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5 20世 纪 以 来 , 物 理 学 在 更 深 的 层 次 和 更 广 阔 的 领 域 内 扩 展 了 人 类 对 自 然 界 的 认 识 。 电 子 计 算 机 的 普 及 , 互 联 网 等 各 种 现 代 信 息 技 术 的 不 断 完 善 , 原 子 能 的 利 用 , 以 及 空 间 技 术 的 发 展 等 , 使 社 会 生 产 和 人 类 生 活 面 貌 发 生 了 翻 天 覆 地 的 变 化 , 人 类 开 始 步 入 一 个 智 能 化、 信息化的高科技新时代。 图1-10 我国大亚湾核电站 为 了 开 发 太 空 , 到 其 他 星 球 上 创 建 新 的 家 园 , 世 界 上 许 多 国 家 都 在 努 力 探 索 , 我 国 在 这 方 面 也 取 得 了 不 少 成 就 。 2003年 10月 15日 , 我 国 第 一 艘 载 人 飞 船 “ 神 舟 五 号 ” 顺 利 升 空 , 航 天 员 杨 利 伟 终 于 实 现 了 中 国 人 几 千 年 来 的 飞 天 之 梦 。 2008年 9月 25日 , “ 神 舟 七 号 ” 载 人 飞 船 发 射 升 空 , 航 天 员 翟 志 刚 在 同 伴 的 协 助 下 , 实现了中国航天员的第一次太空漫步。 2010年底, “ 嫦娥二号” 圆满完成探月工 程 的 科 研 任 务 。 2011年 9月 29日 , “ 天 宫 一 号 ” 目 标 飞 行 器 顺 利 发 射 , 同 年 11月 1日 , “ 神 舟 八 号 ” 飞 船 成 功 发 射 , 11月 3日 , “ 天 宫 一 号 ” 与 “ 神 舟 八 号 ” 成 功 进 行 了 交 会 对 接 , 这 为 今 后 更 大 规 模 的 空 间 探 索 、 建 造 中 国 载 人 空 间 站 奠 定 了 基 础 。 图1-9 便携式计算机 图1-11 中国航天员首次出舱 进行太空漫步 7 牛顿 ( I. Newton, 1643 null 1727) 是 杰 出 的 英 国 科 学 家 。 他 在 继 承 伽 利 略 等 前 辈 科 学 家 研究 的基 础上 , 建立 了科 学的 物 理 概 念 , 运 用 归 纳 和 数 学 分 析 的 方 法 , 总 结 出 物 体 运 动 的 定 律 , 发 现 了 万 有 引 力 定 律 , 统 一 了 天 地 间 的 运 动 , 构 建 了 经 典 力 学 的 体 系 。 物 理 概 念 是 物 理 学 的 “ 语 言 ” , 是 为 了 准 确 地 描 述 物 理 现 象 和 表 述 物 理 规 律 而 引 入 的 。 可 以 这 么 说 , 宏 伟 的 “ 物 理 大 厦 ” 的 框 架 , 就 是 由 物 理 概 念 、 规 律 以 及 贯 穿 其中的科学方法构成的。这些都是物理学的核心内容。 在 学 习 过 程 中 , 我们不仅要知道物理概念的来源 , 经历物理规律的探究过 程 , 还要学习用科的方法进行探究 ; 在此基础上 , 进一步弄清楚概念和规律的 含义 , 并会运用它们解释和解决一些实际问题 。 爱 因 斯 坦 ( A. Einstein, 1879 null1955) 生 于 德 国 , 是 杰 出 的 物 理 学 家 。他 从 小 就 具 有 丰 富 的 想 象 力 和 独 立 思 考 精 神 , 16岁 时 就 向 自 己 提 出 一 个 “ 追 光 ” 的 问 题 。 