物理学的重大进展 讲稿.ppt

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1、关于物理学的重大进展 第一页，讲稿共三十四页哦【课程标准课程标准】了解经典力学的主要内容，认识其在近代了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。自然科学理论发展中的历史地位。探究：他们分别是什么人？有什么贡献？探究：他们分别是什么人？有什么贡献？第第1111课课 物理学的重大进展物理学的重大进展伽利略伽利略牛顿牛顿爱因斯坦爱因斯坦普朗克普朗克第二页，讲稿共三十四页哦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，除非你物体从来都是静止的，除非你用力推它才开始运动用力推它才开

2、始运动”第三页，讲稿共三十四页哦1.1.背景背景 2.2.牛顿的经典力学牛顿的经典力学 经典力学经典力学 量子论的诞生与发展量子论的诞生与发展 相对论的创立相对论的创立物物理理学学的的重重大大进进展展1.1.背景背景 2.2.创立创立 3.3.意义意义1.1.背景背景 2.2.诞生诞生 3.3.发展发展 4.4.意义意义第四页，讲稿共三十四页哦 一经典力学一经典力学1.1.产生背景：产生背景：文艺复兴运动的影响文艺复兴运动的影响;资本主义的发展。资本主义的发展。（1）经典力学奠基者）经典力学奠基者2.2.产生过程产生过程伽利略伽利略a.a.成就：成就：发现自由落体定律发现自由落体定律 开创了开

3、创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的系的近代科学。近代科学。为后来为后来经典力学经典力学的创立和发展的创立和发展奠定了基础。奠定了基础。b.b.研究方法：研究方法：观察和实验观察和实验第五页，讲稿共三十四页哦（2 2）经典力学建立者）经典力学建立者 一经典力学一经典力学1.1.产生背景：产生背景：2.2.产生过程产生过程（1 1）经典力学奠基者）经典力学奠基者伽利略伽利略牛顿牛顿a.a.成就：成就：创立了创立了经典力学体系（经典力学体系（标志：标志：自然哲学的自然哲学的数学原理数学原理）提出物体运动的三大定律和万有引力定律提出物体运动的三大定律和万有引力定律

4、等等b.b.经典力学经典力学建立的意义：建立的意义：解释和预见许多物理现象。解释和预见许多物理现象。根据万有根据万有引力发现海王星。引力发现海王星。标志着近代科学的形标志着近代科学的形成，推动了物理学的发展。成，推动了物理学的发展。第六页，讲稿共三十四页哦3.经典力学中应注意的地方经典力学中应注意的地方 （1）显著特征）显著特征 a.注重实验注重实验 b.数学化数学化 （2）适用范围）适用范围 只适用于宏观物体（宏观世界）的运动只适用于宏观物体（宏观世界）的运动;只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论 一经典力学一经典力学第七页，讲稿共三十四页哦伽

5、利略伽利略（1564164215641642），），伟伟大的意大利物理学家和天文大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，和数学表述形式的近代科学，被誉为被誉为“近代科学之父近代科学之父”。他。他第一个把望远镜对准天空进行观第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了测，出版了星空使者星空使者一书。一书。1632年，他出版了年，他出版了关于托勒关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对密和哥白尼两大世界体系的对话话，把哥白尼的学说推到了，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。最终胜利的阶段。第八页，讲稿共三

6、十四页哦16101610年，伽利略用望远镜发现年，伽利略用望远镜发现有有4 4颗卫星围绕着木星转。这一颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球科学发现震动了整个欧洲和全球科学界。界。伽利略是第一位利用望远镜观察天伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发现的体的人。目前人类发现的1616颗木颗木星卫星中，有颗叫星卫星中，有颗叫“伽利略伽利略卫星卫星”。木木星星和和它它的的伽伽利利略略卫卫星星 第九页，讲稿共三十四页哦 他又发现太阳上有黑子，月球上有他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的“日心说日心说”找到了有力证据。宗教

