物理学的重大发展.ppt

第四单元近代以来世界的科学发展历程,物理学（经典力学、相对论、量子论）生物学（进化论）三次科技革命的发明创造（蒸汽机、电力、计算机）,第四单元近代以来世界的科学发展历程,科学理论,科学技术,第11课物理学的重大发展,第12课探索生命起源之迷,第13课从蒸汽机到互联网,近代科学开端的标志：天文学革命近代科学正式形成的标志：经典力学体系的建立,近代科学：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科学,第11课物理学的重大发展,第11课物理学的重大进展一.经典力学的创立1.近代科学产生的背景2.伽利略经典力学的奠基者3.牛顿创立经典力学体系二.相对论的创立1.背景：19世纪出现经典力学无法解释的新现象2.提出：爱因斯坦狭义相对论和广义相对论3.历史意义：对物理学对人类思想三.量子论的诞生与发展1.背景：经典力学无法解释微观的粒子运动2.诞生：1900年普朗克提出量子假说3.发展：爱因斯坦玻尔4.意义：革命性进步现代物理学基础开阔视野,适用于宏观物体低速运动状态,适用于宏观宇宙高速运动状态,适用于微观世界的粒子运动,经典力学,小结：力学的进展历程,、量子力学,相对论力学,下列哪一理论的提出，使人类对微观世界的认识有了革命性的进步？（）A万有引力定律B进化论C相对论D量子理论,D,宇宙探险一书认为，由于科学家“揭示了时间空间与物质分布、运动之间的辩证关系，提出了新的宇宙观，同时使得现代物理学和天文学如此结合而产生了天体物理学，为人类研究和探索宇宙提供了新的更广泛的途径。”你认为为此作出最重要贡献的应是()A创立万有引力的牛顿B创立相对论的爱因斯坦C提出量子假说的普朗克D提出太阳中心说的哥白尼,B,电视系列片大国崛起解说词中说：“三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么会往低处流？太阳为什么会升起落下？这些今大看来简单至极的问题，曾经是根本无法认识和把握的。”随着科学的发展，这些“根本无法认识和把握”的问题，终于被人类破解了。其标志性科学成就是()A哥白尼日心说B牛顿的经典力学C达尔文进化论D爱因斯坦相对论,B,“在牛顿描述的世界中，处处充满着井然有序的规律和法则于是更多的人开始建立这样一种世界观：既然物质世界有着如此的自然规律，那么在人类社会的发展中，也应该有类似的规律存在。”这一观点说明了牛顿的发现可以改变人的世界观对文艺复兴和宗教改革的兴起产生了影响对思想家们描绘资产阶级共和国的蓝图产生影响为资产阶级革命奠定了理论基础ABCD,C,伽利略通过梁的弯曲试验和理论分析，指出对长度相似的圆柱形梁，抗弯力矩和半径立方成比例。1685年，牛顿发现了万有引力定律：两个物体之间有引力，引力和距离的平方成反比，和两个物体质量的乘积成正比。从这两个事例中可以看出自然科学的特征之一（）A试验是近代科学研究的全部方式B数学方式是主要表达形式C17世纪物理学是核心学科和基础学科D揭示时间和空间的本质属性,B,哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为近代以来最伟大的科学家，其理论的共同之处是A得到了科学实验的验证B改变了人类对自然世界的认识C推动了技术的重大突破D科学地概括出物质运动的定律,B,科学技术的进步是推动人类社会发展的动力。下列重大发明(发现)与应用之间建立起的对应关系，不正确的是A.牛顿力学定律蒸汽机的发明B.电磁学原理冥王星的发现C.相对论核能的利用D.量子力学理论半导体的发明,B,再见,一、经典力学的创立1、近代自然科学产生的背景,资本主义工业和商品经济的发展为近代自然科学的产生奠定物质基础并成为主要动力。新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动优秀科学家的实践和刻苦钻研,伽利略（1564-1642）意大利伟大的物理学家和天文学家，被誉为“近代科学之父”。,二.经典力学的创立1.伽利略经典力学的奠基者,2.伽利略经典力学的奠基者,贡献：创立科学的研究方法：实验和观察。物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律，改变了亚里士多德以来有关运动的观念天文学：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“日心说”的正确性。重大意义：开创了以实验事实为根据并有严密逻辑体系的近代科学，标志着物理学的真正开端为经典力学的建立奠定了基础。,1632年伽利略出版关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话。1633年，罗马教皇召令他到罗马受审，强迫他签字“悔过”并判处终身监禁。伽利略受审300年多后，即1983年，罗马教皇为伽利略平反。,伽利略所做的两个铁球同时落地实验,有人记载伽利略曾在意大利比萨斜塔上作过自由落体的实验。结果两个重量相差10倍的球同时落地，证明了亚里士多德的观点是错误的。,“两个铁球同时落地！”