美国初中主流理科教材·科学探索者：声与光（第3版） [Sound and Light] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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编辑推荐

　　像科学家那样思考，像科学家那样探索。知识能力方法并重，动手动脑趣味无穷。
　　从本质上来说，科学家就是一群热衷于探究的人。他们提出问题，寻求答案，收集证据以及设计实验。他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。
　　第三版的《科学探索者》更加生动有趣，精彩纷呈，充满了各种学习的机会。令人兴奋的最新科学内容，赏心悦目的文字、图片以及丰富多彩的探究活动……所有这一切都将激发学生的想象力和求知欲，让他们完全沉浸到科学的世界中。

内容简介

　　《科学探索者》是一套多卷书，内容涵盖生命、地球和物质科学。它绝不仅仅是又一套可有可无的科学图书！《科学探索者》通过多种方法——文字、图片、动手活动和启发性的评估活动——采培养探究技能。这些方法加在一起，可帮助学生开始像科学家一样思考，并开始理解很多错综复杂的科学现象。
　　《美国初中主流理科教材·科学探索者：声与光（第3版）》中有对核心概念的探究、令人兴奋的最新科学内容、赏心悦目的文字和图片以及丰富多彩的动手活动，书中的一切都会激发学生的想象力和求知欲。

作者简介

　　帕迪利亚，Michael Padilla is a leader in middle school science education. He has served as an editor and elected officer for the National Science Teachers Association. He has been principal investigator of several National Science Foundation and Eisenhower grants and served as a writer of the National Science Education Standards.
　　As lead author of Science Explorer， Mike has inspired the team in developing a program that meets the needs of middle grades students， promotes science inquiry， and is aligned with the National Science Education Standards.

