新版高中物理1 序言- 【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一冊(cè)課件

序言物理學(xué)：研究物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)人類自古以來就對(duì)自然界充滿好奇日出日落辰宿列張寒來暑往大自然的各種神奇現(xiàn)象讓人們驚嘆不已，強(qiáng)烈渴望弄清其背后的規(guī)律和聯(lián)系。這種好奇心和人類提高生產(chǎn)力水平的需求，構(gòu)成了自然科學(xué)發(fā)展最主要的兩個(gè)動(dòng)力。在它們的驅(qū)使下，人類對(duì)自然規(guī)律進(jìn)行著不懈的探索。物理學(xué)是這些探索過程中結(jié)出的最重要的果實(shí)之一。渾儀應(yīng)用

在初中，大家已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些有趣的物理知識(shí)和思考物理問題的方法。聲音的產(chǎn)生物態(tài)變化

進(jìn)入高中，我們將認(rèn)識(shí)更豐富多彩的物理現(xiàn)象，學(xué)到更為深刻的物理知識(shí)。在學(xué)習(xí)過程中，大家還要進(jìn)一步領(lǐng)悟科學(xué)研究的方法，受到科學(xué)精神的陶冶。初中電流高中電流洞天察地，萬物之理

——物理學(xué)概述

早在2000多年前的古希臘時(shí)期，亞里士多德、阿基米德等一批科學(xué)家就開始了對(duì)物理現(xiàn)象和規(guī)律的探索。亞里士多德杠桿原理物理學(xué)的萌芽時(shí)期阿基米德浮力定律物理學(xué)的萌芽時(shí)期伽利略牛頓自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理現(xiàn)代物理學(xué)的誕生

16～17世紀(jì)，伽利略和牛頓等人在前人工作的基礎(chǔ)上創(chuàng)立了系統(tǒng)性的力學(xué)理論，建立了實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和理論分析計(jì)算相結(jié)合的現(xiàn)代研究方式。

經(jīng)過四個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，物理學(xué)已經(jīng)成為一門分支眾多深刻影響當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展乃至人類社會(huì)文明進(jìn)步的基礎(chǔ)學(xué)科。原子核物理凝聚態(tài)物理粒子物理激光物理天體物理等離子體物理原子核分子病毒染色體人類山地球太陽太陽系宇宙遠(yuǎn)到宇宙深處，近至咫戶之間，面對(duì)廣襲蒼穹之浩瀚、基本粒子之精微，物理學(xué)定量地研究物質(zhì)的存在形式、基本性質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化規(guī)律。物理學(xué)不僅要探索物質(zhì)的深層次結(jié)構(gòu)，還要在不同層次上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成部分及其相互作用。

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，也是一門崇尚理性、遵循邏輯推理的理論科學(xué)。瓦碎蛋全

由于物質(zhì)世界紛繁復(fù)雜，有限的實(shí)驗(yàn)和觀察難以完全揭示其背后的本質(zhì)規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系。因此，在依賴先進(jìn)的科學(xué)裝置的同時(shí)，物理學(xué)的發(fā)展也必須借助于強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具和大型計(jì)算技術(shù)，以及深刻的洞察力和豐富的想象力。數(shù)學(xué)工具大型計(jì)算技術(shù)

今天，物理學(xué)中的基本概念和理論、實(shí)驗(yàn)方法和手段，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于其他學(xué)科，極大地豐富了人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步。以前的洗衣服現(xiàn)在的洗衣服觀察現(xiàn)象，揭示本質(zhì)——物理學(xué)研究的特點(diǎn)

物理學(xué)通過定量的實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治?。不斷地揭示出自然的客觀規(guī)律和各種現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。其中有的和直覺吻合，也有很多與直覺不盡相同，需要通過嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)和思考，才能透過表象看到本質(zhì)。這些成果極大地豐富了人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，也展現(xiàn)了人類理性思維的巨大威力。古人曾憑直覺認(rèn)為，地球是宇宙的中心托勒密

16～17世紀(jì)，哥白尼、第谷和開普勒等人通過詳盡的觀測(cè)和分析，逐漸認(rèn)識(shí)到地球和其他行星都在繞著太陽運(yùn)動(dòng)，并找到了這些運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。開普勒

