第一篇：《物理學與人類文明》教學設計（最終版）

整合教材資源，上好高中第一堂物理課 豆振峰 蘭州七中 《物 2011.06.13 蘭州電大培訓教學設計

理學與人類文明》教學實踐---

一、概述： 教材分析1.。緒課是《物理學與人類文明》出自新課標、人教版、普通高中物理教科書①（必修）高中第一堂物理課，也是一堂重要的課。緒論課給學生的第一印象，會使學生對教師的思想情感、精神向往、價值追求、教學《物理學與人類文明》風格和特色留下深刻印象，對提高學生學習物理的興趣也很有幫助。，“物理學與社會進步”，“物理學與其他學科”中的，“物理學的未來”，“物理學與思維觀念”全景式地展現了物理學與人類文明的方方面面以及社會發展、觀念轉變的作用和影響，為教師提供了進行緒論教學的豐富素材。對提高學生學習興趣，了解物理學內容，怎樣學好 物理進行了科學闡述。本節課知識點間關聯不強，但好的資源配置可以提高興趣，為學好物理增加動力，學好物理的方法，高中物理的內容，高、初中物理的差別和銜接也是本節課必須交代給學生 的內容之一。學情分析：2.但受到物都有著決心學好各門功課的決心和愿望，剛進入高中的新生經過中考的洗禮，理難學，高中物理學什么是他們迫切想知道的，怎么學是他們想得到的。利用好緒論課對培但中考的局限性大部分學生是制訂學習計劃和選用學習方法都至關重要。養學生學習興趣，學啥考啥，對力學知識相對薄弱一點。好的動機加上好的方法是上好本課的前提。說課稿3.如何上好一堂緒論課？目前，關于緒論課有以下五個方案：方案一：視頻（，組織討論。，物理學簡介，閱讀《物理學與人類文明》分鐘）12，小實驗，閱讀、分組發言談感受。分鐘）12方案二：視頻（方案三：課前預習，上網查資料，課堂分組討論發言。方案四：學生整節課自習，自己總結。方案五：跳過不講。“物，《物理學與人類文明》中的“物理學與其他學科”1新課標人教版高中物理必修，全景式地展現了物理學與人“物理學的未來”，“物理學與思維觀念”，理學與社會進步”類文明的方方面面以及社會發展、觀念轉變的作用和影響，為教師提供了進行緒論教學的豐富素材。“改變學習方式”的核心是讓學生改變學生的學習方式是這次課程改革的一大任務。學生在學習活動中應該主動地動，而是做一個主動的“探索者”不做被動的“受教育者”腦、動手、引發疑問，進行思考、實驗操作，相互討論。引導學生逐漸形成觀察與思考的。教學中要倡導自主學習，重視科學探究，實現教學方式的多習慣，不做思想的“懶漢”。樣化，盡力做到“播種一種行為，收獲一種習慣”從教科書演變成實際教學過程，其中有教師再創造的廣闊空間，這將是展現教師對物智力交鋒的輕松和諧的場所。也是師生情感交流、理學的理解及對教育的理解的多彩舞臺，通過這種富含智力與非智力因素的教學活動，使固化在書本中的內容在學生心中和手中活 起來。

二、教學設計內容 【教學目標】

（一）知識與技能： 了解物理學對人類文明、社會進步的影響。1.2011.06.13 蘭州電大培訓教學設計

認識物理學在科學中的基礎地位。2.知道高中物理與初中物理在內容、方法上的主要區別和聯系。3.知道高中物理學習的基本要求。4.（二）過程與方法：1.通過物理實驗，聯系社會、生活實例，讓學生體會物理對人類文明、社會進步的影響及物理 學的基礎地位。通過實例分析，使學生認識高中物理與初中物理在內容、方法上的區別和聯系。2.（三）情感態度價值觀：全景式地了解物理學與人類文明的方方面面以及對社會發展、觀念轉變的作用和影響，提高科 學素養。【教學重點】 開闊學生視野，引起對高中物理的新鮮感，介紹高、初中物理的區別，知道怎樣學習高中物理。【教學難點】內容多，素材豐富，怎樣精選素材引起學生對高中物理的興趣，怎樣引導學生思考問題，知道如

何學習物理知識的方法。

課時 2【課時安排】 【教學過程】 引入：“判天地之美，戰國時期接觸的思想家。對中國古代哲學的發展具有重要影響。他說過：----莊子它起始于伽利略和牛頓時代。物理學是一門自然學科，這句話就是我們物理學科的濃縮。”析萬物之理。它是一門實驗科學，令人尊敬和熱愛的基礎學科。它已經成為一門有眾多分支、進過三個多世紀的發展，也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學。下面，我們通過實例來深入了解一下物理學的基礎地位和對社會進步，人類文明的推動作用。

物理學的基礎地位及物理學對人類文明、社會進步的影響。

一、（情景一：磁懸浮）1實驗：找兩個空心的圓柱片磁鐵，同名磁極相對，穿在同一根竹筷上，用手壓下上面的磁鐵，松 手觀察它的運動情況。：上面的磁鐵為什么會跳起來，為什么會懸浮在下面的磁鐵上方？1問題 ：根據這個實驗，你會想到那一種交通工具？2問題人們就是從磁懸浮現象中得到啟發，總結：這說明物理學在推進行磁懸浮列車的研究和制造的，動社會進步、人類文明方面起到推動作用。

情景二：感應起電和火花放電）2（實驗：用感應起電機或感應圈產生火花放電，讓學生觀察現象，聞氣味，然后聯想生活實例。還

可以用一張紙試著擋住放電的弧光，最好能引燃紙張，說明雷擊引起火災的現象。

：你看、聽到了什么現象？1問題問題 ：根據這個實驗，你會想到那一種自然現象？2 ：放電發生在什么地方？為什么建筑物上方都有尖尖的設置，是干什么用的？3問題

：你聞到什么氣味了嗎？4問題總結：大家都知道是富蘭克林首先研究了雷電現象，并將“天電”與“地電”統一起來，從此人們知道“天電”并不是上帝震怒，而是一種自然現象。在物理學對靜電研究的基礎上，人們發明了發電推動了社會的進步和發展。靜電除塵等技術，靜電復印、電動機、機、這也說明物理學在推動社會進步、人類文明方面起到推動作用。