7、法庭找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。年多后，把他软禁在家，不准外出。年多后，伽伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：伽伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！地球确实在围着太阳转！”他的努力他的努力没有白费，越来越多的人开始探索星空没有白费，越来越多的人开始探索星空和科学！和科学！第十页，讲稿共三十四页哦 科学的真理不应在古科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理中和以实验为基础的理论中去找。论中去找。伽利略伽利略“近代科学之父近代科学之父”伽俐略伽俐略 第十一页，讲稿共三十四页哦 1590

8、年，年，伽俐略伽俐略在斜塔的在斜塔的顶层做自由落体运动实验，顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差让两个重量相差10倍的铁球，倍的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，雄辩地一同时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚人们近举推翻了束缚人们近2000年年的希腊学者的希腊学者亚里士多德亚里士多德关关于重量不同的物体，其下于重量不同的物体，其下落的速度也不相同的落的速度也不相同的“物体物体下落速度与重量成正比下落速度与重量成正比”的理的理论。论。伽俐略开创了实验物理伽俐略开创了实验物理的新时代，的新时代，为经典力学的创为经典力学的创立奠定基础立奠定基础。第十二页，讲稿共三

9、十四页哦牛顿牛顿出生于英国的林肯出生于英国的林肯郡，郡，1665年毕业于著名的年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得剑桥大学三一学院，获得学学士士学位。三年后又获得学位。三年后又获得文文学学硕士学位。牛顿曾经长硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会他还担任过英国议会议员议员，授予授予爵士爵士称号。称号。1727年，年，他病逝，被安葬于威斯敏他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高斯特教堂，这是一种极高的荣誉。的荣誉。牛顿（牛顿（1642172716421727）第十三页，讲稿共三十四页哦这就是牛顿在这就是牛顿在剑桥的苹果树剑桥的苹果树牛顿家里的

10、苹牛顿家里的苹果树果树第十四页，讲稿共三十四页哦牛顿有哪些重要贡献？牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？其中最重要的是什么？v数学数学：二项式定理，微积分二项式定理，微积分v光学光学：发现太阳光的光谱，微粒说发现太阳光的光谱，微粒说v天文学天文学：发明反射式望远镜等发明反射式望远镜等v力学力学：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；万有引力定律物体运动三大定律；万有引力定律 形成经典力学体系形成经典力学体系第十五页，讲稿共三十四页哦 第一件，第一件，用牛顿力学算出用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。地球的形状象只桔子。古希腊古希腊的亚里士多德认为地球是个正的亚里士多德认为地

11、球是个正球体，两千年来人们对此深信球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，不疑。牛顿却根据他的力学，说说地球是个扁球体，象只大桔地球是个扁球体，象只大桔子子。此言一出，学界哗然。地球。此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学什么说地球有点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了家经过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。牛顿的看法。用力学能算出地球用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。的形状，真是个奇迹。历史上证实牛顿历史上证实牛顿力学的三件事力学的三件事第十六页，讲稿共三十四页哦第二件，第二件，用牛顿力学

12、算出了哈雷彗星回归周期用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期长期以来长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了雷用牛顿力学算出了16821682年出现的彗星的轨道，指出它的回年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是归周期是75767576年，由此预言它将在年，由此预言它将在17581758年再次出现。哈雷年再次出现。哈雷17051705年发表这个预言，当时他已年发表这个预言，当时他已4949岁，却要预言岁

13、，却要预言5353年以后的年以后的事，岂非耸人听闻？可是事，岂非耸人听闻？可是17581758年这颗彗星果然如期出现，年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。并被命名为哈雷彗星。第十七页，讲稿共三十四页哦 1781 1781年天王星被发年天王星被发现，科学家用牛顿力现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可学计算它的轨道，可是计算结果总是同观是计算结果总是同观测纪录不大相符。经测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛那问题是否出现在牛顿力学上面？顿力学上面？科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有是因为太阳系中

