《人类认知的方式》
序论
（一）
人类对时间、空间的认识与把握，起初是与人们的日常生活经验密切相关的：周而复始的日出与日落现象，使人们形成了以“天”（24小时）为时间单位的观念；用自己行走路程的长短，来表达现实中的空间距离，使人们自然而然地想到用“步”（米）来做为长度单位。一般情况下，人们在使用时间单位和长度单位时，都不会考虑他们所表达的时间和空间究竟是什么。因为对这个问题的知道与否，并不影响他们的日常生活与工作。在他们的日常观念中，时间和空间就是最为基本的事实。然而，当人们重新回顾时间和空间的测量工具演变的历史时，人们就会发觉，无论多么精确的时钟和直尺，它们本身并不代表真正的时间和空间。因为他们知道，在时间和空间的测量工具出现以前，时间和空间就已经真实地存在着。
时钟是用来测量时间过程长短的，它本身不是被测量的时间过程；直尺是用来测量空间长度的，它本身不是被测量的空间长度。在人们日常的生活和工作中，时间与空间虽然
无处不在，但是人们对它们却视而不见。人们每时每刻都在看着时间不断的流逝，却不知道流逝的时间是什么；人们始终都处在自然空间之中，却不明白空间的自然特征和理论上的真正含义。
传统的物理学对自然的时间和空间，没有作出明确的表述，但是科学家们对数理意义上的时间和空间，作了“绝对性”的规定，并且在理论体系的建设和实际应用方面，都取得了巨大发展。相对论物理学的产生，不是从传统物理学理论的错误中引发的，而是对传统物理学中的时间与空间概念，直接提出了截然不同的观点。但是，爱因斯坦始终没有说明他所意指的时间和空间究竟是什么。所谓的时钟和直尺在高速飞行的惯性系中的变化，不能代表时间流速和空间距离本身的改变。
不过，相对论物理学的出现，把所有科学家的目光，都转移到了时间和空间概念上来。他们惊异地发现，他们一直引以为豪的物理学理论体系，原来是建立在不明不白、甚至是未知的基本概念基础之上的，以致对这个基本概念提出任何不同的观点，都会使他们无言以对。也正是因为如此，相
对论物理学观点从提出时开始，就几乎没有受到科学家们的批评与指责，一些不明真相的人们，还真以为又出现了一次物理学奇迹和创举，甚至还有人想方设法地为这个理论观点寻找实验依据。在经历了这场阵痛、而又找不到可治之药之后，科学家们把时间和空间这个既古老又新鲜的话题，再一次留给了热衷于研究自然科学基础领域中基本问题的自然哲学家们，然后朝着他们各自的研究领域，默默地前行。
（二）
相对论物理学中的空间“弯曲”的观念，与非欧几何学观点有着一定的渊源关系。非欧几何学认为，直线是人们直观下的直线，如果人们所处在的自然空间本身不是“平直”的，人们直观下的直线就应当是事实上的曲线。在这种情况下，传统的欧氏几何学在实际应用中就会产生偏差，它需要由全新的非欧几何学来进行替代。因此，人们普遍认为，欧氏几何学是绝对理想化空间中的几何学，它在人们的实际应用中之所以能获得成功，是因为人们的生活空间与绝对理想化的空间基本接近。
同相对论物理学的产生一样，非欧几何学的产生，也不是从欧氏几何学理论的错误中而引发的；而是对欧氏几何学
中的直线概念，直接提出了不同的看法。直线是什么？它在人们赖以生存的自然环境中能被直接观察到吗？在欧几里德几何学中，几何学意义上的“线”被规定为有长无宽，这种有长无宽的线在自然界中是不存在的，因而也是不可能被人们实际观察到的。非欧几何学者没有对几何学意义上的线的概念，给出明确的回答，他们把注意力都集中在欧氏几何学的平行线公设上，并设想在“弯曲”的空间中，过已知平面上直线外一点所存在的平行线情形。但是，非欧几何学者没有注意到，两条直线之间的平行关系，实际上只能以两条直线之间的距离处处相等来进行定义。间距处处相等的两条直线必然处在同一平面，但两条不相交的直线却可以处在多个不同平面上。所以，平行概念与不相交概念，在几何学中不是等价概念。非欧几何学者急于想从欧氏几何学平行线公设上找出第二种答案，目的就是为了给非欧几何学观点找到一个可信的支撑点。因为在现实空间中，无论空间弯曲与否，都不存在几何学所需要的那种“有长无宽”的线。
“线”是人们在日常生活和工作中遇到的基本概念之一。在起初上，人们线的观念的形成，来源于太阳、山脉和动物体等等在人们直观下产生的“轮廓线”。这种轮廓线将
人们看到的东西与它相邻的空间领域截然地区分开来，并展现出一定的空间形状。久而久之，人们便逐渐懂得了用在墙面或其它物体上面做出的线条，来表达他们在现实生活中看到的事物形状。在人们的直观下，轮廓线实际上就是两种相邻的事物体系、在人们的观察中呈现出的分界线，这种分界线对于人们的观察而言，只起到区别“分界线”两边事物体系的作用，它本身是没有“宽度”意义的。所以，人们在现实生活中用“线条”来表达某一具体事物的形状时，并不在意他们所做出的线条宽度问题；线条的宽度在不影响人们对事物形状的理解情况下，一般是被忽略不计的。因此，几何学中有长无宽的线，不是某些哲学家所认为的在人类认识之前就已经固有的先天或先验概念；它的的确确是从人类最原始的观察经验中产生、并被观察经验所默认的。
“点是没有部分的”，即点在几何学空间中占有的空间大小为零；“线有长无宽”，即几何学中的线上必然存在着两个不重合的点，并且这条线占有的几何空间的大小也为零。根据几何学的基本概念，人们可以确定几何学的研究对象，是纯粹理想化的几何形体。与数学一样，几何学也是人们应用于实际的一种理论工具。用数学的方法可以描述几何形
体、并能达到预想不到的应用效果，但几何学本身绝对不从属于数学。当人们用数学来描述几何形体时，“数”与“形”才发生联系；当人们未用数学来描述几何形体时，“数”与“形”就毫不相干。
将“数”与“形”结合在一起，可以组合成十分有用的理论工具，数轴和坐标系就是成功的典范。数轴是将数从小到大有序地排列在几何直线上相对应的位置点处，以便人们从直观上理解和把握数的概念。在理论上，这条排列数的直线和标示数的几何学点，对于数学而言是没有意义的。因为人们在这条数轴上的认识对象是数，而不是几何学意义上的点和线。坐标系是为了从理论上来度量几何形体在几何空间中的位置关系，而建立的几何学理论长度测量工具。它能在理论上更加直观地展现几何形体的大小和所在的具体方位。在理论上，标示在坐标系上的数对于几何学而言是没有意义的，因为理论上的长度测量工具，本身就有着绝对均等的“刻度”。
每个实数在数轴上都存在相应的几何学点与之相对应。但这些几何学点不能构成一条绝对连续的几何学直线，因为几何学点所占的几何空间的大小终始为零。无论在几何学直
线上排列的几何学点如何之多，这些几何学点都是不能相互连结在一起的。因此在几何学中，线是不能用点来加以定义的。点在数轴上所对应的完全抽象的数，本身就没有连续性可言。