情景三：陰極射線實驗）3（實驗：發生陰極射線，用磁場改變粒子運動軌跡。說明：我們看到的亮線是從陰極射出的電子流打在熒光板上產生的。

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：你有什么辦法改變射線的軌跡？1問題

：從上述實驗你會想到生活中的什么電器設備？2問題目前解決人類能源問題正是人們對電磁現象的深入研究使我們處于電氣化和信息化時代，總結：的核聚變的研究中，利用磁場控制帶電粒子的運動仍然是基本的思路和方法。）4（比比誰吹的肥皂泡大:四情景 你見過多大的肥皂泡？你吹過的肥皂泡最大的有多大？是什么形狀的？在陽光下表面是什設問： 么顏色的？的30cm—20實驗：用洗滌劑或洗衣粉加熱水配置成液體，用硬導線（或細竹竿）圈成一個直徑

圓圈，適當加洗滌劑試著能做出肥皂泡為止。1問題 ：這個肥皂泡大不？ ：與你見過的肥皂泡形狀一樣嗎？為什么？2問題 ：陽光（燈光）下表面什么顏色？你知道為什么嗎？3問題

這些我們高中都會接觸到，到時我們再研究。我們要原子與核內容，光、電磁、熱、高中物理我們還會研究力、總結：，勤于思考”“重視實驗，養成習慣，提高能力。注重“經歷過程，體驗方法”人類文明的進一步了解物理的基礎地位和對推動社會進步、閱讀教材緒論中提供的素材，作業： 影響。

二、怎樣學好高中物理 課前觀看視頻《物理學與人類文明》 1.2.分組討論，派代表發言，談學習感受。主要是物理的地位，物理的學習方法。

高中物理與初中物理在內容和方法上的區別 3.高中物理除了現象、概念和規律之外還應該關注研究問題的方法，學會從先想到抽象，從定性到

學會獨立分析問題解決問題的思維習慣。學會實驗探究，學會用數學方法解決物理問題，定量研究問題，高中物理學習的基本要求 4.。高中物理學習與初中物理學高中物理學習應該“重視實驗，勤于思考”和“經歷過程，體驗方法”習雖然有一定區別，但也不是孤立的，要繼續堅持初中物理學習中積累的學習方法和體會，重視從正反

兩個方面加以總結和提煉，做到：

認真閱讀，學會自學）1（弄清語句間的邏輯順序和因果關系，閱讀課本是要抓住關鍵詞語，就要認真閱讀課本。要學好物理，領會文章段落所表達的物理內容，掌握課本敘述物理問題的表達方法。2（認真聽講，獨立思考）認真聽講是一個學生獲得全面和豐富物理知識的主要途徑。認真聽講當然要和獨立思考聯系在一起，缺少學生思維活動的聽課，是不可能經歷知識的構建過程和思維的發展過程的，認真聽課并不排斥獨立 思考。做好實驗，做好練習）3（做好實驗可以激發學習興趣，掌握基本的實驗技能和方法還能是我們清晰認知物理現象，建立物理

現象的明確表象，深刻理解物理規律和模型。高中物理的學習過程是物理知識的構建過程，而知識的結構與練習有著密切的關系，不能以聽懂為目標，要達到會的目標。譬如，學游泳，教練一教就懂，但要會游泳不下水，不練習是絕對不會的，從

懂到會需要練習來支撐。針對學生知識起點和而是根據教學目標，一堂好的緒論課并不是教科書內容的簡單講解，【課后反思】心理特點的精心設計，是教師教學理念的體現，是教師多種教學方式、教學技能和及教學策略的思維、了解學習高花一定的時間進行緒論教學對培養學生學習高中物理的興趣，磨刀不誤砍柴功，靈活運用。中物理的方法都至關重要。3

2011.06.13 蘭州電大培訓教學設計 教學設計流程圖】【 始 開

觀察 實驗導入 觀察 提出問題 給出結論 1 完成 否 是 展示圖片引出問題 課件 分析討論 2 完成 否是 題問出引片圖示展 課件 分析討論 3 完成 否是 閱讀 課本 總結 結束 4

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教學評價設計

幫助和總結 □否 ■是 如果你的作品集被選中作為案例，是否愿意署名？提示： 5

第二篇：物理學與人類文明

物理學與人類文明（緒言）

教學目標

1．讓學生了解物理、增加興趣、激發志趣、掌握方法，樹立學好物理的必勝信心． 重 難 點 介紹物理，激發興趣． 教具準備（無）教學過程

［引入］初中，我們已經學習了很多的物理知識，高中物理會有哪些新的內容和要求,我們怎樣來學好高中物理呢？通過本節課的學習，同學們便會知道．

１．介紹物理課本，增加感性認識

物理課本的封面是一幅太空中宇宙空間站及地球組成的畫面，它告訴學生，學好物理可以大大擴大人類的活動空間，或者說實現太空旅行必須要學好物理知識。插頁1中插圖1是說明天體物理中對太陽的認識。太陽內部持續進行著激烈的熱核反應，放出大量的光和熱，同時太陽黑子的活動也會對人類活動、通訊等造成一定的影響。圖2所不的是滾過山車的安全運行，涉及到曲線運行的知識。圖3仙女座星云涉到宇宙起源、天體運動的問題。圖4、5是研究碰撞類問題的頻閃照片，簡單介紹圖片的制作方法，并引出動態部題處理的一般方法。插頁2所示的是水下導彈發射照片，它告訴人們物理知識在軍事上的應用題。第1頁的“說明”是本書編寫者等。從“目錄”上可較詳細地了解本己的內容：分九章內容及學生實驗、課題研究和附錄等。特別介紹附錄“部分中英文名詞對照表”，希望同學們在學好物理的同時，掌握相關英語單詞，為閱讀英文原版科普著作及專業書籍打下基礎。

