物理科学之旅

开学第一课（物理）开言简介快乐的暑假过后，你们迎来了一门新的课程一理。对物理学科你们可以说是既期待，又敬畏。你们期待着沉浸到探索自然奥秘的实验课堂中去（物理实验比较多，很多的物理规律要从实验中得出又要用实验去验证），却又畏惧于传闻中的深奥难懂的概念规律，疑惑于物理是否有区别于语文、数学、英语所不同的特有的学习方法。所以请同学们保持原有的学习兴趣和热情，迅速走上学好物理的轨道。从今天开始你们的物理课将由由我和大家一起学习（因为老师的知识储备量也是非常有限的，要和大家一起不断的学习，相信不久的将来，你们很多的同学会远远的超过老师）。我姓夏，春夏秋冬的“夏”，以后大家叫我“夏老师”，不要喊“物理老师”，更不能为了显示你和我铁，或者我们之间的特殊性，重行给我换个名字（补充原因），叫夏老师的话显得尤为的尊重和亲切。我不知道你们是幸运还是不幸运的，从今天开始我将第二次（轮）教授物理课，我希望你们是幸运的，但是我也相信你们能给我带来好运。物理是何物物理，对你们来讲是一门新学科，大家肯定都把课本翻看了，大家或许有自己各自的感觉？我们日常见到的水、冰、雨、雪、露、雾，它们之间有一定的联系和区别吗？电，可以用来烧水、煮饭、照明、看电视、打游戏、上网、开空调等等，虽然都用电，但是产生的效果却不同。再比如说，你看到小鸟在高压线上站着，玩的很爽，我们也去玩会儿行不行，不怕死的上吧，反正我不干。这是为什么呢？（经典详细补充举例）那大家肯定也有想过，什么是物理，物理让我们干嘛？大家也知道，我们初三还要开一门新的学科-化学，它和我们初三要开的化学一样吗，和我小学学的社会、自然又会有什么联系吗？我如实的告诉你们，我也没有确定的答案，我也一直在想，我上初中时候自己想的答案和我第一次带这门课给学生讲的就不一样，我想当我带完你们答案肯定又会有区别。这个答案需要你们自己去思考、总结、修正，最后得到属于自己的答案。从科学的定义来讲：物理学是研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学，是一门以实验为基础的自然科学。这种专业术语你们听起来可能似懂非懂，这个没有关系，我们先了解一下，以后你们系统的学习了之后会有更深的理解。物理学按所研究的物质运动形态和具体对象，它涉及的范围包括：力学、吏堂、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学以及对气体和液体的研究等.物理学包括实验和理论两大部分，经过实践检验被证实为可靠的理论物理包括：理论力学、热力学和统计物理学、电动力学、相对论、量子力学和量子场论等等。物理学发展史：物理学是自然科学中最基础的学科之一，是物理学者经过严谨思考论证而提出表述大自然现象与规律的假说。倘若这假说能够通过大量严格的实验检验，则可以被归类为物理定律。但正如很多其他自然科学理论一样，这些定律不能被证明，其正确性只能靠着反复的实验来检验。当然物理学科的确立不是一蹴而就的，它经过了漫长而又曲折的发展历程。物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。一古代物理学时期古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢。在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。科学复兴导致来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。二近代物理学时期近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。近代物理学是从天文学的突破开始的。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。公元15世纪，哥白尼经过多年关于天文学的研究，创立了科学的日心说，写出“自然科学的独立宣言”——《天体运行论》，对地心说发出了强有力的挑战。16世纪初，开普勒通过从第谷处获得的大量精确的天文学数据进行分析，先后提出了行星运动三定律。开普勒的理论为牛顿经典力学的建立提供了重要基础。从开普勒起，天文学真正成为一门精确科学，成为近代科学的开路先锋。近代物理学之父伽利略，用自制的望远镜观测天文现象，使日心说的观念深入人心。他提出落体定律和惯性运动概念，并用理想实验和斜面实验驳斥了亚里士多德的“重物下落快”的错误观点，发现自由落体定律。他提出惯性原理，驳斥了亚里士多德外力是维持物体运动的说法，为惯性定律的科学逐渐从哲学中分裂出建立奠定了基础。伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端。 16世纪，牛顿总结前人的研究成果，系统的提出了力学三大运动定律，完成了经典力学的大一统。16世纪后期创立万有引力定律，树立起了物理学发展史上一座伟大的里程碑。之后两个世纪，是电学的大发展时期，法拉第用实验的方法，完成了电与磁的相互转化，并创造性地提出了场的概念。19世纪，麦克斯韦在法拉第研究的基础上，凭借其高超的数学功底，创立了了电磁场方程组，在数学形式上完成了电与磁的完美统一，完成了电磁学的大一统。与此同时，热力学与光学也得到迅速发展，经典物理学逐渐趋于完善。三现代物理学时期现代物理学时期，即从19世纪末至今，是现代物理学的诞生和取得革命性发展时期。 19世纪末，当力学、热力学、统计物理学和电动力学等取得一系列成就后，许多物理学家都认为物理学的大厦已经建成，后辈们只要做一些零碎的修补工作就行了。然而，两