爱 因 斯 坦 是理 性 思 维 的 代 表 , 他 建 立 的 相 对 论 使 人 们 对 时 空 有 了 全 新 的 认 识 。 科 学 界 公 认 “ 他 现 在 是 并 且 将 来 也 还 是 人 类 宇 宙 中 有 头 等 光 辉 的 一 颗 巨 星 ” 。 学习物理学 , 既离不开观察与实验 , 也离不开理性思考 。 我 们 要 向 爱 因 斯 坦 学 习 , 学 习 他 敢于超越常人的思维习惯 , 乐于在广袤无垠的未知世界中自由 驰骋 。 也 许 , 你 今 天 闪 现 的 思 维 火 花 , 将 在 明 天 孕 育成一颗颗璀璨的明珠 21世 纪 将 是 中 华 民 族 崛 起 于 世 界 民 族 之 林 , 为 人 类 的 文 明 进 步 作 出 应 有 贡 献 的 伟 大 世 纪 。 勇 敢 、 智 慧 的 中 国 青 少 年 , 必 将 接 过 前 辈 物 理 学 家 手 中 的 接力棒, 在物理学的探索中, 写下新的光辉篇章 我 们 真 诚 地 希 望 同 学 们 勇 敢 地 接 受 时 代 的 挑 战, 喜欢物理学, 热爱科学 图1-15 爱因斯坦 月球 图1-14 牛顿在苹果树下的思考 18 摆动的快慢可 能跟摆偏离的角度 大小有关。 钟摆下面的螺母位置估 计会影响摆的长短,看来,摆 动的快慢跟摆的长短有关。 猜想与假设 牛顿说过,没有 大胆的猜测,就不会 有伟大的发现。 在科学探究中, 猜想不是胡猜乱想, 它是以自己的经验和 知识为基础作出的一 种试探性解释。 图1-32 对摆钟走时快慢原因的各种猜想 摆动的快慢可能 跟摆锤的轻重有关。 小慧和同班同学对这些问题进行了猜想。 图1-34 实验装置 图1-33 讨论实验计划 小慧他们想,可以用细线系 上小球代替钟摆(图1-34)。他 们根据刚才提出的一些猜想, 制订出一个计划,进行实验。 设计实验与制订计划 计划应针对探究目的,实验应注意选择器 材。这里,对具体的实物(钟摆)进行了简化,用 细线悬挂小球代替,是一个很好的设计。 19 第 一 组 用 同 样 长 的 细 线 , 分 别 挂 上 同 样大小的铜球和铝球做实验 ( 图135) 。 第 二 组 对 同 一 个 小 球 , 用 不 同 长 度 的 细线悬挂进行实验 ( 图136) 。 他 们 在 实 验 室 里 找 出 了 合 适 的 器 材 , 分 头 进 行 实 验 , 测 量 小 球 分 别 摆 动 10次 和 20次 的 时 间 。 两 个 小 组 很 快 得 到 了 测 量 数 据, 并填写在预先设计好的表格中。 图1-35 用不同摆球做实验 铜球 铝球 图1-36 用不同长度的细线悬挂小球做实验 进行实验与收集证据 实验时,要严格按照实验步 骤操作,操作中要注意观察。把 观察到的重要现象和数据记录下 来。数据的记录要尊重事实,不 可拼凑,不可杜撰。 第一组实验结果 ( 同样长度的悬线, 不同的小球) 铜 球 铝 球 摆动次数 时间 t/ s 小球种类 10 20 80 160 摆动次数 时间 t/ s 线长 l/cm 10 20 由上表可知 铜球摆动一次平均所需的时间为 。 铝球摆动一次平均所需的时间为 。 第二组实验结果 ( 同一小球, 不同长度的悬线) 20 悬线长度相等时,摆球的摆动快 慢与摆球的轻重(材料)________; 摆球摆动一次的时间只跟悬线的 _______有关;悬线越长,摆球的摆动 _______。 如果我们再多做 几 次 实 验 ,总 结 出 来 的 结论可能会更可靠些。 我测的摆动 时间可够准呢。 我认为可以忽略空气 阻力的影响,钟的快慢可 能跟它所处的地点有关。 我认为结论是可靠的。