物理學(xué)的重大進展(3063).ppt

第11課物理學(xué)的重大進展 學(xué)習(xí)目標 1 簡述經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容 認識它的歷史地位 2 知道相對論 量子論的主要內(nèi)容 敘述它的意義 探究 他們分別是什么人 有什么貢獻 一 經(jīng)典力學(xué) 1 產(chǎn)生背景 1 社會前提 文藝復(fù)興運動對科學(xué)研究產(chǎn)生了重要影響 2 物質(zhì)條件 資本主義發(fā)展為其提供了物質(zhì)基礎(chǔ) 3 科學(xué)家勇于探索的精神 伽利略主要貢獻 證明日心說的正確性開創(chuàng)重事實 重邏輯的近代科學(xué) 近代科學(xué)之父 伽利略 1564 1642 偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家 他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué) 被譽為 近代科學(xué)之父 他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測 出版了 星空使者 一書 1632年 他出版了 關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話 把哥白尼的學(xué)說推到了最終勝利的階段 1590年 伽利略在比薩斜塔上做了 兩個鐵球同時落地 的著名實驗 從此推翻了亞里士多德 物體落地下的速度和重量成比例 的學(xué)說 糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論 伽利略所做的兩個鐵球同時落地實驗 伽利略的手稿 伽利略的折射式望遠鏡 1609年 伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡 他觀測到月球表面凹凸不平 并繪制了第一幅月面圖 發(fā)現(xiàn)了多種天文現(xiàn)象 其他成就 1 創(chuàng)立科學(xué)的研究方法 實驗和觀察 2 物理學(xué) 實驗證明力與運動狀態(tài)的關(guān)系 發(fā)現(xiàn)自由落體定律等 3 天文學(xué) 自制望遠鏡觀察天體并取得大量成果的第一人 證明了哥白尼 日心說 的正確性 貢獻 1 開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學(xué) 2 為后來經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)造和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 意義 牛頓 1642 1727 英國物理學(xué)家 天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家 出生于英國的林肯郡 1661年進入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí) 1665年發(fā)現(xiàn)了二項式定理 牛頓的三大發(fā)現(xiàn) 即光的光譜分解 萬有引力定律和微積學(xué) 奠定了經(jīng)典物理學(xué)及某些學(xué)科的理論基礎(chǔ) 導(dǎo)致了世界史上的一次科學(xué)革命 牛頓還在代數(shù)和數(shù)論 計算方法 概率論等方面有創(chuàng)造性的成就和貢獻 1 力學(xué)方面 1687年 出版了 自然哲學(xué)的教學(xué)原理 一書 提出物理運動的三大定律和萬有引力定律 而三大定律和萬有引力定律標志著形成了一個以實驗為基礎(chǔ) 以數(shù)學(xué)為表達形式的牛頓力學(xué)體系 即經(jīng)典力學(xué)體系 主要成就 2 在光學(xué)方面 牛頓發(fā)現(xiàn)了日光是由不同的顏色即不同波長的光構(gòu)成的 奠定了光譜分析的基礎(chǔ) 制作了牛頓色盤 他在1704年出版了 光學(xué) 一書 創(chuàng)立了光的 微粒說 3 在數(shù)學(xué)方面 他與萊布尼茲幾乎同時創(chuàng)立了微積分學(xué) 4 在天文學(xué)領(lǐng)域 他在1671年創(chuàng)制了反射望遠鏡 1 注重實驗2 數(shù)學(xué)化 經(jīng)典力學(xué)的特征 a 這一體系對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象 具有決定意義 后來根據(jù)萬有引力定律 人們發(fā)現(xiàn)了海王星 冥王星 標志人類科學(xué)時代的開始 自然科學(xué)角度 b 引發(fā)了第一次工業(yè)革命 使人類進入蒸汽時代 生產(chǎn)力和社會發(fā)展角度 C 為啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定科學(xué)基礎(chǔ) 哲學(xué)角度 經(jīng)典力學(xué)的影響 海王星王和冥星的發(fā)現(xiàn) 哈雷慧星軌道的推算 長期以來 人們一直認為彗星是神秘的 不吉利的災(zāi)星 根本不能用科學(xué)來說明 牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道 指出它的回歸周期是75 76年 由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn) 53年以后的1758年 當時哈雷已去世 這顆彗星果然如期出現(xiàn) 哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學(xué)性 牛頓名言我之所以能比別人看得遠些 是因為我站在巨人們的肩上 我只不過是一個在海濱玩耍的小孩 不時地為比別人找到更光滑 更美麗的卵石和貝殼而高興 而在我面前的真理的海洋 卻完全是個迷 牛頓臨終遺言 你覺得牛頓是個怎樣的人 他的這些品質(zhì)跟他的突出成就有關(guān)系嗎 三 相對論的建立 愛因斯坦 閱讀課文思考下列問題 相對論的歷史背景 相對論是主要研究什么問題的 相對論分為哪兩部分 二 相對論的創(chuàng)立 1 相對論提出的歷史背景 1 過去的物理學(xué)以牛頓理論為基礎(chǔ) 認為時間和空間是絕對的 兩者是沒有任何直接聯(lián)系的 2 19世紀隨著科學(xué)的飛速發(fā)展 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象 經(jīng)典力學(xué)無法解釋 1 狹義相對論 物體運動時 質(zhì)量會隨物體運動速度增長而增加 同時 空間和時間也會隨著物體運動速度的變化而變化 即會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng) 2 廣義相對論 空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動情況 也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài) 相對論的內(nèi)容 3 相對論提出的歷史意義 1 相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命 2 否定了經(jīng)典力學(xué)絕對時空觀 發(fā)展了牛頓力學(xué) 3 推動物理學(xué)發(fā)展到了新的高度 相對論和經(jīng)典力學(xué)有何關(guān)系 1 相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 2 相對論發(fā)展了牛頓力學(xué) 牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個特例 3 牛頓力學(xué)是整個力學(xué)的基礎(chǔ) 牛頓所創(chuàng)造的概念 至今仍指導(dǎo)著人們的物理學(xué)思想 狹義相對論發(fā)表100周年 也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦 但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變 天上方一日 人間已一年 乘坐 光子火箭 的星際旅行 乘坐 光子火箭 以光速作星際旅行 回到地球時 我們會發(fā)現(xiàn)什么變化 這個故事形象地說明了時間和空間的相對性 愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻 為了對這一深奧的理論做通俗的說明 愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對一名男青年說 我打個比方 比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛 那么 同樣的時間你覺得哪一個更長 男青年說 當然坐在火爐上烤的時間覺得長久 愛因斯坦說 這就是我的相對論內(nèi)容 三 量子論的誕生與發(fā)展 1 量子論誕生的歷史背景 1 19c末20c初 電子和放射性的發(fā)現(xiàn)使人們對物質(zhì)的認識深入到原子內(nèi)部 2 實驗表明 微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律進行描述 普朗克 生于基爾 1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后 先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教 由于量子論創(chuàng)立 普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎 他的父親是一位杰出的法律教授 普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)的范例 誠懇 忠于職守 他的業(yè)余愛好是音樂 在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干 另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登山運動 2 量子論的誕生 發(fā)展和量子力學(xué) 1 誕生 1900年 德國物理學(xué)家普朗克提出量子假說 宣告量子論誕生 2 發(fā)展 愛因斯坦利用量子理論成功解釋了光電效應(yīng) 玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論 20世紀30年代 量子力學(xué)建立