,伽利略的手稿,伽利略的折射式望远镜,1609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。,牛顿（16431727）,英国伟大的科学家，在物理学、数学、天文学等方面都作出了卓越贡献。他毕业于剑桥大学三一学院,曾长期担任英国皇家学会会长，还担任过英国议会议员，被授予爵士称号。,3.牛顿创立经典力学体系,3.牛顿创立经典力学体系,内容：,创立标志：1687年发表自然哲学的数学原理,提出了物体机械运动三大定律和万有引力定律等，形成了以实验为基础的以数学为表达形式的牛顿力学体系。,意义:,对解释和预见物理现象有决定性意义（发现了海王星、冥王星）实现了自然科学的第一次理论性大综合；标志着近代科学的正式形成牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类进入蒸汽时代用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础,力学方面：提出物体运动的三大定律和万有引力定律数学方面：发明了二项式定理；与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学。光学方面：发现了太阳光的光谱，1704年出版了光学一书，创立了光的“微粒说”。天文学领域：1671年创制了反射望远镜。,知识拓展：牛顿的主要贡献,牛顿发明了第一架反射望远镜,经典力学的适用范围：1.只适用于宏观物体（宏观世界）的运动;2.只适用于低速运动的物质，是绝对的时空论,海王星的发现,二、相对论的创立1.背景：（1）经典力学体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。(2)19世纪科学得到了飞速发展，物理学研究深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。物理学研究中遇到了一些经典力学无法解释的新问题。2.提出：爱因斯坦提出“狭义相对论”和“广义相对论”3.历史意义：（1）对物理学：一次重大革命；相对论否定了经典力学的绝对时空观，也发展了牛顿力学（2）对人类思想：相对论打破了绝对化的思维模式，为人们提供了辨证地看待世界的途径,2.爱因斯坦提出相对论,爱因斯坦（1879-1955）德国伟大的物理学家。1905年青年爱因斯坦发表论动体的电动力学，提出狭义相对论，引发了20世纪物理学的一场革命。1916年建立广义相对论。1933年因遭德国法西斯迫害前往美国，后入美国籍。,广义相对论则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系）。认为空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。,狭义相对论讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律。认为时间和空间随着物质运动速度的变化而变化，会发生尺缩效应和钟慢效应；质量会随着物体运动速度增大而增大。,相对论的主要内容：,爱因斯坦于20世纪初提出质量能量公式E=MC2。这一质能转化原理揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密，为原子能的利用奠定了理论基础。,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。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，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，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，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理且为实验所证实。,这件事对你有何启示？不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识并不一定总是正确的。,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。,相对论和经典力学的关系,你认为应该怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？,学思之窗,三、量子论的诞生与发展1.背景：电子和放射线的发现，打开了原子的大门微观粒子的运动不能用经典力学原理说明2、诞生：1900年德国普朗克提出量子假说。认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的，把能量不连续的概念带入了物理学。这一假说宣告了量子论的诞生。3、发展：爱因斯坦利用量子理论成功解释光电效应玻尔提出了有关原子的量子理论20世纪30年代，量子力学（研究微观世界粒子运动规律的科学）建立,普朗克（18581947）是近