试图用“公理法”将各种不同的几何学观点都包容进来，是不符合认识规律的，首先他们将几何学中的线定义为几何学点的集合，就是根本错误的。数学是一门关于数的概念及其演算技术的辅助性学科，数学公式本身不会体现各种不同的几何形体及其位置关系。同样在物理学中，单凭物理学方程，也是不能解读自然现象及其规律的。人们对自然界的认识和对已有的知识理论的理解，归根结底还是人类认识本身的任务，它迫切地需要与人类认识本身固有的规律相符合的、而且是完全明白无误的认识理论，来加以引导，并且对已有的知识理论和各种不同的认识观点，作出最终的评判。
（三）
所有的经验和理论化的知识体系，都是人类认识智慧的结晶，没有任何一种认识成果，不是从人们的认识经验中产生出来的。人们之所以就相同的认识对象会提出不同的认识看法，就是因为人们在认识过程中，把注意力都集中在被认
识的对象之上，而忽视了认识本身的具体过程、及其所遵循的自然法则，因而人类是如何认识自然界的这一基本问题，就这样被深深地掩埋在人们日渐丰富的认识成果之下。
自然科学的目光直接朝向研究对象，它不关心认识本身；自然哲学讨论的则是自然科学中用以表述研究对象的基本概念所具有的本质含义，并对认识过程本身，进行科学的反思。从古至今，人们关于自然哲学方面的研究，始终没有给出令人信服的统一答案，人们早已习惯了将自然哲学看作是一门争论不止的“思辨”哲学；自然科学家们也没有指望自然哲学会给他们的研究领域带来怎样的革命性变化。但是，就客观而言，人类的认识行为本身和被认识的自然对象，都是真实存在的。人们至今为止还不清楚它们的事实真相，不代表对它们的最终探究会存在不一致的答案。自然哲学的任务是艰难而伟大的，它丝毫不逊色于自然科学中的各种常规研究。相反，自然科学中的常规研究一直受着自然哲学思维的启发，并将其中有益的观点融入他们的理论思想。从认识的对象自身来看，无论是研究具体对象的自然科学，还是研究对象本质和认识本身的自然哲学，它们彼此之间都不是各自独立的研究领域，它们实际上是对同一认识对象提出了
不同方面的问题。并且，对这些不同方面问题的解答，最终会被逻辑地归于一统。
王德春著
2012年5月28日于马鞍山
本科学年论文 学院物理电子工程学院 专业物理学 年级 姓名 论文题目浅析人类对光的探索历程 指导教师职称 成绩 年月日
目录 摘要 1 关键词 1 Abstract 1 Keywords 1 引言 1 1 日常生活中的一些光学现象 1 2 人类早期发现的基本光学现象 1 3 光本质的探索过程 2 3.1波动说和微粒说 2 3.2光的电子假说和证明 4 3.3爱因斯坦的光量子理论5 4 光在现代科学技术上的应用 6 4.1光纤通信6 4.2激光技术7 参考文献7
浅析人类对光的探索历程 摘要：光在日常生活中应用广泛，本文仅就人类对光的探索历程和光在现代科学技术中的应用进行分析。 关键词：光；本质；探索;应用 Analyses the human light exploring course Abstract ：Light in daily life has been widely used , In this paper , only the human light exploring course of light in application of modern science and technology is analyzed . Key words ：Light; Essence; Explore; Application 引言 我们生活的世界五彩斑斓，各种事物都呈现出不同的色彩，这些都是光作用的结果。光与人们的生活息息相关，不仅展现事物绚丽多姿的一面，也为我们提供了生存所需的能量。自古以来人们探索光的脚步就从未停下，从简单的小孔成像到激光技术的发展应用，这个漫长的历程中留下了许多前人智慧的结晶。 1.日常生活中的一些光学现象 光学现象在日常生活中应用广泛，如眼镜、显微镜、望远镜、平面镜等应用的是光的折射和反射原理。雨后美丽的彩虹，也是由于阳光射到空中的水滴里，发生反射与折射造成的，我们知道，当太阳光通过三棱镜的时候，前进的方向会发生偏折，而且把原来的白色光线分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色的光带。下过雨后，有许多微小的水滴漂浮在空中，当阳光照射到小水滴上时会发生折射，分散成7种颜色的光。很多小水滴同时把阳光折射出来，再反射到我们的眼睛里，我们就会看到一条半圆形的彩虹，彩虹的色带分明，红的排在最外面，接下来是橙、黄、绿、青、蓝、紫6种颜色。 2．人们早期发现的基本光学现象 我国春秋战国时期《墨经》就记载了光影的形成、针孔成像和光的镜面反射等现象，墨子和他的学生做了世界上最早的小孔成像实验，并对实验结果做出了光沿直线传播的科学解释。在希腊数学家欧几里德在他的《光学》著作中总结了当时已有的关于光现象的知识和猜测,提出了光的反射定律。[1] 在漫长的历史进程中,人们逐渐认识到光的直线传播、反射和折射等现象,了解到光线来自于物体,光以球面形式从光源发出,发明了凸透镜、凹面镜，以及它们的成像规律。从16 世纪到18 世纪近300年的时间里,人们建立了完备光的反射定律和折射定律[1]。发明了光学仪器,如望远镜、显微镜等。 3.光本质的探索过程 3.1波动说和微粒说 十七世纪中期科学界曾创建了对于光的本质认识的学说，其中之一认为光是极为微小的粒子，因而称为“微粒说”，另一种则认为光是波动运动而称为“光的波动说”。 微粒说的代表人物是英国物理学家牛顿，他以极大的兴趣和热情对光学进行研究。1666年，牛顿在家休假期间用三棱镜进行了著名的色散试验。一束太阳光通过三棱镜后，分解成几种颜色的光谱带，再用一块带狭缝的挡板把其他颜色的光挡住，只让一种颜色的光再通过第二个三棱镜，结果出来的只是同样颜色的光，由此发现了白光是由各种不同颜色的光组成的。为了验证这个发现，牛顿又设法将几种不同的单色光合成白光，并且计算出不同颜色光的折射率，精确地说明了色散现象，揭开了物质的颜色之谜，物质的色彩是不同颜色的光在物体上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年，牛顿把自己的研究成果发表在《皇家学会哲学杂志》上。牛顿的分光试验使几何光学进入了一个新的领域：物理光学。牛顿提出了光的“微粒说”，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径。