具體以第一章的安排為例，了解各章編寫結構：有正文、閱讀材料和本章小結等，教給學生如何利用目錄和章后的小結進行復習的方法。

２．為什么要學習高中物理？

之所以要進一步學習物理知識，是由物理知識的有用性、有趣性和在學習的過程中對個人文化素質的提升、優良品格的養成、分析和解決問題能力的提高的作用所決寫。

26271.有用性。物理學的研究范圍十分廣泛，大至巨大的天體（10m~10m），小至微觀粒-1518-25子（10m）；長至壽命達10s的宇宙，短至壽命僅為10s的微觀粒子，研究對象的時空跨度如此之大，是任何學科所不能比擬的。根據研究對象的不同，物理學分成眾多的分支，如力學、熱學、電磁學、光學、統計物理學、量子力學、原子和原子核物理學、凝聚態（固態和凝態）物理學、粒子物理學（高能物理）等等。單從以人為本的思想出發，物理學的研究范圍涵蓋章了人類活動的所有場所，并有所超越，且對人類的過去和將來給予強烈的人文關懷，對人的潛能的開發，生存和生活環境的改善都有極大的推動作用。

物理學的研究成果和研究方法，在自然科學的各個領域都起著重要作用。在其他領域的研究中，由于物理成果和研究方法的引入，產生了許多交叉學科，取得了豐碩的研究成果。如李四光創建的地質力學，對大慶、勝利、大港油田的發現起著指導作用；利用x射線衍射的方法確定了細胞核內脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結構；在化學工業上的應用就更為廣泛，如電解、電鍍等。

物理學是現代技校的重要基礎，空間技術、現代通信技術、激光技術、現代醫療技術

等的發展都與物理學密切相關。我們生活在一個現代化的社會中，衣、食、住、行、交往、通訊、醫療、娛樂等方面的先進設施或儀器，無不與物理學知識及應用有關。一個現代人不掌握一定的物理知識，要想在現代社會愜意地享受物理文明也是不可想象的。

物理學對推動社會發展有重要作用。如熱學的研究，導致蒸氣機的發明，促進了手工業生產向機械化大生產轉變，擴大了人們活動的空間，大大推動了社會的發展。電能的開發和利用，給生產和生活帶來深刻影響，使人類社會進入了電時代。原子核物理學的研究，向人們展示了新的能源形式——核能，大大加速了社會現代化的步伐，核能的和平和軍事應用，正在深刻地影響著世界發展和格局，對人們的心理也產生重大影響。

對學生個人而言，學習高中物理有短期和長期的功利作用。首先，物理作為高中階段的必修課、高考的必考科目、大學中80%的專業都要開設的課程，不僅僅獲得了一些物理知識，掌握了一些物理概念和規律，解答了一些物理習題，更重要是在上述學習過程中，明確概念、規律的建立及發現的原因和方法，掌握研究問題的方法，受到思維的訓練，培養分析和解答實際問題的方法，受到思維的訓練，培養分析和角答 實際問題的能力，提升信息素養，具備科學精神，具有終身學習的能力。再次，物理學大廈的建立是由許多科學家長期奮斗、不怕失敗、改于修正錯誤、敢于否定前人而逐漸接近真理而完成的，這里有科學家自我犧牲、忘我奮斗；也有科學家苦苦思索而不得、靈感所現而有獲的傳奇經歷；也有科學家深邃的思想、嚴密的邏輯推理，更有科學家學貫中西、巧構妙想的直覺思維??，這里是豐富的思想寶庫，蘊藏著豐富的人文精神。學生在學習過程中，如能用心體會，不斷地感悟內化，學以致用，見物思想，見理想思人，以人為本，注重思想品德的提升，注重科學精神和人文精神的統一，那么學生的物理知識、個人素質人格品味會得到同步提升，水平和能力就會大大地提高。

2.有趣性。僅舉幾個生活中的例子來說明：

1）遠處崩山，轟隆隆的聲音足以讓窗戶振顫，甚至把酒杯震碎。一次海上大風暴來臨之前，曾使一船乘客竟毫無外傷地死去，解剖結果發現均為心臟破裂——這是聲波惹的禍！

2）小實驗：將收音機調準某電臺，正常播音，用一鐵盒罩住收音機，聲音機小，拿離鐵盒，聲音又恢復原來音量——電磁屏蔽現象。

3）小實驗：做用漏斗吹乒乓球實驗。實驗前讓學生猜測實驗結果，結果大多猜想與實驗結果不符——飛機之所以會飛的原理。

4）小實驗：電子在磁場中的偏轉。用蹄形磁鐵靠近陰極射線管，會發現電子束發生偏轉好像一把無形的“手”在操縱——磁場力的作用。

在現代大型魔術中，聲、光、電的巧妙應用，會產生出神入化的效果——物理真奇妙！３．如何才能學好高中物理？

物理學是如此有趣，如此有用，當然應當學好高中物理。1.明確學習目的、激發學習興趣 “興趣是最好的老師”，有了興趣，才能找到學習的樂趣。有了樂趣，長期堅持，就產生了較穩定的學習興趣—志趣。把學習變成一種自覺的行為，是成長生涯中必不可缺少的一件事。經日積月累，終會有所成效。

2.掌握學習策略，善于整體把握

“整體大于部分之和”，在任何一段材料學習之前，先從整體、宏觀去了解其主要內容和方法、結構和思路、內在的邏輯關系等，再從局部、細節入手，掌握各自知識點，明確它們之間的內在聯系，并強調應用，在應用中內化、感悟，豐富知識結構，建立多節點相連的知識網絡。

3.掌握學習方法，用功到具體方可見成效

物理學習同其他知識學習一樣，大的方面，應把握好預習、聽課、復習、作業、反饋、再復習鞏固、再練習深化提高等環節。小的方面，要重視聽好每一節課和做好每一道題。

對教材內容，第一遍讀時要“細、慢、思、記”。做練習，要遵循“讀、審、建、構、解、思”六步驟。即拿到一道題后，要讀明題意，審清條件，建立聯系，構造模型，正確解答，分類反思。對待復習，要做到及時復習，搶在遺忘之前進行。要有效復習，左鉤右連、縱橫聯系，注意知識結構的充實，注意技能技巧的掌握。

