2018秋滬科版八年級物理上冊第1章同步教學(xué)課件：第三節(jié)站在巨人的肩膀上2

1、第三節(jié)第三節(jié) 站在巨人的肩膀上站在巨人的肩膀上 第一章第一章 打開物理世界的大門打開物理世界的大門 如果說我比別人看得更遠(yuǎn)的話，那如果說我比別人看得更遠(yuǎn)的話，那 是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏鲜且驗(yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?牛頓牛頓 一、知識園地一、知識園地碩果累累碩果累累 1、物理學(xué)就是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物體 間的相互作用和物體運(yùn)動最一般規(guī)律的自然 科學(xué)。 2、物理學(xué)是研究力的、熱的、聲的、電的、 光的現(xiàn)象及產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因。 要記住哦！ 物理學(xué)的知識和研究方法已被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代通物理學(xué)的知識和研究方法已被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代通 信、交通、航天、材料及能源等領(lǐng)域。信、交通、航天、材料及能源等領(lǐng)域。 由于

2、航天技術(shù)的發(fā)展，人類不僅實(shí)現(xiàn)了飛翔之夢，由于航天技術(shù)的發(fā)展，人類不僅實(shí)現(xiàn)了飛翔之夢， 而且還能登上月球、遨游太空，繼續(xù)探索浩瀚宇宙而且還能登上月球、遨游太空，繼續(xù)探索浩瀚宇宙 的秘密。的秘密。 神州五號飛船上空 宇宙飛船上拍攝的土星 照片 在探索宇宙的同時，人類也在探索微觀世界。 200萬倍電子顯下拍攝的銥原子排列情況。 原子的直徑：10-10 m 信息技術(shù)的應(yīng)用給人類帶來了巨大的影響，集成 了成千上萬個電子元件的芯片，既小又輕，以致 于螞蟻都能搬動。 超導(dǎo)技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，其應(yīng)用將緩解人類的能源危機(jī)。 超導(dǎo)技術(shù)及其應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)及其應(yīng)用 比爾李 1911年，荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯用液氦冷卻水銀，當(dāng)溫

3、度下 降到.K時發(fā)現(xiàn)水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo) 電性。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如 果把超導(dǎo)體放在磁場中冷卻，則在材料電阻消失的同時，磁 感應(yīng)線將從超導(dǎo)體中排出，不能通過超導(dǎo)體，這種現(xiàn)象稱為 抗磁性。 超導(dǎo)電性和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個重要特性。使超導(dǎo)體 電阻為零的溫度，叫超導(dǎo)臨界溫度。經(jīng)過科學(xué)家們數(shù)十年的 努力，超導(dǎo)材料的磁電障礙已被跨越，下一個難關(guān)是突破溫 度障礙，即尋求高溫超導(dǎo)材料。 奇異的超導(dǎo)陶瓷 1973年，人們發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)合金鈮鍺合金，其臨界超導(dǎo)溫度為 23.2K，該記錄保持了13年。1986年，設(shè)在瑞士蘇黎士的美國IBM公司 的研究中心報(bào)道了一種氧化物（

4、鑭鋇銅氧）具有35K的高溫超導(dǎo) 性，打破了傳統(tǒng)“氧化物陶瓷是絕緣體”的觀念，引起世界科學(xué)界的 轟動。此后，科學(xué)家們爭分奪秒地攻關(guān)，幾乎每隔幾天，就有新的研 究成果出現(xiàn)。 1986年底，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研究的氧化物超導(dǎo)材料，其臨界超導(dǎo) 溫度達(dá)到40K，液氫的“溫度壁壘”（40K）被跨越。1987年2月，美 國華裔科學(xué)家朱經(jīng)武和中國科學(xué)家趙忠賢相繼在釔鋇銅氧系材 料上把臨界超導(dǎo)溫度提高到90K以上，液氮的禁區(qū)（77K）也奇跡般地 被突破了。1987年底，鉈鋇鈣銅氧系材料又把臨界超導(dǎo)溫度 的記錄提高到125K。從19861987年的短短一年多的時間里，臨界超 導(dǎo)溫度竟然提高了100K以上，這在材料發(fā)展

