物理学的重大进展.ppt

第11课物理学的重大进展,一、经典力学:1.经典力学的重要奠基者伽利略,（1）背景：A经济：资本主义的发展为其提供物质基础B思想：文艺复兴不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生重要影响，面向现实世界、重视实践的风气促进近代科学技术的迅速发展,（2）、主要成就：,(1)物理学A通过实验证实了外力并不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因。B发现了自由落体定律、匀速运动、匀加速运动。C发现科学的研究方法。(2)天文学用自制望远镜观测天体，并证明哥白尼“日心说”的正确。,（3）意义,（1）开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,（2）为后来经典力学的创造和发展奠定了基础,2、经典力学的创立者-牛顿,牛顿是生活在地球上的影响最大的科学家之一。他是遗腹子，生于伽利略逝世的那一天。牛顿的背景为天才如何能在逆境中出人头地提供了一个客观范例。牛顿少年时代即表现出手工制作精巧机械的才能。虽然他是个聪明伶俐的孩子，但并未引起他的老师们的注意。他在学校的成绩不好，他体弱多病，性格腼腆。学习成绩是班上倒数几名，还经常受顽皮学生的欺侮。直到有一次跟同学打架。据说那个男孩在牛顿的肚于上踹了一脚，于是牛顿把他狠狠地揍了一顿，并把他的鼻于摁在教堂的墙上蹭来蹭去。从此之后，牛顿便开始在班里崭露头角，尤其在制作模型上表现出心灵手巧.成年时，母亲令其退学，因为希望儿子成为一名出色的农夫。十分幸运的是他的主要天赋不满足于他在农业方面发挥。他被证明不是一个好农夫，干活漫不经心，而且脾气急躁。于是他又被送回学校，18岁那年他进入了剑桥大学，极快地通晓了当时已知的自然与数学知识，之后转入个人的专门研究。,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)标志：自然哲学的数学原理(2)主要内容:万有引力定律和运动三定律(3)显著特征:注重实验,数学化.(4)影响:A这一体系对解释和预见物理现象，具有决定意义，后来根据万有引力定律，人们发现了海王星、冥王星。它标志着近代科学的形成。B为第一、二次工业革命的发明准备了一定理论基础。,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。,（6）物理学之外的成就,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,二、相对论,和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。,而且，就是这样一位光彩夺目的人物，在整个中小学时代却常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不在焉。想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。16岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理。数学成绩很好，但由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。第二年进入大学后，他仍然不愿意强迫自己去适应那种被动的、刻板的、纯粹按部就班的学习生活，他擅自“刷掉了”很多课程，只以“极大的兴趣”去听某些课和在家里自学。,早在1901年，我还是二十二岁的青年时，我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你，那就是A=X+Y+Z！A就是成功，X就是正确的方法，Y是努力工作，Z是少说废话！这公式对我有用，我想对许多人也一样有用。,看过他的数学和物理考卷的该校物理学家韦伯先生却慧眼识英才，称赞他：“你是个很聪明的孩子，爱因斯坦，一个非常聪明的孩子，但是你有一个很大的缺点：就是你不想表现自己。”,1、背景：到了19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战，出现物理学危机,2.内容：,（1）狭义相对论：物体运动时，质量会随物体运动速度增长而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。（2）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。,在某一个运动的参考系中，对一根沿运动方向放置且相对于此参考系静止的棒的长度要比在一个静止的参考系中测得的此棒的长度短一些。这种情况被叫做长度收缩效应，或尺缩效应。这个效应显示了空间的相对性。,钟慢效应，又称时间膨胀、爱因斯坦延缓，时间并不是永远以人们感受到的现在的这种速度进行的，它也会发生变化。它一般是和速度有关的。速度越快，越接近于极限速度，时间就会越慢(这里有个名词：极限速度，人们所处宇宙的极限速度是光速，但并不是所有的宇宙其极限速度都是光速，可能更快。也可能更慢。)举个设想的例子说吧，假如有一个人一分钟的心跳是60下，当他高速运动时，如果速度足够大，他的心跳可能会变成40下，20下，甚至更慢。因为随速度的增加，他的时间变慢了。他自身的新陈代谢也随之变慢。这样，相对于他的时间就发生了膨胀。,3.意义：,（1）相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。它否定了经典力学的绝对空间观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。（2）相对论发展了牛顿力学，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。,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。,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，不发讣造，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。,三、量子理论,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。,2、内容：1900年普朗克提出量子假说，他认为，辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。这一假说宣告了量子论的诞生。,1、背景？,3.量子论的发展：,（1）爱因斯坦首先认识到量子概念，利用原子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。,（2）丹麦物理学家玻尔在此基础上提出了有关原子的量子理论。,（3）20世纪30年代量子力学建立起来。,4、意义？,5、量子论和相对论的影响