科海泛舟(1).ppt
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1、 即将到来的即将到来的21世纪是一个科世纪是一个科学技术更加快速发展的科技新世纪。学技术更加快速发展的科技新世纪。站在世纪之交的大门,面对站在世纪之交的大门,面对21世纪的巨世纪的巨大科技挑战,聆听即将到来的新一轮高大科技挑战,聆听即将到来的新一轮高新科技迅猛发展的浪潮,我们不得不承新科技迅猛发展的浪潮,我们不得不承认:现代科学技术正以空前的规模和速认:现代科学技术正以空前的规模和速度被历史车轮推着,向前加速度地发展度被历史车轮推着,向前加速度地发展着。着。“太阳每天都是新的!太阳每天都是新的!”古老的基古老的基础学科,衍生出新的发现;前所未见的础学科,衍生出新的发现;前所未见的高新科技,代替
2、了陈旧的过时的东西,高新科技,代替了陈旧的过时的东西,甚至推翻了原本正确的学说。而与此同甚至推翻了原本正确的学说。而与此同时,生活节奏日益加快的人们在日常学时,生活节奏日益加快的人们在日常学习、生活、生产中,一旦不注重知识的习、生活、生产中,一旦不注重知识的更新,新科技的学习,便极容易步入一更新,新科技的学习,便极容易步入一个个误区。走到科学的对立面去。轻者个个误区。走到科学的对立面去。轻者造成一个又一个的常识误区,重者闹种造成一个又一个的常识误区,重者闹种种伪科学、假学问来,扰人视听、祸害种伪科学、假学问来,扰人视听、祸害科学!更害自己!科学!更害自己! 活动目标活动目标 (一)通过活动激发
3、学生对科学知识和科学技(一)通过活动激发学生对科学知识和科学技术的强烈兴趣;不断培养学生的科学探索精术的强烈兴趣;不断培养学生的科学探索精神神. . (二)引导并帮助学生深入全面地认识科学,(二)引导并帮助学生深入全面地认识科学,在追求科学的过程中具有人文关怀意识。在追求科学的过程中具有人文关怀意识。 (三)了解现代科学技术给人类生活带来的巨(三)了解现代科学技术给人类生活带来的巨大影响。大影响。 (四)培养学生的搜集整理信息能力、口语交(四)培养学生的搜集整理信息能力、口语交际能力和写作浅显科学小品、科学童话的文际能力和写作浅显科学小品、科学童话的文字表达能力。字表达能力。 什么是科学?什么
4、是科学? 达尔文曾经给科学下过一个定义:达尔文曾经给科学下过一个定义:“科学就是整理事实,从中发现规律,科学就是整理事实,从中发现规律,作出结论作出结论。” ” 一般说来,科学包括两一般说来,科学包括两个方面:事实和规律。英国科学家戴个方面:事实和规律。英国科学家戴维发现钾、钠;居里夫人发现镭等,维发现钾、钠;居里夫人发现镭等,这都是发现了事实,也就是科学。这都是发现了事实,也就是科学。 科学的内涵有两个:事实和规科学的内涵有两个:事实和规律。科学的社会职能有两个:启蒙律。科学的社会职能有两个:启蒙教育和储备知识,为发展生产服务。教育和储备知识,为发展生产服务。科学的学术思想也有两个:探索未科
5、学的学术思想也有两个:探索未知和寻求规律。科学精神也有两个:知和寻求规律。科学精神也有两个:事实求实是和按规律办事。科学是事实求实是和按规律办事。科学是知识,但今天的认识更进了一步,知识,但今天的认识更进了一步,科学应该是反映事物规律和事实的科学应该是反映事物规律和事实的知识体系,是系统化的知识,而不知识体系,是系统化的知识,而不是孤立而零散的知识。对科学而言,是孤立而零散的知识。对科学而言,探索未来和寻求规律是最本质、最探索未来和寻求规律是最本质、最基本的任务。基本的任务。你知道中国科你知道中国科学史吗学史吗? 从公元前从公元前2 2世纪直世纪直至公元至公元1414世纪,世纪,中国在中国在科