最終，依據(jù)這些觀測(cè)和分析，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，揭示了這些運(yùn)動(dòng)規(guī)律的根源。伽利略和牛頓還認(rèn)識(shí)到物體即便在不受力的情況下也會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去，這也與通常的直覺相反。這種對(duì)內(nèi)在規(guī)律深刻的認(rèn)識(shí)，靠的是精確的實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)密的邏輯分析，二者缺一不可。當(dāng)不受力時(shí)

19世紀(jì)初，人們已經(jīng)知道電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，于是很自然地問：電能生磁，那么磁應(yīng)該也能生電吧？電流的磁效應(yīng)奧斯特電磁感應(yīng)現(xiàn)象法拉第

一代代物理學(xué)家在探究客觀世界的過程中發(fā)展了很多行之有效的研究方法。在物理學(xué)習(xí)中，我們不但要掌握具體的知識(shí)，而且要學(xué)習(xí)和體會(huì)這些科學(xué)方法，并努力運(yùn)用它們解決各種實(shí)際問題。物理學(xué)大廈學(xué)以致知，客觀理性

——物理學(xué)背后的科學(xué)精神首先是學(xué)以致知的探索精神。前面說過，人類對(duì)自然界的好奇心是科學(xué)發(fā)展最重要的動(dòng)力之一。人們?cè)谒尿?qū)使下研究很多問題，其中，有的能直接轉(zhuǎn)化成技術(shù)，服務(wù)于實(shí)際應(yīng)用，但是也有很多是當(dāng)時(shí)看不到直接用途的。比如伽利略研究的力和運(yùn)動(dòng)的問題、牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，當(dāng)時(shí)都屬于無用之學(xué)。正是這些看似沒有用的、以求知為目的的探索，使人們獲得了對(duì)自然規(guī)律完整深入的認(rèn)識(shí)。

其次是實(shí)事求是的客觀精神。物理學(xué)的目的是求真，客觀事實(shí)是判斷對(duì)錯(cuò)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)就是對(duì)，錯(cuò)就是錯(cuò)。猜想和論斷必須能經(jīng)受得住實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)和邏輯的推敲。還有就是理性分析的精神。物理學(xué)強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯分析，環(huán)環(huán)相扣，有原因才有結(jié)果。不合乎邏輯的地方必然意味著有問題，必須搞清楚。物理學(xué)的殿堂中，沒有詭辯者的位置。需要指出的是，科學(xué)精神不僅對(duì)科學(xué)研究很重要，而且在社會(huì)生產(chǎn)、日常生活的各方面都是有價(jià)值的?，F(xiàn)代社會(huì)分工精細(xì)、節(jié)奏緊湊，很多時(shí)候“失之毫厘，差之千里”。這就要求我們?cè)诠ぷ骱蜕钪幸龅綄?shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真并且講求邏輯，敬畏和尊重客觀規(guī)律，從而提高效率、減少失誤。另外，秉承實(shí)事求是和講求邏輯的精神，還會(huì)使我們?cè)谂龅絾栴}的時(shí)候，面對(duì)現(xiàn)實(shí)、認(rèn)真分析，根據(jù)實(shí)際作出判斷與選擇，不盲從、不走極端。揭示自然，造福人類

——物理學(xué)的應(yīng)用物理學(xué)的發(fā)展，推動(dòng)了工業(yè)、農(nóng)業(yè)和信息技術(shù)等方面的進(jìn)步，引發(fā)了一次次的產(chǎn)業(yè)革命，改變了人類的生產(chǎn)和生活方式。技術(shù)的進(jìn)步又為物理學(xué)的研究提供了更為強(qiáng)大的手段，并引發(fā)人們對(duì)物理問題進(jìn)行更深入地思考，從而反過來促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展。創(chuàng)立于17世紀(jì)的牛頓力學(xué)，被廣泛地應(yīng)用于工程技術(shù)，大大推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展。l8~19世紀(jì)，工程上對(duì)蒸汽機(jī)等熱機(jī)的改進(jìn)需求，又迫使人們對(duì)熱的問題進(jìn)行深入研究，引發(fā)了熱力學(xué)的巨大進(jìn)步。第一次工業(yè)革命第二次工業(yè)革命19~20世紀(jì)初，電磁學(xué)的發(fā)展，直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)和無線電通信的誕生，使電能被廣泛利用。電走進(jìn)了千家萬戶，世界被電燈點(diǎn)亮，電話和電報(bào)把各地的人們連接起來，人類從此進(jìn)入了電氣時(shí)代。第三次工業(yè)革命

