沪科版八年级物理上册第一章打开物理世界的大门

第一章 打开物理世界的大门 第一节 走进神奇 一、自 然中的神奇现象 从茫茫的星空到辽阔的大地，从高耸的雪峰到澎湃的江河，神奇无处不 在。 1.星空中的神奇：彗星 宇宙大爆炸带来了满天星斗。 我 们就生活在这满天星斗中一颗称为地球的行星上。 2.晚霞呈现红色的原理 大气对光有散射作用 发生雷雨天气时不要在大树下避雨，容易发生雷电触电事 故。 3.闪电在前还是雷声领先？ 雷电同时产生，但光传播比声音快。 4.为什么会出现火山爆发？ 地壳不断运动，板块相互挤压或拉伸，形成火山爆发。 5.咆哮的黄河令你想到什么物理知识？ 重　力 6.为何打喷嚏可能使雪山发生雪崩？ 其实，只要我们留心观察，认真思考，我们会发现，大自然中也有许多神奇的现象。 二、生活中的物理现 象 自然现象扑朔迷离，千姿百态，而在人们的日常生活中则呈现出另一些神奇的现象。 1.为何要开两个小孔 ？ 2.为什么筷子看起来象被折了？ 3.你知道拉链的原理吗？ 拉 链美观实 用。你 仔细观察过吗 ? 为何上下拉动 , 拉链便可以闭合或开启 ? 4.你观察过圆珠笔吗？ 5.刺激的冲浪运动 改变二十世纪的十大发明 1) 拉链 1883 年---威科特姆.贾德森  发明 2）集成电路    1946 年，美国   3）飞机 4）飞艇     5 ）水 中呼吸器   1942 年--卡斯蒂尤和埃米尔 6 ）石 膏绷带  1936 7 ）尼 龙   1938 年  美国人尼莫尔   8 ）火 箭 9 ）电 视  1930 年 法恩斯沃斯 10）电 冰箱    1926 年瑞典人普拉顿 三、怎 样学好物 理 勤于观察，培养物理兴趣； 勤于动手，做好每一个实验； 勤于思考，上课重在理解； 按时完成作业； 联系生活，联系社会。 小结： 同学们，刚才我们从两个方面感受了物理现象的神奇。首先是自然中的神奇。包括彗星，日落，雷鸣电闪，火山，洪水，雪崩，龙卷风等，依照从星空到大地，从雪峰到江河的顺序展示出了震撼人心的物理现象。第二类神奇是生活中的神奇。按衣食住行的顺序，把一些平时看似不大起眼，但从中能够折射出人类智慧的这些东西表现出来。像拉链和圆珠笔对于人类都有伟大的意义，都是改变人类生活的重大发明。 同 学们，通过本节课的学习，我们不仅感受到了物理现象的神奇，也领会到了物理学的有趣，更知道了物理学在诸多领域的应用价值之大，可以说我们的生活和生产离不开物理，科技发展离不开物理，民族的振兴更离不开物理，那么，我们是不是应该把物理这门学科学好呢？ 第一章 打开物理世界的大门 第二节 探索之路 一、古文 明中的 科学思索 二、 物理学的进步之阶 一、 古文 明中的 科学思索 古代埃及 天文学 他们认为世界像一个长方形的盒子，地是盒底，天是盒盖，撑在从大地四角升起的四座大山顶上。 建筑技术是一种综合性技术。它是一定社会总体技术的反映，金字塔则是古埃及科学技术的最好见证。 建筑学 一、古文 明中的 科学思索 古代印度 佛 教 新德里铁柱 , 5 世纪时铸造，高 7.25 米 , 重约 6.5 吨 , 至今几乎完全没有锈蚀。 数字和记数法 天文学 一、古文明的科学思索 古巴比伦 一个星期有 7 天，这 7 天是以太阳、月亮和金、 木、水 、火、土七星来命名的，每个星神主管一天。 建筑学 通天塔 空中花园 一、古文明的科学思索 古代中国 天文学 二十八宿 《 汉书 · 五行志 》“ 日黑居仄，大如弹丸 ” 日食、月食，早在 《 尚书 · 胤征 》 就有记载 四大发明 道士炼丹时爆发烈焰，唐以后使用于军事 北宋抗金时使用了“霹雳炮”、金使用的“震天雷”、元代出现“火铳”（铜将军） 指南针：先秦以记载磁石吸铁，汉代王充记载司南 罗盘的使用 活字印刷 造纸术 一、古文 明中的 科学思索 古代对宇宙万物的科学思索采取的主要方法是哪种 ? 如：实验法，观察法，推理法和归纳 法。 物理是一门以观察和实验的科学，除了物理知识以外还包括探究方法和科学精神。 物理学是人类在征服改造自然的过程中，历经艰辛磨砺凝聚而 成的超智慧结晶。物理学每一步的变革都极大地促进了生产力 的发展，并引发社会变革，使人类文明前进一大步。 二、 物理学的进步之阶 哥 白尼（ 1473 ～ 1543), 波兰科学家：提出“日心说” 。 太阳中心说，认为：地球不是宇宙的中心，太阳是宇宙的中心，行星都绕太阳运转；地球是围绕太阳运转的一颗普通行星，本身在自转着；月球是地球的卫星，地球带着月球绕日运行；行星在太阳系中的排列次序是土、木、火、地、金、水，它们的绕日周期分别是 30 年、 12 年、 2 年、 1 年、 9 月、 88 天。 哥白尼著作 《 天体 运行论 》 伽利略 伽利略 ( 1564-1642 ), 意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、力学家、哲学家、数学 家 。 