第11课-物理学的重大进展-ppt课件

我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第四单元第四单元 近代以来世界的科学发展历程近代以来世界的科学发展历程科学勃兴科学勃兴 进展辉煌进展辉煌转化生产转化生产 科技革命科技革命文艺复兴文艺复兴 思想解放思想解放-经典力学、相对经典力学、相对论和量子论、进化论论和量子论、进化论（1111、1212课）课）-三次科技革命（三次科技革命（1313课）课）科技历程科技历程天文学领域革命天文学领域革命第四单元 近代以来世界的科学发展历程科学勃兴 进展1 学习目标学习目标 了解经典力学、相对论、量子论的主要了解经典力学、相对论、量子论的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。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 学习目标探究：他们分别是什么人？2 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伽利略伽利略的贡献及作用的贡献及作用经典力学重要奠基者经典力学重要奠基者2.2.牛顿经典力学牛顿经典力学基础基础:创立创立:特征特征:伽利略伽利略的研究成果的研究成果1687,1687,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和万有引力定律物体运动三大定律和万有引力定律标志近代自然科学的形成。标志近代自然科学的形成。4 4意义意义:以实验为基础、以数学为表达方式以实验为基础、以数学为表达方式 一经典力学1.产生背景：文艺复兴运动的影响;资本主义的3伽利略伽利略（1564164215641642），），伟大的意大利物理学家和天伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体实为根据并具有严密逻辑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，被誉为学，被誉为“近代科学之父近代科学之父”。他第一个把望远镜对准。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了天空进行观测，出版了星星空使者空使者一书。一书。16321632年，他年，他出版了出版了关于托勒密和哥白关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话尼两大世界体系的对话，把哥白尼的学说推到了最终把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。胜利的阶段。伽利略（15641642），伟大的意大利物理学家和天文学家4 15901590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔在斜塔的顶层做自由落体运动实验，的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1010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20002000年年的希腊学者的希腊学者亚里士多德亚里士多德关于关于重量不同的物体，其下落的重量不同的物体，其下落的速度也不相同的速度也不相同的“物体下落物体下落速度与重量成正比速度与重量成正比”的理论。的理论。伽俐略开创了实验物理的新伽俐略开创了实验物理的新时代时代，为经典力学的创立奠为经典力学的创立奠定基础定基础。1590年，伽俐略在斜塔的顶层做自由落体运动实验，让5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？数学数学：二项式定理，微积分二项式定理，微积分光学光学：发现太阳光的光谱，微粒说发现太阳光的光谱，微粒说天文学天文学：发明反射式望远镜等发明反射式望远镜等力学力学：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牛顿（牛顿（1642164217271727）牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？数学：二项式定理，6 第一件，第一件，用牛顿力学算用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。出地球的形状象只桔子。古希腊的亚里士多德认为古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人地球是个正球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，说他的力学，说地球是个扁球体，地球是个扁球体，象只大桔子。象只大桔子。此言一出，学界此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学家经过三点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了牛顿次实地测量，终于证实了牛顿的看法。的看法。用力学能算出地球的用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。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 第一件，用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。7第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期 长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了16821682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75757676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年年发表这个预言，当时他已发表这个预言，当时他已4949岁，却要预言岁，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年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。现，并被命名为哈雷彗星。第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期 8 17811781年天王星年天王星被发现，科学家用被发现，科学家用牛顿力学计算它的牛顿力学计算它的轨道，可是计算结轨道，可是计算结果总是同观测纪录果总是同观测纪录不大相符。经反复不大相符。经反复核算，观测无误。核算，观测无误。那问题是否出现在那问题是否出现在牛顿力学上面？牛顿力学上面？科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳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一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的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用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。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个位置，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 1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道9二、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2020世纪初，世纪初，爱因斯坦爱因斯坦 狭义相对论，广义相对论狭义相对论，广义相对论1.1.创立背景：创立背景：2.2.创立：创立：3.3.意义：意义：是物理学领域的一次是物理学领域的一次重大革命重大革命否定了否定了经典力学的绝对时空观经典力学的绝对时空观发展了发展了牛顿力学牛顿力学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二、相对论的创立经典力学无法解释一些新问题20世纪初，爱因斯10 18791879年生于德国，是举世闻年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，名的德裔美国科学家，现代物理现代物理学的开创者和奠基人。学的开创者和奠基人。