现代物理学是相对于什么而言的市公开课获奖课件

1、当代物理学是相对于什么而言？当代物理学两大支柱是什么？分别是由谁提出?相对于牛顿典型物理学(力学)而言;量子论和相对论是当代物理学两大支柱;德国理论物理学家普朗克和美籍德国科学家爱因斯坦第1页第1页当代物理学两大代表人物第2页第2页 年是爱因斯坦去世50周年，同时也是他提出狭义相对论100周年。1前，年仅26岁爱因斯坦，以他卓越思考力、不凡洞察力，提出了狭义相对论，老式典型物理学由此彻底改变。为纪念相对论诞生100周年暨爱因斯坦去世50周年，联合国大会将年拟定为“国际物理年”，这是联合国初次为一个学科拟定全球规模纪念活动。爱因斯坦，这位在许多国度千年人物(1001)评选中都居榜首俊杰，绝不但仅

2、是由于在物理学上成就。他既是伟大科学家、当代物理学开创者和奠基人，更是杰出思想家，他是一幅视野开阔思想宽银幕。第3页第3页 第5课 20世纪科学伟人爱因斯坦第4页第4页阿尔伯特爱因斯坦Albert Einstein 生于：1879年3月14日 卒于：1955年4月18日 著名理论物理学家，相对论创建者，19诺贝尔物理学奖取得者.(量子力学-光电效应)第5页第5页一、成长历程 阿尔伯特爱因斯坦（18791955） 1879年出生于德国小镇乌尔姆一个犹太人家庭。1895年到瑞士，1896年考人瑞士苏黎世联邦工业大学师范系理论物理专业学习，19毕业。190219在瑞士伯尔尼专利局任技术员，创建狭义相

3、对论。加入瑞士国籍。19任柏林大学专家。19创建广义相对论。1933年10月迁居美国，1940年加入美国国籍， 1955年去世于美国普林斯顿。第6页第6页1、童年时代：小时候不愿和其它孩子在一起玩耍，总喜欢一个人玩，并且老是陷在沉思之中，如痴如呆。第7页第7页2、少年时代爱因斯坦：很少发言，善于思考。罗盘针故事“书读得太多，而脑筋用得太少人，都会落入懒得思考习惯。” 爱因斯坦 “不是我聪明，只是我和问题周旋得比较久。” 爱因斯坦 3、中学时代爱因斯坦“不守纪律、心不在焉、想入非非”“生性孤僻、智力迟钝”中学老师给爱因斯坦评语：学校也断言：爱因斯坦将“一事无成”并将他赶出学校。爱因斯坦进入慕尼黑

4、路提波德中学。他喜欢上了数学，并开始自学高等数学。没过多久，数学老师已经不是他对手了，经常被小爱问得张口结舌。有一次，数学老师公开对他说：“假如班上没有你这个学生，我会非常愉快。”小爱迷惑地说：“我并没有做对不起老师事呀！”“但是，你提问题经常使我心神不定。” 在某次吃晚饭时候，爱因斯坦打破了沉默，他说“这汤太烫了。”这下他父母才放心，然后问他为何之前不说话。爱因斯坦答道：“由于到现在为止一切都很正常。” 第8页第8页 1896年，爱因斯坦成为一个无国籍人，并考进了瑞士苏黎世联邦工业大学。大学期间，爱因斯坦迷上了物理学，一方面，他阅读了德国著名物理学家基尔霍夫、赫兹等人著作，钻研了麦克斯韦电磁

5、理论和马赫力学，并经常去理论物理学专家家中请教。另一方面，他大部分时间是去物理实验室去做实验，迷恋于直接观测和测量 4、大学时代第9页第9页 “知识是死，而学校却要为活人服务。”这是爱因斯坦对于学校教育基本见解。他反对把学校仅仅看做是传授知识工具，更反对把学生“当作死工具来看待”。他认为：“学校目的始终应当是：青年人在离开学校时，是作为一个友好人，而不是作为一个专家。”第10页第10页早期工作瑞士伯尔尼专利局技术员 第11页第11页17世纪，牛顿创建典型力学。 当德国著名物理学家普朗克年轻时向他老师讨教，是选择音乐还是物理学作为自己终身职业时，得到回复是：“物理学基本是一门已经完毕了科学，因此

