（2021部编版）统编版高中语文必修下册（高一）3-7-2一名物理学家的教育历程 ppt课件.pptx

1、一名物理学家的教育历程一名物理学家的教育历程 加 来 道 雄 部编版高中语文必修下册第三单元第7课 1 1 知人论世 2 2 初读文本 3 3 研读文本 目录 4 4 研究思考 知人论世 1 1 加来道雄 日裔美国理论物理学 家，纽约州立大学研 究生中心的理论物理 学教授，科普作家， 超弦理论的专家 2 2 科学精神 他秉持着爱因斯坦的 精神： 探寻“所有事物的原 理” 3 3 主要著作 主要著作： 超越爱因斯坦和超空间 平行宇宙 构想未来 加来道雄在不可思议的物理书中的前言自曝如何成为 一名理论物理学家： 上高中的时候，我在妈妈的车库里装配了一台核粒子加速 器，作为科学展览的参展作业。我去西

2、屋（Westinghouse） 公司收集了400磅废变压器钢。在圣诞节期间，我在高中的 足球场上绕了22英里长的铜丝。最终，我制造出了一台功率 230万电子伏的电子感应加速器，它需要消耗6千瓦电力 （相当于我家房子输出的总功率），能产生相当于地球磁场 2万倍的磁场，目标是能制造出威力足以产生反物质的射线。 我的科学展览项目使我进入了全国科学展，最后还使我梦 想成真，获得了哈佛大学的奖学金。在那里，我最终得以追 求成为一名理论物理学家的目标，并且追随我的偶像爱 因斯坦的脚步。 加来道雄后来进入加州大学伯克利分校深造，攻读物理学 博士。 这位纽约市州立大学的理论物理学教授是超弦理论的奠基人，而超弦

3、理论则是解开 当年爱因斯坦冥思苦想却不得其解的 “万物至理”（theoryofeverything）的一 把钥匙。 出生在日裔家庭中的加来道雄比同龄人更擅长思考。 1947年的美国，第二次世界大战刚刚结束。人们的生活逐渐走上正轨，因为战争而 受到影响的科学探索也纷纷回到正轨。这一年的1月24日，加来道雄出生在加利福尼亚 州圣何塞一个日本移民家庭。“我的祖父年轻时来到美国，他当时是为了参加旧金山大 地震的救援工作，后来就留在了这里。” 加来道雄的父亲虽然是土生土长的加利福尼亚人。但是为了不忘自己的出身，他被 送回日本接受教育。自小就生活在两种文化当中，这让加来道雄有了比同龄人更多的思 考机会：“

4、这件事为什么是这样的？在美国我们怎么处理？在日本又会有什么不同？” 童年时他的父母时不时地带他去旧金山游览著名的日本茶园，当大人们饮茶的时候， 他就蹲在那里的小池塘边上看着睡莲下五彩斑斓的鲤鱼，想着：“水里的鲤鱼该怎样观 察它们周边的世界？它们的看法应该和我们的不同吧？那么，它们的世界一定是奇妙无 比！” 这个长着东方面孔的小朋友逐渐爱上了思考，他的游戏不是捉迷藏或者其他什么， 而是国际象棋。在念库伯利高中念书的时候，他成为学校国际象棋队的第一人。与此同 时，他对身边一切事物的兴趣也与日俱增。 对爱因斯坦的热爱让他从一个普通学生变成物理天才。 童年时对很多事情的好奇让加来道雄成为一个“问题儿童

5、”，而他上初 中时偶然发生的一件事更是让他对物理沉迷不已。“我的老师在班上给我 们讲故事，提到了一个物理学家。”加来道雄回忆说：“他极其崇敬地提 到这个物理学家的名字，称他是整个人类历史上最伟大的学者，他的发现 改变了整个世界和我们周围的一切。但是却很少人能够理解他的思想。” 这个物理学家就是爱因斯坦。小小年纪的加来道雄还不能体会老师的崇 敬之情到底来自何处，但那种口气他却永远也忘不了。而且，老师最后提 到“爱因斯坦还没来得及完成一个最伟大的发现就撒手人寰”，“尚未完 成的论文就放在自己的办公桌上”。这种结局引起了加来道雄的好奇心， 这位大物理学家没有完成的工作到底是什么？什么问题会如此难以解

