课物理学的重大进展(共35张PPT).ppt

第一个 苹果 诱惑了夏娃 使人类有了智慧之源 第二个 苹果 砸醒了牛顿 使人类有了近代科学 第三个 苹果 成就了乔布斯 使人类有了精彩生活 三个苹果 改变了世界 物理学的重大进展 课标要求 了解经典力学的主要内容 认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位 知道相对论 量子论的主要内容 认识其意义 当邂逅科学 一 经典力学1 伽利略 近代物理学之父 1 16世纪后物理学发展的原因 1 文艺复兴 宗教改革不仅解放思想 也对科学研究产生影响 2 资本主义的发展提供了物质基础 3 科学家勇于探索的精神 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 思考 亚里士多德关于运动的观点是建立在什么基础上 直觉和观察 1590年 伽利略做比萨斜塔实验 思考 伽利略关于运动的观点是建立在什么基础上 实验和观察 阿波罗15号的宇航员大卫 斯科特1971年8月2日在无空气月球表面上使用一把锤子和一根羽毛重复了这个试验 证明且让地球上的电视观众亲眼看到了两个物体同时掉落在月球表面上 一 经典力学1 伽利略 近代物理学之父 伽利略通过观察 实验 发现了自由落体定律 证实物体的下落速度与物体质量无关 如果运动物体不受阻碍 它将速度保持不变地持续运动下去 哥白尼提出 太阳中心说 从根本上动摇了宗教神学的理论基础 木星和它的伽利略卫星 1610年 伽利略用望远镜发现有4颗卫星围绕着木星转 这一发现震动了整个欧洲和全球科学界 伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人 目前人类发现的16颗木星卫星中 有 颗叫 伽利略卫星 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 伽利略的折射式望远镜 伽利略的手稿 物理学 发现自由落体定律 外力只是改变运动状态的原因 天文学 利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人 证明了哥白尼 日心说 的正确性 3 伽利略的成就 4 意义 开创了以实验科学为根据并具有严密逻辑体系的近代科学 为经典力学的创立奠定基础 伽利略因支持哥白尼的日心说而接受教廷审讯 1633年 罗马召令伽利略到罗马受审 伽利略受审近300年后 即1928年 罗马教皇才在公开集会上承认对伽利略的审判是错误的 牛顿说 我所以有这样的成就 是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故 2 牛顿及其创立的经典力学体系 1 牛顿的成就 代表作 自然哲学的数学原理 物体运动三大定律 万有引力定律 牛顿第一定律 惯性定律 每个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动状态 除非有力加于其上迫使它改变这种状态 牛顿第二定律 加速度定律 运动的改变和所加的动力成正比 并且发生在所加力的那个直线方向上 牛顿第三定律 作用与反作用定律 每一个作用总有一个相等的反作用和它相对抗 万有引力定律 任何物体都有吸引力 两个物体之间吸引力的大小 与它们的质量的乘积成正比 而与它们中心之间的距离的平方成反比 并作用于两个物体的连线方向上 2 牛顿及其创立的经典力学体系 1 牛顿的成就 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 不吉利的灾星 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 牛顿力学剥掉了彗星的神秘外衣 对它的运行作出了科学预见 这是一个奇迹 把地球上物体的运动和天体的运动概括到同一个理论中 形成以实验为基础 以数学为表达形式的牛顿力学体系 即经典力学体系 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 2 意义 然而 科学总是向前发展的 20世纪初 在牛顿经典物理学达到顶峰 形成一种权威的时候 科学上一系列无法解释的现象越来越需要科学本身的发展来解决 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 只适用于物体运动的低速状态 是绝对的时空论 牛顿力学认为存在绝对静止和绝对时间 但到19世纪 无法解释研究中遇到的一些新问题 二 相对论的创立1 背景 经典物理学的危机 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 否定了经典力学的绝对时空观 揭示时间和空间的本质属性 2 发展了牛顿力学 将其概括在相对论力学之中 推动物理学发展到一个新的高度 3 意义 很抱歉推翻了您的理论 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 也许将来某一天 会有一位少不更事的科学家说道 爱因斯坦先生 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 爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后 曾致信美国总统罗斯福 建议美国研制原子弹 以便在二战中尽快战胜法西斯国家 45年8月美国先后在日本的广岛 长畸投下两颗原子弹 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 爱因斯坦为此非常懊悔 从这件事中 我们能得到什么启发 我们应如何对待科学的发展 科学技术本身是一把双刃剑 科技能造福人类 推动生产力水平的提高 但如果运用不当 也会危害人类 关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举 有此些是因为他的知名度太高 穿凿附会 以讹传讹 有些则是真实的 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 例如他穿的袜子左右脚常不同颜色 爱因斯坦的小故事 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 陪太太看电影时 却在电影院里用手电筒看书 1952年 以色列共和国请爱因斯坦去担任总统 因为以色列都是犹太人 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 爱因斯坦1905年提出的相对论 后来称作狭义相对论 以光速永不改变 相对性原则来推论 得到 时间 会因速度快慢而改变的结论 相对论的例子 把两个完全一样的钟 分别放在地球的北极和赤道上 由于地球自转的缘故 赤道上的钟会比北极的钟走得慢一些 他的计算表明 当速度增大时 时间将会慢些 当速度达到光速时 时间也就停止了 什么是狭义相对论 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 什么是广义相对论 广义相对论是新的万有引力概念 广义相对论的重要结论是 加速运动与引力场的运动是等价的 要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的 对此 爱因斯坦作了一个的比喻 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 红色 代表过去蓝色 代表未来黄绿 表连结过去到未来 2005世界物理年 对物理学家而言 这个标识象征的是光锥 对一般大众而言常被看成是沙漏 象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力 1 背景19世纪末20世纪初 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 1 量子论是人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步 与相对论一起 构成了现代物理学的基础 2 相对论和量子论发现人们日常经验之外的宏观世界和微观世界的物质运动规律 不仅推动了物理学的进步 还大大开阔了人们视野 改变了人们认识世界的角度和方式 4 意义 物理学发展的过程 物理学发展过程中的主要成就及意义 经典力学 伽利略奠基 牛顿创立 标志 特点 以为基础 以为表达形式 贡献 物理学 发现定律 天文学 证明的正确 影响 开创了重和重的近代科学 为的创立奠定了基础 影响 对解释和预见物理现象具有意义 相对论 创立 20世纪初 创立 包括相对论和相对论 意义 否定了经典力学的时空观 揭示了时空的性 内涵 时空会随物体的变化而变化 出现效应 量子论 1900年提出量子假说 发展 爱因斯坦提出的量子理论 玻尔提出的量子理论 诞生 影响 现代物理学基础 本课知识网络 自由落体 日心说 实验 逻辑 经典力学 自然哲学的数学原理 实验 数学 决定性 爱因斯坦 狭义 广义 运动速度 尺缩钟慢 重大革命 绝对 相对 光 原子 量子 宏观 微观 角度 方式 普朗克 相对论 量子论 中国古代科技特点与西方近代科技比较 及时训练 1 爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命 主要是因为 否定了经典力学的绝对时空观 揭示了时间 空间并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体系的局限性 使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界A B C D 3 海王星的发现是根据A 哥白尼日心说的推算B 牛顿理论的推测C 法拉第演说计算D 爱因斯坦对时间 空间属性的揭示 2 现代物理学的基础是A 牛顿力学B 相对论C 量子假说D 量子理论 相对论 4 下列表述不正确的是A 牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B 经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C 相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的D 量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步 5 经典力学与中世纪的自然观和方法论相比