6、，对于物理学研究事实上是不会有多大结果。” 当初许多物理学家认为：物理学大厦已经落成，人类对自然界结识已经到了尽头。第12页第12页典型物理学危机17至18世纪典型物理学已经发展到了完整、系统和成熟阶段 ，一些科学家还依据万有引力定律计算出了海王星和冥王星位置，证实了典型物理学准确性、科学性和可预见性。但是，典型物理学是以日常生活中常见低速运动物质为研究对象，一旦进入光速运动时，典型物理学一些结论就变得不准确。 以牛顿力学为代表典型物理学无法解释19世纪末以来物理学新发觉，如：微观世界，原子，宇宙放射线，高速光学元素放射性、电子运动、黑体辐射、光电效应等，看来典型物理学绝对时空观已经不合时宜。

7、 这种情况伴随20世纪以来科学研究不断进一步而日益显现，如神秘“以太”始终不能被证实是存在、高速运动微观粒子发生现象非典型力学所能解释等。物理学只有来一番彻底革命，才干适应科学研究新形势。在这种背景下，相对论与量子论应运而生。第13页第13页二、主要奉献1、狭义相对论提出空间、时间、物体、和物体运动四者是统一，在运动中一切都会发生改变。第14页第14页狭义相对论（19提出） 狭义相对论认为时间不是绝正确（即固定不变）。爱因斯坦指出，伴随物体（观测者所见到）线性运动速度加快，时间会变慢。使用同时原子钟已证实了这个结论正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以不久速度移动（如在喷气式飞机上），随

8、后进行比较，静止钟表总比另一个稍微快一点。 第15页第15页 爱因斯坦19提出相对论，以后称作狭义相对论，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结论。 相对论例子：一卷录音带，假如在地面上播放需要一个小时；在快速飞行宇宙飞船里播放，宇宙飞船里人测定也是一个小时。不过由地面上人员，来测定在宇宙飞船中播放时间呢？依据牛顿理论，因为时间是绝正确，因此也是一小时；不过爱因斯坦理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相正确，在不同速度下测量时间，长度是不同。 什么是狭义相对论？第16页第16页二、主要奉献1、狭义相对论提出时间：19标志：论物体电动力学基本原理：相对性；光速不变意

9、义:改变了牛顿力学时空观念，揭发了物质和能量相称性，为原子能利用奠定了理论基础，是近代物理学领域一次伟大革命。第17页第17页二、主要奉献2、广义相对论第18页第18页广义相对论（19提出） 19，爱因斯坦发表了他广义相对论。他解释了引力作用和加速度作用没有差别原因。他还解释了引力是如何和时空弯曲联系起来，利用数学，爱因斯坦指出物体使周围空间、时间弯曲，在物体含有很大相对质量（比如一颗恒星）时，这种弯曲可使从它旁边通过任何其它事物，即使是光线，改变路径。 第19页第19页 地球周围引力场和时空结构拖曳扭曲时情景。科学家通过度析两枚绕地球轨道人造卫星运营轨迹，发觉由于地球旋转所造成特异空间结构，

10、使这些卫星大约每年出现大约2米轨道偏离现象。宇宙中黑洞旋转引起时空扭曲效应，以及黑洞物质猛烈喷发情景。第20页第20页二、主要奉献2、广义相对论标志-19广义相对论基础基本原理：等效原理；广义相对性意义：改变了人们对宇宙结识，在广义相对论指导下，天体和宇宙演化观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。第21页第21页一个真实故事19，爱因斯坦完毕了长篇论文广义相对论基础爱因斯坦预言，遥远星光假如掠过太阳表面将会发生一点七秒偏转。第22页第22页195月29日清晨，巴西南部一个叫做索不拉尔偏僻村庄里。太阳刚刚升起。上帝赐予了当地人永久宁静，在他们眼中，世界但是是蓝天，麦田，草原，绵羊，仅此而已。

