物理学的重大进展 (2).ppt
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1、关于物理学的重大进展(2)现在学习的是第1页,共45页地心说地心说中世纪时,基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封中世纪时,基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷,天是盒(篷)盖,地是盒闭的大盒子或大帐篷,天是盒(篷)盖,地是盒(篷)底,圣地耶路撒冷居盒(篷)底的中央,日(篷)底,圣地耶路撒冷居盒(篷)底的中央,日月星辰悬挂在盖上,此即所谓的月星辰悬挂在盖上,此即所谓的“宇宙帐篷说宇宙帐篷说”。后来,亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系后来,亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心,托马斯逐渐深入人心,托马斯阿奎那将亚里士多德理论融入阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之
2、后,地心理论即获得了正统地位。地球居宇基督教神学之后,地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义,人类及其居住的地球被宙中心的思想被赋予了宗教意义,人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中,沐浴着上帝的光辉,并被圣恩所笼置于上帝的怀抱之中,沐浴着上帝的光辉,并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层,推动着宇宙的运行,注视着罩。上帝位处宇宙的最外层,推动着宇宙的运行,注视着人类的一举一动。人类的一举一动。现在学习的是第2页,共45页文艺复兴时期,波兰科学家哥白尼提出文艺复兴时期,波兰科学家哥白尼提出“太阳中心说太阳中心说”从根从根本上动摇了宗教神学的理论基础本上动摇了宗教神学的理论
3、基础 现在学习的是第3页,共45页一、经典力学一、经典力学(一)经典力学的重要奠基者(一)经典力学的重要奠基者伽利略伽利略现在学习的是第4页,共45页伽利略(伽利略(15641642),伟大的意),伟大的意大利物理学家和天大利物理学家和天文学家,他开创了文学家,他开创了以实验事实为根据以实验事实为根据并具有严密逻辑体并具有严密逻辑体系和数学表述形式系和数学表述形式的近代科学,被誉的近代科学,被誉为为“近代科学之父近代科学之父”。他第一个把望。他第一个把望远镜对准天空进行远镜对准天空进行观测,出版了观测,出版了星星空使者空使者一书。一书。1632年,他出版了年,他出版了关于托勒密和哥关于托勒密和
4、哥白尼两大世界体系白尼两大世界体系的对话的对话,把哥白,把哥白尼的学说推到了最尼的学说推到了最终胜利的阶段。终胜利的阶段。现在学习的是第5页,共45页一一.经典力学经典力学1 1、近代科学产生的背景:、近代科学产生的背景:A.(社会前提:)文艺复兴运动的影响(社会前提:)文艺复兴运动的影响B.B.(物质条件:)资本主义发展为其提供了(物质条件:)资本主义发展为其提供了物质基础物质基础C.C.科学家勇于探索的精神科学家勇于探索的精神现在学习的是第6页,共45页2.主要成就:(1)物理学物理学通过实验证实了外力并不是通过实验证实了外力并不是维持运动状态的原因,只是维持运动状态的原因,只是改变运动状
5、态的原因。改变运动状态的原因。发现了自由落体定律、匀速发现了自由落体定律、匀速运动、匀加速运动。运动、匀加速运动。发现科学研究方法。发现科学研究方法。(2)天文学天文学用自制望远镜观测天体,并证用自制望远镜观测天体,并证明哥白尼明哥白尼“日心说日心说”的正确的正确.出版出版关于关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话托勒密和哥白尼两大世界体系的对话。现在学习的是第7页,共45页一一.经典力学经典力学3 3、意义:、意义:开创了以实验事实为根据的并具有开创了以实验事实为根据的并具有严密逻辑的近代科学,为后来经典严密逻辑的近代科学,为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。力学的创立和发展奠定了基础。被誉
