人教版必修3 物理学的重大进展 课件（共37张）.pptx

02 01 03 文艺复兴思想解放 科学勃兴进展辉煌 转化生产科技革命 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 近代自然科学诞生的背景 1 文艺复兴 地理大发现和宗教改革的推动 促进思想解放 2 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 3 自然科学自身发展的需要 人类社会先后开始在18世纪后期开始进入 蒸汽时代 19世纪晚期步入 电气时代 20世纪末跨入 信息时代 第一个 苹果 诱惑了夏娃 使人类有了智慧之源 1 第二个 苹果 砸醒了牛顿 使人类有了近代科学 2 第三个 苹果 成就了乔布斯 使人类有了精彩生活 3 三个改变世界 第11课物理学的重大进展 考纲要求 1 了解伽利略 牛顿对建立经典力学所做的贡献 2 了解普朗克提出量子论 爱因斯坦创立相对论 3 理解相对论 量子论提出的意义 目录 contents 经典力学 1 凡是运动的物体 一定有推动者在推着它运动 若你看到一个东西在移动 你就会寻找一个推动它的东西 当没什么东西推它时 它就会停止移动 是一个推着一个 不能无限制地追溯上去 必然存在第一推动者 落体的速度与重量成正比 亚里士多德 思考 亚里士多德关于运动的观点是建立在什么基础上 直觉 观察 思辨 演绎 1590年 伽利略在比萨斜塔上做了 两个铁球同时落地 的著名实验 从此推翻了亚里士多德 物体落地的速度和重量成比例 的学说 纠正了这个持续了1900年之久的错误结论 贡献 大大改变了亚里士多德以来有关运动的观念 开创了以实验事实为依据并具有严密逻辑体系的近代科学 为后来经典力学的创立和发展奠定了基础 思考 伽利略关于运动的观点是建立在什么基础上 观察 实验 伽利略的折射式望远镜 伽利略观察到的月亮 证明了哥白尼的 日心说 的正确性 关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话 我不知道世人对我是怎样看的 不过我只觉得自己好像是一个在海边玩耍的孩子 有幸拾到光滑美丽的石子 但真理的大海 我还没有发现 我所以有这样的成就 是因为我站在巨人们的肩膀上 牛顿 1643 1727 巨人们指谁 牛顿两大成就 1 经典力学体系2 微积分 经典力学 标志 内容 特点 1687年 自然哲学的数学原理 物体运动三大定律和万有引力定律 以实验为基础 以数学为表达形式 自然哲学的数学原理 万有引力公式 三百年前 人类的思想还充斥着迷信和恐惧 水为什么往低处流 太阳为什么升起落下 这些今天看来简单至极的问题 在当时却是根本无法认识和把握的 直到牛顿出现 人类才终于结束了这种状态 牛顿的发现 给人类带来从未有过的自信 曾经匍匐在上帝脚下的人类 终于大胆地抬起头来 开始用自己理性的眼光打量世界 大国崛起 经典力学的意义 1 经典力学确认了物体宏观运动的规律 对解释和预见物理现象有决定意义 为量子论和相对论奠定了理论基础 2 经典力学把天上和地上的运动统一起来 从力学的角度证明了自然界的统一性 打击了神学 促进了人们思想解放 3 经典力学促进了两次科技革命的出现 第一件 用经典力学算出地球不是正球体 古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体 两千年来人们对此深信不疑 牛顿却根据他的力学 说地球是个扁球体 象只大桔子 此言一出 学界哗然 地球那么大 牛顿又从不出远门 他凭什么说地球有点扁 可是法国科学家经过三次实地测量 终于证实了牛顿的看法 用力学能算出地球的形状 真是个奇迹 历史上证实经典力学的三件事 第二件 用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期 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 就必然遵循力学规律 他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道 指出它的回归周期是75 76年 由此预言它将在1758年再次出现 哈雷1705年发表这个预言 当时他已49岁 却要预言53年以后的事 岂非耸人听闻 可是1758年这颗彗星果然如期出现 并被命名为哈雷彗星 1781年天王星被发现 科学家用牛顿力学计算它的轨道 可是计算结果总是同观测纪录不大相符 经反复核算 观测无误 那问题是否出现在牛顿力学上面 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质量 1848年9月23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 海王星 第三件 用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置 19世纪末 面对经典物理学近乎完美的发展 有的物理学家表示 19世纪已经将物理大厦全部建成 今后物理学家只是修饰和完美这座大厦 1900年的4月 热力学的奠基人 著名的开尔文男爵在一个科学报告会上作了一篇名为 在热和光动力理论上空的19世纪乌云 的演讲 在这篇演讲中提到 在光学和热学领域 各有一个实验现象还无法用牛顿经典理论来解释 因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌云 当时的人们普遍比较乐观 认为这两朵乌云迟早会云开雾散 最终被经典理论很好的解释 绝对的空间 就其本性而言 是与外界任何事物无关而且永远是相同的和不动的 自然哲学的数学原理 绝对时空观 相对论的创立 2 爱因斯坦 1879 1955 美籍德国物理学家 创立了相对论 1921年 因在研究光电效应方面的成就获得诺贝尔奖 