11、甚至刚结束硝烟弥漫第一次世界大战仿佛也是天边传说。 但他们还是一大早就被人吵醒了，门口来了一队行装古怪外国人。有操着蹩足葡萄牙语向他们问好，有打着手势借水喝，更多人在忙着架设天文望远镜和照相机。 中午时分，灿烂阳光慢慢开始变暗，本世纪一次著名日全食发生了。围观人群骚动了起来，纷纷在胸口画着十字，有些人急忙去找牧师，而那些外国人则胸有成竹地开始进行观测。 他们是一支天文观测队，来自遥远英国，此行目的是验证一个德国人奇怪理论。 不久数据得到了处理，并且底片也冲出来了。 领队专家是一个原则英格兰绅士，即使绅士们最推崇沉着冷静作风，但是专家目光明显流露出期待和不安。当他将湿漉漉底片放在灯下时，不久专家

12、先生手连同大胡子都激动地抖了起来，宇宙有界还是无界，我们所属空间平直还是弯曲，牛顿思想胜利还是被颠覆，都取决这几张小小底片了。他深吸一口气，睁大了眼睛。 不久，即使离屋子五十米以外地方都能够听到一声毫无风度嚎叫：“我上帝，莫非那个叫爱因斯坦德国人到底说中了？！“ 在两张重叠底片上能够清楚地看到一条笔直星光在穿过阴影中太阳时，居然发生了偏转，偏转角是1.7秒。一个真实故事:第23页第23页英国皇家学会大厅里，坐满了英伦三岛科学精英。他们有也许意识到这会是个不平凡日子，特地换上节日才穿西装。 但是当著名天文学家爱丁顿勋爵，这次天文测量总领队出席在会场时，下面顿时静了下来。他满脸风尘，声音低哑并且发

13、言简短，但纵使会场离他最远人也听清了这样几句，“铁普通事实光线弯曲了与爱因斯坦博士计算结果完全一致” 无论是赞成派还是反对派，都清楚这确实是主要一天，不但二十世纪物理学一代巨人就此崛起，并且是他，爱因斯坦，亲手抡起大槌，将牛顿苦心创建，业已竣工百年典型物理学大厦砸开第一道裂纹。 牛顿也错了？物理学就此混乱？末日就此到来？呵，依撒克牛顿，我们心中神祗，我们都是你忠实追随者，你会如何批示我们呢？人们纷纷把目光投向大厅正中牛顿巨幅画像上。 牛顿不说话，他只是高深莫测地笑着。 第24页第24页 由于相对论观点与人们日常经验不太一致，甚至有着锋利冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内诸多人反对。1

14、9爱因斯坦取得了诺贝尔奖，当初不少德国诺贝尔奖取得者威胁说，假如给相对论授奖，他们就要退回已取得奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论建立者得奖，相对论始终没有取得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为试验所证实。想一想:上述现象阐明了什么问题?给我们什么启发?阐明：象许多事物同样，科学发展道路也并非一帆风顺，往往会碰到诸多阻力。启示：要敢于怀疑常识，敢于创新，由于即使生活中习认为常、看起来无懈可击规律也也许是不科学。第25页第25页 相对论奉献长期不被人所注重，以至于没有给他诺贝尔奖金，而光电效应是他第一次明确地指出光既是波动又是粒子性质，这个得到了诺贝尔奖金委员会认可，因此

