物理学的重大进展 精选课件.ppt

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1、关于物理学的重大进展 第一页，本课件共有34页【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 牛牛顿 爱因斯坦因斯坦 普朗克普朗克第二页，本课件共有34页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，除非物体从来都是静止的，除非你用力推它才开始运动你用力推它才

2、开始运动”第三页，本课件共有34页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，本课件共有34页 一经典力学一经典力学1.1.产生背景：产生背景：文文艺复复兴运运动的影响的影响;资本主本主义的的发展。展。（1）经典力学奠基者典力学奠基者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 开创了开创了以实验事实

3、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，本课件共有34页（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：自然哲学自然哲学的数学原理的数学原理）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等等b.b.经

4、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。根据万有引根据万有引力发现海王星。力发现海王星。标志着近代科学的形成，标志着近代科学的形成，推动了物理学的发展。推动了物理学的发展。第六页，本课件共有34页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，本课件共有34页伽利略伽利略（1

5、564164215641642），），伟大的意大利物理学家和天大的意大利物理学家和天文学家，他开文学家，他开创了以了以实验事事实为根据并具有根据并具有严密密逻辑体体系和数学表述形式的近代科系和数学表述形式的近代科学，被誉学，被誉为“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准天空进行行观测，出版了，出版了星空使星空使者者一一书。16321632年，他出版了年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世关于托勒密和哥白尼两大世界体系的界体系的对话，把哥白尼的，把哥白尼的学学说推到了最推到了最终胜利的利的阶段。段。第八页，本课件共有34页16101610年，伽利略用望远镜发现年，伽利略

6、用望远镜发现有有4 4颗卫星围绕着木星转。这颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球一发现震动了整个欧洲和全球科学界。科学界。伽利略是第一位利用望远镜观伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发现的察天体的人。目前人类发现的1616颗木星卫星中，有颗叫颗木星卫星中，有颗叫“伽利略卫星伽利略卫星”。木木星星和和它它的的伽伽利利略略卫卫星星 第九页，本课件共有34页 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

7、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，本课件共有34页 科学的真理不科学的真理不应在在古代圣人的蒙着灰古代圣人的蒙着灰尘的的书上去找，而上去找，而应该在在实验中和以中和以实验为基基础的的理理论中去找。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，本课件共有34页 1590 1590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔的在斜塔的顶层做自由落体运做自由落体运动实验

8、，让两个重量相差两个重量相差1010倍的倍的铁球，球，同同时从塔从塔顶落下，落下，结果两果两球同球同时着地，因而，雄着地，因而，雄辩地一地一举推翻了束推翻了束缚人人们近近20002000年的希腊学者年的希腊学者亚里士多里士多德德关于重量不同的物体，关于重量不同的物体，其下落的速度也不相同的其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成物体下落速度与重量成正比正比”的理的理论。伽俐略开伽俐略开创了了实验物理的新物理的新时代，代，为经典力学的典力学的创立奠定基立奠定基础。第十二页，本课件共有34页牛顿牛顿出生于英国的林肯出生于英国的林肯郡，郡，16651665年年毕业于著名的于著名的剑桥大学三一学院

9、，大学三一学院，获得得学士学士学位。三年后又学位。三年后又获得得文学文学硕士学位。牛士学位。牛顿曾曾经长期担任英国皇家学会会期担任英国皇家学会会长，他，他还担任担任过英国英国议会会议员，授予，授予爵士爵士称号。称号。17271727年，他病逝，被安葬年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，于威斯敏斯特教堂，这是是一种极高的荣誉。一种极高的荣誉。牛顿（牛顿（1642172716421727）第十三页，本课件共有34页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牛顿家里的苹果树苹果树第十四页，本课件共有34页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？

10、v数学数学：二二项式定理，微式定理，微积分分v光学光学：发现太阳光的光太阳光的光谱，微粒，微粒说v天文学天文学：发明反射式望明反射式望远镜等等v力学力学：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理 物体运物体运动三大定律；万有引力定律三大定律；万有引力定律 形成形成经典力学体系典力学体系第十五页，本课件共有34页 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。古希古希腊的腊的亚里士多德里士多德认为地球是个正地球是个正球体，两千年来人球体，两千年来人们对此深信不此深信不疑。牛疑。牛顿却根据他的力学，却根据他的力学，说地地球是个扁球体，象只大桔子球是个扁球体，象只大