5、史，乃至科技發(fā)展史上都 堪稱是一大奇跡！ 高溫超導(dǎo)材料的不斷問世，為超導(dǎo)材料從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用鋪平了 道路。 超群的超導(dǎo)磁體 超導(dǎo)材料最誘人的應(yīng)用是發(fā)電、輸電和儲能。 由于超導(dǎo)材料在超導(dǎo)狀態(tài)下具有零電阻和完全的抗 磁性，因此只需消耗極少的電能，就可以獲得10萬高斯 以上的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場。而用常規(guī)導(dǎo)體做磁體，要產(chǎn)生這么 大的磁場，需要消耗3.5兆瓦的電能及大量的冷卻水， 投資巨大。 超導(dǎo)磁體可用于制作交流超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、磁流體發(fā)電 機(jī)和超導(dǎo)輸電線路等。 超導(dǎo)發(fā)電機(jī)在電力領(lǐng)域，利用超導(dǎo)線圈磁體可以將 發(fā)電機(jī)的磁場強(qiáng)度提高到5萬6萬高斯，并且?guī)缀鯖] 有能量損失，這種發(fā)電機(jī)便是交流超導(dǎo)發(fā)電機(jī)。超導(dǎo) 發(fā)電機(jī)的單機(jī)

6、發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機(jī)提高510倍， 達(dá)1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機(jī)重量減輕1/3，發(fā) 電效率提高50。 磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)同樣離不開超導(dǎo)強(qiáng) 磁體的幫助。磁流體發(fā)電發(fā)電，是利用高溫導(dǎo)電性氣 體（等離子體）作導(dǎo)體，并高速通過磁場強(qiáng)度為5萬 6萬高斯的強(qiáng)磁場而發(fā)電。磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)非 常簡單，用于磁流體發(fā)電的高溫導(dǎo)電性氣體還可重復(fù) 利用。 超導(dǎo)輸電線路超導(dǎo)材料還可以用于制作超導(dǎo)電 線和超導(dǎo)變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送 給用戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前的銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有 15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每 年的電力損失即達(dá)1000多億度。若改為超導(dǎo)輸電 ，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十

7、個大型發(fā)電廠。 二、科學(xué)探究二、科學(xué)探究其樂無窮其樂無窮 1、科學(xué)探究的步驟（1）提出問題（2）猜想與假設(shè)（3）制定計(jì) 劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（4）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)（5）分析與論證（6） 評估（7）交流與合作。 例如：“打水漂”是人類最古老的游戲之一，如何將 水漂打的既多又遠(yuǎn)，一直是人們感興趣的問題，法國 科學(xué)家經(jīng)過研究，揭開了打水漂的奧秘。 1、提出問題：如何將水漂打的既多又遠(yuǎn)？ 2、猜想與假設(shè)：打水漂的質(zhì)量可能與石塊的直 徑、厚度、速度、以及入水角度和旋轉(zhuǎn)等因素有 關(guān)。 3、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：他們用飛碟代替石塊進(jìn)行 了實(shí)驗(yàn)，他們制作了一個“打水漂機(jī)”，實(shí)驗(yàn)實(shí)際 上是個機(jī)械化彈弓，用來發(fā)射不同大小

8、的鋁制飛碟， 射向一個水池，同時用高速攝像機(jī)將飛碟在水面彈 跳的過程拍下來。 4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)：實(shí)驗(yàn)時“打水漂機(jī)” 向一個水池發(fā)射飛碟，高速攝像機(jī)拍攝飛碟 在水面彈跳的過程，在實(shí)驗(yàn)中，研究人員改 變了飛碟的直徑、厚度、速度及入水角度和 旋轉(zhuǎn)等因素，并收集數(shù)據(jù)。 5、分析與論證：經(jīng)過反復(fù)嘗試，他們終于發(fā)現(xiàn) 了打水漂的奧秘：關(guān)鍵在于角度，如果石塊入水 的角度大于45度它根本就彈不起來，會直接沉入 水中，當(dāng)石塊與水面的夾角為20度時，它在水面 上彈跳的次數(shù)最多，這是打水漂的黃金角度；旋 轉(zhuǎn)的石塊比不旋轉(zhuǎn)的次數(shù)多，還與石塊的速度成 正比，直徑5厘米的鋁片以20度角接觸水面時， 速度必須達(dá)到每秒2.5米以上，否則就會落水， 另外而扁平，圓形的石塊是打水漂最理想的材料。 6、評估：以前也有學(xué)者研究過打水漂，但他們 的結(jié)論都是建立在推理而不是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，科 學(xué)家對收集數(shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行了評估，最后認(rèn) 為實(shí)驗(yàn)結(jié)論是可靠的。 7、合作與交流：這項(xiàng)有趣的發(fā)現(xiàn)被發(fā)表在 自然雜志上，打水漂實(shí)驗(yàn)有著十分重要的 意義。當(dāng)航天器從空氣稀薄的太空中重返地球 進(jìn)入“濃密”的大氣層時，它的運(yùn)動方式就與 打水漂有幾分類似，也有一個在大氣中“彈跳” 的過程，因