人类对宇宙的新探索 【教学重点】 本节内容是以人类对宇宙的认识为线索，由探测宇宙、开发宇宙和保护宇宙环境等内容组成。充分体现了人类活动和宇宙环境的关系。人类探测宇宙的目的是为开发宇宙资源，开发宇宙带来的一个重要问题是宇宙环境的保护，因而在教学中，使学生认识开发宇宙资源和保护宇宙环境的重要意义是本节的重点。本节的知识难度不大，但思想性比较强，教学中要充分利用教材中的图表资料或补充一些课外资料，运用读图、阅读分析资料和讨论等方法，有利于掌握知识，同时也使学生受到正确的思想观念教育。 【教学手段】多媒体资料库，多媒体课件 【教学过程】 【课前活动】要求学生分组收集有关世界和我国航天技术发展的资料，不同小组负责不同的领域。教师也可以把自己搜集的资料分发给学生。 【导入新课】通过了解地球的宇宙环境和日、月、地的关系，已认识到宇宙环境对地球的影响。然而人类对宇宙的探测经历了怎样的发展过程？探测宇宙的意义是什么呢？ 【活动】①由学生把课前收集、了解的关于航天发展的资料内容做简要介绍。②阅读教材P11文字和插图，强调学生注意人类对宇宙的新探索“新”在哪里，并加以说明。 【提问】人类借助航天器和航天技术的发展，克服重重困难，穿过地球大气层，进入宇宙太空，开创了探测宇宙环境的新时代。在进入宇宙太空的新探索中，探测器、探测方式、探测内容和意义上，有哪些发展和变化？ 【多媒体课件演示】展示相关的航天科学知识。如航天飞机、空间站、宇宙飞船等。 【活动】通过阅读教材内容，归纳填写下列表格内容。
【视频播放】播放“人类对火星的探测过程”视频。 【视频播放】播放“拓荒者号火星探测”视频。 【讲述】通过教材和刚才播放的视频片断，我们了解到，航天飞机的试航成功，使人类对宇宙空间的认识，已经从空间探索进入到空间开发和利用的新阶段。这是因为航天飞机能重复使用，是地球表面和近地轨道之间运送有效载荷的飞行器。在轨道上运行时，可以完成多种任务。航天飞机的出现是航天史上一个重要的里程碑，使人类自由往返宇宙空间、开发利用宇宙资源成为现实。 【多媒体演示】课本“中国向宇宙空间进军大事记”说明我国已步入世界航天技术先进国家的行列。多媒体课件中介绍我国航天领域的重大事件。 【提问】宇宙太空有哪些可供人类开发利用的资源？如何进行开发？开发宇宙资源的重要意义是什么？ 【活动】学生分组，根据所了解的知识和教材有关内容，进行议论。（对上述问题的回答，不仅限于书本内容，要让学生充分发表个人见解，可举实例说明，也可大胆想象未来开发宇宙的广阔前景，培养学生的发散思维）。 【讲述】美国的整个阿波罗工程包括（1）确定登月方案；（2）准备了四项登月飞行辅助计划—“徘徊者”号探测器计划，发射9个探测器；“勘测者”号探测器并发射5个自动探测器在月面软着陆；“月球轨道环行器”计划，发射三个绕月飞行的探测器；“双子星座”号飞船计划，先后发射10艘各载2名宇航员的飞船。（3）研制运载火箭；（4）进行实验飞行；（5）研制阿波罗号飞船；（6）实现载人登月飞行。这项工程历时11年，耗资255亿美元。参加该工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。这一切说明探测开发宇宙资源需要以强大的国力做基础，以科学技术做支撑，否则是难以实现宇宙空间探测和开发的。 【视频播放】播放“太空殖民”、“太空生命维持系统”、“人类登陆火星”等视频。【总结】宇宙太空是人类未来发展的后备空间，在人类面临人口增长、资源枯竭、环境污染、生态破坏诸多问题的情况下，探索开发宇宙资源，有着重要和深远的意义。宇宙开发离我们并不遥远，目前人类的技术完全能够利用地球周围的资源，如何利用以及什么程度上的利用取决于经济上的可行性。宇宙开发对现在的社会生活逐渐发挥越来越重要的作用。
光学 光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到2000多年前。 光学的发展简史 人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。约在公元前400多年(先秦的代)，中国的《墨经》中记录了世界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。 自《墨经)开始，公元11世纪阿拉伯人伊本·海赛木发明透镜；公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时独立地发明显微镜；一直到17世纪上半叶，才由斯涅耳和笛卡儿将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律。 1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成简单的组成部分，这些成分形成一个颜色按一定顺序排列的光分布──光谱。它使人们第一次接触到光的客观的和定量的特征，各单色光在空间上的分离是由光的本性决定的。 牛顿还发现了把曲率半径很大的凸透镜放在光学平玻璃板上，当用白光照射时，则见透镜与玻璃平板接触处出现一组彩色的同心环状条纹；当用某一单色光照射时，则出现一组明暗相间的同心环条纹，后人把这种现象称牛顿环。借助这种现象可以用第一暗环的空气隙的厚度来定量地表征相应的单色光。
牛顿在发现这些重要现象的同时，根据光的直线传播性，认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和反射现象作了解释。 惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动说。提出“光同声一样，是以球形波面传播的”。并且指出光振动所达到的每一点，都可视为次波的振动中心、次波的包络面为传播波的波阵面(波前)。在整个18世纪中，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗略地提了出来，但都不很完整。 19世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯·杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝干涉现象。菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和衍射现象，也能解释光的直线传播。 在进一步的研究中，观察到了光的偏振和偏振光的干涉。为了解释这些现象，菲涅耳假定光是一种在连续媒质(以太)中传播的横波。为说明光在各不同媒质中的不同速度，又必须假定以太的特性在不同的物质中是不同的；在各向异性媒质中还需要有更复杂的假设。此外，还必须给以太以更特殊的性质才能解释光不是纵波。如此性质的以太是难以想象的。 1846年，法拉第发现了光的振动面在磁场中发生旋转；1856年，韦伯发现光在真空中的速度等于电流强度的电磁单位与静电单位的比值。他们的发现表明光学现象与磁学、电学现象间有一定的内在关系。 1860年前后，麦克斯韦的指出，电场和磁场的改变，不能局限于空间的某一部分，而是以等于电流的电磁单位与静电单位的比值的速度传播着，光就是这样一种电磁现象。这个结论在1888年为赫兹的实验证实。
