第一章 第三节 站在巨人肩膀上.pptVIP

第三节 站在巨人的肩膀上 1.知道物理学研究的内容和物理知识的一些现代应用。 2.掌握科学探究的环节。 3.体会物理学家的科学精神与伟大胸怀。 复习回顾 1.物理学的发展可以划分为哪几个阶段？ 2.各阶段的代表人物？ 3.各阶段代表人物的主要贡献？ 如果说我比别人看得更远的话，那是因为我站在巨 人的肩膀上。 ——牛顿 要记住哦！ 一、知识园地——硕果累累 1.物理学就是研究自然界的物质结构、物体间的相 互作用和物体运动最一般规律的自然科学。 2.物理学是研究力的、热的、声的、电的、光的现 象及产生这些现象的原因的科学。 由于航天技术的发展，人类不仅实现了飞翔之梦，而 且还能登上月球、遨游太空，继续探索浩瀚宇宙的秘 密。 物理学的知识和研究方法已被广泛应用到现代通信、 交通、航天、材料及能源等领域。 神舟飞船上空 宇宙飞船上拍摄的土星照片 在探索宇宙的同时，人类也在探索微观世界。200 万倍电子显微镜下拍摄的铱原子的排列情况。 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，以致蚂蚁 都能搬动。 超导技术及其应用 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，即寻找高温超导材料。 　　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。 奇异的超导陶瓷 　　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。而用常规导体作磁体，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。 超群的超导磁体 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 ，整机重量减轻 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 。磁流体发电机发电，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 （1）提出问题（2）猜想与假设（3）制定计划与设 计实验（4）进行实验与收集证据（5）分析与论证 （6）评估（7）交流与合作 例如：“打水漂”是人类最古老的游戏之一，如 何将水漂打的既多又远，一直是人们感兴趣的问题， 法国科学家经过研究，揭开了打水漂的奥秘。 科学探究的主要要素 提出问题 如何将水漂打得既多又远？ 猜想与假设