资源简介

(共22张PPT)
科 学 并 不 神 秘
第1节
科学就在我们身边、科学改变了我们对自然的认识
科学改变了我们的生活、科学促进了人类社会的进步
地球上的生命是如何产生的？
全球气候变暖该怎么解决？
人工智能会彻底取代人类吗？
实验器材：装满水的玻璃杯、硬纸片
实验操作：将硬纸片盖住玻璃杯口，倒转玻璃杯。
覆 杯 实 验
你看到了什么现象？
你对看到的现象有什么质疑吗？
你知道产生这种现象的原因吗？如果未知，你会怎么做？
化 学 反 应 实 验
将无色酚酞试液滴入肥皂水中，你看到了什么现象？
将黄色氯化铁溶液滴入无色透明的氢氧化钠溶液中，你看到了什么现象
科学就在我们身边
彩虹
流星
火山喷发
极光
大自然丰富多彩、千姿百态。绚丽的彩虹、划过夜空的流星、难以预测的火山喷发、奇妙的极光、神秘的黑洞……人们不但对大自然的各种神奇现象惊叹不已，而且强烈渴望了解其背后的原理。
图 1.1-1 各种神奇的自然现象
钟乳石
昆虫蜕皮
图 1.1-2 自然界的各种变化
我们仔细观察，可以发现周围的各种事物都在发生着变化。铅笔在水中被“折断”，溶洞里长出钟乳石，有些昆虫会蜕皮……你想知道发生这些变化的原因吗？
水熊虫：地球上最 “硬核” 的生命
这种体长仅 0.5 毫米的微小生物，堪称 “不死之身”：
能在 - 272℃（接近绝对零度）和 150℃的极端温度中存活；
能承受 6000 大气压（相当于马里亚纳海沟深处的 6 倍）；
能在真空（如太空）中存活 30 年以上，甚至抵抗足以杀死人类的 1000 倍辐射剂量；
极端干旱时，它会脱水进入 “隐生状态”，新陈代谢几乎停止，遇水后 “复活”。
黑洞：吞噬一切的 “时空陷阱”
黑洞是大质量恒星死亡后坍缩形成的天体，其引力极强，连光都无法逃脱（因此 “黑”）：黑洞的 “事件视界” 是一道 “有去无回” 的边界，一旦进入，即使以光速运动也无法逃离。
更震撼的是 “黑洞合并”：两个黑洞碰撞时会释放巨大能量，产生的引力波能在 13 亿光年外被地球探测到（2015 年 LIGO 首次证实）。
贝洛索夫 - 扎鲍京斯基反应（BZ 反应）：“会呼吸” 的溶液
这是一种罕见的 “化学振荡反应”：将特定化学物质（如溴酸盐、丙二酸、催化剂）混合后，溶液会周期性地在无色、黄色、蓝色之间切换（周期约几秒到几十秒），仿佛在 “呼吸”。
普通化学反应会单向进行至平衡状态（如酸碱中和后不再变化），但 BZ 反应打破了这一规律，展现出 “非平衡态” 的有序性。
其原理与生物体内的代谢循环（如糖酵解）类似，暗示 “生命的有序性” 可能源于非平衡态化学过程。
生物发光：生命的 “魔法光源”
某些生物能通过化学反应自主发光，机制精妙得令人惊叹：
萤火虫：通过体内 “荧光素” 与 “荧光素酶” 的反应，将化学能转化为光能（效率近 100%，几乎不产热，称为 “冷光”）；
深海琵琶鱼：雌鱼头部有 “发光钓竿”（内含共生发光细菌），在漆黑深海中吸引猎物；
最近发现的 “生物荧光真菌”：在热带雨林中，菌丝体发出蓝绿色荧光，可能是为了吸引昆虫传播孢子。
更极端的是 “发光鱿鱼”：能通过全身发光模拟海洋表面的光线，抵消自身阴影，从而躲避下方捕食者的视线（“反照明伪装”）。
科学就在我们身边
认 识 科 学
科 学 的 任 务
科学以自然界各种现象为研究对象，发现它们产生、发展的原因和规律。
科 学 的 特 征
科学研究要善于观察，勤于实验。解决一个小小问题的过程都可能有科学发现。