11、桔子。此。此言一出，学界言一出，学界哗然。地球那么然。地球那么大，牛大，牛顿又从不出又从不出远门，他凭，他凭什么什么说地球有点扁？可是法国地球有点扁？可是法国科学家科学家经过三次三次实地地测量，量，终于于证实了牛了牛顿的看法。的看法。用力学用力学能算出地球的形状，真是个奇能算出地球的形状，真是个奇迹。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，本课件共有34页第二件，第二件，用牛顿力学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长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，

12、就必然遵循力学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了16821682年出现的年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是彗星的轨道，指出它的回归周期是75767576年，由此预言年，由此预言它将在它将在17581758年再次出现。哈雷年再次出现。哈雷17051705年发表这个预言，当时年发表这个预言，当时他已他已4949岁，却要预言岁，却要预言5353年以后的事，岂非耸人听闻？可是年以后的事，岂非耸人听闻？可是17581758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。第十七页

13、，本课件共有34页 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，是因为太阳系中还是因为太阳系中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。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位

14、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，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一下子就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用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置未知行星的位置第十八页，本课件共有34页 17271727年年3 3月月2020日，日，伟大的牛大的牛顿逝世，他逝世，他被埋葬在威斯敏斯特被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上教堂，在他的墓碑上镌刻着：刻着：让人人们欢呼呼这样一一位多么位多么伟大的人大的人类荣荣耀曾耀曾经在世界上存在！在世界上存在！第十九页，本课件共有34页二、相对论的

15、创立二、相对论的创立经典力学无法解典力学无法解释一些新一些新问题2020世世纪初，初，爱因斯坦因斯坦 狭狭义相相对论（1905），广），广义相相对论（1916）1.1.创立背景：创立背景：2.2.创立：创立：3.3.意义：意义：相相对论的提出是物理学的提出是物理学领域的一次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典力学的绝对时空空观，深刻揭示了，深刻揭示了时间和空和空间的本的本质属性属性发展了展了牛牛顿力学，将其概括在相力学，将其概括在相对论力学之中力学之中推推动物理学物理学发展到一个新高度展到一个新高度第二十页，本课件共有34页 18791879年生于德国，是年生于德国，是举世世闻

16、名的名的德裔美国科学家，德裔美国科学家，现代物理学的开代物理学的开创者和奠基人。者和奠基人。爱因斯坦因斯坦19001900年年毕业于于苏黎士工黎士工业大学，后在大学任大学，后在大学任教，教，19141914年任皇家物理研究所所年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。兼柏林大学教授。19211921年年获诺贝尔物理学物理学奖。19331933年受希特勒迫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因斯坦在物理学的许多多领域都有域都有贡献，比如建立狭献，比如建立狭义相相对论并推广并推广为广广义相相对论、提出光的、提出光的量子概念，并以量子理量子概念，并以量子理论解解释光光电效

17、效应、辐射射过程、固体比程、固体比热等。等。爱因斯坦因斯坦（1879-19551879-1955）第二十一页，本课件共有34页爱因斯坦（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。相相对论的两个基本原的两个基本原理是理是相相对性原理和光速不性原理和光速不变原理原理。在相。在相对性原理中，性原理中，爱因斯坦因斯坦认为时间、运、运动、质量不是量不是绝对的，而是相的，而是相对的。的。较典型的典型的现象是运象是运动的物体的物体长度度变短（短（尺尺缩效效应）、运）、运动的的钟比静比静止的止的钟走得慢（走得慢（钟慢效慢效应）、运运动的物体

18、重量的物体重量变大大。第二十二页，本课件共有34页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，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。至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继承与发展继承与发展的关系的关系第二十三页，本课件共有34页 由于相由于相对论的的观点与人点与人