在學習過程，注意合作學習，強調與教師、與同學的合作和交流，不怕出丑，敢于發表自己見解，勇于質疑，和教師、同學分享理解、共同進步。對待現實事物和現象，要有問題意識，有意識地從物理學的眼光去審視，培養探究精神。在學習中還要勤動手、多實驗、細觀察、善總結，獲得直接經驗，培養實踐能力。還要注意物理知識和方法與其它學科知識與方法的交叉與滲透，相互借鑒，觸類旁通，從細微處加以比較和思考，發現別人所沒有發現的方法，增強創新能力。每個學生都是一個獨特的個體，沒有一個現成的完全適合自己的學習模式，只有每個人根據自己的性格特點、學習習慣，摸索出一套合適的學習方法，才能提高學習的針對性、實效性。

4.樹立學習信心，增強耐挫能力

“挑戰與機遇并存，困難與希望同在”。每個同學都要樹立好物理的信心，同時要有足夠的心理準備，學好物理決不是一蹴而就的。肯定有困難，肯定受挫折，但要永不言敗，永遠追求，增強耐挫能力。要認識到學習是一個過程，只要積極投入，你的知識與技能、情感、態度和價值觀都會發生積極的變化。學習的結果也是多元的，收獲也是豐富的。在學習的階段性評估中，和自己的過去比，知識掌握的豐富了，解題方法增多了，感覺自己提高了，從而對自己增強信心；和其他同學比，我有一定的優勢，還有一些不足，準確定位，找準努力方向。要自我激勵，不要自我挫敗；要接納自己、寬容自己；自我欣賞但不自我陶醉，激勵自己更加努力學習，爭取更大進步。

4．小節內容，布置作業

1.用簡潔的語言歸納“諸言”內容。2.快速翻閱高一物理課本（粗讀），回憶本書的主要內容和自己印象最深或最感興趣的地方，用一段話來說明。

3.談談自己過去學習物理的經驗教訓以及設想如何來學習高一物理。板書設計 略 教學后記：

第三篇：物理學與人類文明（最終版）

物理學與人類文明

物理學是一門基礎自然科學，它所研究的是物質的基本結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律以及所使用的實驗手段和思維方法。

物理學又分為力學、熱學、電磁學、光學和原子物理學等各個部分。按照物理學的歷史發展又可以分為經典物理與近代物理兩部分。近代物理是相對于經典物理而言的，泛指以相對論和量子論為基礎的20世紀物理學。

隨著人類對物質世界認識的深入，物理學一方面帶動了科學和技術的發展；另一方面推動了文化、經濟和社會的發展。經典物理學奠定了兩次工業革命的基礎；近代物理學推動了信息技術、新材料技術、新能源技術、航空航天技術、生物技術等的迅速發展，繼而推動了人類社會的變化和人類文明的發展。物理學的基礎性、技術性、思想性使之成為推動人類文明進步的重要力量。

1.基礎性

物理學是基礎自然科學。物理學的研究成果和研究方法直接應用于化學、生物、地理、氣象等自然科學，大大加速了自然科學的發展和分化獨立，甚至形成了新的獨立學科或分支學科。如天體物理學、空間物理學、地球物理學，流體力學、生物物理，物理化學、量子化學等等。使人們更全面地探索、認識自然界的規律。

物理學與數學之間有深刻的內在聯系。物理學不滿足于定性地說明現象，或者簡單地用文字記載事實，為了盡可能準確地從數量關系上去掌握物理規律，數學就成為物理學不可缺少的工具，而豐富多彩的物理世界又為數學研究開辟了廣闊的天地。

物理學與天文學的關系更是密不可分，它可以追溯到早期開普勒與牛頓對行星運動的研究。天文學提供了地球上實驗室所不具備的極端條件，如高溫、高壓、高能粒子、強引力等，構成了檢驗物理學理論的理想的實驗室。因此，幾乎所有的廣義相對論的證據都來自天文觀測。正電子和μ子都是首先在宇宙線研究中觀測到的，為粒子物理學的創建做出了貢獻。

物理學與化學本是唇齒相依、息息相關的。化學中的原子論、分子論的發展為物理學中氣體動理論的建立奠定了基礎，從而能夠對物質的熱學、力學、電學性質做出滿意的解釋；而物理學中量子理論的發展，原子的電子殼層結構的建立又從本質上說明了各種元素性質周期性變化的規律。

物理學在生物學發展中的貢獻體現在兩個方面：一是為生命科學提供現代化的實驗手段，如電子顯微鏡、X射線衍射、核磁共振、掃描隧道顯微鏡等；二是為生命科學提供理論概念和方法。40年代，英國劍橋大學的卡文迪什實驗室開展了對肌紅蛋白的X射線結構分析，經過長期的努力終于確定了DNA（脫氧核糖核酸）的晶體結構，揭示了遺傳密碼的本質，這是20世紀生物科學的最重大突破。分子生物學已經構成了生命科學的前沿領域，生物物理學顯然也是大有可為的。

2.技術性

物理學幾乎是一切工程科學的基礎。物理學的成就直接發展了各種各樣的工程技術，形成了今天門類齊全、多樣的工業體系。今天的許多高新技術也仍然是以物理學的研究成果為基礎的。這些工程技術的發展應用，極大地提高了社會生產力水平，改變了人類的生活、生產方

式，創造了輝煌的物質文明。比如，機械、建筑科學就是經典力學原理的實際運用，今天的電力、電子工業是電磁學發展的結果，光學特別是激光技術使得光纖通信、互聯網、激光醫學等蓮勃發展。

一般說來，物理學與技術的關系存在兩種基本模式：其一是由于生產實踐的需要而創建了技術，例如18世紀至19世紀蒸汽機等熱機技術，然后提高到理論上來，建立了熱力學，再反饋到技術中去，促進技術的進一步發展；其二是先在實驗室中揭示了基本規律，建立比較完整的理論，然后再在生產中發展成為一種全新的技術。19世紀電磁學的發展，提供了第二種模式的范例。在法拉第發現電磁感應和麥克斯韋確立了電磁場方程組的基礎上，產生了今日的發電機、電動機、電報、電視、雷達，創建了現代的電力工程與無線電技術。

