物理学的重大进展zxls200810062909 完整版课件

1、单元线索1.物理学领域的重大进展2.生物学关于人类生命的起源3.三次科技革命的成果及对社会发展的影响第四单元近代以来世界的科学发展历程【课程标准】1.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。2.知道相对论、量子论的主要内容认识其意义 探究：他们分别是什么人？有什么贡献？第11课 物理学的重大进展伽利略 牛顿 爱因斯坦 普朗克导读提纲一. 经典力学的创立1.经典力学的奠基者-伽利略(1)背景(2)成就(物理.天文)(3)意义2.经典力学的建立者-牛顿(1)建立标志(2)主要内容(3)显著特征(4)影响二. 相对论的创立(1)背景(2)创立及主要内容(3)意义三. 量子论

2、的诞生和发展(1)背景(2)过程(诞生.发展.建立)(3)意义科学是指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。技术泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。近代科学是在收集材料的基础上，从现象深入到本质，从经验定律上升为系统的科学理论。传统科学基本属于现象的描述和经验的总结，没有形成系统的理论和相对独立的科学体系。重要概念古希腊科学家亚里士多德物理学的曲折发展“落体的速度与重量成正比”？“物体从来都是静止的，除非你用力推它才开始运动” 提出日心说，否定亚里士多德的地心说，掀起天文学的革命，从根本上动摇了宗教神学的理论基础。 信奉“日心

3、说”的布鲁诺(1548-1600)被教会以火刑处死。哥白尼（1473-1543）伽利略对亚里士多德力学观的否定 亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。如：“推箱子”的例子 伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：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。 力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。一. 经典力学的创立1.经典力学的奠基者-伽利略(1)背景：物质条件：资本主义的发展思想条件：文艺复兴运动的影响科学家勇于探索的精神伽利略伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了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近

4、代科学，被誉为“近代科学之父”他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了星空使者一书。1632年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。伽利略（15641642）(1)背景：一. 经典力学的创立1.经典力学的奠基者-伽利略(2)成就：天文学：发现了自由落体定律物理学外力只是改变运动状态的原因用自制的望远镜发现了许多星体，证明了哥白尼提出的“日心说”的正确性。 1590年，伽俐略在斜塔的顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚人们近2000年的希腊学者亚里士多德关于重量不同的物体，其

5、下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时代，为经典力学的创立奠定基础。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。为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。(1)背景：一. 经典力学的创立1.经典力学的奠基者-伽利略(2)成就：(3)意义： 你认为伽利略能够确定加速运动定律的关键途径是什么？你有何启示？ 实验.计算实践是检验真理的唯一标准一. 经典力学的创立1.经典力学的奠基者-伽利略2.经典力学的建立者-牛顿(1)标志：自然哲学的数学原理物体运动三大定律和万有引力定律(2)主要内容:(3)显著特征:以实验为基础，以数学为表达形式。仅适用于宏观低速

6、运动的物体。(4)影响:标志着近代科学的形成 对解释和预见物理现象有决定意义牛顿出生于英国的林肯郡，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。牛顿（ 16421727）牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？数学：二项式定理，微积分。光学：发现太阳光的光谱，微粒说。天文学：发明反射式望远镜等。力学：自然哲学的数学原理 物体运动三大定律；万有引力定律。 形成经典力学体系经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是 注

7、重实验 数学化 体现微观世界 经验法 A. B. C. D. A 到19世纪末，经典力学取得了前所未有的进步和成功。在物理学领域，牛顿的力学体系一度被看做是对科学根本问题的最终解答，以此为基础，人们统一了声学、热学、光学和电磁学，描绘了一幅小到原子、大到宇宙天体的似乎是最终和一劳永逸的世界图景。 正当此时，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。经典力学的适用范围 1. 只适用于宏观物体（宏观世界）的运

8、动。 2. 只适用于低速运动的物质，是绝对的时空论。二. 相对论的创立1.背景：“物理学危机”1905年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。1916年，他完成了广义相对论的最终形式。2.提出： 1879年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学，后在大学任教，1914年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。1921年获诺贝尔物理学奖。 1933年受希特勒迫害离开德国移居美国, 爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。爱因斯坦（18

9、79-1955）3.相对论的内容：（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。爱因斯坦关于相对论的比喻。 为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。 广义相对论认

10、为，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。 广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。相对论和经典力学有何关系？1.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。2.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。3.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。学思之窗 想一想： 应怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？爱因斯坦否定了牛顿以来经典力学的绝对时空观，提出了相对论，是物理学领域的一次重大革命。

11、爱因斯坦的相对论也发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动了物理学发展到一个新的高度。牛顿确立的万有引力定律和物体运动的三大定律，大大推动了物理学的发展，牛顿力学研究的是宏观世界。二. 相对论的创立3.意义：1.背景：2.内容：是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,深刻地揭示了空间、时间的本质属性。发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新高度。 经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，在这里，时间和空间被认为是绝对的，是与物质运动无关的因素。因此，一旦物理学研究的这种基础发生变化，如所研究的物质是以光速或接近光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准

12、确。 相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。作为科学家的爱因斯坦，他是窥见上帝秘密的人；作为思想家的爱因斯坦，他是窥见人间秘密的人。 有高度社会责任感的人，通常是具有良心的智识者。让我们轻轻地伸出我们的手，抚摸一下爱因斯坦的滚烫的良心： 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；后来，当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔

13、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！”爱因斯坦就核武器问题的懊悔，代表了人类良知的高度，是人类良心发出的最强音。听爱因斯坦的自责之声，我们明白人类良知之宝贵。 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。但是，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 ” 1955年 4月1

14、8日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，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。 关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举，无论是真是假，人们对一位伟

15、大物理学家的崇拜是不会改变的。信不信由你：爱因斯坦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。他穿的袜子左右脚常不同颜色。红色代表过去蓝色代表未来黄绿代表连结过 去和未来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。 19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，年

16、轻的普朗克和他的老师发生了一段对话：普朗克：“老师，我准备把我的一生都 献给物理学！”老师：“年轻人，物理学是一门已经完 成了的学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”对 话 普朗克生于德国基尔。1879年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。普朗克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。 普朗克（18581947）19C末-20C初人们对物质的认识深入到原子内部微观的粒子运动不能用经典力学来解释爱因斯

17、坦利用量子论成功解释了光电效应丹麦玻尔提出有关原子的量子理论三、量子论的诞生与发展1.背景：2.诞生:3.发展：4.意义：使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步与相对论一起构成现代物理学的基础1900年德国物理学家普朗克提出量子假说 量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。 量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术、晶体技术和激光技术等奠定了理论基础。小结伽利略（奠基）牛顿（建立）经典力学相对论爱因斯坦量子论普朗克等物理学发展的过程经典力学奠基者（17世纪初）经典力学建立者（17世纪晚期）从经典力学发展到相对论、量子论（19世纪末20世纪初）伽利略（意）牛顿（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）思考总结 物理学的发展给了我们什么样的启示？敢于质疑勇于创新实践出真知课堂练习 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