6、学技术领域始终是科学技术领域始终是世世界最发达的国家,界最发达的国家,尤其尤其遥遥领先于中世纪的欧遥遥领先于中世纪的欧洲,中华民族的科学发洲,中华民族的科学发现和技术发明几乎涵盖现和技术发明几乎涵盖了所有的学科领域。了所有的学科领域。 中国古代科学成就中国古代科学成就 一、四大发明一、四大发明 造纸术造纸术 指南针指南针 火药火药 印刷术印刷术造纸术造纸术指南针指南针火药火药印刷术印刷术中国古代科学成就中国古代科学成就二、天文历法二、天文历法1 1、最早记录哈雷彗星、最早记录哈雷彗星2 2、甘石星经甘石星经3 3、张衡发明浑天仪和地动、张衡发明浑天仪和地动仪仪4 4、夏历、大衍历、授时历、夏历
7、、大衍历、授时历中国古代科学成就中国古代科学成就三、数学三、数学1 1、周脾算经周脾算经2 2、九章算术九章算术3 3、祖冲之与圆周率、祖冲之与圆周率中国古代科学成就中国古代科学成就四、医学四、医学1 1、扁鹊与四诊法、扁鹊与四诊法2 2、黄帝内经黄帝内经与与神农本草经神农本草经3 3、孙思邈与、孙思邈与千金方千金方4 4、张仲景与、张仲景与伤寒病杂论伤寒病杂论5 5、李时珍与、李时珍与本草纲目本草纲目中国古代科学成就中国古代科学成就五、地理五、地理1 1、山海经山海经2 2、水经注水经注3 3、徐霞客游记徐霞客游记蒸汽机蒸汽机:推动了整个工业革命的发展推动了整个工业革命的发展 瓦特瓦特的蒸汽
8、机面市,才真正开启了蒸汽机的蒸汽机面市,才真正开启了蒸汽机的商业价值。许多历史学家认为,的商业价值。许多历史学家认为,蒸汽机的开蒸汽机的开发是工业革命最重要的发明之一发是工业革命最重要的发明之一,因为蒸汽机,因为蒸汽机的出现带动了冶金、煤矿和纺织业的发展。的出现带动了冶金、煤矿和纺织业的发展。18041804年出现的蒸汽机火车和年出现的蒸汽机火车和18071807年出现的蒸汽年出现的蒸汽机轮船大大改善了运输条件,辅助了工业革命机轮船大大改善了运输条件,辅助了工业革命的发展。的发展。 电话:电话:掀开人类通讯史的新篇章掀开人类通讯史的新篇章 人类进行无线通讯的梦想则是人类进行无线通讯的梦想则是1
9、9731973年在美国纽约实现的。当时,这年在美国纽约实现的。当时,这台世界上第一个实用手机体积大,重台世界上第一个实用手机体积大,重达达1.9 1.9 公斤,是名副其实的公斤,是名副其实的“大哥大哥大大”。 19691969年夏天,国际互联网的雏年夏天,国际互联网的雏形在美国出现形在美国出现。19721972年,实验人员年,实验人员首次在实验网络上发出首次在实验网络上发出 第一封电子第一封电子邮件邮件,这标志着国际互联网开始与,这标志着国际互联网开始与通讯相结合。到了通讯相结合。到了9090年代,国际互年代,国际互联网开始转为商业用途。联网开始转为商业用途。19951995年网年网络发展到第
10、一个高潮,这一年被称络发展到第一个高潮,这一年被称为为国际互联网年国际互联网年。在电子商业浪潮。在电子商业浪潮的推动下,国际互联网在的推动下,国际互联网在2121世纪对世纪对人类社会的影响将更加深远。人类社会的影响将更加深远。 汽车:载着时代向前奔驶汽车:载着时代向前奔驶 17711771年,法国人居纽设计出蒸汽机三轮车;年,法国人居纽设计出蒸汽机三轮车;18601860年,法国人雷诺制造出了以煤炭瓦斯为燃料年,法国人雷诺制造出了以煤炭瓦斯为燃料的汽车发动机;的汽车发动机;19081908年,美国人福特采用流水式年,美国人福特采用流水式生产线大量生产价格生产线大量生产价格 低、安全性能高、速度
11、快低、安全性能高、速度快的的T T型汽车。汽车的大众化由此开始;型汽车。汽车的大众化由此开始;19121912年,年,凯迪拉克公司推出电子打火启动车,使妇女也开凯迪拉克公司推出电子打火启动车,使妇女也开始爱上汽车;始爱上汽车;19261926年,世界第一家汽车制造公司年,世界第一家汽车制造公司戴姆勒戴姆勒本茨公司成立;本茨公司成立;19401940年,大战令许多汽年,大战令许多汽车制造商停产,欧洲车商开始转向生产军用车辆;车制造商停产,欧洲车商开始转向生产军用车辆;19701970年到年到2000 2000 年,日本车在亚洲走俏,丰田、年,日本车在亚洲走俏,丰田、本田、三菱以及日产特高技术小型
