物理学重大发展.ppt

第四单元第四单元 近代以来世界的科学发展历程近代以来世界的科学发展历程科学勃兴科学勃兴 进展辉煌进展辉煌转化生产转化生产 科技革命科技革命文艺复兴文艺复兴 思想解放思想解放-经典力学、相对经典力学、相对论和量子论、进化论论和量子论、进化论（1111、1212课）课）-三次科技革命（三次科技革命（1313课）课）科科技技历历程程世界物理年学术报告会海报世界物理年学术报告会海报“世界物理年世界物理年”邮资明信片邮资明信片第第11 11课课 物理学的重大进展物理学的重大进展第第四四单单元元古希腊科学家古希腊科学家亚里士多德亚里士多德物理学的曲折发展物理学的曲折发展“落体的速度与重量成正比落体的速度与重量成正比”“物体从来都是静止的，除物体从来都是静止的，除非你用力推它才开始运动非你用力推它才开始运动”一一.经典力学经典力学1.1.经典力学的奠基者经典力学的奠基者-伽利略伽利略(1)(1)背景：背景：物质条件：资本主义的发展物质条件：资本主义的发展思想条件：文艺复兴运动的影响思想条件：文艺复兴运动的影响伽 利 略（15641642）意大利的物理学家和天文学家。意大利的物理学家和天文学家。自幼聪明好学，遇事好寻根问底。自幼聪明好学，遇事好寻根问底。从不迷信教会权威或盲从他人。从不迷信教会权威或盲从他人。提出提出日心说日心说，否定亚里士多，否定亚里士多德的地心说，掀起天文学的革命，德的地心说，掀起天文学的革命，从根本上动摇了宗教神学的理论从根本上动摇了宗教神学的理论基础。基础。信奉信奉“日心说日心说”的布鲁诺的布鲁诺(1548-(1548-1600)1600)被教会以火刑被教会以火刑处死。处死。哥白尼（1473-1543）(1)(1)背景：背景：一一.经典力学经典力学1.1.经典力学的奠基者经典力学的奠基者-伽利略伽利略(2)(2)成就：成就：天文学：天文学：发现了自由落体定律发现了自由落体定律物理学物理学外力只是改变运动状态的原因外力只是改变运动状态的原因用自制的望远镜发现了许多星用自制的望远镜发现了许多星体，证明了哥白尼提出的体，证明了哥白尼提出的“日日心说心说”的正确性。的正确性。有人记载伽利略曾在有人记载伽利略曾在意大利比萨斜塔上作过自意大利比萨斜塔上作过自由落体的实验。结果两个由落体的实验。结果两个重量相差重量相差10倍的球同时落倍的球同时落地，证明了亚里士多德的地，证明了亚里士多德的观点是错误的。观点是错误的。“两个铁球同时落地！两个铁球同时落地！”开创了以实验事实为根据的开创了以实验事实为根据的近代科学近代科学（特征：观察和实验）（特征：观察和实验），为后来经典力学的创立和发为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。展奠定了基础。(1)(1)背景背景：一一.经典力学经典力学1.1.经典力学的奠基者经典力学的奠基者-伽利略伽利略(2)(2)成就：成就：(3)(3)意义：意义：伽利略受审伽利略受审一一.经典力学经典力学1.1.经典力学的奠基者经典力学的奠基者-伽利略伽利略2.2.经典力学的建立者经典力学的建立者-牛顿牛顿(1)(1)标志：标志：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理物体运动三大定律和万有引力定律物体运动三大定律和万有引力定律(2)(2)主要内容主要内容:(3)(3)显著特征显著特征:以实验为基础，以数学为表达形式以实验为基础，以数学为表达形式适用于宏观低速运动物体适用于宏观低速运动物体(4)(4)影响影响:标志着近代科学的形成：标志着近代科学的形成：理论的科学性和预见性理论的科学性和预见性 使人类获得了用理性解决问题的自使人类获得了用理性解决问题的自信，促进了启蒙运动的发展，促进了信，促进了启蒙运动的发展，促进了人类的思想解放人类的思想解放 促进英国工业革命产生促进英国工业革命产生牛 顿（16421727）英国著名的科学家，英国著名的科学家，在物理学、数学、天文学在物理学、数学、天文学等方面都作出了卓越贡献。等方面都作出了卓越贡献。他曾长期担任他曾长期担任英国皇家学英国皇家学会会长会会长，还担任过，还担任过英国议英国议会议员会议员，被授予，被授予爵士称号爵士称号。牛顿所处时代牛顿所处时代（1717世纪中叶至世纪中叶至1818世纪初）世纪初）的时代特征的时代特征经济上：资本主义发展到手工工场时期经济上：资本主义发展到手工工场时期政治上：资本主义制度在英国确立政治上：资本主义制度在英国确立思想上：启蒙运动逐渐兴起和发展思想上：启蒙运动逐渐兴起和发展经典力学与中世纪的自然观和方法论相经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是比，最显著的特征是注重实验注重实验数学化数学化体现微观世界体现微观世界经验法经验法A.B.C.D.二二.相对论的创立相对论的创立1.1.背景：背景：“物理学危机物理学危机”狭义相对论和广义相对论狭义相对论和广义相对论2.2.内容：内容：笑话：笑话：有一次卓别林和爱因斯坦共同出席有一次卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴会都受到了热闹的欢迎，卓别林一次宴会都受到了热闹的欢迎，卓别林说：大家欢迎我是因为他们都能理解我，说：大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你大家欢迎你是因为他们都不理解你说明了相对论深奥难懂，而且有悖说明了相对论深奥难懂，而且有悖于人们的日常生活于人们的日常生活爱因斯坦爱因斯坦（1879-19551879-1955）1905-19151905-19151905-19151905-1915年年年年提出了相提出了相对论，发展了牛顿力对论，发展了牛顿力学。学。