在當今世界中，第二種模式的重要性更為顯著，物理學已成為現代高技術發展的先導與基礎學科。反過來，高技術發展對物理學提出了新的要求，同時也提供了先進的研究條件與手段。所謂高技術指的是那些對社會經濟發展起極大推動作用的當代尖端技術。

20世紀物理學的一項重大貢獻就在于核能的利用，這可以說是由基礎研究生長出來的一項全新的技術。1905年愛因斯坦質能關系式的提出，確立了核能利用的理論基礎。40年代，根據重核裂變能量釋放的原理，建立了原子反應堆，使核裂變能的利用成為現實。50年代，根據輕核在聚變時能量釋放的原理，設計了受控聚變反應堆。聚變能不僅豐富，而且安全清潔。可控熱核聚變能的研究將為解決21世紀的能源問題開辟道路。

信息技術在現代工業中的地位日趨重要，計算技術、通信技術和控制技術已經從根本上改變了當代社會的面貌。如果說第一次工業革命是動力或能量的革命，那么第二次工業革命就是信息或負熵的革命。人類邁向信息時代，面對著內容繁雜、數量龐大、形式多樣的日趨增值的信息，光通信以激光為光源，以光導纖維為傳輸介質，比電通信容量大10億倍。光通信開辟了高效、廉價、輕便的通信新途徑。21世紀，人類將從工業時代進入信息時代。電子技術是在電子學的基礎上發展起來的。1906年，第一支三極電子管的出現，是電子技術的開端。50年代末發明了集成電路，而后集成電路向微型化方向發展。1967年產生了大規模集成電路。今天的超大規模集成電路芯片上，在一根頭發絲粗細的橫截面積上，可以制備40個左右的晶體管。面對超大規模電路中圖形尺寸不斷縮小的事實，人們已看到，半導體器件基礎上的微電子技術已接近它的物理上和技術上的極限。要求物理學家從微結構物理的研究中，制造出新的能滿足更高信息處理能力要求的器件，使微電子技術得到進一步發展。

3.思想性

物理學在自身的發展進步中積累的思想方法是人類思想領域的瑰寶。這些思想方法和物理學的研究成就一道在改善人們的生產、生活條件的同時，也改變著人們的思維方式。指引著人們破除迷信、消除愚昧、尊重客觀事實、尊重科學，不斷追求真、善、美，推動人類文明的車輪該滾向前。人類社會歷史上的幾次工業革命都足以物理學的重大成果為基礎的。牛頓力學、熱學的發展導致了第一次工業革命，使人類進入蒸汽機時代，解放了人的體力。電磁技術的突破性成就迎來了第二次工業革命。人類進入了電氣化時代。量子理論、相對論使得核物理學取得重大突破，引發了第三次工業革命，人類進入了原子能時代。

物理學描繪了物質世界的一幅完整的圖象，它揭示出各種運動形態的相互聯系與相互轉化，充分體現了世界的物質性與物質世界的統一性，19世紀中期發現的能量守恒定律，被恩格斯稱為偉大的運動基本定律，它是19世紀自然科學的三大發現之一及唯物辯證法的自然科學基礎。

物理學史告訴我們，新的物理概念和物理觀念的確立是人類認識史上的一個飛躍，只有沖破舊的傳統觀念的束縛才能得以問世。例如普朗克的能量子假設，由于突破了“能量

連續變化”的傳統觀念，而遭到當時物理學界的反對。普朗克本人由于受到傳統觀念的束縛，在他提出能量子假設后多年，長期惴惴不安，一直徘徊不前，總想回到經典物理的立場。同樣，狹義相對論也是愛因斯坦在突破了牛頓的絕對時空觀的束縛，形成了相對論時空觀的基礎上建立的。這說明正確的科學觀與世界觀的確立，對科學的發展具有重要的作用。

物理學是理論和實驗緊密結合的科學。物理學中很多重大的發現，重要原理的提出和發展都體現了實驗與理論的辯證關系：實驗是理論的基礎，理論的正確與否要接受實驗的檢驗，而理論對實驗又有重要的指導作用，二者的結合推動物理學向前發展。一般物理學家在認識論上都堅持科學理論是對客觀實在的描述。

物理學的發展推動了人類社會的變化和人類文明的發展，從而讓人類在這個美麗的星球上世世代代繁衍不息，一直生存下去。

第四篇：物理學與人類文明 教案

緒言

物理學與人類文明

一、教學目標

1.了解物理學對人類文明、社會進步的影響

2.在總體上認識物理學，認識到物理學是現代科學和技術的重要基礎

3.知道高中物理和初中物理在內容上和方法上的區別

4.知道怎樣學好高中物理。

二、重點

理解學習物理的方法

三、難點

物理學的研究范圍和學習方法

四、教學方法

講授法、討論法、結合多媒體

教學過程

一、自我介紹

簡要介紹自己的情況，學習經歷，介紹個人研究興趣，研究成果，使學生熟悉老師，拉近

二、導入新課

1.通過閱讀課文，講解高科技技術的應用，展示物理學美好的發展前景，激發

學生學習物理的興趣，開拓學生的知識視野。

2．播放序言的視頻文件

三、新課教學

1.物理學的研究對象：物理學是研究物質的內部結構、物質存在的基本形式以及它們的性質和運動規律的學科，物理學是一門實驗科學，也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的自然科學。

