近代物理学的奠基者优秀PPT.ppt

近代物理学的奠基者近代物理学的奠基者第一页，本课件共有24页经典力学奠基者经典力学奠基者（1717世纪初）世纪初）经典力学建立者经典力学建立者（1717世纪晚期）世纪晚期）从经典力学发展到从经典力学发展到量子论、相对论量子论、相对论（1919世纪末世纪末2020世纪初）世纪初）伽利略（意）伽利略（意）牛顿（英）牛顿（英）普朗克（德）普朗克（德）爱因斯坦（德）爱因斯坦（德）近代物理学的发展过程第二页，本课件共有24页巨人肩上的思索巨人肩上的思索1 1、背景、背景 在中世纪的欧洲，亚里士多德的学说长在中世纪的欧洲，亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。近代科学诞生后，亚期被教会奉为教条。近代科学诞生后，亚里士多德的力学不断受到质疑。里士多德的力学不断受到质疑。第三页，本课件共有24页 伽利略（伽利略（1564156416421642），伟），伟大的大的意大利意大利物理学家和天文学家，物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为的近代科学，被誉为“近代科学近代科学之父之父”。他第一个把他第一个把望远镜望远镜对准对准天空进行观测，出版了星空使天空进行观测，出版了星空使者一书。者一书。16321632年，他出版了年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼学说推体系的对话，把哥白尼学说推到最终胜利的阶段。到最终胜利的阶段。2 2、伽利略的贡献、伽利略的贡献第四页，本课件共有24页（1 1）匀速运动、匀加速运动）匀速运动、匀加速运动（2 2）自由落体定律）自由落体定律（3 3）用自己制造的望远镜证明了哥白尼的）用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说日心说”15901590年，伽利略在比年，伽利略在比萨斜塔上做了萨斜塔上做了“自由落体自由落体”的著名实验，从此推翻的著名实验，从此推翻了亚里士多德了亚里士多德“物体落地物体落地下的速度和重量成比例下的速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续的学说，纠正了这个持续了了19001900年之久的错误结论。年之久的错误结论。第五页，本课件共有24页3 3、牛顿的贡献、牛顿的贡献第六页，本课件共有24页1666年秋天的一个傍晚，牛顿坐在花园的苹果树下，正在考虑一个运动的问题。忽然一只熟透的苹果掉了下来，正好落在牛顿的前面。这只苹果引起了牛顿的注意。他想，苹果为什么不向天上飞，也不向前后左右落，而偏偏垂直地落到地面上呢？肯定是地球在吸引它。既然地球能吸引离地面这么高的苹果树上的苹果，那它也肯定在吸引着月亮。经过研究、演算和论证，牛顿发现了万有引力定律。引自科学简史第七页，本课件共有24页（1 1）牛顿的运动三大定律）牛顿的运动三大定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。的重要支柱。（2 2）牛顿的万有引力定律）牛顿的万有引力定律（3 3）科学巨著自然哲学的数学原理总结了科学巨著自然哲学的数学原理总结了他的力学体系及数学、天文学方面的研究成果。他的力学体系及数学、天文学方面的研究成果。惯性定律惯性定律加速度定律加速度定律作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律牛顿的运动牛顿的运动三大定律三大定律万有引力定律万有引力定律经经典典力力学学体体系系第八页，本课件共有24页 我之所以我之所以能比别人看得远能比别人看得远些，是因为我站在些，是因为我站在巨人们的肩上。巨人们的肩上。牛顿牛顿第九页，本课件共有24页1 1、重大意义、重大意义（1）牛顿力学体系对自然界的）牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统合理的说明，力学现象做了系统合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。上的第一次理论大综合。（2）万有引力定律不仅适用于）万有引力定律不仅适用于太阳系而且适用于用于一切天体太阳系而且适用于用于一切天体运动和宇宙中的所有物体。使力运动和宇宙中的所有物体。使力学和天文学在理论上达到相当完学和天文学在理论上达到相当完备的程度，并且在科学实验中得备的程度，并且在科学实验中得到广泛的应用和验证，根据万有到广泛的应用和验证，根据万有引力定律，人们准确地算出了地引力定律，人们准确地算出了地球的平均密度和扁平度，正确地球的平均密度和扁平度，正确地解释了潮汐的成因。还在理论上解释了潮汐的成因。还在理论上首先预测了海王星的存在。首先预测了海王星的存在。（立。（立。第十页，本课件共有24页3）从此，科学摆脱了神学的束缚向前发）从此，科学摆脱了神学的束缚向前发展，成为近代科学形成的标志。展，成为近代科学形成的标志。19世纪近代科学进入全面繁荣时期，各世纪近代科学进入全面繁荣时期，各门自然科学的理论体系纷纷建立。门自然科学的理论体系纷纷建立。第十一页，本课件共有24页海王星和冥王星的发现海王星和冥王星的发现第十二页，本课件共有24页驱走乌云的太阳驱走乌云的太阳质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。”经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物体为研究对象的，一旦进入光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。第十三页，本课件共有24页 1919世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是是X X射线射线、放射性放射性和和电子的发现电子的发现。这三大发现以实验事实使。