20世纪最后一期世纪最后一期时代时代周刊评选出周刊评选出“世纪人物世纪人物”，这样，这样称一位伟人：天才，称一位伟人：天才，政治难民，人道主义政治难民，人道主义者，原子和宇宙谜的者，原子和宇宙谜的开启者，以其最伟大开启者，以其最伟大的思想和无与伦比的的思想和无与伦比的形象独占鳌头。形象独占鳌头。作为科学家的爱因斯坦，他是作为科学家的爱因斯坦，他是窥见上帝秘密的人；作为思想窥见上帝秘密的人；作为思想家的爱因斯坦，他是窥见人间家的爱因斯坦，他是窥见人间秘密的人。秘密的人。有高度社会责任感的人，通常是具有良有高度社会责任感的人，通常是具有良心的智识者。让我们轻轻地伸出我们的心的智识者。让我们轻轻地伸出我们的手，抚摸一下爱因斯坦的滚烫的良心：手，抚摸一下爱因斯坦的滚烫的良心：1939年年8月月2日，爱因斯坦出于对人日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统类命运的极大关注，写信给罗斯福总统建议美国务必抢在法西斯德国之前制造建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹；后来，当原子弹真的从潘多出原子弹；后来，当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说，误就是建议研制原子弹。他痛心地说，“早知如此，我宁可当个修表匠！早知如此，我宁可当个修表匠！”爱爱因斯坦就核武器问题的懊悔，代表了人因斯坦就核武器问题的懊悔，代表了人类良知的高度，是人类良心发出的最强类良知的高度，是人类良心发出的最强音。听爱因斯坦的自责之声，我们明白音。听爱因斯坦的自责之声，我们明白人类良知之宝贵人类良知之宝贵 1955年年4月月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：席勒的诗结束了那朴素的葬礼：我们全都获益不浅，我们全都获益不浅，全世界都感谢他的教诲；全世界都感谢他的教诲；那专属他个人的东西，那专属他个人的东西，早已传遍广大人群。早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，他像行将陨灭的彗星，光华四射，光华四射，把无限的光芒同他的光芒永相连结。把无限的光芒同他的光芒永相连结。他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。片带走。但至今没有结论。是物理学领域的一次重大革命是物理学领域的一次重大革命（否定了（否定了发展了发展了是人类思想史上的一次根本性变革是人类思想史上的一次根本性变革（全新（全新的时空观、运动观和物质观的形成，对整个的时空观、运动观和物质观的形成，对整个自然科学和哲学都产生了深远的影响）自然科学和哲学都产生了深远的影响）二二.相对论的创立相对论的创立3.3.意义：意义：1.1.背景：背景：2.2.内容：内容：1919世纪经典物理学达到巅峰状态，世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，年轻的普朗克和乎完美的程度。这时，年轻的普朗克和他的老师发生了一段对话：他的老师发生了一段对话：普朗克：普朗克：“老师，我准备把我的一生都老师，我准备把我的一生都献给物理理论学！献给物理理论学！”老师：老师：“年轻人，物理学是一门已经完年轻人，物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展，把成了的学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。一生都献给这门学科，太可惜了。”对对话话三三.量子论的诞生和发展量子论的诞生和发展1.1.背景：背景：1919世纪末世纪末2020世纪初，电子和放射线的发现世纪初，电子和放射线的发现实验表明微观粒子的运动不能用经典力学实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的理论进行描述的理论进行描述2.2.诞生：诞生：爱因斯坦利用量子理论解释光电效应爱因斯坦利用量子理论解释光电效应19001900年，德国普朗克提出量子假说年，德国普朗克提出量子假说3.3.发展：发展：波尔提出有关原子的量子理论波尔提出有关原子的量子理论4.4.建立建立：2020世纪世纪3030年代，一门新的物理学年代，一门新的物理学分支分支-量子力学建立起来量子力学建立起来5.5.意义：意义：量子力学和狭义相对论结合形成原子核量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础术和激光技术等奠定了理论基础 见课本见课本伽利略（奠基）伽利略（奠基）牛顿（建立）牛顿（建立）经经典典力力学学相对论相对论爱因斯坦爱因斯坦量子论量子论普朗克等普朗克等练习练习（1）爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场）爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为重大革命，主要是因为否定了经典力学的绝否定了经典力学的绝对时空观对时空观揭示了时间、空间并非绝对不变揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性的本质属性打破了经典力学体系的局限性打破了经典力学体系的局限性使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界到微观世界A、B、C、D、（2）现代物理学的基础是现代物理学的基础是A、牛顿力学、牛顿力学B、相对论、相对论C、量子假说、量子假说D、量子理论、相对论、量子理论、相对论（3）海王星的发现是根据）海王星的发现是根据A、哥白尼日心说的推算 B、牛顿理论的推测C、法拉第演说计算 D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示