2.物理學與其他科學技術的關系：物理學是現代自然科學的基礎之一，物理學在自然科學的各個領域都起著重要作用。

3.物理學與社會進步：物理學的發展孕育了技術的革新，促進了物質生產的繁榮，改變了人類的生產和生活方式，推動了社會的進步。

4.物理學與思維觀念：豐富了人類對物質世界的認識，也改變和擴展著人類的思維方式。是人類思維觀念進步的偉大階梯。

5.物理學的未來：自然界中最常見的運動狀態，往往既不是完全確定，也不是完全隨機的，而是介于二者之間，但為理解這類現象的混沌理論還遠未成熟。

6.高一新生物理學習方法指導

(1)初中物理和高中物理的區別：內容、思維方式、解題方式

(2)如何學好高中物理：基本態度、基本方法、基本要求

(3)學習用品的要求

(4)高中物理課程結構

三、總結與鼓勵

四、作業：預習下一節課：第一章 運動的描述 第一節 質點 參考系和坐標系

第五篇：物理學與人類文明論文(選修課)分解

物理學與人類文明論文

——淺析相對論與現代時空觀

學生姓名： 謝 云 藝 所在學院： 管 理 學 院

專業年級： 工商管理111班

學生學號： 1111010141 指導老師: 唐延林老師

2013 年 12 月 13 日

摘要

物理學是一門探究一切物質的組成及運動規律揭示它們之間的聯系和各種運動之間的關系的廣博而豐富的學問。作為自然科學的一門重要基礎科學，物理學歷來是人類物質文明發展的基礎和動力。物理學史上最具影響力的理論——相對論，是一個關于時空和引力的基本理論，主要由阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)創立，相對論和量子力學的提出給物理學帶來了革命性的變化，共同奠定了現代物理學的基礎。在本文中，筆者將從狹義相對論、廣義相對論的相關原理和現代時空觀以及他們在當今社會中的巨大影響方面，來論述“相對論與現代時空觀”，筆者初次題寫物理學類文章，多有不足之處，望廣大讀者朋友們海涵。

關鍵字：相對性原理 光速不變原理 等效原理 四維時空的不變論 狹義相對論 廣義相對論 現代時空觀 洛倫茲變換

目 錄

一、前言....................................................................1

二、相對論的概念............................................................1

三、狹義的相對論............................................................3

1、狹義相對論概念.......................................................3

2、狹義相對論的提出背景.................................................3

3、狹義相對論的基本原理.................................................4

4、狹義相對論的主要結論.................................................5

5、四維時空中的不變量...................................................6

6、質能關系、質能轉化...................................................6

四、新引力理論——廣義相對論................................................7

1、廣義相對論概念.......................................................7

2、廣義相對論的基本原理.................................................8

3、廣義相對論的主要結論及一些預言.......................................9

4、相對論的時光觀.......................................................9

五、相對論對當今社會的影響.................................................10

六、論文小結...............................................................11

附：參考文獻...............................................................13

貴 物理學與人類文明論文

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一、前言

時光飛逝，轉眼之間又過了半個學期，這半年來，在唐老師兢兢業業的教學下，我們完成了物理學與人類文明課程的學習，臨近期末，是課程結束的時候，也是我們的知識用到實處的開始階段。還記得老師講授物理學與人類文明第四章的內容——相對論與現代時空觀。由于個人的原因，對愛因斯坦有著莫名的崇拜，同時也對他老人家的相對論非常感興趣，以至于本人對這一堂課印象非常深刻。本來就有想寫點東西的想法，再加之老師交給我們完成課程論文撰寫的任務，同時我們也務須對本次課程的學習總結反思一番，鑒此，筆者作如下小論一篇------淺析相對論與現代時空觀。

物理學是一門探究一切物質的組成及運動規律揭示它們之間的聯系和各種運動之間的關系的廣博而豐富的學問。作為自然科學的一門重要基礎科學，物理學歷來是人類物質文明發展的基礎和動力。同時作為人類追求真理、探索未知世界奧秘的有力工具，物理學又是一種哲學觀和方法論。在人類文明漫長的歲月中，這種古老而又生機勃勃的學科為我們造就了一個又一個光輝的里程碑。

物理學對科學技術和生產力的發展起著最直接地推動作用，幾次工業革命便是最好的驗證。其都是由于物理學深刻地揭示了自然規律，構成了認識自然、改造自然的巨大力量，為科技發展提供了方法和技能。近一個世紀以來，物理學又有了嶄新的進展，帶來相應的新技術革命。

二、相對論的概念

相對論是關于時空和引力的基本理論，主要由阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)創立，依據研究的對象不同分為狹義相對論和廣義相對論。相對論和 貴 物理學與人類文明論文

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量子力學的提出給物理學帶來了革命性的變化，共同奠定了現代物理學的基礎。相對論極大地改變了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“同時的相對性”、“四維時空”、“彎曲時空”等全新的概念。

狹義相對論和廣義相對論建立以來，已經過去了很長時間，它經受住了實踐和歷史的考驗，是人們普遍承認的真理。相對論對于現代物理學的發展和現代人類思想的發展都有巨大的影響。相對論從邏輯思想上統一了經典物理學，使經典物理學成為一個完美的科學體系。狹義相對論在狹義相對性原理的基礎上統一了牛頓力學和麥克斯韋電動力學兩個體系，指出它們都服從狹義相對性原理，都是對洛倫茲變換協變的，牛頓力學只不過是物體在低速運動下很好的近似規律。廣義相對論又在廣義協變的基礎上，通過等效原理，建立了局域慣性長與普遍參照系數之間的關系，得到了所有物理規律的廣義協變形式，并建立了廣義協變的引力理論，而牛頓引力理論只是它的一級近似。這就從根本上解決了以前物理學只限于慣性系數的問題，從邏輯上得到了合理的安排。相對論嚴格地考察了時間、空間、物質和運動這些物理學的基本概念，給出了科學 貴 物理學與人類文明論文

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而系統的時空觀和物質觀，從而使物理學在邏輯上成為完美的科學體系。

三、狹義相對論

1、狹義相對論的概念

狹義相對論，是只限于討論慣性系情況的相對論。牛頓時空觀認為空間是平直的、各向同性的和各點同性的的三維空間——絕對空間，時間是獨立于空間的單獨一維（因而也是絕對的），即絕對時空觀。狹義相對論認為空間和時間并不相互獨立，而是一個統一的四維時空整體，并不存在絕對的空間和時間。在狹義相對論中，整個時空仍然是平直的、各向同性的和各點同性的，這是一種對應于“全局慣性系”的理想狀況。狹義相對論將真空中光速為常數作為基本假設，結合狹義相對性原理和上述時空的性質可以推出洛侖茲變換。