14、还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就看到了一颗新的行星看到了一颗新的行星海王星海王星。第三件：第三件：用牛顿力学算出了一颗未用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置知行星的位置第十八页，讲稿共三十四页哦 1727年年3月月20日，伟日，伟大的牛顿逝世，他被大的牛顿逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教埋葬在威斯敏斯特

15、教堂，在他的墓碑上镌堂，在他的墓碑上镌刻着：刻着：让人们欢呼这样一让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在！耀曾经在世界上存在！第十九页，讲稿共三十四页哦二、相对论的创立二、相对论的创立经典力学无法解释一些新问题经典力学无法解释一些新问题20世纪初，世纪初，爱因斯坦爱因斯坦 狭义相对论（狭义相对论（1905），广义相对论（），广义相对论（1916）1.1.创立背景：创立背景：2.2.创立：创立：3.3.意义：意义：相对论的提出是物理学领域的一次相对论的提出是物理学领域的一次重大革命重大革命它否定了它否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示了时间和空间经典力学的绝对时空

16、观，深刻揭示了时间和空间的本质属性的本质属性发展了发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中牛顿力学，将其概括在相对论力学之中推动推动物理学发展到一个新高度物理学发展到一个新高度第二十页，讲稿共三十四页哦 1879年生于德国，是年生于德国，是举世闻名的德举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏年毕业于苏黎士工业大学，后在大学任教，黎士工业大学，后在大学任教，1914年任皇家物理研究所所长兼柏林大学年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。教授。1921年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。1933年受希特勒迫

17、害离开德国移年受希特勒迫害离开德国移居美国居美国,爱因斯坦在物理学的许多爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如建立狭义相对领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。效应、辐射过程、固体比热等。爱因斯坦爱因斯坦（1879-1955）第二十一页，讲稿共三十四页哦爱因斯坦（爱因斯坦（1879-1955）1905-1915年提出了相对论，年提出了相对论，发展了牛顿力学。发展了牛顿力学。相对论的两个基本原理相对论的两个基本原理是是相对性原理和光速不变相对性原理和光速不

18、变原理原理。在相对性原理中，。在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、运动、爱因斯坦认为时间、运动、质量不是绝对的，而是相质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（动的物体长度变短（尺缩尺缩效应效应）、运动的钟比静）、运动的钟比静止的钟走得慢（止的钟走得慢（钟慢效应钟慢效应）、运动的物体重量变大运动的物体重量变大。第二十二页，讲稿共三十四页哦相对论和经典力学有何关系？相对论和经典力学有何关系？1 1.相对论否定了经典力学的相对论否定了经典力学的绝对时空观绝对时空观；2.2.相对论相对论发展发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学

19、在低速状态下的一个低速状态下的一个特例特例；3.3.牛顿力学是整个力学的牛顿力学是整个力学的基础基础，牛顿所创造的概念，至，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。今仍指导着人们的物理学思想。相对论和经典力学是相对论和经典力学是相对论和经典力学是相对论和经典力学是继承与发展继承与发展继承与发展继承与发展的关系的关系第二十三页，讲稿共三十四页哦 由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。一些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因

20、斯坦获得了诺贝尔奖年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要他们就要退回已获得的奖章退回已获得的奖章，结果评选委员会只，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为好让爱因斯坦作为光电效应理论光电效应理论的建立者得奖，的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。理且为实验所证实。第二十四页，讲稿共三十四页哦19C末末-20C初初,人们对物质的认识深入到原子内部人们对物质的认识深入到原子内部微观的微观的粒子运动粒子

21、运动不能用经典力学来解释不能用经典力学来解释爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应丹麦玻尔提出有关原子的量子理论丹麦玻尔提出有关原子的量子理论20世纪世纪30年代，量子力学建立起来年代，量子力学建立起来三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展1.1.背景：背景：2.2.诞生诞生:3.3.发展：发展：4.4.意义：意义：使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步与相对论一起与相对论一起,构成现代物理学的基础，相对论和量子论弥补了经典构成现代物理学的基础，相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。力学

