科学家作出了卓越的贡献，比如：提出相对论的是 ；中华文化源远流长，从古代到现代，我国也有许许多多的科学家和科技成就，请列举一位你知道的中国科学家或中国的科技成就 。 8．“天眼-fast”第一次发现了一颗距地球4000光年的毫秒脉冲星，其中”光年”是 的单位。光在真空中传播的速度为 m/s；由于光速远大于声速，所以运动会上赛跑时 （选填“看到发令枪冒烟”或“听到枪声”）就计时。 9．阅读短文，回答问题 中国航天梦 中国航天梦梦起明朝的万户，他是利用火箭飞天第一人。新中国航天是从1956年开始的，至今有三大里程碑。（1）1970年中国第一颗人造卫星东方红1号升空；（2）2003年，中国神舟五号载人飞船升空；（3）2007年嫦娥一号成功奔月。    如图甲是运载火箭的发射场景。航天材料的选择需要考虑多方面的因素，为使火箭搭载的飞船更轻巧更坚硬，其外壳和部分零件由钢制改为钛铝合金。物体的热胀冷缩也是需要考虑的重要因素之一，当物体温度改变1摄氏度时，其体积的变化与它在0℃时体积之比，叫做“体积膨胀系数”或称“体胀系数”，符号用a表示。 如图乙是我国航天员王亚平通过“天宫课堂”向我们展示张嘴吞空中水珠的有趣画面，图丙是她做水球注入空气实验，我们看到一正一反两个她的头像。 2018年我国成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”；同年又将嫦娥四号探测器送入太空，成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器，如图丁是它携带的月球车“玉兔二号”，利用其底部6个带齿纹的轮子顺利在月背表面行驶，它配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器，总质量仅135kg。 （1）在空间站，王亚平开展太空实验教学，她从注射器挤出一滴水，由于分子之间存在 ，使漂浮在太空舱的水滴呈现完美的球形；如图丙中实验现象，正立的像是由于气泡挤压水而形成的 透镜成的虚像，若王亚平远离水球，则倒立的像会 （选填“变大”、“变小”、“不变”）； （2）下列说法正确的是 ； A．火箭升空与轮船在水中前进的原理相同 B．太空中能看到蓝色的地球是因为地球是光源 C．空间站应尽量使用体胀系数较大的材料制作 D．宇航员在空间站工作时需要通过无线电交谈 （3）已知物体在月球上的重力只有地球上的，则地球上质量为135kg的“玉兔二号”月球车在月球上的质量为 kg，若月球车每个轮子触月面积按100cm2计算，则它对月球表面的压强为 Pa（地面上g取10N/kg）； （4）某钛铝合金材料体胀系数a=1.2×10-5/℃，该材料制成零件0℃时体积为1dm3，0℃升温至10℃，体积变化了 cm3； （5）制作钛铝合金零件时，采用先进的3D激光打印技术，在高能激光的作用下，金属钛和铝先 （填物态变化名称）成液态，然后按零件形状重新结晶某钛铝合金零件，质量为216g；若用等体积的钛制成，质量为324g；若用等体积的铝制成，质量为162g，则这个零件中铝与钛的体积之比为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $