5 20世 紀 以 來 ， 物 理 學 在 更 深 的 層 次 和 更 廣 闊 的 領 域 內 擴 展 了 人 類 對 自 然 界 的 認 識 。 電 子 計 算 機 的 普 及 ， 互 聯 網 等 各 種 現 代 信 息 技 術 的 不 斷 完 善 ， 原 子 能 的 利 用 ， 以 及 空 間 技 術 的 發 展 等 ， 使 社 會 生 產 和 人 類 生 活 面 貌 發 生 了 翻 天 覆 地 的 變 化 ， 人 類 開 始 步 入 一 個 智 能 化、 信息化的高科技新時代。 圖1-10 我國大亞灣核電站 為 了 開 發 太 空 ， 到 其 他 星 球 上 創 建 新 的 家 園 ， 世 界 上 許 多 國 家 都 在 努 力 探 索 ， 我 國 在 這 方 面 也 取 得 了 不 少 成 就 。 2003年 10月 15日 ， 我 國 第 一 艘 載 人 飛 船 “ 神 舟 五 號 ” 順 利 升 空 ， 航 天 員 楊 利 偉 終 于 實 現 了 中 國 人 幾 千 年 來 的 飛 天 之 夢 。 2008年 9月 25日 ， “ 神 舟 七 號 ” 載 人 飛 船 發 射 升 空 ， 航 天 員 翟 志 剛 在 同 伴 的 協 助 下 ， 實現了中國航天員的第一次太空漫步。 2010年底， “ 嫦娥二號” 圓滿完成探月工 程 的 科 研 任 務 。 2011年 9月 29日 ， “ 天 宮 一 號 ” 目 標 飛 行 器 順 利 發 射 ， 同 年 11月 1日 ， “ 神 舟 八 號 ” 飛 船 成 功 發 射 ， 11月 3日 ， “ 天 宮 一 號 ” 與 “ 神 舟 八 號 ” 成 功 進 行 了 交 會 對 接 ， 這 為 今 后 更 大 規 模 的 空 間 探 索 、 建 造 中 國 載 人 空 間 站 奠 定 了 基 礎 。 圖1-9 便攜式計算機 圖1-11 中國航天員首次出艙 進行太空漫步 7 牛頓 （ I. Newton， 1643 null 1727） 是 杰 出 的 英 國 科 學 家 。 他 在 繼 承 伽 利 略 等 前 輩 科 學 家 研究 的基 礎上 ， 建立 了科 學的 物 理 概 念 ， 運 用 歸 納 和 數 學 分 析 的 方 法 ， 總 結 出 物 體 運 動 的 定 律 ， 發 現 了 萬 有 引 力 定 律 ， 統 一 了 天 地 間 的 運 動 ， 構 建 了 經 典 力 學 的 體 系 。 物 理 概 念 是 物 理 學 的 “ 語 言 ” ， 是 為 了 準 確 地 描 述 物 理 現 象 和 表 述 物 理 規 律 而 引 入 的 。 可 以 這 么 說 ， 宏 偉 的 “ 物 理 大 廈 ” 的 框 架 ， 就 是 由 物 理 概 念 、 規 律 以 及 貫 穿 其中的科學方法構成的。這些都是物理學的核心內容。 在 學 習 過 程 中 ， 我們不僅要知道物理概念的來源 ， 經歷物理規律的探究過 程 ， 還要學習用科的方法進行探究 ； 在此基礎上 ， 進一步弄清楚概念和規律的 含義 ， 并會運用它們解釋和解決一些實際問題 。 愛 因 斯 坦 （ A. Einstein， 1879 null1955） 生 于 德 國 ， 是 杰 出 的 物 理 學 家 。他 從 小 就 具 有 豐 富 的 想 象 力 和 獨 立 思 考 精 神 ， 16歲 時 就 向 自 己 提 出 一 個 “ 追 光 ” 的 問 題 。 愛 因 斯 坦 是理 性 思 維 的 代 表 ， 他 建 立 的 相 對 論 使 人 們 對 時 空 有 了 全 新 的 認 識 。 科 學 界 公 認 “ 他 現 在 是 并 且 將 來 也 還 是 人 類 宇 宙 中 有 頭 等 光 輝 的 一 顆 巨 星 ” 。 學習物理學 ， 既離不開觀察與實驗 ， 也離不開理性思考 。 我 們 要 向 愛 因 斯 坦 學 習 ， 學 習 他 敢于超越常人的思維習慣 ， 樂于在廣袤無垠的未知世界中自由 馳騁 。 也 許 ， 你 今 天 閃 現 的 思 維 火 花 ， 將 在 明 天 孕 育成一顆顆璀璨的明珠！ 21世 紀 將 是 中 華 民 族 崛 起 于 世 界 民 族 之 林 ， 為 人 類 的 文 明 進 步 作 出 應 有 貢 獻 的 偉 大 世 紀 。 勇 敢 、 智 慧 的 中 國 青 少 年 ， 必 將 接 過 前 輩 物 理 學 家 手 中 的 接力棒， 在物理學的探索中， 寫下新的光輝篇章！ 我 們 真 誠 地 希 望 同 學 們 勇 敢 地 接 受 時 代 的 挑 戰， 喜歡物理學， 熱愛科學！ 圖1-15 愛因斯坦 月球 圖1-14 牛頓在蘋果樹下的思考 18 擺動的快慢可 能跟擺偏離的角度 大小有關。 鐘擺下面的螺母位置估 計會影響擺的長短，看來，擺 動的快慢跟擺的長短有關。 猜想與假設 牛頓說過，沒有 大膽的猜測，就不會 有偉大的發現。 在科學探究中， 猜想不是胡猜亂想， 它是以自己的經驗和 知識為基礎作出的一 種試探性解釋。 圖1-32 對擺鐘走時快慢原因的各種猜想 擺動的快慢可能 跟擺錘的輕重有關。 小慧和同班同學對這些問題進行了猜想。 圖1-34 實驗裝置 圖1-33 討論實驗計劃 小慧他們想，可以用細線系 上小球代替鐘擺（圖1-34）。他 們根據剛才提出的一些猜想， 制訂出一個計劃，進行實驗。 設計實驗與制訂計劃 計劃應針對探究目的，實驗應注意選擇器 材。這里，對具體的實物（鐘擺）進行了簡化，用 細線懸掛小球代替，是一個很好的設計。 19 第 一 組 ： 用 同 樣 長 的 細 線 ， 分 別 掛 上 同 樣大小的銅球和鋁球做實驗 （ 圖135） 。 第 二 組 ： 對 同 一 個 小 球 ， 用 不 同 長 度 的 細線懸掛進行實驗 （ 圖136） 。 他 們 在 實 驗 室 里 找 出 了 合 適 的 器 材 ， 分 頭 進 行 實 驗 ， 測 量 小 球 分 別 擺 動 10次 和 20次 的 時 間 。 兩 個 小 組 很 快 得 到 了 測 量 數 據， 并填寫在預先設計好的表格中。 圖1-35 用不同擺球做實驗 銅球 鋁球 圖1-36 用不同長度的細線懸掛小球做實驗 進行實驗與收集證據 實驗時，要嚴格按照實驗步 驟操作，操作中要注意觀察。把 觀察到的重要現象和數據記錄下 來。數據的記錄要尊重事實，不 可拼湊，不可杜撰。 第一組實驗結果 （ 同樣長度的懸線， 不同的小球） ： 銅 球 鋁 球 擺動次數 時間 t/ s 小球種類 10 20 80 160 擺動次數 時間 t/ s 線長 l/cm 10 20 由上表可知： 銅球擺動一次平均所需的時間為 。 鋁球擺動一次平均所需的時間為 。 第二組實驗結果 （ 同一小球， 不同長度的懸線） ： 20 懸線長度相等時，擺球的擺動快 慢與擺球的輕重（材料）________； 擺球擺動一次的時間只跟懸線的 _______有關；懸線越長，擺球的擺動 _______。 如果我們再多做 幾 次 實 驗 ，總 結 出 來 的 結論可能會更可靠些。 我測的擺動 時間可夠準呢。 我認為可以忽略空氣 阻力的影響，鐘的快慢可 能跟它所處的地點有關。 我認為結論是可靠的。剛才看 見張師傅把螺母往下擰，估計起了 增加長度的作用，使擺動變慢，原來 走快的鐘就走準了。