刚才看 见张师傅把螺母往下拧,估计起了 增加长度的作用,使摆动变慢,原来 走快的钟就走准了。张师傅的做法 跟我们实验的结论是一致的。 图1-37 讨论结论,作出评估 上 面 这 些 结 论 是 否 可 靠 是 否 与 张 师 傅 的 操 作 吻 合 小 慧 与 同 学 七 嘴 八 舌 地 议 论 起 来 ( 图 1 37) 。 评 估 探究过程是 否恰当,探究得到 的结果是否合理, 探究过程中是否 出现新的问题等, 都需要再进行充 分的思考。 分析与论证 实验数据只是一 堆原始材料,必须通过 分析、论证,才能形成 结论。好比建造房子, 砖块、黄沙、水泥等材 料,要经过设计、施工、 装饰,才能变成宏伟的 建筑。 由上表可知 悬线长80 cm的摆球摆动一次平均所需的时间为 。 悬线长160 cm的摆球摆动一次平均所需的时间为 。 同学们对这些实验数据进行比较分析, 得到 了下面的一些结论 43 图2-41 控制噪声的一些措施 图2-40 噪声监测器 (a) 消声给汽车的排气管加消音器 (b) 吸声录音室的墙面上装有吸声材料 (c) 隔声高架道路两旁装有隔音板 于 55 dB, 夜 间 不 高 于 45 dB。 超 过 70 d B, 人 就 会 心 烦 意 乱 , 神 经 紧 张 , 学 习 与 工 作 的 效 率 下 降 。 若 长 期 在 80100 dB的 噪 声 环 境 中 工 作 和 学 习 , 听 觉 就 会 迟 钝 , 甚 至 耳 朵 变 聋 。 噪 声 还 能 诱 发 多 种 疾 病 , 严 重 时 会 导 致 死 亡 。 现 代 城 市 里 , 为 了 监 测 噪 声 , 常 常 在 主 要 道 路 上 设 置 噪 声 监 测 设 备 ( 图 2 40) , 并 把 控 制 噪 声 列 为 城市环境保护的主要项目之一。 控 制 噪 声 、 减 小 噪 声 是 当 前 优 化 人 们 生 活 环 境 的 一 个 重 要 课 题 。 目 前 , 主 要 在 消 声 、 吸 声 和 隔 声 三 个方面采取措施 (图241) 。 79 图3-75 (1) 把烛焰放在 点上, 可以成正立、放大的虚像。 (2) 把烛焰放在点上是照相机成像的原理。 3. 了解望远镜的实际结构, 体会一下怎样调节才能看清远处 的物体。 4. 你 在 用 显 微 镜 观 察 标 本 时 , 能 调 出 清 晰 的 像 吗 是 用 多 少 时 间 才 调 好 的 5. 根 据 自 己 的 爱 好 , 拍 摄 一 张 照 片 ( 人 物 、 山 水 、 建 筑 物 或 运 动 物 体 ) , 跟 其他同学交流拍摄心得。 6. 在 学 校 里 找 一 台 投 影 仪 , 仔 细 观 察 其 结 构 , 分 析 其 成 像 原 理 , 并 画 出 光 路 示 意 图 。 调查本班近视眼的发病情况 据 统 计 资 料 表 明 , 至 2010年 底 我 国 中 学 生 近 视 发 病 率 约 为 55。 请 调 查 本 班 有 多 少 人 患 近 视 , 讨 论 引 起 近 视 的 原 因 , 提 出 预 防 和 矫 正 近 视 眼 的 方案, 跟同学进行交流。 课外活动 94 2. 在部分严重缺水的地区, 居民利用处于地下的暗渠道输水。与地面上的 明渠道输水相比较, 暗渠道输水的好处是 ()。 A. 降低水温, 增大水的表面积, 加快水的蒸发 B. 加快水面附近的空气流动, 并增大水的表面积, 加快水的蒸发 C. 减少水的表面积, 并降低水的温度, 减缓水的蒸发 D. 减缓水面附近的空气流动, 减缓水的蒸发 3. 有 的 公 共 卫 生 间 里 装 有 热 风 干 手 器 ( 图 4 24) , 可 以 用 它 很 快 将 湿 手 吹 干; 家中的电吹风也能很快将湿头发吹干, 请说明其中的原理。 