人类认识的宇宙和人类对宇宙的新探索练习 知能达标训练 一、选择题 1．形成天体系统的条件是（） A．重量和体积B．相互吸引和相互绕转 C．数量和亮度D．物质组成和结构特征 2．总星系是指（） A．太阳系和银河系的总称B．地月系和太阳系的总称 C．银河系和河外星系的总称D．太阳系和河外星系的总称 3．在夜晚晴朗的天空，我们能看到的一闪即逝的天体和拖着长尾的天体是（） ①月亮②流星③彗星④星云 A．①②B．①③C．②③D．②④ 4．地球上所以有生命存在，是因为（） ①地球处在一个比较稳定和安全的宇宙环境中②地球具备了生物生存的地形条件③地球具备了生物生存的土壤条件④地球具备了生物生存所必需的温度、大气和水等条件A．①②B．①③C．①④D．②④ 5．星空中视运动最不显著的天体是（） A．木星B．月球C．牛郎星D．北极星 6．宇宙中有丰富的可供开发的资源是（） ①太阳能资源②空间资源③风能资源④水能资源 A．①②B．①③C．①④D．②④ 7．下列对地球宇宙环境的叙述，正确的是（） A．宇宙是物质的，但物质之间没有任何联系 B．宇宙是由物质组成的，任何物质之间都有相互吸引和绕转的关系 C．宇宙是物质的，物质是运动的，但物质的运动没有规律可循 D．宇宙是物质的，物质是运动的，物质的运动和联系是有规律和层次的 8．关于人类对宇宙探索的发展的叙述，正确的是（） A．人类对宇宙探索的手段按发展顺序排列是：航天飞机、载人飞船、人造地球卫星B．随着人造地球卫星的出现，实现了人类对月球的直接取样观测 C．随着载人航天器的出现，实现了人类对天体的直接取样观测 D．宇宙探测的发展，对人们的社会生活没有影响 综合能力训练 1．阅读材料，分析回答问题： 材料一1999年4月1日《人民日报》载文指出：“尽管人类对月球已作过大量的测量和月球样品的分析，但是月球科学中的一些基本问题仍模糊不清。” 材料二我国古代有嫦娥奔月的传说。20世纪60年代美国登月成功。 （1）以地球为中心的天体系统是（） A．太阳系B．地月系C．银河系D．总星系 （2）上述材料说明（） A．意识是人脑对客观事物的反映 B．自然界是客观存在的物质的反映
1、人类对宇宙的认识过程：天圆地方说、地圆说、地心说、日心说、大爆炸宇宙学说。 2、宇宙的基本特点：由各种形态的物质构成，在不断运动和发展变化。 3、天体的分类：星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、星际物质。 4、天体系统的成因：天体之间因相互吸引和相互绕转，形成天体系统。 5、天体系统的级别：地月系－太阳系－银河系（河外星系）－总星系 6、日地平均距离： 1.496 亿千米。 7、太阳系九大行星的位置：水金地火（小）、木土天海冥。 8、九大行星按结构特征分类：类地行星（水金地火）、巨行星（木土）、远日行星（天海冥）。 9、地球上生物出现和进化的原因：光照条件、稳定的宇宙环境、适宜的大气和温度、液态水。 10、太阳的主要成分氢和氦。 11、太阳辐射能量的来源核聚变反应。 12、太阳辐射对地球和人类的影响维持地表温度，水循环、大气运动等的动力，人类的主要能源。 13、太阳活动黑子（强弱标志| 光球层）、耀斑（最激烈|色球层）、日珥（色球层） 14、我国太阳能的分布：青藏高原（最高）、四川盆地（最低）。 15、太阳外部结构及其相应的太阳活动光球（黑子）、色球（耀斑）、日冕（太阳风）。 16、太阳黑子的变化周期11 年。 17、太阳活动对地球的影响：① 影响气候② 影响短波通讯③ 产生磁
暴现 18、月相新月、蛾眉月、上弦月、满月、下弦月、残月 19、月相变化规律：上上西西（上弦月），下下东东（下弦月） 20、星期的由来：朔望两弦四相。 21、空间探索阶段的开始1957年10月，原苏联第一颗人造地球卫星上天。 22、空间开发阶段的开始1981 年第一架航天飞机试航成功。 23、我国航天事业的发展史：1970年“东方红”一号、2005年“神舟六号”载人航天试验飞船。 24、宇宙自然资源的分类：空间资源（高真空、强辐射、失重）、太阳能资源、矿产资源。 25、保护宇宙环境清除太空垃圾、加强国际合作。 26、地球的平均半径6371 千米 27、地球的赤道周长 4 万千米 28、纬线和纬度，低纬、中纬、高纬的划分连接东西的线。每1 个纬度为111. 1千米；0-30、30-60、60-90。 29、经线和经度连接南北的线。相对的两条经线组成一个经线圈。 30、东西两半球的划分：西经20°和东经160 °的经线圈。 31、南北两半球的划分：以赤道为界，以北的为北半球，以南的为南半球。 32、南北回归线和南北极圈：23 ° 2和66 ° 3纬线 33、本初子午线0°经线，通过英国伦敦格林尼治天文台原址。 34、南北方向的判断有限方向，北极为最北，南极为最南。
人类对宇宙的探索与认识 我们的祖先渴望了解宇宙，但是他们没有真正找到了解的办法。今天，我们已找到了一种有效和精确地了解宇宙的办法，我们把这种方法称为“科学”。科学已经表明，宇宙是如此浩瀚而古老，因此人间世事往往显得无足轻重。 宇宙现在是这样，过去是这样，将来也是这样，只要一想起宇宙，我们就难以平静——我们的心情激动，感叹不已，我们知道我们在探索最深奥的秘密。 我们迫切希望能够了解宇宙，我们现有的大部分知识是从地球上获得的，然而地球只不过是宇宙中的一个小小的地方。宇宙是由无数的行星、恒星、彗星、星云等组成的，宇宙中是否有外星生命的存在成了我们所关注的焦点。总之，宇宙对我们的吸引力太大了，以下让我介绍一下人类探索的发展历程和一些宇宙知识吧。 恒星 人们用肉眼看到的星星，除了太阳系内的流星、彗星和五大行星（水、金、火、木和土星）之外，整个天空中的星星都是恒星。恒星是由炽热的气体所组成并能自己产生能量发光的近似球体的天体。由于它们的位置看上去似乎恒古不变，因此，古人它们为“恒星”。 在中国古代，早在司马迁的《史记·天官书》中就有了关于恒星颜色的记载：“白如狼，赤比心，黄比参左肩，苍比参右肩，黑比奎大星”。 恒星为什么会有这么多诱人的色彩呢？天上的星星发出的光在不同波段的强度是不一样的。从恒星光普型我们可以知道，恒星所呈现的不同颜色，代表了它们表面所处的不同温度。一般来说，发蓝光的恒星是年轻的星，会发热、温度较高，大约在2500~3500开，如猎户座η星。发黄光的恒星是常见的星，它们已经到了中年，温度居中，大约在6000~500开，如御夫座的五车二星。而发红光的恒星是垂亡的老年星，温度较低，大约在2000~3000开，如参宿四和心宿二等。 当你用眼睛直接观察恒星时，你会发现恒星有的亮些，有的暗些，为什么呢？这是因为不同亮度的恒星的光给予你的眼睛视网膜的能量大小不同。 不过恒星的这种亮度不是恒星的真实亮度，由于恒星距离有远有近，在夜空中看起来很亮的星可能是因为这颗星距离我们很近，相反，一颗看起来很暗的星，只是由于距离遥远才显得很暗。因此，恒星的目视星等反映不出恒星的真实亮度。 黑洞 广义相对论表明，引力场可以造成空间弯曲，强大的引力场可以造成强烈的空间弯曲，那么无限强大的引力场会产生什么情况呢？ 1916年爱因斯坦发表广义相对论后不久，德国物理学家卡尔?史瓦西就用这个理论描绘了一个假设的完全球状星体附近的空间和时间是如何弯曲的。他