12、车入侵欧美市本田、三菱以及日产特高技术小型车入侵欧美市场,改写了欧美牌子垄断的局面。场,改写了欧美牌子垄断的局面。电视:人类自己创造的电视:人类自己创造的“魔鬼魔鬼” 电视的设想和理论早在电视的设想和理论早在18701870年年就出现过。就出现过。 在在19391939年的世界博览会上,年的世界博览会上,世界第一台真正清晰的电视开播,世界第一台真正清晰的电视开播,电视真正诞生了。电视真正诞生了。 登月:人类航天史上迈出一大步登月:人类航天史上迈出一大步 美国宇航员阿姆斯特朗登上月球刹那所说的名言美国宇航员阿姆斯特朗登上月球刹那所说的名言“对对个人来说,这只是一小步;对人类来说,这是迈出一大步个
13、人来说,这只是一小步;对人类来说,这是迈出一大步”牢牢铭记在地球人的心上。牢牢铭记在地球人的心上。 1969 1969年年7 7月月2020日下午日下午4 4时,全世界时,全世界5 5亿电视观众都看亿电视观众都看到了到了“黑黝黝黑黝黝”的画面,画面深处传来一个来自外太空的的画面,画面深处传来一个来自外太空的声音:声音:“休斯顿,这里是静海基地,鹰舱已经登休斯顿,这里是静海基地,鹰舱已经登 陆!陆!”接下来,美国接下来,美国“阿波罗阿波罗1111号号”登月宇宙飞船上的两名宇航登月宇宙飞船上的两名宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林问休斯顿宇航中心:员阿姆斯特朗和奥尔德林问休斯顿宇航中心:“我们不想我们不想
14、休息四小时,我们想马上登月。休息四小时,我们想马上登月。”休斯顿休斯顿 回答:回答:“同意同意立即登月!立即登月!”接着,阿姆斯特朗背朝外,开始从九级梯子接着,阿姆斯特朗背朝外,开始从九级梯子缓缓爬下。全世界缓缓爬下。全世界5 5亿人都看到了这一场景。亿人都看到了这一场景。电脑:人类未来的希望电脑:人类未来的希望 1946年2月4日,美国军方和政府 部门的代表、著名的科学家一起挤在宾夕法尼亚大学的一个房间里。当一位陆军将军轻轻按下电钮后,占满整整三堵墙的机器立即亮了起来,人们热烈鼓掌,高声欢呼:“ENIAC活了!”并且向总工程师埃科特祝贺。“ENIAC”就是世界上第一台电脑。 基因:破解生命的
15、千古密码基因:破解生命的千古密码 1010多年前,科学界就预言说,多年前,科学界就预言说,2121世纪是一个基因工世纪是一个基因工程世纪。程世纪。18661866年,奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物年,奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物的遗传基因规律;的遗传基因规律;18681868年,瑞士生物学家弗里德里希发年,瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。酸性部分就是现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。酸性部分就是后来的所谓的后来的所谓的DNADNA;18821882年,德国胚胎学家瓦尔特弗莱年,德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂明在研究蝾螈
