八年级物理站在巨人的肩膀上分析.ppt

第三节 站在巨人的肩膀上 * * * 沪科版新教材同步教学课件 第一章　打开物理世界的大门 物理学在人类社会的发展中有很重要的作用,特别是在近代和现代,每一次的工业革命都是物理学的突破,从蒸汽机车到电的产生,再到信息技术的出现,人类对科学的探索是永无止境的.在探索的路上，有众多的科学巨人为后人留下了果实丰硕的园地、科学探究的方法及不朽的科学精神。“站在巨人的肩膀上”，我们才能站得更高，看得更远。 如果我比其他人看得远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。 -----牛顿 一、知识园地——硕果累累 1、什么是物理学？ 2、你知道是利用什么方法把宇宙飞船送入太空的？ 物理学就是研究自然界的物质结构、相互作用和运动规律的自然科学。它包含力学、热学、声学、光学、电学等方面的知识。 物理是一门以观察和实验的科学，除了物理知识以外还包括探究方法和科学精神。 什么是物理学？ 在探索宇宙的同时，人类也在探索微观世界。200万倍电子显下拍摄的铱原子排列情况。 原子的直径：10-10 m 信息技术的应用给人类带来了巨大的影响，集成了成千上万个电子元件的芯片，既小又轻，以致于蚂蚁都能搬动。 3、你知道人们是怎样制造出新材料吗？ 放大了200万倍的铱原子排列图 激光的应用 蚂蚁能搬动的集成电路芯片 超导中的磁悬浮 5、你还知道物理在生活中还有哪些应用？ 超导技术正在蓬勃发展，其应用将缓解人类的能源危机。 超导技术及其应用 比尔·李 　　1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到４.２K时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。 　　超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。经过科学家们数十年的努力，超导材料的磁电障碍已被跨越，下一个难关是突破温度障碍，即寻求高温超导材料。 奇异的超导陶瓷 　　1973年，人们发现了超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，该记录保持了13年。1986年，设在瑞士苏黎士的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧－钡－铜－氧）具有35K的高温超导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。 　　1986年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的禁区（77K）也奇迹般地被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度竟然提高了100K以上，这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！ 　　高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。 超群的超导磁体 　　超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。 　　由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大。 　　超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。 　　 超导发电机　在电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50％。 　　磁流体发电机　磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电，是利用高温导电性气体（等离子体）作导体，并高速通过磁场强度为5万～6万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。 　　 超导输电线路　超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。 二、科学探究 其乐无穷 科学探究的环节：提出问题 猜想 与假设 制定计划与设计实验 进行实验与收集证据 分析与论证 评估