也 是 实验和数学相结合研究物理学，近代实验科学的先驱者 ，被誉为“近代科学之父 ” 。 力学的贡献 伽利略的加速度实验 伽利略的自由落体实验 揭示了重力和重心的实质；摆的等时性定律。 天文学的贡献 发明了望远镜；发现月球表面凹凸不 平；木 星有四个卫星 ( 现称伽利略卫星 ) ；太阳黑子和太阳的自转；金星、木星的盈亏现象；银河由无数恒星组成 等。 牛顿（ 1643-1727 ），英国物理学家，经典物理学的奠基者，主要贡献： 《 自然哲学的数学原理 》 、万有引力定律、牛顿三大运动定律等。 爱因斯坦（ 1879-1955 ），美籍德 国 犹 太裔， 20 世纪最伟大的理论物理学家 ， 现 代物理学奠基人。提出时空观改变了 人 类 对宇宙的看法，创立了 《 相对论 》 。 爱迪生（ 1847 － 1931 ），美国发明家、企业家，他拥有 2000 余项发明，包括对世界极大影响的留声机，电影摄影 机和 钨丝灯泡 等； 1892 年创立通用电气公司。 托马斯 · 阿尔瓦 · 爱迪生 卢瑟福（ 1871-1937 ），英国物理学家，在放射性和原子结构等方面做出了重大的贡献，近代原子核物理学家，主要贡献：通过 α 粒子散射实验 ，提出原子核式结构模型。 卢瑟福 原子核式结构模型 诺贝尔 阿 尔弗雷德 · 伯纳德 · 诺贝尔（ 1833 － 1896 ）是瑞典化学家、工程师、发明家。炸药的发明者。在他的遗嘱中，他利用他的巨大财富创立了诺贝尔奖，各种诺贝尔奖项均以他的名字命名。 国 际最高荣誉的奖：诺贝尔奖。分为：和平、文学、物理学、化学、医学共 5 项诺贝尔奖。（诺贝尔经济学奖是瑞典国家银行在 1968 年提供资金增设的）。 居里夫妇 玛 丽 · 居里（ 1867-1934 ）和丈夫皮埃尔 · 居里，波兰裔法国籍女物理学家、放射化学家。 1903 年和及亨利 · 贝克勒尔共同获得了诺贝尔物理学奖， 1911 年又因放射化学方面的成就获得诺贝尔化学奖。 1 、下列人物与事迹相匹配的是（ ） A 、伽利略 —— 经典力学大厦奠基者 B 、牛顿 —— 实验物理与数学相结合 C 、爱因斯坦 —— 时空 观（ 相对论） D 、瓦特 —— 活塞式蒸汽机 C 交流：他们是谁？发现了什么？又有什么影响？ 1 2 3 4 哥白尼 伽利略 牛 顿 爱因斯坦 第一章 打开物理世界的大门 第三节 站在巨人的肩膀上 如 果说我比别人看得更远的话，那是因为我站 在巨人的肩膀上 。 ——牛顿 一、知识园地 —— 硕果累累 1、物理学就是研究自然界的 物质结构、物体间的相互作用和物体运动 最一般规律的自然科学。 2 、物理学是研究力的、热的、声的、电的、光的现象及产生这些现象的原因。 要记住哦！ 物 理学的知识和研究方法已被广泛应用到现代通信、交通、航天、材料及能源等领域。 由 于航天技术的发展，人类不仅实现了飞翔之梦，而且还能登上月球、遨游太空，继续探索浩瀚宇宙的秘密。 神州五号飞船上空 宇宙飞船上拍摄的土星照片 在探索宇宙的同时，人类也在探索微观世界。 200 万倍电子显下拍摄的铱原子排列情况。 原子的直径： 10 -10 m 信息技术的应用给人类带来了巨大的影响，集成了成千上万个电子元件的芯片，既小又轻，以致于蚂蚁都能搬动。 超导技术正在蓬勃发展，其应用将缓解人类的能源危机。 超导技术及其应用 比尔 · 李 　　 1911 年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到４ . ２ K 时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。 1933 年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。 　　超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。经过科学家们数十年的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。 奇异的超导陶瓷 　　 1973 年，人们发现了超导合金 ―― 铌锗合金，其临界超导温度为 23.2K ，该记录保持了 13 年。 1986 年，设在瑞士苏黎士的美国 IBM 公司的研究中心报道了一种氧化物（镧－钡－铜－氧）具有 35K 的高温超导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。 　　 1986 年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到 40K ，液氢的“温度壁垒”（ 40K ）被跨越。 1987 年 2 月美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到 90K 以上，液氮的禁区（ 77K ）也奇迹般地被突破了。 