人类对光本性的认识 刘凡 班级：10310901 学号:20092263 摘要：浅显地讨论和分析光的本质 关键词：波动性，粒子性，波粒二象性，量子论 在《大学物理》波动光学的引言中，对光是这样描述的：“人类对光的认识始终贯穿着“光的本性是什么？”这一根本性的问题。17世纪，牛顿(Newton)认为光是一股微粒流，沿直线传播，它可以说明光的反射和折射。与此同时，惠更斯(Ch. Huygens)提出了光是一种波动。他认为，光是机械振动在“以太（ether）”这种特殊介质中传播。直到19世纪初，人们观察到了许多光的干涉、衍射和偏振现象，这些事实为“光是一种电磁波”提供有力的依据。然而在19世纪末到二十世纪初。人们对黑体辐射和光电效应等实验规律的研究，又证明了光的量子性，既具有波粒二象性。 首先，先谈一谈对光本性认识的意义：光学是人类较早用来认识和改造自然界的科学之一，在激光问世之后，光学这门古老的学科有了迅速的发展。不仅丰富了原有传统学科分支=技术光学、薄膜光学的内容外，还形成了许多新的学科分支，如非线性光学，导波光学、强光光学、全息光学，激光光谱学等。使得对波动现象的研究范畴由不相干到相干, 从线性到非线性, 从稳态到非稳态，从有序到混沌、从纯态到压缩态, 学科知识更加丰富及深化。而上世纪初诞生的量子论和相对论是对光本性讨论的直接结果。继续讨论已经而且必将加深对这两个伟大理论的理解和导致新的发展。我们期望两个理论带来的困惑包括光本性在内的光与物质统一性研究能够带来物理学基础的改革。 其次，先总结一下历史上关于“光的波动说”和“微粒说”对应的著名实验。关于波动说，荷兰物理学家惠更斯（Christian Huygens）于1690年提出了一条描述波传播特性的重要原理：在波的传播过程中，波前上的每一点都可以看作是发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波的包迹就是新的波面，也就是惠更斯原理。它成功解释了当时已知的大多数光学现象，建立了惠更斯原理。他在此基础上推导出光的反射和折射定律，圆满地解释了光速在光密介质中减小的原因。惠更斯用光波既通过以太微粒、又通过晶体物质微粒传播的假设,非常圆满地解释了光穿过冰洲石所产生的双折射现象。但是惠更斯虽然巧妙地用声波来类比,但是他错误地认为光波是纵波,这被微粒说的支持者用光的偏振现象予以驳斥。其后，同处一个时代牛顿却利用“太阳光在三棱镜下的散射成各种颜色的光”的实
我们知道，问题是科学研究的灵魂， 贯穿于科学研究的整个过程。所以，没有 问题，就没有科学研究。我们探讨科学问 题的本质，就是希望从理论上把握问题的 特征，为我们进一步发现和提出科学问题 打下坚实的理论基础。 毛泽东指出：“问题就是事物的矛盾， 哪里有没有解放的矛盾，哪里就有问题。” ［１］问题就是矛盾道出了问题的本质，科学 问题也不例外。英国科学哲学家波普也认 为“问题就是矛盾，就是不一致。”［２］ 不仅如此，波普还把矛盾看做是科学问题 产生的源泉，他认为：没有矛盾，没有批 判，也就不会有问题的产生，就没有改变 我们的理性动力，也就不会有理智的发 展。批判必须要指出矛盾，不论是被批判 理论中的矛盾，理论与其他理论之间的矛 盾，或者理论与确定事实之间的矛盾，确 切些说是理论与一定的事实陈述之间的矛 盾。矛盾在思想发展中是重要的，它就像 批判一样重要。波普的论述，不仅强调了 问题的本质就是矛盾，也给我们指出科学 问题矛盾本质的表现形式，具体来说，科 学问题是通过以下方式来体现自己的矛盾 本质的： 一、事实与事实之间的矛盾 我们知道，科学事实的表现形式虽然 是主观的，但它所包含的内容却是客观 的，也就是说它们都是客观存在的，但这 种客观存在反映到我们头脑中，就产生了 矛盾。 例如人们对光的认识就是这样。在长 期的生活中发现，光是沿着直线前进的； 光会反射、折射、透射。但是１６５５年，意 大利波仑亚大学的数学教授格里马第首先 发现了光的衍射现象。据此他推想光可能 是与水波类似的一种流体。这与人们日常 中见到的关于光直线传播的经验产生了矛 盾，这样，光的反射、折射现象和光的衍 射现象产生了矛盾。 一般来说，只要是事实，尤其是经 过科学整理和鉴定的科学事实，它们都是 客观的，是没有问题的，但只要我们把它 们联系起来考察的话就产生了问题，而这 种问题往往是因为支配我们头脑的理论的 缺失或缺陷造成的。也就是说，事实与事 实之间矛盾的背后，就是支配科学家行为 的背景理论知识，如何对待这些矛盾呢， 不同的科学家采取了不同的策略。 二、事实与理论之间的矛盾 任何科学问题，都是在一定背景知识 下提出的，而作为背景知识的科学理论有 它的局限性，当发现了理论不能解释的新 现象时，它就面临诘难和挑战。 １６７２年，伟大的牛顿在他的论文《关 于光和色的新理论》中初步建立了光的 “微粒说”，令人满意地说明了光的直进、 反射和折射现象。但是却不能解释当时人 们发现的“干涉现象”和“双折射现象”。 与牛顿同时代的荷兰著名天文学家、 物理学家和数学家惠更斯认为，光是一种 机械波；光波是一种靠物质载体来传播的 纵向波，传播它的物质载体是“以太”。根 据这一理论，惠更斯证明了光的反射定律 和折射定律，也比较好地解释了微粒说所 不能解释的光的衍射、双折射现象和著名 的“牛顿环”实验。但是光如果是一种波， 它应该同声波一样可以绕过障碍物、不会 产生影子；冰洲石的双折射现象说明光在 不同的边上有不同的性质，波动说无法解 释其原因。 因此从１７世纪科学认识所能达到的 高度看，无论是牛顿的微粒说还是惠更斯 的波动说都只能解释部分光学现象，他们 提出的理论都与部分事实相矛盾，当时的 科学家没有从这种理论与事实的矛盾中汲 取创新的动力和思路，而是做出了要么牛 顿是对的，要么惠更斯是对的选择。由于 牛顿对科学界所做出的巨大贡献，加上惠 更斯和胡克的去世，波动说后继无人，整从人们对光的认识看科学问题的本质 单天明 中国医科大学社科部 １１０００１ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１１．１．００６