4. 炎 热 的 夏 天 , 小 狗 常 常 张 开 嘴 , 伸 出 长 长 的 舌 头 ( 图 4 25) 。 它 为 什 么 这 样 请 你 解 释 一下。 5. 日 常 生 活 经 验 告 诉 我 们 , 若 不 小 心 被 水 蒸 气 烫 伤 , 伤 情 比 被 开 水 烫 伤 更 严 重 ( 图 4 26) 。 你知道其中的原因吗 ( 注 意 安 全 , 请 勿 尝 试 ) 图4-26 图4-23 A . B . C . 时间 t / min 温度 t /温度 t / 温度 t / O O O 时间 t / min 时间 t / min 图4-25图4-24 105 在 冬 天 , 高 空 更 寒 冷 , 水 蒸 气 急 剧 降 温 , 直 接 凝 华 为 美 丽 的 小 冰 晶 雪 花 ( 图 4 42) , 雪 花 飘 落 时 , 相 互 结 合 , 由 小 变 大 , 成 为 雪 片 或 大 雪 花 , 这 时 , 就 要 下 鹅 毛 大 雪 了 。 若 地 面 附 近 的 水 蒸 气 较 多 , 并 遇 上 冷 空 气 , 则 水 蒸 气 会 以 空 中 的 尘 埃 为 核 心 凝 结 成 小 水 滴 , 这就是雾 (图443) 。 (b) 大块冰雹 (a) 冰雹的形成 雹子 冷空气 暖空气 大冰雹 雪珠 水滴 暖空气 冰晶 热空气 图4-41 冰雹 图4-42 雪花晶体 图4-43 雾 125 图5-17 古代的指南针司南 (a) 磁带能将声音和图像记录 并保存下来 图5-19 磁性材料的应用 图5-18 地球是一个大磁体 (c) 磁卡已广泛应用于生活中(b) 磁盘可以贮存许多信息 (硬盘) 磁 性 是 某 些 物 质 的 重 要 属 性 。 物 质 的 磁 性 应 用 非 常 广 泛 , 根 据 磁 性 研 制 的 许 多 新 颖 的 磁 性 材 料 , 广 泛 地 应 用 在 生 活 和 科 研 中 , 图 5 19所 示 的 就 是 磁 性 应 用的事例。 对 于 物 质 磁 性 的 应 用 , 你 还 知 道 多 少 请 把 你 知 道 的 填 写 在 下 面 , 并 与 同 学 们交流。 就 认 识 了 磁 石 。 我 国 古 代 利 用 磁 石 的 指 向 性 发 明 了 指 南 针 ( 图 5 17) 。 指 南 针 为什么能指示南北方向呢 因为地球就是个大磁体。 你能根据图518解释指南针能指示方向的原因吗 (移动硬盘) 132 开 展 一 次 新 材 料 应 用 的 调 查 活 动 , 希 望 同 学 们 能 积 极 参 与 这 项 活 动 , 这可是你增长知识、 发展能力的好机会哟 活动要求 1. 从 家 庭 生 活 、 工 农 业 生 产 或 社 会 生 活 中 , 调 查 了 解 哪 些 地 方 用 到 了 新 材 料 , 并 做 好 调 查 记 录 。 调 查 记 录 除 文 字 外 还 应 包 括 拍 摄 的 照 片 、 收 集 的说明书, 必要时还要有录音、 录像资料等。 2. 对 调 查 取 得 的 资 料 进 行 加 工 , 参 考 本 章 “ 点 击 新 材 料 ” 的 模 式 , 或 采 用 你 喜 欢 的 其 他 形 式 , 写 一 篇 介 绍 新 材 料 的 短 文 , 要 求 图 文 并 茂 。 在 你 班 级的墙报栏开辟一个介绍新材料的专栏, 以便相互观摩、 学习。 课外活动
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