物理学的重大进展 (2)2精品文稿.ppt

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1、物理学的重大进展第1页，本讲稿共24页探究：探究：他们分别是什么人？有什么贡献？他们分别是什么人？有什么贡献？第2页，本讲稿共24页 一、经典力学1.产生背景：产生背景：（1 1）社会前提：文）社会前提：文艺复兴运动对科学艺复兴运动对科学 研究产生了重要影响研究产生了重要影响（2 2）物质条件：资本主义发展为其提供）物质条件：资本主义发展为其提供 了物质基础了物质基础 （3 3）科学家勇于探索的精神）科学家勇于探索的精神第3页，本讲稿共24页2.奠基奠基伽利略的贡献伽利略的贡献 伽利略伽利略（15641642），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

2、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第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了星空使者行观测，出版了星空使者一书。一书。1632年，他出版了年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白世界体系的对话，把哥白尼的学说推到了最终胜利的尼的学说推到了最终胜利的阶段。阶段。第4页，本讲稿共24页 1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到年，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。月

3、球表面凹凸不平，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第5页，本讲稿共24页（1）创立科学的研究方法：实验和观察。创立科学的研究方法：实验和观察。（2）物理学：实验证明力与运动状态的关系，物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。发现自由落体定律等。（3）天文学：自制望远镜观察天体并取得大天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼量成果的第一人，证明了哥白尼“日心说日心说”的正的正确性。确性。第6页，本讲稿共24页（1）开创开创了以实验事实为根据并具有了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的严密逻辑体系的近代科学近

4、代科学（2）为后来）为后来经典力学的创造和发展经典力学的创造和发展奠定了基础奠定了基础第7页，本讲稿共24页 牛顿出生于英国的林肯郡，牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。议会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝，被安葬于年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。极高的荣誉。牛顿（牛顿（1642172

5、7）3.创立创立牛顿力学体系牛顿力学体系第8页，本讲稿共24页（1）力学方面：）力学方面：1687年，出版了自然哲学年，出版了自然哲学的教学原理一书，的教学原理一书，提出物理运动的三大定提出物理运动的三大定律和万有引力定律律和万有引力定律，而三大定律和万有引力定，而三大定律和万有引力定律标志着形成了一个律标志着形成了一个以实验为基础，以数学为以实验为基础，以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。主要成就主要成就第9页，本讲稿共24页1.1.注重实验注重实验2.2.数学化数学化第10页，本讲稿共24页（2 2）在光学方面，牛顿）在光学方面，牛顿发现

6、发现了日光是了日光是由不同的颜色即不同波长的光构成的，奠由不同的颜色即不同波长的光构成的，奠定了定了光谱光谱分析的基础，制作了牛顿色盘。分析的基础，制作了牛顿色盘。他在他在17041704年出版了光学一书，创立了年出版了光学一书，创立了光的光的“微粒说微粒说”。（3 3）在数学方面，他与莱布尼兹几乎同）在数学方面，他与莱布尼兹几乎同时创立了时创立了微积分学微积分学。（4 4）在天文学领域，他在）在天文学领域，他在16711671年创制了年创制了反射望远镜反射望远镜。第11页，本讲稿共24页（1 1）这一体系对）这一体系对解释和预见物理解释和预见物理现象，具有决定意义现象，具有决定意义，后来根据

7、万，后来根据万有引力定律，人们发现了有引力定律，人们发现了海王星海王星、冥王星。冥王星。（2 2）为）为第一、二次工业革命第一、二次工业革命的发明的发明准备了一定的理论基础。准备了一定的理论基础。第12页，本讲稿共24页二、相对论的创立二、相对论的创立 1.相对论提出的历史背景相对论提出的历史背景（1 1）过去的物理学以牛顿理论为基础，认为时间和空）过去的物理学以牛顿理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。（2 2）1919世纪随着科学的飞速发展，科学家发现世纪随着科学的飞速发展，科学家发现高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学无法高

8、速运动的微观粒子发生的现象，经典力学无法解释。解释。第13页，本讲稿共24页2.相对论的提出及主要内容相对论的提出及主要内容爱因斯坦爱因斯坦（1879-1955）1905-1915年年提出了相对论，提出了相对论，发展了牛顿力学。发展了牛顿力学。第14页，本讲稿共24页（1 1）狭义狭义相对论：物体运动时，相对论：物体运动时，质量会随物质量会随物体运动速度增长而增加体运动速度增长而增加，同时，空间和时间，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生发生尺缩效应和钟慢效应尺缩效应和钟慢效应。（2 2）广义广义相对论：空间和时间的性质不仅取相对论：

9、空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也决于物质的运动情况，也取决于物质本身的取决于物质本身的分布状态分布状态。第15页，本讲稿共24页狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论相相对对论论打破经典力学的绝对时打破经典力学的绝对时空观空观进一步深化对时间空间进一步深化对时间空间和引力现象的认识和引力现象的认识第16页，本讲稿共24页3.相对论提出的历史意义相对论提出的历史意义（1）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。（2）否定了经典力学绝对时空观，发）否定了经典力学绝对时空观，发展了牛顿力学。展了牛顿力学。（3）推动物理学发展到了新的高度。）推动

10、物理学发展到了新的高度。第17页，本讲稿共24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.相对论否定了经典力学的绝对时空观；相对论否定了经典力学的绝对时空观；2.相对论发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力相对论发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例；学在低速状态下的一个特例；3.牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。第18页，本讲稿共24页三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 1.量子论诞生的历史背景量子论诞生的历史背景（1）19c末末20c初，

11、电子和放射性的发现使人们对物初，电子和放射性的发现使人们对物质的认识深入到原子内部。质的认识深入到原子内部。（2）实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。物体的运动规律进行描述。第19页，本讲稿共24页2.量子论的诞生、发展和量子力学量子论的诞生、发展和量子力学（1）诞生：诞生：19001900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，宣告量子年，德国物理学家普朗克提出量子假说，宣告量子论诞生。论诞生。（2）发展：发展：爱因斯坦利用量子理论成功解释了光电效应；爱因斯坦利用量子理论成功解释了光电效应；玻尔提出了有关原子的量子理论；玻尔提出

12、了有关原子的量子理论；2020世纪世纪3030年代，量子力学建立。年代，量子力学建立。（量子力学：研究微观世界粒子运动规律的科学。）（量子力学：研究微观世界粒子运动规律的科学。）第20页，本讲稿共24页3.量子论的重要影响量子论的重要影响（1 1）使人类对微观世界的认识取得重大进步，是）使人类对微观世界的认识取得重大进步，是2020世纪世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。最深刻、最有成就的科学理论之一。（2 2）量子论与相对论共同构成现代物理学的基础，弥）量子论与相对论共同构成现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。（3 3）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。第21页，本讲稿共24页 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理学，指导制造原子弹、氢弹和，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、建立核电站。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半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。基础。第22页，本讲稿共24页第23页，本讲稿共24页第24页，本讲稿共24页