6、决却 又如此重要？ 出于好奇心，加来道雄开始学习他能够学到的关于爱因斯坦的一切。他 跑了很多图书馆，花很多时间在阅读和理解上，以至于“现在想起来那段 时光还温暖如春”。 超弦理论的提出让整个物理学观点发生翻天覆地的变化。 加来道雄在图书馆、实验室以及他能够找到爱因斯坦所有著作的地方奔波， 不久之后他就发现吸引自己的那个故事比任何小说中都要更加激动人心，也 比他所能想到的任何事情都更重要，他决定对这一秘密刨根问底。为了实现 这个目标，他立志成为一名理论物理学家。 他在高中时期就看完了图书馆里所有关于“统一场论”的书籍，后来他进 入哈佛大学然后又获得加州大学伯克利分校物理学博士学位。其间他明白了

7、爱因斯坦的主要课题，就是将“广义相对论”和“量子场论”结合起来。但 是，爱因斯坦这位大科学家花了40年也没有完成这个工作。 在爱因斯坦的计算中，广义相对论和量子场论互相间并不自洽，所以如果 想要统一二者必须要有一个更大的理论框架才行。更多的物理学家沿着爱因 斯坦的足迹前行，加来道雄是其中之一。1984年，他和其他几名科学家提出 了“超弦理论”，称“原本我们认为构成物质的粒子并不存在，存在的只是 弦在超级空间中的运动。”“各种不同的粒子只不过是弦的不同震动模式而 已。”“自然界所发生的一切相互作用包括物质和能量，都可以用弦的分裂 和结合来理解。” 在超弦理论下，爱因斯坦曾经研究的两个课题被结合，

8、整个物理学发生了翻天覆地的变 化，我们过去所学到的很多东西变成了错误。加来道雄成了超弦理论的奠基人，更多年轻 的物理学家们开始投入到这个新的研究领域中来。 对他来说对普通人进行科学普及和做理论研究同样重要。 作为国际知名的物理学家，加来道雄把自己的工作不仅定位在科学研究方面，也重视科 学普及。他出版了包括超越时空平行宇宙超越爱因斯坦和不可思议的物理 等科普书籍，让更多的读者了解并且爱上物理。 在书中，加来道雄并不像是个学问高超的物理教授，而更像一个科幻爱好者。他在不 可思议的物理中引用了很多经典动画片以及科幻影片，包括星际迷航以及飞侠哥 顿等，然后再从中引导出背后的物理学知识。例如力场会不会在

9、未来的某一天真正产生？ 我们什么时候可以利用虫洞做跨越星际的旅行？人工智能要通过什么样的方式实现？永动 机到底存不存在？这本书一上市就流行全美，科克斯书评将其看做“一部货真价实的 力作，高超地从亚原子结构到宇宙定律的一切进行了可靠描述”。而他的另外一部畅销作 品超越空间则被纽约时报和华盛顿邮报选为年度最佳科普图书。 除了通过书籍做科普工作之外，他同时也是电视节目的常客，曾经是“夜线”、“赖 利金脱口秀”以及“六十分钟”的座上宾。他还数度出现在美国公共电视的纪录片中，并 且为 BBC、TechTV、SciFi、Channel等频道制作专题。他做科学节目的解说能力超强，任 何乍看起来玄妙无比的理论