19、们的日常的日常经验不太一致，不太一致，甚至有着尖甚至有着尖锐的冲突，相的冲突，相对论从一开始就受到包括从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反一些科学家在内的很多人的反对。19211921年年爱因斯坦因斯坦获得了得了诺贝尔奖，当，当时不少德不少德国的国的诺贝尔奖获得者威得者威胁说，如果，如果给相相对论授授奖，他他们就要就要退回已退回已获得的得的奖章章，结果果评选委委员会只会只好好让爱因斯坦作因斯坦作为光光电效效应理理论的建立者得的建立者得奖，相相对论始始终没有没有获得得诺贝尔奖。但相但相对论在物理学上却非常合在物理学上却非常合理且理且为实验所所证实。第二十四页，本课件共有34页19C19C

20、末末-20C-20C初初,人人们对物物质的的认识深入到原子内部深入到原子内部微微观的的粒子运粒子运动不能用不能用经典力学来解典力学来解释爱因斯坦利用量子因斯坦利用量子论成功解成功解释了光了光电效效应丹麦玻丹麦玻尔提出有关原子的量子理提出有关原子的量子理论2020世世纪3030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：使人使人类对微微观世界的基本世界的基本认识取得革命性取得革命性进步步与相与相对论一起一起,构成构成现代物理学的基代物理学的基础，相，相对论和量子和量子论弥弥补

21、了了经典力学在典力学在认识宏宏观世界和微世界和微观世界方面的不足。世界方面的不足。它它们的提出，不的提出，不仅推推动了物理学自身的了物理学自身的进步，而且开步，而且开阔了人了人们的的视野，改野，改变了人了人们认识世界的角度和方式。世界的角度和方式。1900,1900,德国物理学家德国物理学家普朗克普朗克提出量子假提出量子假说，标志量志量子子论诞生。生。第二十五页，本课件共有34页加加热到不同温度的物体到不同温度的物体发出不同出不同颜色的光色的光 科学家科学家们为了了总结热辐射射规律，推律，推导出两个公式。出两个公式。但但这两个公式的两个公式的计算算结果果总是与是与实验结果不相符合。果不相符合。

22、19001900年，年，为了解决了解决热辐射理射理论上的疑点，德国物理学上的疑点，德国物理学家普朗克提出了家普朗克提出了量子假量子假说：辐射像物射像物质一一样，是由具有能，是由具有能量的基本量的基本单位量子来位量子来实现的。的。第二十六页，本课件共有34页 普朗克普朗克生于德国基生于德国基尔。18791879年在慕尼黑大学年在慕尼黑大学获得博得博士学位后，先后在慕尼黑大士学位后，先后在慕尼黑大学和基学和基尔大学任教。大学任教。由于由于量子量子论创立，普朗克立，普朗克获得得19181918年年诺贝尔物理学物理学奖。普普朗克是德国人所具有的最好朗克是德国人所具有的最好品品质的范例：的范例：诚恳，忠

23、于，忠于职守，他的守，他的业余余爱好是音好是音乐，在在这方面表方面表现了了专业艺术才才干；另一干；另一项业余余爱好是他一好是他一直直坚持到晚年的登山运持到晚年的登山运动。普朗克普朗克（1858194718581947）第二十七页，本课件共有34页 量子量子论和相和相对论是是现代物理学的两代物理学的两大支柱，量子大支柱，量子论的形成的形成标志着人志着人类对于客于客观规律的律的认识，开始从，开始从宏宏观世界世界深深入到入到微微观世界世界。量子力学和狭量子力学和狭义相相对论结合形成合形成原原子核物理学子核物理学，指，指导制造原子制造原子弹、氢弹和建和建立核立核电站。量子力学站。量子力学还为电子技子技

24、术、半、半导体技体技术、晶体技、晶体技术和激光技和激光技术等奠定等奠定了理了理论基基础。第二十八页，本课件共有34页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

25、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，本课件共有34页思考总结思考总结 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，本课件共有34页1 1、1717世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时期，其原因不包括期，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

26、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，本课件共有34页2 2、（、（20082008年江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻这年江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻这这样的铭文：这样的铭文：“他以神一般的力量，他以神一般的力量，第一个说明第一个说明了行星的运动和图像。了行星的运动和图像。”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，本课件共有34页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，本课件共有34页感谢大家观看第三十四页，本课件共有34页