1.1 人类对宇宙的认识同步练习及答案 一、单选题 1.“模拟实验”是一种常用的科学研究方法，以下不属于该研究方法的是（） A. B. C. D. 2.目前航天飞船的飞行轨道都是近地轨道，一般在地面上方300km左右的轨道上绕地飞行，环绕地球飞行一周的时间约为90min左右．若飞船在赤道上空飞行，则飞船里的航天员在24h内可以看到的日落次数最接近（） A. 2次 B. 4次 C. 8次 D. 16次 3.关于宇宙的产生的看法，下列说法正确是（） A. 宇宙没有起源，天然而成的 B. 多数科学家认为宇宙诞生于150亿年前的一次大爆炸 C. 宇宙肯定是恒星的湮灭造成的 D. 宇宙产生于气候的变化 4.下列关于学说的提出、模型的建立或科学实验完成等先后顺序，不符合科学史实的是（） A. 对太阳系的认识：先提出日心说，后提出地心说 B. 对海陆变迁的认识：先提出大陆漂移假说，后建立板块构造学说 C. 对电磁现象的认识：先发现电磁感应现象，后制造出发电机 D. 对原子结构的认识：卢瑟福先完成了α粒子散射实验，后提出原子的有核模型 5.关于宇宙大爆炸，下列说法中错误的是（）
A. 宇宙诞生于距今约150万年前的一次原始火球大爆炸 B. 大爆炸宇宙模型认为，“原始火球”的温度和密度高得无法想像 C. “原始火球”的爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降 D. 根据宇宙大爆炸理论可推知，所有星系都在背离我们运动 6.下列有关人类探索宇宙过程中的说法不正确的是（） A. 伽利略就用自制的望远镜观察天体 B. 牛顿第一个观察到了木星的卫星、太阳黑子 C. 科学家把“哈勃”太空望远镜送入太空 D. 目前，人类观测到的最远的天体距离我们约130亿光年 7.下列对宇宙的有关认识正确的是（） A. 月球表面有山、有空气，但无水和生命 B. 宇宙的大小结构层次为：宇宙→银河系→太阳系→地月系 C. 现在有很多证据已经证明宇宙是有边的、膨胀的 D. 太阳是一颗能自行发光发热的气体行星 8.目前能较好地解释火山、地震等地壳变动现象的学说是（） A. 海底扩张学说 B. 大陆漂移学说 C. 板块构造学说 D. 大爆炸宇宙论 9.下列各物体的尺度，按由大到小的顺序排列正确的是（） A. 地球太阳银河 B. 银河系太阳地球 C. 银河系地球太阳 D. 太阳银河系地球 10.人类对行星运动规律的认识有两种学说，下列说法正确的是（） A. 地心说的代表人物是“托勒密” B. 地心说的代表人物是“亚里士多德” C. 日心说的代表人物是“开普勒” D. 地心说有其局限性，日心说没有局限性 11.下列说法正确的是（） A. 恒星是指宇宙中不动的星球 B. 宇宙是由几千个星系组成的天体系统 C. 太阳是银河系中的一颗普通的恒星 D. 银河系只是有群星组成的天体 12.大爆炸宇宙论认为宇宙处于不断的膨胀中，所有的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系，退行 越快。若在我们所在的星系1观测，下图能类比宇宙膨胀的是（箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢）（） A. B. C. D.
在实践中发展认识 ——观《人类怎样认识宇宙》有感工程管理学院管理科学与工程类 08******* 陈* 摘要：人类对自己所生存的地球及其所在的宇宙空间有一个从近到远、从模糊到清晰、不断更新、不断否定的认识过程，运用马克思主义哲学原理认识并理解这一过程有助于我们更好地认识世界、改造世界。 关键词：宇宙论、认识论、真理、实践 天文学的发展经历了一段漫长而崎岖的道路。它的全部历史贯穿着唯物主义宇宙观与唯心主义或宗教宇宙观的不间断和不可调和的斗争：从天圆地方到地圆天无边；从太阳绕地球转到地球绕太阳转；从地球是宇宙的中心到太阳是宇宙的中心，进而太阳仅是银河系中上千亿颗恒星中一颗很普通的恒星；从光速无限到光速有限；从牛顿时空观到爱因斯坦时空观；从宇宙无限到宇宙大爆炸等，不一枚举。由此可以得出一个明确的结论：我们对宇宙的认识是在不断升华的。 人类从来就生活在地球上，由于直观上感觉不到地球的运动，人们很自然认为地球是不动的，而其他天体都绕着地球转，这就是地心说的认识基础。鉴于它的表观合理性，地心说很容易为人们所接受。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了"地心说"，即认为地球位于宇宙的中心。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。 日心说的确立是天文史上一场“翻天覆地”的重大革命。在历时达半世纪之久的斗争历程中波澜起伏，人才辈出，它的胜利主要归功于这样几个人：哥白尼、布鲁诺、第谷、开普勒、伽利略和牛顿。哥白尼积近四十年的探索和观测，首创以太阳为中心的“日心”宇宙体系，迈出人类认识宇宙历程上最艰难、最重要的一步，向自然科学与宗教神学最敏感的这个问题上首先发难。他那不朽巨著《天体运动》的出版，“给神学写了挑战书”。布鲁诺勇敢地叛逆宗教，以火焰般的热情宣传哥白尼学说，大胆提出宇宙无限论，最后以身殉难，宁愿受火刑，也决不向教会屈服。第谷在没有望远镜的条件下以非凡的技巧，长期对行星的位置进行了准确测定；开普勒则以惊人毅力对第谷的观测数据进行了令人叹为观止的严密分析。伽利略是实验自然科学的创始人，他首创了动力学，促成天文学发生根本的进展；他又是第一个使用望远镜观测天体的人，获得一系列惊人的发现。他观测金星的位相变化和木卫星绕行，这两项发现直观证实了“日心”系列的正确性。伽利略因他的成就而遭到天主教的残酷迫害。尽管他晚年在教会的淫威下被迫声称放弃哥白尼学说，但从严森的宗教法庭上还是传出激励人心的战斗口号——“地球仍在转动！”最后，牛顿把哥白尼、开普勒、伽利略和其他学者在天文学和动力学上的发现汇集起来，加上他自己在数学和力学上的创见，概括成一个迄今
