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1第三节站在巨人的肩膀上21.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。3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？4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5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。6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。7神舟飞船上空8宇宙飞船上拍摄的土星照片9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：10-10m10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。11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。12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。131973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141986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。15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16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，整机重量减轻发电效率提高50％。1213，17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。18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。19二、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20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。21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22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5cm的铝片以20°角接触水面时，速度必须达到2.5m/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23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24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25三、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26哥白尼居里夫人27中国双弹之父邓稼先导弹之父钱学森28李政道杨振宁291.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B302.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A313.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32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33人生的乐章因为有了各种困难、挫折，才变得壮美。