15、爱因斯坦得到诺贝尔奖金是光电效应，其中没有相对论。 第26页第26页3、推动量子力学发展 爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现现象及光本质，进一步推动了量子力学发展。 19因光电效应研究获诺贝尔物理学奖。二、主要奉献第27页第27页爱因斯坦相对论创建是不是意味着牛顿力学消亡？牛顿力学研究是宏观下物体低速运动状态；爱因斯坦相对论研究是微观世界下物体高速运动状态因此相对论对典型力学是修正和互补第28页第28页三、爱因斯坦其它奉献1、和平坚定捍卫者一战时:发起成立反战团队“新祖国同盟”一战后：积极致力于恢复各国人民互相谅解二战时:提议罗斯福抢在纳粹之前研制原子弹 痛心原子弹爆炸引起大量平民伤害

16、冷战时:发表了反核战罗素-爱因斯坦宣言2、伟大人格力量平凡简朴生活作风谦逊善良纯朴伟大人格不崇敬偶像、漠视奖励做人准则第29页第29页有高度社会责任感爱因斯坦： 1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运极大关注，写信给罗斯福总统，提议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹；以后，当原子弹真从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是提议研制原子弹。他痛心地说，“早知如此，我宁可当个修表匠！”爱因斯坦针对核武器问题后悔，代表了人类良知高度，是人类良心发出最强音。听爱因斯坦自责之声，我们明白了人类良知之珍贵！爱因斯坦向电视观众简介核武器对人类巨大危害。第30页第

17、30页科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平提升，但假如利用不妥，也能危害人类。第31页第31页爱因斯坦在普林斯顿住所爱因斯坦和夫人 第32页第32页拉小提琴爱因斯坦(1941年)第33页第33页最伟大科学家风格 淡泊名利简朴无华生活 不修边幅很节俭人 很珍惜时间 不摆架子 第34页第34页1、成功艰苦劳动正确办法少谈空话。 2、一个人价值，应当看他奉献什么，而不应当看他取得什么。 3、我从来不把安逸和高兴看作是生活目的本身-这种伦理基础，我叫它猪栏抱负。 4、对一切来说，只有热爱才是最好老师，它远远胜过责任感。 5、凡在小事上对真理持轻率态度人，在大事上也是不可信任。 爱因

18、斯坦名言：第35页第35页爱因斯坦去世与葬礼： 1955年4月18日爱因斯坦病逝于普林斯顿。遵循他遗嘱，不发讣造，不举办公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他书面遗嘱：免去所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密地方，为是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德哀悼席勒诗结束了那朴素葬礼： 我们全都获益不浅， 全世界都感谢他教导； 那专属他个人东西， 早已传遍广大人群。 他像行将陨灭彗星， 光华四射， 把无限光辉同他光辉永相连结。爱因斯坦宣誓加入美国国籍第36页第36页在20世纪思想家画廊中，爱因斯坦就是公正、善良、真理化身。他品格与天地日月相辉映，他科学奉献，人类将万世景仰。第

19、37页第37页爱因斯坦大脑有何不同? 爱因斯坦主治医生托马斯哈维博士认为如此伟大大脑，应该进行研究，因此他便把爱因斯坦大脑保留了下来。最新结论是： 哈维曾初次接受美国国家地理频道专访，彻底曝光整个事件绝对内幕。如今91岁高龄哈维称，为了以便研究，他竟将爱因斯坦大脑切成了240块！ 首先是爱因斯坦大脑左右半球顶下叶区域异常发达，比普通人平均厚度多出一厘米，这造成爱因斯坦大脑宽度超出普通人 15% 左右。 爱因斯坦大脑另一明显特性是其缺乏常人大脑中一个皱沟。这使神经元彼此间更容易建立起联系，因而使思维更为活跃。 科学趣闻：第38页第38页“相对论”妙解： 有一次，群众包围了从德国移居美国科学家爱因斯坦住宅，要他用“最简朴话”解释清楚他“相对论”。当初，听说全世界只有几种高明科学家看得懂他关于“相对论”著作。 爱因斯坦走出住宅，对大家说：“比方这样说你同你最亲人坐在火炉边，一个钟头过去了