1933年 因受纳粹政权迫害 迁居美国 相对论 提出 20世纪初 德国物理学家爱因斯坦提出 内容 狭义相对论 质量会随着物体运动速度增大而增大 时间和空间随着物质运动速度的变化而变化 即会发生尺缩效应和钟慢效应 广义相对论 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 1939年8月2日 爱因斯坦出于对人类命运的极大关注 写信给罗斯福总统 建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹 1945年8月 美国先后在日本的广岛 长崎投下两颗原子弹 加速了日本法西斯的投降 但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊 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 e mc 爱因斯坦 1879 1955 美籍德国物理学家 创立了相对论 1921年 因在研究光电效应方面的成就获得诺贝尔奖 1933年 因受纳粹政权迫害 迁居美国 相对论 提出 20世纪初 德国物理学家爱因斯坦提出 内容 狭义相对论 质量会随着物体运动速度增大而增大 时间和空间随着物质运动速度的变化而变化 即会发生尺缩效应和钟慢效应 广义相对论 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 尺缩效应 在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短 当速度接近光速时 尺子缩成一个点 钟慢效应 运动的钟比静止的钟走得慢 而且 运动速度越快 钟走的越慢 接近光速时 钟 时间 就几乎停止了 星际穿越 爱因斯坦 1879 1955 美籍德国物理学家 创立了相对论 1921年 因在研究光电效应方面的成就获得诺贝尔奖 1933年 因受纳粹政权迫害 迁居美国 相对论 提出 20世纪初 德国物理学家爱因斯坦提出 内容 狭义相对论 质量会随着物体运动速度增大而增大 时间和空间随着物质运动速度的变化而变化 即会发生尺缩效应和钟慢效应 广义相对论 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 爱因斯坦曾说道 牛顿先生 很抱歉推翻了您的理论 不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰 您所创造的许多观念直到今日都仍在引导我们的物理思维 虽然我们知道 当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后 这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代 思考 3 是全盘推翻吗 1 爱因斯坦推翻了牛顿的什么理论 2 更抽象的新观念指什么 相对论的意义 1 否定了经典力学的绝对时空观 深刻地揭示了时间和空间的本质属性 2 发展了牛顿力学 将其囊括在相对论力学之中 推动物理学发展到一个新的阶段 相对论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 量子论的诞生与发展 3 加热到不同温度的物体发出不同颜色的光 科学家们为了总结热辐射规律 推导出两个公式 但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合 1900年 为了解决热辐射理论上的疑点 德国物理学家普朗克提出了量子假说 辐射像物质一样 是由具有能量的基本单位量子来实现的 1900年 普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难 创立了物质辐射 或吸收 的能量只能是某一最小能量单位 能量量子 的整数倍的假说 即量子假说 他引进了一个物理普适常数 即普朗克常数 以符号h表示 其数值为6 626176 10 27尔格 秒 是微观现象量子特性的表征 量子假说宣告了量子论的诞生 量子论的发展 1905年 爱因斯坦在 关于光的产生和转化的一个启发性观点 一文中 用光量子理论对光电效应进行了全面的解释 1913年 丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论 20世纪30年代 量子力学建立起来 意义 使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步 它和相对论一起 构成了现代物理学的基础 牛顿经典力学 宏观世界 低速运动 近代物理学 爱因斯坦相对论 宏观世界 高速运动 普朗克量子论 微观世界 为相对论提出奠定基础 继承和发展了经典力学 小结 19世纪物理学危机 两朵 乌云 16世纪末17世纪初 伽利略开创近代科学 以实验事实为根据 为经典力学奠基 17世纪末 20世纪初 现代物理学 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 推动了物理学自身的进步 开阔了人们的视野 改变了人们认识世界的角度和方式 普朗克1875年在慕尼黑大学学物理时 物理老师p 约里曾劝他不要学纯理论 因为物理学 是一门高度发展的 几乎是臻善臻美的科学 普朗克的另一位导师 柏林大学的基尔霍夫 1824 1887 也说过类似的话 他说 物理学已经无所作为 往后无非在已知规律的小数点后面加上几个数字而已 没有能独立思考和独立判断的有创造性的个人 社会的向上发展是不可想象的 爱因斯坦 1 2015 江苏单科 15 科学革命引发了观念形态的革命 宗教神秘主义的面纱和覆盖真相的无知之幕被理性之手撩开一角 传统的权威受到撼动 人类第一次从对自然恐惧的阴影下走出来 重新审视自身的价值和能力