10、他都可以用浅显的语言解释清楚，而且其声音中还有一种很能 打动人的深邃感。 文题解读 1 1 一名物理学家的教育历程 人物简介类说明文 2 2 历程：经历的过程。 如“成长的历程”、 “辉煌的历程”等 3 3 教育历程 教育内容 1 1 知人论世 2 2 初读文本 3 3 研读文本 目录 4 4 研究思考 字音 刨根究底（po） 撒手人寰(hun) 湮没(yn) 惊诧(ch) 棚栏(zh) 畏葸不前(x ) 五彩斑斓(ln) 目眩(xun) 鄙视(b) 冷嘲热讽(fng) 杜撰(zhun)没有根据地编造虚构 怪诞（dn）荒诞离奇古怪 结构 第一部分(第1段)： 开门见山地指出“童年的两件趣事”对

11、“我”成为理论 物理学家有至关重要的作用。 第二部分(2-11段)： 主要记叙了作者童年时对鲤鱼世界的观察和想象。 第三部分(12-18段)： 介绍了作者对爱因斯坦未完成的理论的强烈兴趣与青少 年时期的探究尝试。 童年的第一件趣事 童年的第二件趣事 1 1 知人论世 2 2 初读文本 3 3 研读文本 目录 4 4 研究思考 研读文本 【提问】快速阅读全文并思考：作者在文中指出在童年 有两件事情大大地丰富了他对世界的理解力，并且引导 他成为一个理论物理的历程，请找出是哪两件趣事？ 明确： 童年观看鱼世界而换位想到鲤鱼是如何思考理解未知 世界的。 童年听过有关爱因斯坦的故事。 研读文本 【提问】

12、文章中说到“鲤鱼科学家”时，都要把 “科学家”加上引号。请问：引号在这里有什么作用？ 加引号的“科学家”的具体含义是什么？ 明确： 这里的引号，表示所引的词语有特殊意义，它不同于我 们通常使用的“科学家”一词的含义，而是假想的鲤鱼 世界里的“有智慧的鲤鱼”。 研读文本 【提问】在作者的想象中“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样？ 明确：主要有以下几点： “水池之外看不见的世界没有科学意义。” “它们为睡莲自己能够运动而困惑不解”它们以神秘的“力” 来掩盖自己的无知。 “鲤鱼科学家”的“消失”和“重现”它们认为是“奇迹”， 是“可怖的事情”，而不肯去探究原因。 “鲤鱼科学”的“传奇故事”真实地证

13、明另一个世界的存在，而它 们却认为“胡说八道”，荒谬绝伦，违背它们的“自然规律”。 研读文本 【提问】在作者的想象中“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样？ 明确： 平静生活时：不理解外部世界，甚至认为水池之外看不见的世界没有 科学意义。 受到暴雨冲击时：困惑不解，甚至杜撰某种虚构的东西掩蓋自己的无 知。 当鲤鱼“科学家”被抓出和放回时：其他鲤鱼认为神奇、恐怖，但不 肯去探究原因。 当鲤鱼“科学家”真实地讲述另一个世界时：其他鲤鱼认为荒谬绝伦， 违背自然规律。 研读文本 【提问】作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？ 明确：说明“自以为是”的人类和“鲤鱼科学家”有相似之处。 人们应该改变

14、思考问题的方式，积极探索钻研未知事物。 人类“一生就在我们自己的池子里度过”，只要“超出 我们的理解力”的自然存在，他们就“拒绝承认”。 “科学家发明像力这样一些概念”，是因为他们只愿意 承认“那些看得见摸得着的事物”，不肯改变思考问题的方式。 “不能在实验室里便利地验证”的理论，他们就加以“鄙 视”，表现出思想上的保守和固执。 研读文本 【提问】在作者所说的第二件趣事中，除了作者自身的 兴趣外，还有没有其它外在的因素在影响着作者？ 明确：有，这就是作者所说的中学的老师，他们给作者 讲述人类历史上最伟大的科学家的故事，这是第二件 趣事产生的直接因素。 研读文本 【提问】P52 作者说“我决定要