对于光本质的认识的争论 人们对于光本质的认识，源于一个古老的问题“光究竟是什么？”。历史上很多学者对这一问题进行过探索，十七世纪以来，随着伽利略近代物理学研究方法的确立，有关光学研究的各种实验开始涌现，过去零零散散的光学理论得以相互整合，于是对于光本质的认识成为光学理论发展过程中需要首先解决的问题。 17世纪以来关于光的本质的认识的大争论，总共包括了四次波动学说与微粒学说的交锋，其中包括以牛顿为代表的微粒说与以惠更斯为代表的波动说的交锋。牛顿不仅擅长数学计算，而且能够动手制造各种设备和从事精细实验-色散实验，1672年，牛顿发表了《关于光和颜色的理论》提出了光的微粒说，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径，认为光的复合和分解是不同颜色微粒混合在一起有被分开一样。而惠更斯是著名的天文学家，物理学家和数学家，继承并完善了胡克的观点，对光的本性问题与牛顿的分歧激发了他对物理光学的热情，重复牛顿的光学实验，仔细研究了牛顿的实验和格里马第的实验，认为其中有很多现象都是微粒说所无法解释的，并认为：光是一种机械波；光是靠一种物质载体来传播的纵波，传播它的物质的载体是“以太”；波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。1678年，惠更斯在法国科学院的一次演讲中，公开反对了牛顿的光的微粒说，他指出，如果光是微粒性的，那么光在交叉时就会因发生碰撞而改变方向，但当时并没有发生这种现象；而且用微粒说解释折射现象，得到的结果与实验相矛盾。此后于1690年出版《光论》，正式提出了波动说，建立了惠更斯原理。而牛顿反对惠更斯的理由是：如果光是一种波，它应该同声波一样可以绕过障碍物，不会产生影子；冰洲石的双折射现象说明光在不同的边上有不同的性质，而波动说无法解释其原因。 牛顿和惠更斯关于光的本质的认识之所以会各持己见，从自然辩证法的角度出发，主要表现在以下几个方面： 首先，科学知识的构成不同。科学认识过程的成果是科学事实，科学定律，科学假说以及由逻辑推理和实验检验而建立起来的科学理论。科学事实是科学认识的主体关于客观存在的，个别的事物（事件、现象、过程、关系等）的真实描述或判断，科学事实是科学认识的最初成果，属于认识论的范畴，其内容是客观的，形式是主观的，是主观和客观的统一。科学定律是反映自然界事物，现象之间的必然关系的科学命题。科学假说是根据已有的科学知识和新的科学事实，对所研究的问题作出的猜测性说明和尝试性的解答，科学假说是科学思维走到一定程度的一种形式，基本要素包括：事实基础，背景理论，对现象规律的猜测，推导出的预言和预见。牛顿从光的色散实验出发，认为光是不同颜色微粒的混合与分开，而惠更斯从光的折射现象出发，认为光具有波动性，二人看待问题的角度不同，分析问题的起点也不同，牛顿和惠更斯提出的科学事实具有客观性，是无法否认的，根据科学事实提出的科学假说经受了许多实验的检验，二者各有其理论成立的缘由，因此在一定程度，在不同时期内均可以得到同行不同程度的认可，于是导致牛顿和惠更斯对各自的理论各持一端。 其次，从辩证法的对立统一观点来看，牛顿和惠更斯都没有看到微粒说与波动说的统一性，没有利用辩证法的方法论研究光的本质问题。任何事物都是对立和统一的结合体，对立和统一是矛盾双方所固有的两种属性，对立性表现为对立面之间具有相互排斥，相互否定的性质，统一性表现为对立面之间具有相互依存、相互渗透、相互贯通的性质。矛盾的统一性和对立性是相互联结的。统一是对立
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/488902504.html, 对“光”的认识 作者：高阳 来源：《中文信息》2017年第01期 摘要：在人们的生活当中，会见到很多自然现象，其中光现象是最为常见的一种，不论是白天的日光、黑夜中的月光等自然光线，还是电灯产生的人工光线，都是我们生活中不可或缺的部分。因此，本文就对“光”这一现象进行了研究，首先阐述了在不同时期人们对光本质的认识，然后探讨了根据对“光”的认识而受到的启发，希望可以为大家更好的认识“光”提供一些参考。 关键词：光认识本质启发 中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）01-0129-01 引言 在世界各地人类的发展过程中，发展进程虽然具有一定的差异，但是也会具有一定的相同点，即都是从简单变为复杂，从低级变为高级，从部分变为整体。而光作为人们常见的一种自然现象，在古往今来对其研究的过程中，也遵循着这一规律，人们对光的认识在不断的加深，并且逐渐的将光应用到了很多领域当中，为社会的发展做出了重要的贡献。因此，我们高中生作为祖国的栋梁，加强对“光”的认识具有重要意义。 一、不同时期人们对光的认识 在社会发展的早期，人们就对光进行了研究，而在不同的时期当中，由于受到科学水平、思想观念等因素的影响，人们对光具有的认识也不同，我们从课本中可以发现其主要有以下几个认识阶段： 1.前几何光学时代 对光进行研究的过程，最早可以追溯到2000多年之前，在我国春秋百家争鸣时期，就对光进行了一定的应用，如在《墨经》当中就记载了这样一句话“景到（倒），在午有端，与景长，说在端”，这段话就体现出了小孔成像的原理。在这一时期国外也同样对“光”进行了研究，欧几里德就发现了光的反射现象，并提出了相应的反射定律。这时期的研究当中，主要是通过对自然界当中的光进行观察，经过长时间的积累之后，逐渐的产生了对光的一定认识。虽然这一阶段中对光的认识的较为浅显，研究出的成果不是很多，但正是这一阶段的研究，为后续的研究提供了重要的依据[1]。 2.几何光学时代
2019-2020学年度浙教版科学九年级下册第1 节人类对宇宙的认识知识点练习 第四十五篇 第1题【单选题】 下列关于宇宙大爆炸的说法中正确的是( ) A、宇宙起源于一个非常稳定的“原始火球” B、“原始火球”爆炸导致空间处处膨胀，温度处处下降 C、目前宇宙的膨胀已经结束 D、目前宇宙的膨胀已经结束且已经开始收缩 【答案】： 【解析】： 第2题【单选题】 关于宇宙大爆炸，下列说法中错误的是( ) A、宇宙诞生于距今约150万年前的一次原始火球大爆炸 B、大爆炸宇宙模型认为，“原始火球”的温度和密度高得无法想像 C、“原始火球”的爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降 D、根据宇宙大爆炸理论可推知，所有星系都在背离我们运动 【答案】： 【解析】：
第3题【单选题】 如图所示为大爆炸宇宙模型半径、温度与时间之间的关系。从图中可以看出( ) ①随着宇宙半径的增大，宇宙温度在降低 ②随着宇宙半径的增大，宇宙温度在升高 ③宇宙在不断收缩 ④宇宙在不断膨胀 A、①③ B、①④ C、②④ D、②③ 【答案】： 【解析】：