進(jìn)入20世紀(jì)以后，物理學(xué)的研究范圍更加廣闊。人們掌握了微觀世界的規(guī)律，這更為有力地推動(dòng)了技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的變革。

對(duì)原子核的認(rèn)識(shí)，使人們掌握了核能，建造了核電站并發(fā)展了治療腫瘤的放療等技術(shù)；秦山核電站全貌

對(duì)固體中電子運(yùn)動(dòng)的研究，引發(fā)了半導(dǎo)體工業(yè)的誕生，導(dǎo)致了晶體管、集成電路和大容量電子存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)明，從而使人們可以制造半導(dǎo)體芯片；對(duì)原子、分子物理和光學(xué)的深入研究，引發(fā)了原子鐘、激光和光纖通信等技術(shù)的誕生。原子鐘是衛(wèi)星定位系統(tǒng)的核心，激光被廣泛用于工業(yè)、通信、醫(yī)療和國防，而遍布全球的光纖網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的物理載體，它把全世連在一起，毫不夸張地說，20世紀(jì)是物理學(xué)的世紀(jì)，人們每時(shí)每刻都在享受物理學(xué)發(fā)展帶來的果實(shí)，今天世界的整個(gè)面貌，都和物理學(xué)的巨大進(jìn)步密不可分。

20世紀(jì)技術(shù)的迅猛發(fā)展，也大大推動(dòng)了物理學(xué)的研究。利用現(xiàn)代工業(yè)手段，人們制造了巨大的望遠(yuǎn)鏡和粒子加速器等設(shè)備，從而把研究的目光投向更深邃的宇宙和更微小的粒子；利用大型計(jì)算機(jī)，人們可以完成更為復(fù)雜和準(zhǔn)確的計(jì)算并處理海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；在現(xiàn)代交通工具和信息技術(shù)的幫助下，學(xué)術(shù)交流變得更加便捷、高效。前景廣闊，充滿挑戰(zhàn)——物理學(xué)的未來19世紀(jì)下半葉，以力學(xué)、熱學(xué)和電磁學(xué)為主要內(nèi)容的經(jīng)典物理學(xué)，幾乎能解釋當(dāng)時(shí)已知的所有物理現(xiàn)象。宣告：“科學(xué)大廈已經(jīng)基本建成……后輩物理學(xué)家只需做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了?！逼绽士司永锓蛉藧垡蛩固?/p>

著名法國物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主德布羅意在《物理學(xué)的未來》一文中說:“我們的知識(shí)越是發(fā)展，自然就越是以其多種表現(xiàn)證明它擁有無盡的財(cái)富，甚至在很先進(jìn)的科學(xué)領(lǐng)域，如物理學(xué)，我們也沒有理由認(rèn)為我們已經(jīng)‘耗盡’了自然財(cái)富，或者認(rèn)為我們已經(jīng)接近完整地掌握了自然界的全部財(cái)富。”那么，21世紀(jì)還會(huì)有重要的發(fā)現(xiàn)嗎？目前還有許多困擾物理學(xué)的難題。

目前的物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為“夸克”構(gòu)成了質(zhì)子、中子等強(qiáng)子，但是，夸克為什么不能單獨(dú)存在？

如何將描述微觀世界運(yùn)動(dòng)的量子力學(xué)和描述引力的廣義相對(duì)論結(jié)合起來，以解釋宇宙的起源和演化？

能否像用麥克斯韋理論統(tǒng)一描述電和磁一樣，用某一理論統(tǒng)一描述自然界的四種基本相互作用（弱力、強(qiáng)力、電磁力和引力）？

此外，技術(shù)發(fā)展的需求，也提出了許多有價(jià)值的問題。如何制造可以方便使用的超導(dǎo)材料？如何開發(fā)更為清潔的能源？如何進(jìn)一步提升計(jì)算機(jī)的性能？這些問題都與物理學(xué)直接相關(guān)。“江山代有才人出，各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)百年?！本C觀世界科技史，許多重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都產(chǎn)生于科學(xué)家風(fēng)華正茂的青年時(shí)期，在這個(gè)階