15、对这一秘密刨根问究底， 纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞”。 在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？ 明确：理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条 件限制，自己的学说很难得到实验的验证，甚至可能到 死也得不到成功。这样的人必须耐住寂寞，必须有奉献 精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰 辛。 研读文本 【提问】作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的 意义？ 明确：科学是建立在基础实验之上的，科学理论要经过实验 的检验才能得到论证。实验不是简单的操作，要有理论的指 导，要有实验的设计，要有策划组织能力，要有耐力和恒心 等等，实验考验的是实验者的综合能力。而我们

16、当前存在的 问题是重视理论，轻视基础实验，表现为动手能力和实践能 力差，思想上浮躁，急功近利。对教育而言，重知识，轻能 力的现象很普通。这些都是一名理论物理学家重视实验给我 们实现生活的启迪。 研读文本 【提问】课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两 小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用？ 明确：课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已 经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小 事例，主要起补充和衔接的作用。 历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣；而阅读 统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接 起由理论到实验的探究过程。 总结全文 作者在文中指出

17、在童年有两件事大大丰富他对世界理解力， 并且引导他成为一个理论物理学家的历程，这两件事给他的 启示是：大胆地想象、怀疑和饱和猜测，不要故步自封，兴 趣在人的成长过程中是不可缺少的，但要到达成功的彼岸离 不了坚定的信念、坚持不懈的努力，这或许就是作者要告诉 我们后辈的。 1 1 知人论世 2 2 初读文本 3 3 研读文本 目录 4 4 研究思考 本文三个主要部分， 并不是简单地叙述成长 的故事，而是具有深刻 的科学精神内涵，可以 从中看到哪些方面的 “教育”对成为优秀科 学家最为重要？ 在水池边对鲤鱼世界的幻想 想象力、创新意识、探索精神 对爱因斯坦未竞之业的好奇 好奇心、兴趣、有恒心 高中时

18、期的科学实践 实证精神、不畏艰辛 成为一名物理学家 科学精神（一） 想象力：科学是需要想象力的，构 图能带来创造力。 趣味性：科学不应该是枯燥的，而 应该是充满乐趣的。 实验精神：“科学发展的历史告诉我们， 新的知识只能通过实地实验而得到，不是 由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。” （应有格物致致知精神） 本文三个主要部分， 并不是简单地叙述成长 的故事，而是具有深刻 的科学精神内涵，可以 从中看到哪些方面的 “教育”对成为优秀科 学家最为重要？ 科学精神（二） 科学精神（三） 1 1 李政道：Tsung-Dao Lee（1926 年11月25日），美籍华裔物理 学家，出生于中国上海。1957

19、年， 他31岁时与杨振宁一起，因发现 弱作用中宇称不守恒而获得诺贝 尔物理学奖。他们的这项发现， 由吴健雄的实验证实。李政道和 杨振宁是最早获诺贝尔奖的华人。 杨振宁(1922) 美籍华人，理论 物理学家， 1922年10月1日 生于安徽省合肥 县 1 1 丁肇中：祖籍山东日照县；1936年出生於 美国密西根州安阿堡（Ann Arbor）；父 亲是丁观海，他在台北读中学，在密西根 大学读大学本科与研究院，於1962年获博 士学位；主要从事高能实验物理、基本粒 子物理、量子电动力学、辐射与物质的相 互作用等方面的研究。他最杰出的贡献是 在1974年，与里希特各自独立地发现了 J/粒子。为此，他们

20、共同获得了1976年 诺贝尔物理学奖。 1 1 布局谋篇 本文在材料处理上有什么特点？ 明确：本文布局谋篇重点突出，详略得当。在整体上，作者 并没有从童年到小学到初中到高中，按时间顺序叙事，而是 通过童年的两件趣事和高中时建立实验室的事例，突出他成 长为一名“物理学家”的“教育历程”，并不旁及其他成长 的经验；在局部上，如高中阶段，作者看了许多统一场理论 方面的书，并常常去斯坦福大学的物理图书馆，相关的理论 书籍是怎样启发、引导他研究的，这里肯定有许多精彩的故 事，但是作者只是一笔带过，重点放在制造“自己的原子对 撞机”上，其中具体的数据叙述得很详尽，让人体会到作者 严谨、踏实的性格，以及内在

