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第一章·打开物理世界的大门第三节站在巨人的肩膀上上海科学技术出版社八年级|全一册上海科学技术出版社八年级|全一册一、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！上海科学技术出版社八年级|全一册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。上海科学技术出版社八年级|全一册神州五号飞船上空上海科学技术出版社八年级|全一册宇宙飞船上拍摄的土星照片上海科学技术出版社八年级|全一册在探索宇宙的同时，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：10-10m上海科学技术出版社八年级|全一册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。上海科学技术出版社八年级|全一册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４.２K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。上海科学技术出版社八年级|全一册奇异的超导陶瓷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。上海科学技术出版社八年级|全一册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。上海科学技术出版社八年级|全一册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）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。上海科学技术出版社八年级|全一册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。超导输电线路上海科学技术出版社八年级|全一册二、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）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。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。上海科学技术出版社八年级|全一册3、制定计划与设计实验：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。上海科学技术出版社八年级|全一册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。上海科学技术出版社八年级|全一册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。上海科学技术出版社八年级|全一册三、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。上海科学技术出版社八年级|全一册科学家：杨振宁李政道吴健雄居里夫人谢谢观看！