16、细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体,也就是后来的染色体;的线状物体,也就是后来的染色体;19441944年,美国科研年,美国科研人员证明人员证明DNADNA是大多数有机体的遗传原料,而不是蛋白是大多数有机体的遗传原料,而不是蛋白质;质;19531953年,美国生化学家华森和英国物理学家克里克年,美国生化学家华森和英国物理学家克里克宣布他们发现了宣布他们发现了DNADNA的双螺旋结果,奠下了基因工程的的双螺旋结果,奠下了基因工程的基础基础。 从以往的微米科技到纳米科技,人从以往的微米科技到纳米科技,人类正越来越向微观世界深入。著名科学类正越来越向微观世界深入。著名科学家钱学森指出,纳
17、米和纳米以下的结构家钱学森指出,纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点,是一是下一阶段科技发展的一个重点,是一次技术革命,将引起二十一世纪又一次次技术革命,将引起二十一世纪又一次产业革命。产业革命。 纳米技术纳米技术科学巨人科学巨人伟大与完美的结合-牛顿 霍金霍金的成名始于对黑洞的研究成果。在爱因斯坦之后融合了世纪另一个伟大理论量子理论,他认为,宇宙是有限的,但无法找到边际,这如同地球表面有限但无法找到边际一样;时间也是有开始的,大约始于亿到亿年前。年获沃尔夫物理学奖。 年写成科普著作时间简史 。阿尔伯特阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦阿尔伯特阿尔伯特爱因斯坦()是当代最伟大的爱因斯坦()是
18、当代最伟大的物理学家。他所创立的相对论和所揭示的辐射的粒子性,随后被发物理学家。他所创立的相对论和所揭示的辐射的粒子性,随后被发展到微观客体的波粒二象性,奠定了现代物理学的理论基础,对唯展到微观客体的波粒二象性,奠定了现代物理学的理论基础,对唯物论哲学的发展也具有重大意义。物论哲学的发展也具有重大意义。 他一生最为重要的科学贡献是相对论。年他发表了题他一生最为重要的科学贡献是相对论。年他发表了题为为论动体的电力学论动体的电力学的论文,提出了狭义相对性原理和光速不变的论文,提出了狭义相对性原理和光速不变原理,建立了狭义相对论。他又在年,建立了广义相对论,原理,建立了狭义相对论。他又在年,建立了广
19、义相对论,进一步提示了四维空时同物质的这一关系进一步提示了四维空时同物质的这一关系 。年,在当时的年,在当时的天文观测中还没有看到星系的分离运动,为了说明天体在空间中静天文观测中还没有看到星系的分离运动,为了说明天体在空间中静止的分布,他以引力场方程为依据,提出一个有限无边的静止的宇止的分布,他以引力场方程为依据,提出一个有限无边的静止的宇宙模型宙模型 .爱因斯坦在尼泊爱因斯坦在尼泊尔的旧居,当尔的旧居,当时他和妻子住时他和妻子住在一楼,这里在一楼,这里便是他酝酿思便是他酝酿思考相对论的地考相对论的地方方相对论相对论n物质不灭定律物质不灭定律,说的是物质的质量不灭;,说的是物质的质量不灭;能量
20、守恒定律能量守恒定律,说,说的是物质的的是物质的能量守恒能量守恒。(信息守恒定律)。(信息守恒定律) n虽然这两条伟大的定律相继被人们发现了,但是人们以虽然这两条伟大的定律相继被人们发现了,但是人们以为这是两个风马牛不相关的定律,各自说明了不同的自然规为这是两个风马牛不相关的定律,各自说明了不同的自然规律。甚至有人以为,物质不灭定律是一条化学定律,能量守律。甚至有人以为,物质不灭定律是一条化学定律,能量守恒定律是一条物理定律,它们分属于不同的科学范畴。恒定律是一条物理定律,它们分属于不同的科学范畴。 n爱因斯坦认为,物质的质量是惯性的量度,能量是运动爱因斯坦认为,物质的质量是惯性的量度,能量是
21、运动的量度;能量与质量并不是彼此孤立的,而是互相联系的,的量度;能量与质量并不是彼此孤立的,而是互相联系的,不可分割的。物体质量的改变,会使能量发生相应的改变;不可分割的。物体质量的改变,会使能量发生相应的改变;而物体能量的改变,也会使质量发生相应的改变。而物体能量的改变,也会使质量发生相应的改变。 n在狭义相对论中,爱因斯坦提出了著名的在狭义相对论中,爱因斯坦提出了著名的质能公式质能公式:Emc2 (这里的(这里的E代表能量,代表能量,m代表减少质量,代表减少质量,c代表光代表光的速度,近似值为的速度,近似值为3108m/s,这说明能量可以用减少,这说明能量可以用减少质量的方法创造!)。质量