22、在认识宏观世界和微观世界方面的不足。它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。改变了人们认识世界的角度和方式。1900,德国物理学家德国物理学家普朗克普朗克提出量子假说，标志量子提出量子假说，标志量子论诞生。论诞生。第二十五页，讲稿共三十四页哦加热到不同温度的物体发出不同颜色的光加热到不同温度的物体发出不同颜色的光 科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。但这两个公式的计算结果总是与实验结

23、果不相符合。1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了普朗克提出了量子假说量子假说：辐射像物质一样，是由具有能量：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。的基本单位量子来实现的。第二十六页，讲稿共三十四页哦 普朗克普朗克生于德国基尔。生于德国基尔。1879年在慕尼黑大学获得博年在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。学和基尔大学任教。由于量由于量子论创立，普朗克获得子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。普朗克普朗克是德国人所具有的最好品质是德国人所具

24、有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，的范例：诚恳，忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这他的业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。持到晚年的登山运动。普朗克普朗克（18581947）第二十七页，讲稿共三十四页哦 量子论和相对论是现代物理学的两量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从客观规律的认识，开始从宏观世界宏观世界深入深入到到微观世界微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成量子力学和狭义相对论结合形成原子原子核物理学核物

25、理学，指导制造原子弹、氢弹和建，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为立核电站。量子力学还为电子技术、半电子技术、半导体技术、晶体技术和激光技术导体技术、晶体技术和激光技术等奠定了等奠定了理论基础。理论基础。第二十八页，讲稿共三十四页哦物理学发展的过程物理学发展的过程经典力学奠基者（17世纪初）经典力学建立者（17世纪晚期）从经典力学发展到相对论、量子论（19世纪末20世纪初）伽利略（意）牛顿（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）“近代科学之父”开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。标志着物理学的真正开端，为牛顿经典力学的创立奠定基础。对自然规律第一次进行的理论性概括和总结，标

26、志着近代科学的形成。实现了物理学上的第一次飞跃。海王星的发现是证明牛顿力学定律有效性的最成功范例。相对论：否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示时间和空间的本质属性；发展了牛顿力学，将其概括在子相对论力学中，推动物理学发展到新高度。量子论：使人类对微观世界的认识有了革命性的进步。两者构成了现代物理学的基础。第二十九页，讲稿共三十四页哦思考总结思考总结 物理学的发展给了我们什么样的物理学的发展给了我们什么样的启示？启示？v敢于质疑，敢于质疑，v勇于创新，勇于创新，v实践出真知实践出真知.第三十页，讲稿共三十四页哦1 1、1717世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时期，世纪是人类在自然科学领域取

27、得重大突破的时期，其原因不包括其原因不包括A A、资本主义经济发展的要求、资本主义经济发展的要求B B、科学家的艰苦努力、科学家的艰苦努力C C、理性主义的确立、理性主义的确立D D、工业资本主义的推动、工业资本主义的推动第三十一页，讲稿共三十四页哦2 2、（、（20082008年江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻这这年江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻这这样的铭文：样的铭文：“他以神一般的力量，他以神一般的力量，第一个说明了第一个说明了行星的运动和图像。行星的运动和图像。”这位科学家应该是这位科学家应该是A A、伽利略、伽利略B B、牛顿、牛顿C C、爱因斯坦、爱因斯坦D D、普朗克、普朗克第三十二页，讲稿共三十四页哦3 3、英国著名诗人蒲伯说：、英国著名诗人蒲伯说：“自然界和自然规律隐藏自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。光明。”由此可以看出牛顿的主要贡献是由此可以看出牛顿的主要贡献是A A、建立了经典力学体系、建立了经典力学体系B B、建立了微积分理论、建立了微积分理论C C、提出了万有引力定律、提出了万有引力定律D D、提出了进化论的观点、提出了进化论的观点第三十三页，讲稿共三十四页哦感谢大家观看第三十四页，讲稿共三十四页哦