爱因斯坦爱因斯坦19001900年毕业于苏黎士工业大学，年毕业于苏黎士工业大学，后在大学任教，后在大学任教，19141914年任皇家物年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。理研究所所长兼柏林大学教授。19211921年年获诺贝尔物理学奖。获诺贝尔物理学奖。19331933年受希特勒迫害离开德国年受希特勒迫害离开德国移居美国移居美国,爱因斯坦在物理学的爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如建立狭许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。体比热等。爱因斯坦爱因斯坦（1879-19551879-1955）1879年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，现代1119051905年年，爱因斯坦，爱因斯坦2626岁，接连写下岁，接连写下4 4篇改变整个篇改变整个2020世世纪物理学面貌的论文：纪物理学面貌的论文：1.1.光的量子说（解释光电效应）光的量子说（解释光电效应）2.2.布朗运动（证明分子的存在）布朗运动（证明分子的存在）3.3.狭义相对论狭义相对论（修正了牛顿力学）（修正了牛顿力学）4.4.质能互换律（质能互换律（E=mc2E=mc2）19161916年年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献：见也是最伟大的贡献：5.5.广义相对论广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）（取代了牛顿的万有引力理论）19051905 神奇的一年神奇的一年1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20世纪物理12 爱因斯坦爱因斯坦19051905年提出的相对论，后来称作狭义相对年提出的相对论，后来称作狭义相对论，论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间时间”会因速度快慢而改变会因速度快慢而改变的结论。的结论。相对论的例子：相对论的例子：一卷录音带，如果一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。是不一样的。什么是狭义相对论？什么是狭义相对论？爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对论，13什么是广义相对论？什么是广义相对论？广义相对论是新的万有引力概念广义相对论是新的万有引力概念 广义相对论的重要结论是，广义相对论的重要结论是，加速运动与引加速运动与引力场的运动是等价的力场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。引力所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个比喻。假想有一个对此，爱因斯坦作了一个比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。什么是广义相对论？广义相对论是新的万有引力概念 广义相14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，牛顿力学是相对论了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个力学在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，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。概念，至今仍指导着人们的物理学思想。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15 关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举，无论是真是假，人们对一位伟大举，无论是真是假，人们对一位伟大物理学家的崇拜是不会改变的。物理学家的崇拜是不会改变的。信不信由你：爱因斯坦小故事信不信由你：爱因斯坦小故事用手推车推孩子散步，竟会由于用手推车推孩子散步，竟会由于专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；19521952年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有为爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。他穿的袜子左右脚常不同颜色；他穿的袜子左右脚常不同颜色；关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举，无论是真是假，人们对一1619C19C末末-20C-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构成现代物理学的基础1900,1900,德国物理学家德国物理学家普朗克普朗克19C末-20C初,人们对物质的认识深入到原子内部微观的17 量子论和相对论是现代物理学的两大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客观支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从规律的认识，开始从宏观世界宏观世界深入到深入到微观微观世界世界。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核原子核物理学物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电站。量子力学还为电子技术、半导体技电子技术、半导体技术、晶体技术和激光技术术、晶体技术和激光技术等奠定了理论基等奠定了理论基础。础。量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的18我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物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理学的重大进展物理学的重大进展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1.背景 2.牛顿的经典力学 经典力学 量子论的诞19思考总结思考总结 物理学的发展给了我们什么样物理学的发展给了我们什么样的启示？的启示？敢于质疑，敢于质疑，勇于创新，勇于创新，实践出真知实践出真知.思考总结 物理学的发展给了我们什么样的启示？20我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1 1、1717世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时期，其原因不包括时期，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1、17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21我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2 2、一位科学家的墓碑上镌刻这这样的铭文：、一位科学家的墓碑上镌刻这这样的铭文：“他他以神一般的力量，以神一般的力量，第一个说明了行星的运动第一个说明了行星的运动和图像。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2、一位科学家的墓碑上镌刻这这样的铭文：“他以神一般的力量，22我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物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！于是一切藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。都是光明。”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3、英国著名诗人蒲伯说：“自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝23我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4 4、证明、证明“天上一日，地上一年天上一日，地上一年”的民间说法的是的民间说法的是A A、牛顿万有引力定律、牛顿万有引力定律B B、爱因斯坦相对论、爱因斯坦相对论C C、量子论、量子论D D、牛顿三大运动定律、牛顿三大运动定律4、证明“天上一日，地上一年”的民间说法的是B24