6、为被誉为“现代科学之父现代科学之父”现在学习的是第8页,共45页 1609年,伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球年,伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平,并绘制了第一幅月面图。表面凹凸不平,并绘制了第一幅月面图。伽伽利利略略的的折折射射式式望望远远镜镜伽伽利利略略的的手手稿稿现在学习的是第9页,共45页 亚里士多德(约前亚里士多德(约前384前前322)是古希腊)是古希腊著名的哲学家、科学家和教育家。他首次将哲著名的哲学家、科学家和教育家。他首次将哲学和其它学科区分开来,开创了逻辑学、伦理学和其它学科区分开来,开创了逻辑学、伦理学、政治学和生物学等学科的独立研究。亚里学、政治学和
7、生物学等学科的独立研究。亚里士多德认为,士多德认为,外力是维持运动状态的原因。外力是维持运动状态的原因。1604年伽利略经实验明确表明:年伽利略经实验明确表明:外力并不是维持外力并不是维持运动状态的原因,只是改变运动状态的原因运动状态的原因,只是改变运动状态的原因。并且并且在实验中他发现:物体下落时的距离与所用时间在实验中他发现:物体下落时的距离与所用时间的平方成正比,而物体下落的速度与物体的质量的平方成正比,而物体下落的速度与物体的质量无关,这就是著名的无关,这就是著名的落体定律落体定律。为经典力学的为经典力学的建立奠定了基础。建立奠定了基础。现在学习的是第10页,共45页亚里士多德古希腊文
8、化的集大成者u“落体的速度与重量成正比”。u“物体从来都是静止的,除非你用力推它才开始运动”,如“推箱子”。比萨斜塔比萨斜塔两个铁球同时落地!两个铁球同时落地!(重量相差(重量相差10倍)倍)现在学习的是第11页,共45页“哥伦布发现了新大陆,伽利略发现了新宇宙”。u由于宣传哥白尼学说,由于宣传哥白尼学说,1616年,宗教裁判年,宗教裁判所责令伽利略保持沉默。所责令伽利略保持沉默。对话对话被认为被认为违反禁令。违反禁令。u伽利略被召到罗马,囚禁伽利略被召到罗马,囚禁缺席审判缺席审判苦苦刑恐吓刑恐吓当众跪着忏悔当众跪着忏悔终身监禁,他的终身监禁,他的书也被列为禁书。书也被列为禁书。u1642年,
9、在贫病交加中逝世,享年年,在贫病交加中逝世,享年78岁。岁。u1983年,罗马教廷正式承认,年,罗马教廷正式承认,350年前宗年前宗教裁判所的审判是错误的。教裁判所的审判是错误的。现在学习的是第12页,共45页(二)经典力学的建立 牛顿牛顿(牛顿(16421727)现在学习的是第13页,共45页1642年,牛顿出生于英国林肯郡,遗腹年,牛顿出生于英国林肯郡,遗腹子子。1665年毕业于著名的剑桥大学三一年毕业于著名的剑桥大学三一学院,获得学士学位。三年后又获得学院,获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长,他还担任过英国议国皇家学会
10、会长,他还担任过英国议会议员,授予爵士称号。会议员,授予爵士称号。1727年,他年,他病逝,被安葬于威斯敏斯特教堂,这是病逝,被安葬于威斯敏斯特教堂,这是一种极高的荣誉。一种极高的荣誉。现在学习的是第14页,共45页2.主要成就:(1)力学方面:)力学方面:1687年,出版了年,出版了自然哲学自然哲学的教学原理的教学原理一书,一书,提出物理运动的三大定律提出物理运动的三大定律和万有引力定律和万有引力定律,而三大定律和万有引力定律而三大定律和万有引力定律标志着形成了一个标志着形成了一个以实验为基础,以数学为表以实验为基础,以数学为表达形式的牛顿力学体系,即经典力学体系。达形式的牛顿力学体系,即经
11、典力学体系。现在学习的是第15页,共45页1、在光学方面,牛顿发现了日光是由不同的颜色即不同波、在光学方面,牛顿发现了日光是由不同的颜色即不同波长的光构成的,奠定了光谱分析的基础,制作了牛顿色盘。长的光构成的,奠定了光谱分析的基础,制作了牛顿色盘。他在他在1704年出版了年出版了光学光学一书,创立了光的一书,创立了光的“微粒说微粒说”。2、在热学方面也有研究成果,确定了冷却定律、在热学方面也有研究成果,确定了冷却定律3、在数学方面,他与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学,同、在数学方面,他与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学,同时,他还在前人研究基础上,建立了二项式定理。时,他还在前人研究基础上,建立
