spContent=物理学——“科技之母”,理性之光。
在这里,你将看到物理学的力、热、电、光等各种有趣的物理现象及基本原理;
在这里你将听到物理学史上很多趣味横生的故事、了解发现背后的秘密;
在这里,你将了解物理学在现代科学技术中的各种应用,惊叹于世界变化如此之快。
同学们,请赶快加入《物理学与现代科技》课堂,开启了解人类科学技术的发展和物理学的发展历程吧。
物理学——“科技之母”,理性之光。
在这里,你将看到物理学的力、热、电、光等各种有趣的物理现象及基本原理;
在这里你将听到物理学史上很多趣味横生的故事、了解发现背后的秘密;
在这里,你将了解物理学在现代科学技术中的各种应用,惊叹于世界变化如此之快。
同学们,请赶快加入《物理学与现代科技》课堂,开启了解人类科学技术的发展和物理学的发展历程吧。
—— 课程团队
课程概述
物理学是科学技术和社会发展的真正原动力,本课程注重“科学教育与人文教育的融合”,重点介绍对科学技术起着引领作用、以及对人类文明产生重大影响的物理概念和理论以及现代科学技术的常识、发展和远景,将物理知识和前沿应用融为一体。
本课程采用模块化教学,由10余位老师带来10个不同的主题:改变世界的物理学、 力学与航天技术、无处不在的波、绚丽多彩的光、冷热之自然法则、走进微观世界、时空观的革命、探索宇宙奥秘、日新月异的材料、能源与信息技术等精彩纷呈的内容将一一为你呈现。
因此在这里,你将看到物理学的力、热、电、光等各种有趣的物理现象及基本原理,在这里你将听到物理学史上很多趣味横生的故事、了解发现背后的秘密;在这里,你将了解物理学在现代科学技术中的各种应用,惊叹于世界变化如此之快。
授课目标
本课程为大学各专业学生开设的自然科学通识、科普教育课。物理学既是科学,也是高品位的文化,本课程一方面用尽可能少的数学语言和尽可能多的实际例子,将严谨的物理学原理和概念深入浅出地呈现给学生,介绍物理学基本原理与现代科技之间的关系,培养学生对物质世界的情感、理性思维的态度;另一方面,是向学生展示物理学在现代科学技术中的应用,使学生树立科学的唯物主义世界观、方法论和认识论,理论联系实际、勇于创新的科学精神。特别地,本课程融入我国的科技发展历史、现状和未来,将中国传统文化与科技前沿融入到物理知识体系的构架之中,增强学生的文化自信,引导学生民族复兴的责任感,增强学生为实现教育强国和科技强国不断奋斗的理想和信念,协同培育学生知识水平和思想道德素养,将思政教育与科学教育和人文教育交叉融合。
课程大纲
改变世界的物理学
课时目标:了解自然哲学的起源以及古代中国科技的贡献;了解力学、热力学、电磁学等经典物理的建立过程;了解近代物理学的变革及现代科技的主要成就
力学与航天技术
课时目标:掌握万有引力定律,了解发现万有引力定律发现过程;理解力学的三大守恒定律——动量守恒、机械能守恒和角动量守恒;理解火箭发射、三个宇宙速度和卫星运动的原理。
2.1 万有引力定律的发现
2.2 力学三大守恒定律
2.3 航天技术的发展
无处不在的波
课时目标:理解机械振动和机械波的基本概念;了解声波、水波、地震波等机械波的特点;理解电磁波的产生及电磁波谱;了解无线电波和微波的应用
3.1 机械波的产生及应用
3.2 电磁场理论的建立
3.3 电磁波谱及其应用
绚丽多彩的光
课时目标:了解折射定律和反射定律发展的历史过程,理解光的折射、反射和全反射在生活中的应用;了解光的波动性的发展过程,理解干涉、衍射及偏振在生活中的应用;了解激光的发展历史,理解激光在各个领域的应用
4.1 光的反射、折射和全反射
4.2 光的干涉、衍射和偏振
4.3 激光的原理及应用
冷热之自然法则
课时目标:理解温度、热量和熵的概念;了解热力学四大定律的内容及意义。
5.1 热与温度
5.2 热力学基本定律
5.3 熵的概念及应用
走进微观世界
课时目标:了解物质的微观结构;了解量子的不确定性;了解量子物理在高新技术发展中的应用。
6.1 物质结构之谜
6.2 量子的不确定性
6.3 量子物理与高新技术
时空观的革命
课时目标:通过了解相对论的建立过程,来体会人类思想的进步过程;通过相对论的时空观,了解时间和空间之间的关系。
7.1 狭义相对论的建立
7.2 狭义相对论时空观
7.3 广义相对论—弯曲的世界
探索宇宙奥秘
课时目标:了解人类宇宙观的形成和发展;了解恒星的演化过程;了解神秘的暗物质、暗能量和黑洞。
8.1 宇宙从何而来
8.2 恒星的诞生、演化和归宿
8.3 暗物质、暗能量、黑洞
日新月异的材料
课时目标:了解材料的各种分类及材料的发展;了解生物材料的性质及在医学中的应用;了解纳米材料人工等新材料的性质及未来发展
9.1 材料的基本概念和历史
9.2生物材料与医学
9.3 纳米材料与未来
能源与信息技术
课时目标:了解信息技术的发展历程及现代信息技术的分类和应用;了解能源利用的现状与环境污染问题;了解新能源的基本原理及发展前景
10.1 信息技术的发展
10.2 能源与环境
10.3 新能源的利用
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预备知识
参考资料
1.《改变世界的物理学》,倪光炯 王炎森 钱景华 方小敏,复旦大学出版社,2015年;
2.《物理学与人类文明》,盛正卯 叶高翔,高等教育出版社,2023年;
3.《Physics:Concepts & Connnections》,[美]Art Hobson,高等教育出版社,2008年;
4.《现代科学技术概论》,刘金寿, 高等教育出版社,2021年;
5.《文明之源-物理学》,吴翔, 上海科技出版社,2010年;
6.《物理与文化》,倪光炯 王炎森,高等教育出版社,2015年;
7.《物理与艺术》,施大宁,科学出版社,2022年;
8.《物理学与人类文明十六讲》,赵峥,高等教育出版社,2008年。