21、的成为物理学家所需要的基本 素质。 艺术鉴赏 1 形象的描述 作者借助于想象，采用了拟 人化的笔法，让鲤鱼“科学 家们”会看会想，会提出问 题会说话，这样就使深奥的 科学道理变得浅显易懂。 2 语言准确、严密 作者讲究选词，讲究用恰如 其分的词句来表达周密严谨 的意思。 作作 设设 业业 计计 作者关于 “鲤鱼科 学家”的 幻想十分 有趣，如 果我们以 动物的眼 光观察人 类是不是 也很有意 思呢？ 假如有一位“动物 （狗、猫、鸡、燕 子等）科学家”， 专门研究人类的某 些行为，他写了一 篇“科普文”：人 类行为之谜。你替 这位“动物科学家” 做一回代笔人怎样？ 我没有特殊天赋，我只是极为 好

22、奇。 整个科学只不过是每日思考的 精练。 想象力比只是更重要。 我没有什么特别的才能，不过 喜欢刨根问底地追究题罢了。 在我审视我自己和我的思维方 式时，我的结论是：在吸收有益 的知识方面，奇思玄想的天赋对 我而言，比我的才能更重要。 爱因斯坦 我不知道在别人看来，我 是什么样的人；但在我自己 看来，我不过就象是一个在 海滨玩耍的小孩，为不时发 现比寻常更为光滑的一块卵 石或比寻常更为美丽的一片 贝壳而沾沾自喜，而对于展 现在我面前的浩瀚的真理的 海洋，却全然没有发现。 牛顿 A=X+Y+ZA代表成 功，X代表艰苦的劳动， Y代表正确的方法，Z 代表少说空话。 爱因斯坦 加来道雄划分的三类不可

23、能事物 第一类不可能：现在不可能实现，但它们并不违背已知的物理 学理论。它们可能在21世纪或22世纪变成现实，它们是：力场、 隐形术、移相器和死星、隐形传送、心灵感应、意志力、机器人、 不明飞行物和外星人、星际飞船、反物质和反宇宙。 第二类不可能：它们是一些位于我们现在了解的物理学领域边 缘的技术。人类或许能在一千年或数百万年后真正弄明白它们。 这些科技是：比光速更快的旅行、时间旅行和平行宇宙。 第三类不可能：它们是一些违背人们现在已知的物理学理论的 技术。如果它们最终被证实有可能实现，这些科技将让我们对物 理学的理解发生根本性改变。这些科技是：永动机和预知。 多维空间 0维：没有长宽高，单纯

24、的一个点，如奇点。 一维：只有长度二维：平面世界只有长宽 三维：长宽高立体世界我们肉眼亲身感觉到看到的世界三维空间是点的位置 由三个坐标决定的空间。客观存在的现实空间就是三维空间，具有长、宽、高三 种度量。数学、物理等学科中引进的多维空间概念，是在三维空间基础上所作的 科学抽象。四维：一个时空的概念日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是 指阿尔伯特爱因斯坦在他的广义相对论和狭义相对论中提及的“四维 时空”概念。我们的宇宙是由时间和空间构成。时空的关系，是在空间的架构上 比普通三维空间的长、宽、高三条轴外又加了一条时间轴，而这条时间的轴是一 条虚数值的轴。根据阿尔伯特爱因斯坦相对论所说：我们生活中所面对的三维 空间加上时间构成所谓四维空间。 一维是线，二维是面，三维是静态空间，四维是动态空间（因为有了时间）。 谢谢大家谢谢大家 部编版高中语文必修下册 第三单元第7课