2、狹義相對論的提出背景

在19世紀末，人們知道光速是有限的，在測量光速時發現，木星衛星發出的光，到達地球的時間是相同的，而不管地球是朝向衛星運動還是背向衛星運動。這不符合物體運動的速度疊加原理（A參照系相對于B參照系速度為v1,A上發出相對A速度為V2的物體，物體相對于B速度為V1+V2），而符合波的性質，因為當時已知的所有波都有介質，因此人們假設光也有介質，定名為“以太”，光在以太中穩定傳播，所以與地球的運動無關。

由于地球并非宇宙中的特殊天體，以太應該對地球有相對運動，而著名的邁克耳孫（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）實驗證明了相對地球運動的以太不存在，也就是說，如果存在以太，以太就是對地球靜止的，這里和一些人認 貴 物理學與人類文明論文

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為的證明了以太不存在，敘述上有一點點區別。

1905年，愛因斯坦提出兩條假設：

1。相對性原理：物理學在一切慣性參考系中都具有相同的數學表達形式，也就是說，所有慣性系對于描述物理現象都是等價的。（夠絕對的）

2。光速不變原理：在彼此相對作勻速直線運動的任一慣性參考系中，所測得的光在真空中的傳播速度都是相等的。

1964年到1966年，歐洲核子中心（CERN）在質子同步加速器中作了有關光速的精密實驗測量，直接驗證了光速不變原理。實驗結果是，在同步加速器中產生的一種介子（寫法是派的0次方）以0.99975c的高速飛行，它在飛行中發生衰變，輻射出能量為6000000000eV的光子，測得光子的實驗室速度仍是c。

3、狹義相對論的基本原理

（1）相對性原理——所有的物理規律在不同的慣性參照系中均一樣。

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（2）光速不變原理——光在真空中的傳播速度，在所有慣性參照系中均相同。

4、狹義相對論的主要結論（1）同時的相對性

在車廂上同時發生的兩件事，在地面上看來并不同時發生。

同時性具有相對性。

（2）時間延緩

（3）長度縮短 貴 物理學與人類文明論文

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表明空間也是相對的，在不同參照系有不同的空間結構。

在一個參照系看物體是一個正方體，在另一個參照系可能是長方體；在一個

參照系是球形，在另一個參照系卻是扁球形的。

表明物體的形狀是相對的。

5、四維時空中的不變量

狹義相對論中，距離和時間在不同的參照系是不同的。然而 s?(c?t)?(?r)（1）質能關系 22是四維時空中的不變量。表明時間和空間不是獨立的，相互間存在聯系！

6、質能關系、質能轉化

在化學反應中，例如氫與氧結合生成水，水的質量等于參加反應的氫和氧的質量之和。在反應中放出的熱量，被認為是氫和氧原子中儲存的化學能，在整個反應過程中，能量和質量分別守恒。貴 物理學與人類文明論文

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愛因斯坦要使物體運動定律既滿足光速不變和相對性原理，又要求低速下與牛頓定律一致，得到了一個令人意外的結果：物質可以轉化為運動能量，能量也可轉化為物質。

物質與能量相互等價

E?mc2質量包括靜止質量和運動質量

靜止質量可以轉化為運動質量：如正負粒子相互湮滅成光子，而光子只有運動質量沒有靜止質量.反之亦然。

（2）質能轉化

氫與氧結合生成水時放出的熱量來源于氫與氧的質量和與水的質量之差（也稱質量虧損）。

化學反應的質量虧損比例約為一千億分之一到十億分之一。核反應的比例約為一萬分之一到一千分之一。

50克物質全部轉化為能量，可將西湖中的所有水加熱到沸騰。

四、新的引力論——廣義相對論

1、廣義相對論的概念

廣義相對論是愛因斯坦在1915年發表的理論。愛因斯坦提出“等效原理”，即引力和慣性力是等效的。這一原理建立在引力質量與慣性質量的等價性上(目前實驗證實,在10 ? 12的精確度范圍內,仍沒有看到引力質量與慣性質量的差別)。根據等效原理，愛因斯坦把狹義相對性原理推廣為廣義相對性原理，即物理定律的形式在一切參考系都是不變的。物體的運動方程即該參考系中的測地線方程。測地線方程與物體自身故有性質無關，只取決于時空局域幾何性質。貴 物理學與人類文明論文

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而引力正是時空局域幾何性質的表現。物質質量的存在會造成時空的彎曲，在彎曲的時空中，物體仍然順著最短距離進行運動(即沿著測地線運動——在歐氏空間中即是直線運動)，如地球在太陽造成的彎曲時空中的測地線運動，實際是繞著太陽轉，造成引力作用效應。正如在彎曲的地球表面上，如果以直線運動，實際是繞著地球表。

2、廣義相對論的基本原理（1）廣義協變原理

自然規律對于任何參照系而言都應具有相同的數學形式。（2）等效原理

勻加速參照系可與均勻引力場中靜止的參照系等效。

比薩斜塔實驗 m引＝m慣 貴 物理學與人類文明論文

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3、廣義相對論的主要結論及一些預言（1）結論

引力大的地方時間過得慢 ；

引力導致空間彎曲。（2）預言

恒星光的引力偏轉；

雷達回波延遲；

水星近日點的進動。

4、相對論的時光觀

（1）牛頓的絕對時空觀認為時間和空間是絕對的、均勻的，相互獨立的；根據相對論,時間和空間是相對的。即在不同的參照系時間是不同的，物體的形狀，質量等都是不同的；“橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。”（蘇軾《題西林壁》）

（2）時間和空間是相互關聯的。

一個參照系中的所有鐘都校準了，即相互同步的，在另一參照系看這些不同地點的鐘都不同步了。（3）四維時空中的“不變論”

相對論（relativity）不同于“公說公有理，婆說婆有理。”沒有是非標準的相對主義（relativism）的理論。

尋求不同參照系中各觀測量之間的聯系，重點是不同參照系中的共性，即所謂的“不變性”