第4题【单选题】 用绳子系着一个小球做圆周运动，当小球速度逐渐加快时，你感受到的拉力( ) A、逐渐变小 B、逐渐变大 C、不变 D、以上情况都有可能 【答案】： 【解析】： 第5题【单选题】 下列关于宇宙认识说法正确是( ) A、宇宙中天体的位置是始终不变的 B、宇宙是方形的 C、哥白尼创立了“日心说” D、太阳就是宇宙的中心 【答案】： 【解析】： 第6题【单选题】 关于地心说和日心说的下列说法中，正确的是( ) A、地心说的参考系是地球 B、日心说的参考系是地球 C、地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值
1.1人类认识的宇宙——第一课时 教学目标： ——知识目标 1.了解宇宙、天体的观念，理解宇宙的基本特征。 2.了解地球是宇宙中既普通又特殊的天体，正确理解地球上存在生命的条件 --- 能力目标 能运用图表形象掌握太阳系的主要成员，分析说明地球 的普通性与特殊性 --- 德育目标 1.树立科学的宇宙观、发展观； 2.通过讲述中国古代取得的天文成就，培养学生爱国情感。 教学重难点 1.天体系统的层次 2.太阳系结构图 3.地球存在生命的条件 教学方法 1.通过讲授法使学生对地球所处的宇宙大环境能有基本的认识、激发其兴趣。 2.引导学生去收集材料，培养其初步的读图分析能力。
课时安排 2 课时 教学过程 第一课时 I .导入新课： 同学们，地球是我们赖以生存的家园，她为我们提供了生存和发展所必需的物质基础，因此，要实现人类的可持续发展，更好地开发利用自然资源，就必须对我们的家园一一地球，有较深刻全面的了解。而地球作为宇宙中的一个天体，其运动和变化又不能不受到其他天体的影响。越来越多的事实说明，地球上发生的不少自然现象如果仅从地球本身找它们的因果关系，有时难以得到满意的解答。因此要全面了解地球，较圆满地理解地球上的一些自然现象，首先要对地球所处的宇宙环境有一个基本的认识。为此，教材就把“宇宙环境”作为全书的开篇第一单元，讲述地球所处的宇宙环境是什么样子。 今天，我们就一起来看一看目前人类认识到的宇宙是什么样子的。下面，请同学们迅速阅读序言部分。 n .讲述新课： 板书＞§ 1.1人类认识的宇宙 一、人类目前观测到的宇宙
（学生看书阅读后回答：什么是宇宙？老师补充讲解、 板书） 古代，人们把空间称为“宇”,把时间称为“宙”;因此，我们可以说宇宙是空间和时间的总和。而现代的天文探测表明，宇宙是由各种形态的物质构成的，是在不断运动变化的。如果要给宇宙在地理学意义上下个定义的话，我们可以这么定义： 宇宙：是广袤的空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质与能量的总称。也就是天地万物的总称。 板书＞ 1.宇宙的概念 古代：空间一时间 现代：物质一运动 地理学定义：... 人类对宇宙的认识经历了漫长曲折的过程，下面我们就一起来回忆一下人类对宇宙的认识过程： 板书＞2.人类对宇宙的认识过程： 模糊的天地概念（托勒密“地心说” ）-太阳系（哥白尼“日心说”）-银河系（18世纪、赫歇尔）-上百亿年和上百亿光年的时空区域（20世纪60年代以来、空间探测技术的发展）古代，人们出于农业生产或辨识方向等一些生活、生产的需
第21卷 第5期 运城学院学报V ol.21 No.5 2003年10月 Journal of Yuncheng University Oct.2003 对光本质认识不断深入的启示 高润梅① (太原市教育学院物理系,山西太原030001) 摘 要:回顾光学发展的历程,不同时代对光本质的认识都有它的时代局限性。从几何光学时代、波动展示光本质的不断深入的认识过程,从中获得有益的启示:敢于争论、善于挑战、勇于创新。 关键词:光本质;挑战;创新 中图分类号:O431 文献标识码:A 文章编号:1008-8008(2003)05-0021-02 人类认识自然的历史经历了由简单到复杂,由低级到高级,由部分到全面的过程。人们对光的认识过程同样如此。从有人类文明到今天,人们对光不断观察、研究,由现象到本质。光的本质越来越清楚。其认识过程经历了以下几个时代。而今,光学作为一门既古老又现代的学科,已经渗透到科学技术的方方面面。回顾光学的发展史、对光本质的不断再认识,对今天的科学发展和科学教育会产生一些有益的启示。 1. 不同时代对光本质的认识 1.1 前几何光学时代 光学是一门古老的学科,早在我国春秋战国时期,《墨经》就记载了光影的形成和针孔成象、光的镜面反射等现象。在希腊欧几里德所著的《光学》中,提出了光的反射定律。从此开始了漫长的两千多年的光学萌芽时期,在这个阶段,人们逐渐认识到光的直线传播、反射和折射等现象,了解到光线来自于物体,光以球面形式从光源发出,发明了凸透镜,了解了凹面镜、凸面镜、凸透镜的成像规律,并发明了眼镜、幻灯、透镜和暗箱等光学元件。这个阶段人们主要是通过直接观察和生活经验对光现象进行记录和应用。 1.2 几何光学时代 这个时期大约是从16世纪到18世纪近300年,在这个时期人们建立了光的反射定律和折射定律发明了光学仪器,如望远镜、显微镜,费马在1657年发现了费马原理,即光在介质中传播时所走的光程取极值的原理。笛卡儿在1630年给出了折射定律的正弦定律,这一时期关于光的本性的认识是以光的直线传播为基础的,但从17世纪开始,发现了与光的直线传播不符合的事实,如点光源下,直杆的影子要比假设光沿直线传播所应具有的宽度稍大一点,这就是后来认识到的衍射问题。17世纪下半叶,牛顿和惠更斯分别对光的本质做了进一步的研究,牛顿对白光做了色散实验,认识到白光是由各色光复合而成的并发现了牛顿环,由此牛顿根据光的直线传播性质,提出了光的微粒说的理论,他认为光是由微粒说组成,从光源飞出,在均匀介质中做匀速直线运动,此观点成功地解释了光的反射和折射现象,但在解释牛顿环时,却遇到了困难。同时在解释衍射问题时,也遇到了不可克服的困难。 惠更斯反对这种理论,他认为光的传播与声的传播有某种相似性,光是在“以太”中传播的波,“以太”是一种想象的弹性介质,充满整个宇宙空间。光在“以太”中以次波原理进行传播,惠更斯原理不仅成功解释了反射和折射现象,还解释了双折射现象。但惠更斯没有对波动过程的特性给以足够的说明,他没有给出光波传播的波长和周期的概念,没有考虑次波的相位叠加,因此他没有摆脱几何光学的观念,不能由此说明光的波动本性。 这一时期,由于历史的原因,以牛动为代表的微粒说占统治地位,但由于相继发现了干涉、衍射和偏振等光的波动现象,以惠更斯为代表的波动说也初步提出来了,因而这个时期是从几何光学向波动光学过渡的时期,是人们对光的认识逐步深入的时期。 1.3 波动光学时代 ? 1 2 ? ①收稿日期:2003-08-25 作者简介:高润梅(1966-),女,山西繁峙人,太原市教育学院物理系教师。