物理学的重大进展2011-9-27.ppt

第11课 物理学的重大进展,这四个人分别是谁？对物理学作出了什么贡献？,1、奠基者,一、经典力学,伽利略,伽 利 略 （15641642）,意大利的物理学家和天文学家。自幼聪明好学，遇事好寻根问底。从不迷信教会权威或盲从他人。,提出日心说，否定亚里士多德的地心说，掀起天文学的革命，从根本上动摇了宗教神学的理论基础。,信奉“日心说”的布鲁诺(1548-1600)被教会以火刑处死。,哥白尼（1473-1543）,结合时代背景，分析为什么从16世纪开始，西欧社会出现了一大批敢于发表见解，挑战教会权威的学者？（或科学出现新发展的原因）,？,文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响和推动,西欧资本主义的兴起,亚里士多德古希腊文化的集大成者,“落体的速度与重量成正比”。 “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”。,物理学的曲折发展,古希腊科学家 亚里士多德,？,？,伽利略用什么办法推翻亚里士多德的学说？,比萨斜塔 两个铁球同时落地！ （重量相差10倍）,？,伽利略用什么办法推翻亚里士多德的学说？,通过观察和实验；,伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了星空使者一书。1632年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。,伽利略经典力学的奠基者,（15641642）,伽利略折射式望远镜,伽利略 贡献,“哥伦布发现了新大陆， 伽利略发现了新宇宙”。,由于宣传哥白尼学说，1616年，宗教裁判所责令伽利略保持沉默。对话被认为违反禁令。 伽利略被召到罗马，囚禁缺席审判苦刑恐吓当众跪着忏悔终身监禁，他的书也被列为禁书。 1642年，在贫病交加中逝世，享年78岁。 1983年，罗马教廷正式承认，350年前宗教裁判所的审判是错误的。,伽利略受审,一、经典力学,2、建立者牛顿,思考： 身前身后，牛顿为什么总赢得掌声不断、鲜花无数？,(2)物理学的成就：,？,牛顿出生于英国的林肯郡，1665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，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。,（1）背景,1643-1727,（1）物体运动三大定律；万有引力定律； （2）形成了以实验为基础、以数学为表达形式的经典力学体系； 代表作：自然哲学的数学原理,三大运动定律： （一）惯性定律：物体若不受力，则始终保持原有的运动状态，即静止或作等速度运动。 （二）运动定律：物体受力必做加速度运动，其加速度正比于作用力，反比于物体的质量。 （三）作用与反作用定律：甲物体对乙物体施力之同时，乙物体会对甲物体施以大小相等、方向相反的另一个力。,经典力学中应注意的地方 1.特征 ： 1）注重实验 2）数学化 2.适用范围：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。,(3)经典力学的意义： 海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。 标志着近代科学的形成，推动了物理学的发展。,海王星和冥王星的发现,1、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。他在1704年出版了光学一书，创立了光的“微粒说”。 2、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，同时，他还在前人研究基础上，建立了二项式定理。 4、在天文学领域，他在1671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，并由此说明了岁差现象。,经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是 注重实验 数学化 体现微观世界 经验法 A. B. C. D. ,A,二、相对论的创立,1、背景：经典物理学的危机 19世纪末三大发现：x射线、放射性和电子，经典力学无法解释研究中的新问题，如：黑体辐射、光电效应等。,2、过程,（1）1905年提出狭义相对论；,（2）1916年，完成广义相对论的最终形式。,（1）物理学领域的一次重大革命(否定？揭示？)； （2）发展了牛顿力学。,3、意义,1879-1955,狭义相对论发表100周年， 也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛， 但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。,爱因斯坦20世纪最伟大的科学家,广义相对论认为，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。 广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。,笑话： 有一次卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴会都受到了热闹的欢迎，卓别林说：大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你,说明了相对论深奥难懂，而且有悖于人们的日常生活,狭义相对论发表100周年，也许全世界只有几十个人能完全 理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。,有高度社会责任感的人,1939年8月2日，爱因斯坦写信给罗斯福总统，建议美国务必抢在德国之前制造出原子弹；后来，当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说，“早知如此，我宁可当个修表匠！”,1955年 4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼： 我们全都获益不浅， 全世界都感谢他的教诲； 那专属他个人的东西， 早已传遍广大人群。 他像行将陨灭的彗星， 光华四射， 把无限的光芒同他的光芒永相连结。 他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。,成功的秘诀,一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一 个公式给他：Axyz 爱因斯坦解释道：“A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法” “z代表什么？”青年迫不及待地问。“代表少说废话”爱因斯坦说。,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； 2、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；,对话,19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，年轻的普朗克和他的老师发生了一段对话： 普朗克：“老师，我准备把我的一生都献给物理理论学！” 老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”,？,老 师 的 预 言 正 确 吗？,1、背景 微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明,2、诞生,1900年，普朗克提出量子假说，宣告量子论诞生,(1)爱因斯坦成功解释光电效应； (2)玻尔提出有关原子的量子理论； (3)20世纪30年代，量子力学建立。,三、量子论的诞生与发展,3、发展,1858-1947,普朗克（18581947）生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后,先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗 克家是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。,量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，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、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。,今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。,（2）量子论与相对论一起构成了现代物理学的基础；被称为现代物理学的两大支柱，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；,4、意义,（3）推动了物理学的发展，开阔了人们的眼界，对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，这直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。,（1）量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。,小结：物理学的发展给了我们什么样的启示？,敢于质疑，勇于创新，实践出真知,物理学发展的过程,科学技术是第一生产力,课堂检测,伽利略被称为“天上的哥伦布”，这是因为他 A发现落体定律 B为经典力学奠基 C在天文学方面作出贡献 D注重实践和实验,C,科学技术是第一生产力,课堂检测,伽利略被认为是真正具有近代科学精神的第一人，主要是因为他 A引发近代自然科学革命 B推翻天主教会的宇宙观 C继承和发展了哥白尼的