伽利略对教堂穹顶上的吊灯因风吹过而不停地、有节奏地摆动感到好奇，通过实验探究发现了“摆的等时性”。
奥斯特在整理器材时，偶然发现电流使磁针发生偏转的现象，从而进行持续研究，最终发现了电流的磁效应。
科学家通过细心的观察、严谨的实验和严密的推理来理解自然。
科学就在我们身边
提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。
--------爱因斯坦
科学家的研究就是从 “对自然现象的好奇”到“问题的发现和提出”的！
科学就在我们身边
1. 在一个密封的玻璃罩内放置两根长短不同的点燃的蜡烛，一段时间后，观察哪根蜡烛先熄灭。
图 1.1-3 玻璃罩
内蜡烛先后熄灭
长的蜡烛先熄灭，随后短的蜡烛也会熄灭。
你知道这是为什么吗？
蜡烛在燃烧的过程中，会消耗氧气，生成二氧化碳。由于玻璃罩是密封的，随着燃烧的进行，氧气浓度越来越小，二氧化碳浓度越来越大；同时，罩内温度较高，二氧化碳气体受热膨胀，密度变得较小，会聚集在玻璃罩的上方，使长的蜡烛先熄灭，随后短的蜡烛也会熄灭。
当玻璃罩体积很大时，罩内升温比较慢，因此二氧化碳气体体积变化较小，密度比空气大，会在下部聚集，使短的蜡烛先熄灭，长的蜡烛后熄灭。
2. 有同学认为蜡烛熄灭的顺序与玻璃罩的大小有关。如果玻璃罩的体积大一些，同时玻璃罩再高一些，可能结果就不一样。不妨试一试，并和同学们交流结果。
科学改变了我们对自然的认识
人 类 的 地 球 观 的 改 变
图 1 .1-4 古代中国人的地球观
图 1 .1-5 人造卫星拍摄的地球照片
古代中国人认为地是方的，天是圆的。今天，我们知道地球是一个球体。
人 类 宇 宙 观 的 改 变
古希腊人认为，地球是宇宙的中心，太阳和其他行星都围绕着地球转动。
16～17世纪，哥白尼（N. Copernicus）、第谷（T. Brahe）和开普勒 （J. Kepler）等人通过长期的天文观测和分析，逐渐认识到地球不是宇宙的中心，地球和其他行星都是围绕着太阳运动的，并找到了行星运动规律。
科学改变了我们对自然的认识
人 类 宇 宙 观 的 改 变
在上述观测和分析的基础上，牛顿（I. Newton）发现了万有引力定律，揭示了行星围绕着太阳运动的根源。科学家的工作最终使人们相信太阳是太阳系的中心，而不是地球。
图 1.1-6 实验中的牛顿
宇 宙 观
科学改变了我们对自然的认识
人 类 物 质 构 成 观 的 改 变
图 1.1-7 人类对物质构成的认识
在我国古代，人们认为万物由金、木、水、火、土五种元素组成；在古希腊，学者提出：万物由土、气、水、火四种元素组成。到了近代，道尔顿（J.Dalton）、阿伏伽德罗（A. Avogadro）等科学家认为物质是由原子和分子构成的。现在，我们知道物质由分子、原子或离子构成，原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。
道尔顿
阿伏伽德罗
科学改变了我们对自然的认识
人 类 的 生 命 产 生 观 的 改 变
在 19 世纪中叶前，流行着一种“自然发生说”，认为细菌是自然发生的。例如，肉汤里会自然生成细菌，使肉汤变质。
法国科学家巴斯德（L. Pasteur）通过实验，证明了肉汤变质是空气中的 细菌引起的，否定了“自然发生说”。
图 1.1-8 巴斯德和他的实验
科学拓展了我们对自然的认识。科学使我们对自然的认识范围不断扩大，小到构成物质的微观粒子，大到浩瀚的宇宙，都是科学研究的对象。
