第三节-站在巨人的肩膀上

,第三节 站在巨人的肩膀上,1.知道物理学研究的内容和物理知识的一些现代应用,。,2.掌握科学探究的环节,。,3.体会物理学家的科学精神与伟大胸怀,。,复习回顾,1.物理学的发展可以划分为哪几个阶段？,2.各阶段的代表人物？,3.各阶段代表人物的主要贡献？,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,要记住哦！,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的科学。,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。,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。,神舟飞船上空,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。200,万倍电子显微镜下拍摄的铱原子的排列情况。,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，以致蚂蚁,都能搬动。,超导技术及其应用,1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，,当温度下降到.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，即寻找高温超导材料。,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。,奇异的超导陶瓷,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,19861987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。而用常规导体作磁体，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。,超群的超导磁体,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510倍，,达1万兆瓦，而体积却减少 ，整机重量减轻 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,。磁流体发电机发电，是利用高温导电性气体（等离,子体）作导体，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,）提出问题（2）,猜想与假设（3）制定计划与设,计实验（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。,科学探究的主要要素,提出问题,如何将水漂打得既多又远？,猜想与假设,制定计划与设计实验,他们用飞碟代替石块进行实验，制作了一个 “打,水漂机”，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。,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。,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。,进行实验收集证据,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 cm的铝片以20角接触水面,时，速度必须达到2.5 m/s以上，否则就会落水，另外,扁而平的，圆形石块是打水漂最理想的材料。,分析与论证,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上，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。,评估,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,地模仿航天器的回收过程，提高回收的成功率。,合作与交流,三、科学精神永远高扬,科学家成功的诀窍在哪里？,要有创新精神,要能独立思考,勇于有根据地怀疑,养成尊重事实，大胆想象的科学态度和科学精神,哥白尼,居里夫人,中国双弹之父,邓稼先,导弹之父,钱学森,李政道,杨振宁,1.对科学探究中“交流合作”这一环节你的看法是,（ ）,A.应该回避，资料保密,B.应该大力提倡，资源共享,C.可有可无，不影响探究,D.有困难时才要交流,B,2.在进行实验与收集证据（或数据）时，要把观察,到的重要现象和数据记录下来，在数据记录时，要,尊重事实，不要拼凑，还要（ ）,A.不可杜撰,B.美化数据，让数据符合实验的分析,C.把不容易显示出的数据，根据要求添加和制作,D.以上说法都不可能,A,3,.,物理学就是研究,_、,和_,的自然科学。,物质结构,相互作用,运动规律,4.科学家们不仅为后人留下了知识的宫殿，而且创建了,科学的探究方法。填写科学探究的主要环节：,（1）,，,（2）猜想和假设，（3）制定计划和设计实验，,（4）,（5）分析与论证，,（6）评估，（7）,。,提出问题,进行实验与收集证据,交流与合作,站在巨人的肩膀上,知识园地硕果累累（知识技能）,科学探究其乐无穷（过程方法）,科学精神永远高扬（情感态度价值观）,培养,目标,人生的乐章因为有了各种困难、挫折，才变得壮美。,