22、的方法创造!)。 光电效应光电效应n赫兹于赫兹于1887年发现光电效应,爱因斯坦第一个成功年发现光电效应,爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应。()金属表面在光辐照作用下发的解释了光电效应。()金属表面在光辐照作用下发射射电子电子的效应,发射出来的电子叫做的效应,发射出来的电子叫做光电子光电子。光波长。光波长小于某一临界值时方能发射电子,即极限波长,对应小于某一临界值时方能发射电子,即极限波长,对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料,的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关,这一点无法用光的
23、波动性解释。还有一点与光的波动这一点无法用光的波动性解释。还有一点与光的波动性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如性相矛盾,即光电效应的瞬时性,按波动性理论,如果入射光较弱,照射的时间要长一些,果入射光较弱,照射的时间要长一些,金属金属中的电子中的电子才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,才能积累住足够的能量,飞出金属表面。可事实是,只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强只要光的频率高于金属的极限频率,光的亮度无论强弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次弱,光子的产生都几乎是瞬时的,不超过十的负九次方秒。正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规方秒。正确的解释是
24、光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位定的能量单位(即光子或光量子即光子或光量子)所组成。所组成。 “上帝不掷骰子上帝不掷骰子”n爱因斯坦曾经是量子力学的催生者之一,但是他不爱因斯坦曾经是量子力学的催生者之一,但是他不满意量子力学的后续发展,爱因斯坦始终认为满意量子力学的后续发展,爱因斯坦始终认为“量子量子力学(以玻恩为首的哥本哈根诠释:力学(以玻恩为首的哥本哈根诠释:“基本上,量子基本上,量子系统的描述是机率的。一个事件的机率是波函数的绝系统的描述是机率的。一个事件的机率是波函数的绝对值平方。对值平方。”)不完备)不完备”,但苦于没有好的解说样板,但苦于没有好的解说样板,也就有了著名的也就
25、有了著名的“上帝不掷骰子上帝不掷骰子”的否定式呐喊!爱的否定式呐喊!爱因斯坦到过世前都没有接受量子力学是一个完备的理因斯坦到过世前都没有接受量子力学是一个完备的理论。爱因斯坦还有另一个名言:论。爱因斯坦还有另一个名言:“月亮是否只在你看月亮是否只在你看着他的时候才存在?着他的时候才存在?”(注:爱因斯坦对量子力学的(注:爱因斯坦对量子力学的挑战已经失败,试验证实了,挑战已经失败,试验证实了,“上帝不仅掷骰子,而上帝不仅掷骰子,而且他总是把骰子扔到我们看不到的地方!且他总是把骰子扔到我们看不到的地方!”斯蒂斯蒂芬芬威廉威廉霍金霍金) 宇宙常数宇宙常数n爱因斯坦在提出相对论的时候,曾将爱因斯坦在提
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