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机物理学危机”。过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎宇宙空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，它的间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都以速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。它为度量标准。第十四页，本课件共有24页1 1、背景、背景（1）19世纪的物理学领域，以牛顿力学为基础，形成世纪的物理学领域，以牛顿力学为基础，形成了完整的理论体系；了完整的理论体系；（2）19世纪末，物理学界的重大研究课题士黑体辐射，世纪末，物理学界的重大研究课题士黑体辐射，量子理论就是在此过程中发现的。量子理论就是在此过程中发现的。2 2、诞生、诞生（1）奥地利斯蒂芬：）奥地利斯蒂芬：1879年发现黑体辐射的总能量与年发现黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系；其温度之间的定量关系；（2）德国普朗克：）德国普朗克：1900年在关于正常光谱能量分布定年在关于正常光谱能量分布定律的理论中提出量子概念。标志着量子理论的诞生。律的理论中提出量子概念。标志着量子理论的诞生。第十五页，本课件共有24页 普朗克，普朗克，生于基尔。生于基尔。1879年年普朗克在慕尼黑大学获得博士学普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普大学任教。由于量子论创立，普朗克获得朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。第十六页，本课件共有24页3 3、发展、发展（1）德国爱因斯坦：）德国爱因斯坦：1905年解释光电效应，得出了光具年解释光电效应，得出了光具有波粒二象性的结论；有波粒二象性的结论；（2）法国德布罗意：）法国德布罗意：1923年提出物质波理论；年提出物质波理论；（3）奥、德物理学家：建立量子力学。）奥、德物理学家：建立量子力学。4 4、意义、意义（1）量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导人）量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导人们向物质运动的各个层面进行深入探讨；们向物质运动的各个层面进行深入探讨；（2）理论从根本上改变了近代物理学中的传统观念，使物理）理论从根本上改变了近代物理学中的传统观念，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生重大变革。学乃至整个自然科学的观念都发生重大变革。第十七页，本课件共有24页 1999年年12月，在月，在20世纪最后一期的时代世纪最后一期的时代周刊中，评出了一位周刊中，评出了一位“世纪人物世纪人物”。该刊称。该刊称赞他为赞他为“天才、政治难天才、政治难民、人道主义者、原子民、人道主义者、原子弹和宇宙迷的开启者弹和宇宙迷的开启者”，“以其伟大的思想和以其伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌无与伦比的形象独占鳌头头”。第十八页，本课件共有24页爱因斯坦的爱因斯坦的“时空时空”狭义相对论发表100周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。第十九页，本课件共有24页1、狭义相对论2、广义相对论创立内容意义1905年论动体的电动力年论动体的电动力学学1916年年（1）时间和空间都与物）时间和空间都与物质运动有关；质运动有关；（2）时间和空间随着物）时间和空间随着物质运动的速度的变化而变质运动的速度的变化而变化化（1）物质存在的现实空间是）物质存在的现实空间是弯曲的弯曲的（2）空间结构取决于物质的）空间结构取决于物质的质量和分布情况质量和分布情况（3）空间弯曲的程度体现为引）空间弯曲的程度体现为引力场强度力场强度（4）空间时间不是独立的存在，）空间时间不是独立的存在，它们是物质的存在形式。它们是物质的存在形式。打破绝对时间和绝对空间，打破绝对时间和绝对空间，但不是对牛顿力学的全盘但不是对牛顿力学的全盘否定，而是继承和发展否定，而是继承和发展第一次阐述了思维时空和物质第一次阐述了思维时空和物质的分布相联系的重要思想的分布相联系的重要思想第二十页，本课件共有24页这个故事形象地说明了时间和空间的相对性爱因斯坦关于相对论的比喻：为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”第二十一页，本课件共有24页爱因斯坦的爱因斯坦的“时空弯曲时空弯曲”概念概念第二十二页，本课件共有24页3 3、意义、意义（1）相对论的建立是对近代物理学理论框架的重大）相对论的建立是对近代物理学理论框架的重大突破，深刻揭示了突破，深刻揭示了空间和时间空间和时间的本质属性。的本质属性。（2）这种全新的时空观，运动观和物质观的形成，是人）这种全新的时空观，运动观和物质观的形成，是人类类思想发展史思想发展史中的一次中的一次根本性变革根本性变革，对整个自然科学和，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。哲学都产生了极其深远的影响。量子论和相对论是现代物理学的两大支柱第二十三页，本课件共有24页经经典典力力学学体体系系的的创创立立和和发展发展量子理论的诞生量子理论的诞生(从普朗克到爱因斯坦从普朗克到爱因斯坦)相对论的建立相对论的建立（爱因斯坦）（爱因斯坦）现现代代物物理理学学理理论论的的发展发展近近代代物物理理学学的的奠奠基基人人和和革革命命者者伽利略对亚里士多德力伽利略对亚里士多德力学观的否定学观的否定 牛顿对前人科学理论的牛顿对前人科学理论的发展发展 第二十四页，本课件共有24页