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生活中的物理学
1.1 前 言
前 言

物理学起始于伽利略和牛顿的时代,经过三个多世纪的发展,它已经成为一门有众多分支的基础学科。在远到宇宙深处,近至咫尺之间,大到广袤苍穹,小到微观粒子的浩瀚而又精细的时空中,物理学研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律等。同时,物理学是一门实验性的学科,物理规律的发现和验证都要在实验和实践中进行,需要动手和动脑并重。

物理教育是素质教育中的重要组成部分,其目的是通过物理教育来提高受教育者的科学素养,从而达到全面素质的提高。物理科学与人类的生活密切相关,小到人类生活的一举一动、饮食起居、各种仪器的使用,大到宇宙万象的变化,无不体现出物理科学的精彩神奇、博大精深,因此物理学是一个神秘的世界,也是一个让人着迷的世界。为了让更多的物理学爱好者走进物理世界,了解物理世界,在生活中观察学习物理知识,体验生活中的物理学之美,特编写本书与物理爱好者共勉。

本着“从生活走向物理,从物理走向生活”的原则,根据物理学的主要分科,本书从力学与生活、电磁学与生活、光学与生活、热学与生活、科技前沿、科学足迹——物理学史、生活俗语中的物理学七个方面拓展延伸,编写了一百多个问题,所涉及的都是人们在日常生活中经常遇到而又不太容易理解的物理现象,取材新颖、内容广泛,对每个问题的阐述都力求深入浅出、通俗易懂,通过生动形象的语言来解释复杂的物理现象,注意知识性和趣味性的统一。它将带读者走进丰富多彩、奇妙无穷的物理世界,感受科学之美,领悟科学研究的方法,增进对科学的热情。

一、力学与生活

在物理学中,研究物体机械运动规律的分支叫做力学。物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,称为机械运动。在我们周围,到处可以看到物体在运动:人在马路上走,汽车在公路上飞驰,江河水咆哮着奔向远方,鸟儿在飞翔,树叶在摇动,我们脚下的地球在不停地自转、公转……许许多多的现象表明,一切物体处于永恒的不停的运动当中,运动是绝对的,静止是相对的。力学研究的是物体的运动与力的关系,人类的生活离不开运动,力学知识来源于生活,生活中也存在着许许多多的力学知识。

二、电磁学与生活

当今世界已经进入了高速发展的信息时代。人类生活对电的依赖性已达到了空前的高度,电磁学渗透到我们生活的方方面面。电磁学是一门既古老又现代的科学。人类在公元前五百多年就发现了电磁现象,但是电磁学的迅速发展和广泛应用还是在18世纪以后。20世纪,电磁学得到了广泛的应用和发展,广播、电视、电话、电脑等已成为人们生活不可缺少的一部分。

三、光学与生活

当太阳升起的时候,呈现在我们眼前的五彩斑斓的世界,让人类生活充满了生机;当霓虹灯亮起的时候,它们将城市装扮的五彩缤纷,使得人类有了丰富多彩的夜生活;当五颜六色的各种生物出现在电视屏幕上时,我们惊叹大自然造物主的神奇。岂不知这都是神奇的“光”带给我们的视觉冲击。光学是物理学研究的一个重要组成部分,光学的起源也和力学、热学一样,可以追溯到两三千年前。我国的《墨子》一书就记载了许多光学现象,例如投影、小孔成像、平面镜、凸面镜、凹面镜等。光学真正成为一门科学,应该从建立反射定律和折射定律的时代算起,这两个定律奠定了几何光学的基础。光的本性也是光学研究的重要课题,光的微粒说和波动说的争论构成了光学发展史中的一根红线。

四、热学与生活

热学是物理学的一部分,它研究热现象的规律。热学知识在实际生活中有重要的应用,各种热机和制冷设备的研制,化工、冶金、气象的研究,都离不开热学知识。在人类日常生活中,与物态变化有关的物理现象、涉及能量守恒与转化的物理现象和热学知识紧密联系。物质存在的多样性和同一物质多种物理形态的自然表现形成了千变万化的奇妙大自然。了解一些热学与生活的相关知识,将会进一步感受到科学之美。

五、科技前沿

科学技术是第一生产力。物理学的发展与技术的革新有密切关系。如果没有真空技术、低温技术和电子技术,就不会有现代物理学。许多工程技术人员重视物理学的学习,甚至参与物理学的研究,因为他们懂得物理学的重要地位,要真正在先进技术中找到突破口,往往要依靠物理学的新成就。激光技术、晶体管技术、超导技术、同位素技术、红外技术、生物工程技术,哪一门不是这样呢?关注物理学就要关注科学技术的最前沿,与科学家共同分享研究科学的快乐。

六、科学足迹——物理学史

物理学史是研究人类对自然界各种物理现象的认识史。物理学史实际上也是物理科学家们研究、探索物理规律的历史。通过物理学史的学习以及对物理学家们研究物理历史的了解,不但能增长见识,加深对物理学的理解;更重要的是,可以从中得到教益,受到启示,开阔眼界,从前人的经验中吸取营养。本书介绍了一些知名的物理学家,其中特别介绍了我国以及华裔物理学家,旨在让读者了解这些伟大的科学家们成长、成才、成名的经历,了解他们刻苦求学的精神,感悟他们博大的胸怀,体会他们的人格魅力。

七、生活俗语中的物理学

人民群众是人类生活的创造者,人民群众也是人类历史的撰写者。物理学的蓬勃发展和伟大成就的取得,固然与科学家的不懈努力和探索研究分不开,但也离不开人民群众的集体智慧。我们中华民族在长期的生产生活中,总结了许多富有哲理性的民间谚语和俗语,其中很多与物理学知识相互吻合,浅显易懂,说起来朗朗上口,值得我们细细品味。

本书本着“广、浅、精”的原则编写,可以帮助同学们爱上物理,轻松愉快地走进物理殿堂;对物理教师而言是很好的工具和助手,提供了大量教学素材和参考资料;同时也是热爱物理学知识的社会人士的“掌中宝”,在轻松阅读之余可获得更加全面深刻的物理学理论知识,使自己的思想更严谨,知识更渊博。