真空中的光速在不同參照系中是不變的，物理規律的數學形式在不同參照

2GM?T?1?2?tcr 貴 物理學與人類文明論文

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系中是一樣的。

時空會影響物質的“內在的特性”！

物質也會反過來改變時空!時間與空間不僅是相對的、相互關聯的，而且與物質存在有關，與觀察者的運動狀態有關

五、相對論對當今社會的影響

從愛因斯坦的相對論出現后,大家都知道時間也是相對的,是和質子裂變的速度的比較.這個事情推論到人的身體要素上也是成立的.當人體機能所進行的分子裂變超過正常的時候,也就是新陳代謝大量造物的時候,即新造的多而代謝的少的時候,那么這個人的體內質子裂變將明顯超過時間相對的質子裂變的速度,因此在這個人的內心的心理時間就會比外界的正常時間長.比如小孩子,由于他們的新陳代謝旺盛,因此他們的內心就我們正常人的時間感覺長,因此他們表現的好動.不過這個心理時間可以通過人的意念,欲望所控制,因此有些小孩子在很小的時候就表現的比較安靜,比較鎮定,那是他們從心理上把肌體質子裂變的比例因子用意念給縮短了.如果這種意念能夠長久的保持和利用,這樣的孩子在成人以后多能表現的臨危不亂,很容易成大事.而且這個肌體質子裂變的,在特定情況下,可以受到臨時或者外部環境的影響,比如人在焦慮,憂愁,煩惱,悲傷的時候,此時人的體內的質子裂變激烈,質子的劇烈裂變導致激烈的心理暗示.這個心理暗示是在加速質子裂變的情況下產生的影響,因此此時的心理暗示比正常情況下普通的心理暗示強烈的多,因此人 貴 物理學與人類文明論文

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們在危難,憂愁,煩惱前的心理暗示往往是極其激烈的,激烈的可以摧毀一個人的精神支柱,理念信仰.相反的,如果人類利用這個心理暗示加速自己的戰斗決心和意志力,這將無形的增大這個人的意志力.就象說“愛情的力量是偉大的”,其實不是愛情有力量,而應該是質子裂變下心理暗示所造成的能量的累計.因此21世紀更偉大的生命科學將從淺層次的人類心理意識行演變成引導這種心理意識革命的更偉大的戰斗中去.到那時,人類的很多極限將需要重新譜寫.六、總結

我們的物理學有許多的哲理性的解釋、原理和概念，它都可以被借鑒推廣到人類社會各個領域，實現多領域的創新，使我們社會、個人健康發展過程中積累智慧，不斷合理前進。當前不管是社會、民族、科技都朝著和諧統一的方向發展。愛因斯坦、萊布尼茨、波爾、費曼、楊振寧等世界物理學大師都很欣賞中國古代的系統而有機的思維，并試圖用系統的東方思維方式尋找自然界中各種矛盾理論的大統一理論。愛因斯坦為這一方向做出了前期的貢獻。狹義、廣義相對論正是統一各前期各學科理論矛盾后得出的偉大物理理論。他還歷史性地提出“愛因斯坦質能方程”。事實上這種表現方式在中國的古代就已經有了，并且早已成功地運用到中醫學中。在中醫學中，愛因斯坦的“質”被解釋為“血”，“能”則被解釋成“氣”。質能的辯證統一，早在兩千多年前的古代中國就已經以“氣血”的辯證理論，為世世代代中國人的健康問題而服務。貴 物理學與人類文明論文

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我們在學習各領域學科時，應該不忘記與自然、歷史、思想、文化、人類社會和積極的處世哲學相聯系。在學習自己的學科時，真正成為一個全面發展的人。

綜合以上論述，物理學自其誕生便作為一門能夠不斷改寫和更新人類文明的學問而存在并不斷豐富發展著；它對人類社會進步的貢獻是每一位科學家有目共睹的。物理學不僅滿足了人們探索未知世界的好奇心與求知欲，同時在其理論發展過程中對工業科技進步及其它自然科學發展潛移默化地起著舉足輕重的作用。物理學的發展，不僅為人類物質生產開拓了新的空間，而且為人類精神世界積淀了豐富的寶藏，對人類社會的生產方式、生活方式和思維方式產生了深遠的影響。

另外，通過這一次的理論實習，我受益匪淺，老師的精彩授課，讓我們習得很多平時都見不到的物理學理論，真的好不容易。同時，我也在反思，我們學習的目的是什么，并不是為了學習理論而來的，更重要的是要將課堂的理論運用到實際啊，我想老師授課的初衷也是這樣的。所以，我們不僅要學會很多相關專業的理論基礎知識，更應該學會自己實踐，用現實實踐來補充書本理論，用理論與實踐的結合來武裝自己，是自己真正成為一個有作為的現代知識分子。

正如俄國科學家德米特里·門捷列夫曾所言：沒有經過實踐檢驗的理論，不管它多么漂亮，都會失去分量，不會為人所承認；沒有以有分量的理論作基礎的實踐一定會遭到失敗。所以，這一次，我學會了物理學理論，也理會了要將其與實踐相結合。所以，接下來的時光里，我們任重道遠，然我將繼續奮斗到底，爭取有一天能夠將物理學繼續發揚光大。

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附錄

參考文獻：

【1】馬文蔚.物理學[M].高等教育出版社 第五版上冊

【2】理查德?費恩曼.費恩曼物理學講義[M].上海科學技術出版社 新千年版第一卷 【3】胡盤新、湯毓駿、鐘季康、程守洙.普通物理學[M].高等教育出版社 第六版上冊 【4】哈里德.時代教育國外高校優秀教材精選.物理學基礎[M].機械工業出版社 第六版 【5】哈里德.哈里德大學物理學[M].機械工業出版社 第六版上冊

【6】[EB/OL]相對論：http://baike.baidu.com/subview/4243/8836415.htm 【7】[EB/OL]洛倫茲變換：http://baike.baidu.com/view/33340.htm 【8】愛因斯坦（著）劉道軍（譯）.相對論的意義[J].上海科技教育出版社 【9】R.P.費曼.費曼講物理：相對論[J].湖南科學技術出版社