12、了二项式定理。4、在天文学领域,他在、在天文学领域,他在1671年创制了反射望远镜,初步考察了行年创制了反射望远镜,初步考察了行星的运动规律;他还解释了潮汐现象,并预言地球不是正球体,并星的运动规律;他还解释了潮汐现象,并预言地球不是正球体,并由此说明了岁差现象。由此说明了岁差现象。现在学习的是第16页,共45页一一.经典力学经典力学(1)(1)标志:标志:1687年出版年出版自然哲学的数学原自然哲学的数学原理理一书,提出了一书,提出了物体运动三大物体运动三大定律和万有引力定律等定律和万有引力定律等(2)(2)特点特点以实验为基础,以数学为表以实验为基础,以数学为表达形式达形式适用于宏观低速运
13、动物体适用于宏观低速运动物体现在学习的是第17页,共45页v 我不知道世人对我是怎样看的,不过我只觉得自己好像是一个在海滨玩耍的孩子,有幸拾到光滑美丽的石子,但真理的大海,我还没有发现。我所以有这样的成就,是因为我站在巨人的肩膀上的缘故。站在巨人的肩上v牛顿经典力学体系:牛顿经典力学体系:v牛顿力学三定律:惯性定律和加速度定律牛顿力学三定律:惯性定律和加速度定律(伽利略伽利略研究为基础研究为基础)v作用力与反作用力定律作用力与反作用力定律(笛卡尔笛卡尔研究为基础研究为基础)v万有引力定律:万有引力定律万有引力定律:万有引力定律(开普勒开普勒研研究,自己创立的微积分做计算工具究,自己创立的微积分
14、做计算工具)现在学习的是第18页,共45页3.经典力学的影响:(1 1)这一体系对解释和预见物理现象,)这一体系对解释和预见物理现象,具有决定意义,后来根据万有引力定律,具有决定意义,后来根据万有引力定律,人们发现了海王星、冥王星。它标志着近人们发现了海王星、冥王星。它标志着近代科学的形成。代科学的形成。(2 2)为第一、二次工业革命的发明准备了)为第一、二次工业革命的发明准备了一定理论基础。一定理论基础。现在学习的是第19页,共45页经典力学的适用范围1.只适用于宏观物体(宏观世界)只适用于宏观物体(宏观世界)的运动的运动;2.只适用于低速运动的物质,是绝对只适用于低速运动的物质,是绝对的时
15、空论的时空论现在学习的是第20页,共45页“物理学危机”u19世纪末,面对经典物理学近乎完美的发展,有的物理学家世纪末,面对经典物理学近乎完美的发展,有的物理学家表示: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。和完美这座大厦。”u但是,物理学界连续发生了三个重大事件,这就是但是,物理学界连续发生了三个重大事件,这就是X射线、放射性和射线、放射性和电子的发现电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化。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。物理学家们曾认为的似乎已经基本的传统观念
16、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,从根本上出现了动摇,这就是上完成了的经典物理学体系,从根本上出现了动摇,这就是所谓的所谓的“物理学危机物理学危机”。u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,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。似乎宇宙间存在着一个永远走动着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,速率永远相同,世界上的一切运动在时的大钟,在任何情况下,速率永远相同,世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。间上都以它为度量标准。现在学习的是第21页,共45页
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