張師傅的做法 跟我們實驗的結論是一致的。 圖1-37 討論結論，作出評估 上 面 這 些 結 論 是 否 可 靠 ？ 是 否 與 張 師 傅 的 操 作 吻 合 ？ 小 慧 與 同 學 七 嘴 八 舌 地 議 論 起 來 （ 圖 1 37） 。 評 估 探究過程是 否恰當，探究得到 的結果是否合理， 探究過程中是否 出現新的問題等， 都需要再進行充 分的思考。 分析與論證 實驗數據只是一 堆原始材料，必須通過 分析、論證，才能形成 結論。好比建造房子， 磚塊、黃沙、水泥等材 料，要經過設計、施工、 裝飾，才能變成宏偉的 建筑。 由上表可知： 懸線長80 cm的擺球擺動一次平均所需的時間為 。 懸線長160 cm的擺球擺動一次平均所需的時間為 。 同學們對這些實驗數據進行比較分析， 得到 了下面的一些結論： 43 圖2-41 控制噪聲的一些措施 圖2-40 噪聲監測器 （a） 消聲給汽車的排氣管加消音器 （b） 吸聲錄音室的墻面上裝有吸聲材料 （c） 隔聲高架道路兩旁裝有隔音板 于 55 dB， 夜 間 不 高 于 45 dB。 超 過 70 d B， 人 就 會 心 煩 意 亂 ， 神 經 緊 張 ， 學 習 與 工 作 的 效 率 下 降 。 若 長 期 在 80100 dB的 噪 聲 環 境 中 工 作 和 學 習 ， 聽 覺 就 會 遲 鈍 ， 甚 至 耳 朵 變 聾 。 噪 聲 還 能 誘 發 多 種 疾 病 ， 嚴 重 時 會 導 致 死 亡 。 現 代 城 市 里 ， 為 了 監 測 噪 聲 ， 常 常 在 主 要 道 路 上 設 置 噪 聲 監 測 設 備 （ 圖 2 40） ， 并 把 控 制 噪 聲 列 為 城市環境保護的主要項目之一。 控 制 噪 聲 、 減 小 噪 聲 是 當 前 優 化 人 們 生 活 環 境 的 一 個 重 要 課 題 。 目 前 ， 主 要 在 消 聲 、 吸 聲 和 隔 聲 三 個方面采取措施 （圖241） 。 79 圖3-75 （1） 把燭焰放在 點上， 可以成正立、放大的虛像。 （2） 把燭焰放在點上是照相機成像的原理。 3. 了解望遠鏡的實際結構， 體會一下怎樣調節才能看清遠處 的物體。 4. 你 在 用 顯 微 鏡 觀 察 標 本 時 ， 能 調 出 清 晰 的 像 嗎 ？ 是 用 多 少 時 間 才 調 好 的 ？ 5. 根 據 自 己 的 愛 好 ， 拍 攝 一 張 照 片 （ 人 物 、 山 水 、 建 筑 物 或 運 動 物 體 ） ， 跟 其他同學交流拍攝心得。 6. 在 學 校 里 找 一 臺 投 影 儀 ， 仔 細 觀 察 其 結 構 ， 分 析 其 成 像 原 理 ， 并 畫 出 光 路 示 意 圖 。 調查本班近視眼的發病情況 據 統 計 資 料 表 明 ， 至 2010年 底 我 國 中 學 生 近 視 發 病 率 約 為 55%。 請 調 查 本 班 有 多 少 人 患 近 視 ， 討 論 引 起 近 視 的 原 因 ， 提 出 預 防 和 矯 正 近 視 眼 的 方案， 跟同學進行交流。 課外活動 94 2. 在部分嚴重缺水的地區， 居民利用處于地下的暗渠道輸水。與地面上的 明渠道輸水相比較， 暗渠道輸水的好處是 （）。 A. 降低水溫， 增大水的表面積， 加快水的蒸發 B. 加快水面附近的空氣流動， 并增大水的表面積， 加快水的蒸發 C. 減少水的表面積， 并降低水的溫度， 減緩水的蒸發 D. 減緩水面附近的空氣流動， 減緩水的蒸發 3. 