图 1.1-9 科学研究的尺度
原子
分子
细胞
人类
地球
银河系
宇宙
课堂反馈性练习
例 某同学很喜欢《科学》课程，想要进入科学的世界，请告诉他下列说法不正确的是（ ）
A.从发现身边的问题着手
B.留心观察，认真思考
C.运用以前积累的科学知识解决问题
D.书本上的知识肯定是对的
D
例 下列现象不属于自然现象的是（ ）
A.雨后彩虹 B.嫦娥五号“飞天” C.流星划过天空 D.大雁南飞
B
科学改变了我们的生活
科学改变了人们的思维方式
我们学会了用科学的思维方式去解决各种复杂的问题，并能通过表面现象揭示事物的本质特征或内在规律。
科学改变了人们的生产方式和生活方式
科学技术已经惠及人们的衣食住行，它使人们的生活更方便、舒适，使人们的工作更高效、更安全、更可靠。
图 1 .1-10 我国盾构机极大
地提高了隧道的修建速度
图 1 .1-11 袁隆平的杂交水
稻技术为世界粮食生产做出了
巨大的贡献
图 1 .1-12 我国“智慧药房”
支持远程问诊、自助购药
科学改变了我们的生活
科学改变了人们的生产方式和生活方式
科学改变了我们的生活
科学改变了人们的生产方式和生活方式
但是，如果对它认识不足，使用不当，也会给自然环境和人类社会带来一些负面影响，如基因编辑技术、克隆技术引发的伦理问题等。
图 1.1-13 大气污染影响人类健康
图 1.1-14 克隆技术引发伦理问题
2011年3月11日地震发生之际，位于福岛县太平洋海滨的东京电力株式会社福岛第一核电站发生严重的核泄漏事件。
空无一人、杂草丛生的福岛县浪江町的商业街
因此，人类在利用科学技术改变生活的同时，必须尽可能地减少滥用科技发明对人类造成的危害。
科学促进了人类社会的进步
科学技术的重要性
人类社会的进步与科学发展密切相关。科学的发展改变着人们对自然界各种事物的认识，提升了人类的技术水平和生产能力，促进了人类社会的进步。
我国古代人发明了火药，并用于军事
我国发射火箭，将航天员送入太空
图 1.1-15 从古代火箭到现代火箭
我国古代指南针开启了远洋航海时代
我国北斗卫星导航系统
能帮助人们确定位置
图 1.1-16 从古代的指南针到现代的北斗卫星导航系统
科学促进了人类社会的进步
科学技术的重要性
热机的发明使人类进入了工业化时代；电磁学的创立使人类进入了电气时代；计算机技术的发展使人类跨入了信息时代；现代航天技术使人类 能够探索宇宙的奥秘，遨游变幻莫测的太空；DNA 分子双螺旋结构的发现，为人类打开了遗传科学的大门……显然，科学技术的进步给人类生活带来了巨变。
图 1.1-17 梦天实验舱与空间站组合体
在轨完成交会对接
图 1.1-18 DNA
分子结构模式图
图 1.1-19 我国首台运算持续速度达 9 .3
亿亿次/秒的超级计算机“神威·太湖之光”
科学促进了人类社会的进步
人们在解决问题的同时，也会发现新的问题。因此，科学是无止境的，我们要不断地探索和发现问题，创造性地解决问题，推动科学发展和人类社会进步。
科学在不断的发展
学习科学知识的目的
我们周围的各种自然现象都蕴含着科学道理。我们的日常生活离不开科学技术的成果。因此，学好科学，学会科学探究的方法，对我们今后的发展至关重要。我们要正确运用科学知识和科学方法，为人类创造更加美好的明天。
课 后 作 业

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