目录

科学事业减小音爆
第1章 波的特点
第1节 什么是波
第2节 波的性质
第3节 波的相互作用
第4节 与地球科学的综合地震波

第2章 声音
第1节 声音的本质
第2节 声音的性质
第3节 音乐
第4节 与生命科学的综合 怎样听到声音
第5节 声音的应用

第3章 电磁波谱
第1节 电磁波的性质
第2节 电磁波谱
第3节 产生可见光
第4节 技术与设计无线通信

第4章 光
第1节 光与颜色
第2节 反射与镜面
第3节 折射与透镜
第4节 与生命科学的综合看见光
第5节 光的应用

跨学科探索
电影的魔力
参考资料
技能手册
像科学家那样思考
科学测量
科学探究
技术设计
绘制图表
数学工具
阅读理解
附录A 实验室安全守则
致谢

精彩书摘

　　一架流线形的白色飞机冲上了美国加利福尼亚州的蓝天，开始了一次实际测试。之前，这架代号为F-5E的军用喷气式飞机已经经过了专门的改装。它的大鼻子尖尖的，非常光滑，底部呈弧线形。在天空中，这架飞机的飞行速度越来越快，最终超过了音速——声音传播的速度。这意味着飞机冲破了音障。地面指挥中心和附近飞机上的感应器都测量到了飞机冲破音障时发出的轻微“音爆”。音爆是指飞机的飞行速度超过音速时发出的尖锐轰鸣声。
　　这时，另一架未经改装的F-5E喷气式飞机也以超音速冲上了蓝天。科学家们屏住了呼吸，他们发现，这架飞机冲破音障时的声音非常巨大，与前一架完全不同！对两架飞机的测试结果证明，超音速飞行器的形状能够有效减小音爆。
　　航天工程师克里斯汀·达尔登是美国宇航局的一名国家级音爆专家，她的团队一直在研究减小音爆的方法。他们推断，改变飞行器的形状能够减小音爆，据此他们制成了各种飞机模型，在实验室里进行了各种测试。本文开头所描述的，就是他们根据自己的研究进行的首次实际飞行测试。这是距首次实现超音速飞行50年后，人类做出的又一项重大的发现。
　　事业历程
　　克里斯汀·达尔登从小在北卡罗来纳州门罗市长大。在乔治·华盛顿大学获得机械工程博士学位后，她在美国宇航局位于维吉尼亚州汉普顿市的兰利研究中心工作了30多年。现在，她是兰利研究中心规划部门的副主任。
　　采访克里斯汀·达尔登
　　选择工程专业
　　克里斯汀的第一份工作是数学教师。在20世纪60年代，她在弗吉尼亚州的一所学校教书，学校附近有一美国宇航局的实验室。当时，美国宇航局正在实施把宇航员送到月球的研究计划。后来，克里斯汀以数学家的身份进入了美国宇航局。
　　很快，她就迷上了美国宇航局工程师们的工作。“他们是这个计划中攻克难关的人。”她说，“他们总是亲自动手做一些非常有意思的工作。”那时，航天领域的工程师并不多，克里斯汀决定攻读工程学学位。从那以后，她就一直在美国宇航局研究超音速飞行器。
　　冲破音障
　　1947年，人类首次打破了音障。但是，随之而来的是人们开始不断地抱怨飞机冲破音障时产生的音爆的影响。这使得美国政府不得不通过立法来禁止飞机以超音速在美国上空飞行。
　　“有时候，音爆能够震碎玻璃窗，甚至将建筑物震垮。”克里斯汀说，“人们发现它非常扰人。直到现在，音爆仍然是商业超音速航空服务面临的最大障碍之一。”但是，如果人类能够找到减小音爆的方法，那又会如何呢？
　　什么是音爆？
　　你也许听到过飞机冲破音障时产生的那种巨大的响声。音爆听起来就像是雷暴天气天空中响起的惊天霹雷声或刺耳的爆炸声。
　　“音爆是一种压力波。”克里斯汀解释说，“飞机在飞行时会挤压它前面的空气分子，就像轮船在航行时船头推动水波一样。这样产生的压力就会以高压冲击波的形式向四周扩散开去。当冲击波传到我们的耳中时，我们就听到了巨大的轰鸣声。”
　　“想一想吹气泡的情景。”克里斯汀说，“当气泡吹起来时，里面空气的压强要比外面空气的压强大。当气球爆炸时，这种由压强差形成的压力就会立即以冲击波的形式传播出去。”
　　引语：“克里斯汀的团队发现，飞机的形状决定了它所产生的音爆的大小。”
　　你是如何研究声音的？
　　在美国宇航局，克里斯汀的音爆小组研究飞机超音速飞行时产生的音爆。记者问道：“你看不到音爆，你是如何研究它的呢？”
　　“我们的工作之一就是想出各种新的方法来观察和测量我们研究的对象。”克里斯汀说，“例如，我们知道所有的波都具有相同的特性。因此，通过研究波在水中传播的情形，就可推断它在空气中传播的情形。”
　　你如何测试飞机？
　　我们研究超音速飞机如何产生音爆的方法之一，就是让模型飞机在高速风洞中“飞行”。科学家们把钢质模型飞机放在风洞里，然后观察模型飞机在3倍于音速的风中的表现（声音的传播速度随高度和温度的变化而变化。在16℃的海平面上空，声音的传播速度约为每小时1207千米）。
　　风洞两侧安装的仪器能让克里斯汀听到模型飞机所产生的音爆。如果加上烟雾，她甚至还能看到空气从飞机表面流过时的情形。“实际上，我们能够看到冲击波。”她说。
　　如何减小音爆？
　　克里斯汀的研究小组发现，飞机的形状决定了它所产生的音爆的大小。他们利用计算机进行仿真实验，在风洞里进行模拟实验，并用真正的超音速飞机进行测试。一些实验表明，机翼的角度越向后倾，就越能减弱冲击波、减小音爆。另一些实验则表明，飞机的整体形状，尤其是流线形的设计，能够减小音爆。
　　但是，有些能减小飞机音爆的设计，往往不适合于飞机。“你能让一枚针在空中做超音速飞行，且不产生音爆。”克里斯汀解释说，“但是，飞机能设计成这种形状吗？”
　　2003年，经改装的F-5E喷气式飞机的飞行实验，让音爆研究从实验室走向了天空。这项实验是减小音爆研究的一个重要里程碑。也许将来有一天，商用超音速喷气式飞机也能被允许在美国上空飞行了。
　　……