1987 年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到 125K 。从 1986 － 1987 年的短短一年多的时间里，临界超导温度竟然提高了 100K 以上，这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！ 　　高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。 超群的超导磁体 　　超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。 　　由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得 10 万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗 3.5 兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大。 　　超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。 　　 超 导发电机 　 在 电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到 5 万～ 6 万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高 5 ～ 10 倍，达 1 万兆瓦，而体积却减少 1/2 ，整机重量减轻 1/3 ，发电效率提高 50 ％。 　　 　　 磁 流体发电机 　 磁 流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电，是利用高温导电性气体（等离子体 ）做导 体，并高速通过磁场强度为 5 万～ 6 万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。 　　 超导输电线路 　 超 导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有 15% 的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达 1000 多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。 二、科学探究 —— 其乐无穷 1 、科学探究的步 骤 （ 1 ）提出问 题；（ 2 ） 猜想与假 设；（ 3 ）设 计实 验与制订计划；（ 4 ）进行实验与收集证 据；（ 5 ）分析与论 证；（ 6 ）评 估； （ 7 ）交流与合作。 例如： “打水漂 ” 是人类最古老的游戏之一，如何将水漂打的既多又远，一直是人们感兴趣的问题，法国科学家经过研究，揭开了打水漂的奥秘。 1 、提出问题 ：如何将水漂打的既多又远？ 2 、猜想与假设 ：打水漂的质量可能与石块的直径、厚度、速度以及入水角度和旋转等因素有关。 3 、设计实验与制订计划 ： 他们用飞碟代替石块进行了实验，他们制作了一个“打水漂机”，实验实际上是个机械化弹弓，用来发射不同大小的铝制飞碟，射向一个水池，同时用高速摄像机将飞碟在水面弹跳的过程拍下来。 4 、进行实验收集证据 ：实验时“打水漂机”向一个水池发射飞碟，高速摄像机拍摄飞碟在水面弹跳的过程，在实验中，研究人员改变了飞碟的直径、厚度、速度及入水角度和旋转等因素，并收集数据。 5 、分析与论证 ：经过反复尝试，他们终于发现了打水漂的奥秘：关键在于角度，如果石块入水的角度大于 45 度它根本就弹不起来，会直接沉入水中，当石块与水面的夹角为 20 度时，它在水面上弹跳的次数最多，这是打水漂的黄金角度；旋转的石块比不旋转的次数多，还与石块的速度成正比，直径 5 厘米的铝片以 20 度角接触水面时，速度必须达到每秒 2.5 米以上，否则就会落水，另外而扁平，圆形的石块是打水漂最理想的材料。 6 、评估 ：以前也有学者研究过打水漂，但他们的结论都是建立在推理而不是实验的基础，科学家对收集数据的可靠性进行了评估，最后认为实验结论是可靠的。 7 、合作与交流 ：这项有趣的发现被发表在 《 自然 》 杂志上，打水漂实验有着十分重要的意义。当航天器从空气稀薄的太空中重返地球进入“浓密”的大气层时，它的运动方式就与打水漂有几分类似，也有一个在大气中“弹跳”的过程，因此打水漂实验将帮助物理学家更准确地模仿航天器回收过程，提高回收的成功率。 三、科学精神 —— 永远高扬 1 、科学家们实事求是、尊重客观规律，不迷信权威、敢于 坚 持 真理。 2 、科学家们孜孜不倦、刻苦认真、锲而不舍。 3 、科学家们善于交流，敢于提出与众不同的见解。