有 的 公 共 衛 生 間 里 裝 有 熱 風 干 手 器 （ 圖 4 24） ， 可 以 用 它 很 快 將 濕 手 吹 干； 家中的電吹風也能很快將濕頭發吹干， 請說明其中的原理。 4. 炎 熱 的 夏 天 ， 小 狗 常 常 張 開 嘴 ， 伸 出 長 長 的 舌 頭 （ 圖 4 25） 。 它 為 什 么 這 樣 ？ 請 你 解 釋 一下。 5. 日 常 生 活 經 驗 告 訴 我 們 ， 若 不 小 心 被 水 蒸 氣 燙 傷 ， 傷 情 比 被 開 水 燙 傷 更 嚴 重 （ 圖 4 26） 。 你知道其中的原因嗎？ （ 注 意 安 全 ， 請 勿 嘗 試 ） 圖4-26 圖4-23 A . B . C . 時間 t / min 溫度 t /溫度 t / 溫度 t / O O O 時間 t / min 時間 t / min 圖4-25圖4-24 105 在 冬 天 ， 高 空 更 寒 冷 ， 水 蒸 氣 急 劇 降 溫 ， 直 接 凝 華 為 美 麗 的 小 冰 晶 雪 花 （ 圖 4 42） ， 雪 花 飄 落 時 ， 相 互 結 合 ， 由 小 變 大 ， 成 為 雪 片 或 大 雪 花 ， 這 時 ， 就 要 下 鵝 毛 大 雪 了 。 若 地 面 附 近 的 水 蒸 氣 較 多 ， 并 遇 上 冷 空 氣 ， 則 水 蒸 氣 會 以 空 中 的 塵 埃 為 核 心 凝 結 成 小 水 滴 ， 這就是霧 （圖443） 。 （b） 大塊冰雹 （a） 冰雹的形成 雹子 冷空氣 暖空氣 大冰雹 雪珠 水滴 暖空氣 冰晶 熱空氣 圖4-41 冰雹 圖4-42 雪花晶體 圖4-43 霧 125 圖5-17 古代的指南針司南 （a） 磁帶能將聲音和圖像記錄 并保存下來 圖5-19 磁性材料的應用 圖5-18 地球是一個大磁體 （c） 磁卡已廣泛應用于生活中（b） 磁盤可以貯存許多信息 （硬盤） 磁 性 是 某 些 物 質 的 重 要 屬 性 。 物 質 的 磁 性 應 用 非 常 廣 泛 ， 根 據 磁 性 研 制 的 許 多 新 穎 的 磁 性 材 料 ， 廣 泛 地 應 用 在 生 活 和 科 研 中 ， 圖 5 19所 示 的 就 是 磁 性 應 用的事例。 對 于 物 質 磁 性 的 應 用 ， 你 還 知 道 多 少 ？ 請 把 你 知 道 的 填 寫 在 下 面 ， 并 與 同 學 們交流。 就 認 識 了 磁 石 。 我 國 古 代 利 用 磁 石 的 指 向 性 發 明 了 指 南 針 （ 圖 5 17） 。 指 南 針 為什么能指示南北方向呢？ 因為地球就是個大磁體。 你能根據圖518解釋指南針能指示方向的原因嗎? （移動硬盤） 132 開 展 一 次 新 材 料 應 用 的 調 查 活 動 ， 希 望 同 學 們 能 積 極 參 與 這 項 活 動 ， 這可是你增長知識、 發展能力的好機會喲! 活動要求： 1. 從 家 庭 生 活 、 工 農 業 生 產 或 社 會 生 活 中 ， 調 查 了 解 哪 些 地 方 用 到 了 新 材 料 ， 并 做 好 調 查 記 錄 。 調 查 記 錄 除 文 字 外 還 應 包 括 拍 攝 的 照 片 、 收 集 的說明書， 必要時還要有錄音、 錄像資料等。 2. 對 調 查 取 得 的 資 料 進 行 加 工 ， 參 考 本 章 “ 點 擊 新 材 料 ” 的 模 式 ， 或 采 用 你 喜 歡 的 其 他 形 式 ， 寫 一 篇 介 紹 新 材 料 的 短 文 ， 要 求 圖 文 并 茂 。 在 你 班 級的墻報欄開辟一個介紹新材料的專欄， 以便相互觀摩、 學習。 課外活動