前言/序言

　　我知道，你们将会发现这一版《科学探索者》生动有趣，精彩纷呈，充满了各种学习的机会，你们将会完全沉浸到科学的世界中。《科学探索者》是一套多卷书，内容涵盖生命、地球和物质科学。它绝不仅仅是又一套可有可无的科学图书！请让我梳理一下这套书的特色，尤其是其中对核心概念的探究、令人兴奋的最新科学内容、赏心悦目的文字和图片以及丰富多彩的动手活动，这一切都会激发学生的想象力和求知欲。
　　探究探究是科学教育的灵魂，也是《科学探索者》的核心。从本质上来说，科学家就是一群热衷于探究的人。他们提出问题，寻求答案，收集数据以及设计实验。他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。这些科学态度、解决问题的方式以及技能加在一起就是科学探究。
　　《科学探索者》通过多种方法——文字、图片、动手活动和启发性的评估活动——采培养探究技能。这些方法加在一起，可帮助学生开始像科学家一样思考，并开始理解很多错综复杂的科学现象。探究在《科学探索者》中占有举足轻重的地位，因此我在本文后面附上一篇短文专门来介绍它的本质特点和核心问题。
　　最新科学内容《科学探索者》的一个主要特色就是对于科学内容的深度呈现。像波、地球结构、天气和动植物等重要主题，均以系统的引人八胜的方式呈现出来，并通过生动有趣的例子介绍给学生。该套书会慢慢引导学生理解重要概念和原理，在提供给学生翔实有力的证据的同时，又让他们关注科学的核心概念。这不是被弱化的科学，而是为积极的探究型的学习者准备的科学。
　　启发性的图表、文字和图片《科学探索者》的文字通过提出问题、设置困境、援引不合常理的事实以及列举学生感兴趣的例子来吸引学习者。这种文字引人人胜，能够促使学生积极地理解各种概念。每页均包含有启发性的图片和图表，这些图片和图表与文字内容息息相关，有助于学生全面理解内容。但是，这些图片和图表并非仅作装饰之用，它们还为学生提供了视觉学习的方式，有助于他们刘重要科学概念建立印象并形成理解。图解也具有类似的作用，很多图解要求学生解释图表，从而与概念互动。图表还让学生跟踪像水循环这样的过程，或观察微小的、肉眼看不见的粒子之间是如何互动的。简而言之，文字和图表相得益彰，能够让学生深刻理解科学内容。
　　鼓励动手和动脑活动科学要求学生通过动手活动积极参与其中。《科学探索者》提供了丰富多彩的活动来帮助学生理解他们学习的知识。
　　“探索活动”设置于每章开头。这些简单的活动可帮助学生回忆他们已有的知识，或提供给他们数据，帮助他们更好地学习内容。例如，在一个探索活动中，让学生通过观察一个河流模型来做出各种推断。在另一个探索活动中，让学生玩弄各种乐器，从而了解声音是如何产生的。
　　“本章课题”让学生有机会长期、深入和全面地探究有趣的科学问题。在为期几周的时间里，学生建立和测试抗震模型，或制作喂鸟器以及观察和记录鸟类的行为。“本章课题”让学生体验到了真正的科学是什么以及真正的科学家在做什么。
　　“生活实验室”和“技能实验室”需要一堂谋的时间。它们能够帮助学生训练各项探究技能，并进行实验。在一次实验中，学生得到了有关太阳黑子的数据，并被要求根据这些数据来绘制图表，然后推断未来30年中太阳黑子活动的高峰期。在另一次实验中，学生自己设计实验步骤，并确定学习无意义的音节是否比学习有意义的词汇更艰难。
　　“试一试”“技能训练”和“家庭活动”均是一些简单的活动，可让学生研究某个科学概念并向别人展示自己的研究成果。在一次活动中，要求学生在一个金属勺的末端系上细绳，并将细绳放置到他们的耳边，然后用不同的物体敲击勺子，从而研究产生的声音。
　　我很高兴在中国出版《科学探索者》。我知道，像美国学生一样，中国学生也将会发现这套书的趣味。更重要的是，中国学生将会从《科学探索者》中获益良多。祝你们好运！

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