物理宇宙和微观世界导学案

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1、九年级物理导学案（一）杨成超宇宙和微观世界【教学目标】：1、知道宇宙是由物质组成的，物质是由分子和原子组成的。2、初步了解固态、液态、气态的微观模型，初步了解原子的结构。3、初步了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景。【师生共同探究，总结】：宇宙（Universe）是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。宇宙的形状现在宇宙大爆炸(5张)还是未知的，人类在大胆想象。有的人说宇宙其实是一个类似人的这样一种生物的一个小细胞，而也有人说宇宙是一种拥有比人类更高智慧的电脑生物所制造出来的一个程序或是一个小小的原件，宇宙其实就是一个电子，宇宙是

2、一个比电子更小得多的东西，宇宙根本就不存在，或者宇宙是无形的。根据大爆炸理论，宇宙的发展史可表示为一个右端开放的封闭曲面体，如右图。左端中心为爆炸奇点，向右延伸137亿光年，到达我们现在这个开口部。从左往右依次为：奇点、40万年的初期膨胀、近4亿年的黑暗期、出现恒星、星系和行星发展期、含有暗物质与暗能量的加速膨胀期。太阳系(1)由太阳和围绕它运动的天体构成的体系及其所占有的空间区域。(2)由太阳、行星及其卫星与环系、小行星、彗星、流星体和行星际物质所构成的天体系统及其所占有的空间区域。太阳系（SolarSystem）就是我们现在所在的恒星系

3、统。它是以太阳为中心，和所有受到太阳引力约束的天体的集合体：8颗行星冥王星已被开除、至少165颗已知的卫星，和数以亿计的太阳系小天体。这些小天体包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃。广义上，太阳系的领域包括太阳、2颗像地球的内行星、由许多小岩石组成的小行星带、5颗充满气体的巨大外行星、充满冰冻小岩石、被称为柯伊伯带的第二个小天体区。在柯伊伯带之外还有黄道离散盘面、太阳圈和依然属于假设的奥尔特云。7/7光速光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。光速是目前已知的最大速度，物体达到光速时动能无穷大，所以按目前人类的认知来说达到光速不可能，所

4、以光速、超光速的问题不在物理学讨论范围之内。真空中的光速是一个重要的物理常量。光速定义值：c=299792458m/s=299792.458km/s光速计算值:c=(299792.50±0.10)km/s(一般取300000km/s）作用：当某物体运动速度相对于另一物体接近光速，某物体的时间相对于另一物体减慢，时间变化符合洛伦兹变换。（二十世纪七十年代通过卫星和地面天文台观测日食的同一时间位置的不同得以证实）光速是目前已知的最大速度，物体达到光速时动能无穷大，所以按目前人类的认知来说达到光速不可能，所以光速、超光速的问题不在物理学讨论范围之

5、内。但在理论上如果穿越爱因斯坦罗森桥（时空虫洞）即可以相当于超过了光速。　自20世纪初起，我们的理论一直受制于爱因斯坦验证的光速极限，即每秒186282英里(约合每秒30万公里)。即使我们把宇宙飞船加速到这一速度，到达距离我们最近的恒星系统半人马座阿尔法星(距离我们大约4.3光年)并返回，也需要近十年时间。此外，宇宙飞船本身还要考虑能量限制。因此，必须要实现突破光速极限才有可能实现这些目的。近年来科学家们实施了许多相关的实验，比如由美国普林斯顿大学科学家王利军(LijunWang)于2000年进行的实验和德国科学家于2007年进行的实验都取

6、得了一定的进展。最初，科学家们坚信没有任何物质或信息能够突破光速，但光脉冲却能够做到。在真空状态下，在不同位置测到的光脉冲似乎以一种难以置信的速度在传播。不过，这一速度仍然无法对我们太空旅行提供太大的帮助。2007年的实验仍然存在争议。　　贝勒大学物理学教授杰拉德-克利弗尔认为，在“量子纠缠”现象中，信息的传播速度似乎比光速快。2007年和2008年的两次实验表明，“量子纠缠”的速度至少是光速的1万倍。未来实现超光速的方法可能是跳跃到多维空间中，不过这种方法目前我们还无法理解。美国宇航局突破推进物理学计划前负责人马克-米利斯现致力于研究星际

7、旅行，他表示，“肯定还有我们没发现的物理学领域。”米利斯举例指出，暗物质和暗能量或许能够为我们带来曙光。　　真空中的光速等于299,792,458米/秒（1,079,252,848.88千米/小时）。[2]这个速度并不是一个测量值，而是一个定义。它的计算值为（299792500±100）米/秒。国际单位制的基本单位米于1983年10月21日起被定义为光在1/299,792,458秒内传播的距离。使用英制单位，光速约为186,282.397英里7/7/秒，或者670,616,629.384英里/小时，约为1英尺/纳秒。　　在任何透明或者半透明

8、的介质（比如玻璃和水）中，光速会降低；c比光在某种介质中的速度就是这种介质的折射率。重力的改变能够弯曲光所传播的空间，使光像通过凸透镜一样发生弯曲，看上去绕过了质量较大的天体。光