物理學的重大進展

物理學的重大進展第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日導入新課第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日第11課物理學的重大進展第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日古希臘科學家亞里士多德物理學的曲折發(fā)展“落體的速度與重量成正比”？第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日一、經典力學

1.近代自然科學革命發(fā)生的歷史條件（1）新興的資產階級在經濟上和政治上對自然科學的迫切需求。（2）自然科學自身發(fā)展的需要。（3）文藝復興、地理大發(fā)現(xiàn)和宗教改革的推動。（4）科學家勇于探索的精神。第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日地心說：中世紀時，基督教會宣揚的宇宙觀是宇宙是一個封閉的大盒子或大帳篷，天是盒（篷）蓋，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰懸掛在蓋上，此即所謂的“宇宙帳篷說”。后來，亞里士多德和托勒密所提出的希臘宇宙體系逐漸深入人心，托馬斯·阿奎那將亞里士多德理論融入基督教神學之后，地心理論即獲得了正統(tǒng)地位。地球居宇宙中心的思想被賦予了宗教意義，人類及其居住的地球被置于上帝的懷抱之中，沐浴著上帝的光輝，并被圣恩所籠罩。上帝位處宇宙的最外層，推動著宇宙的運行，注視著人類的一舉一動。第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日提出太陽中心學說，掀起天文學的革命，從根本上動搖了宗教神學的理論基礎。信奉“日心說”的布魯諾被教會以火刑處死。哥白尼第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日2.奠基——伽利略的貢獻伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學家和天文學家，自幼聰明好學，遇事好尋根問底。從不迷信教會權威或盲從他人。他開創(chuàng)了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學表述形式的近代科學，被譽為“近代科學之父”。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《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

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。伽利略的折射式望遠鏡伽利略的手稿第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日（1）創(chuàng)立科學的研究方法：實驗和觀察。（2）物理學：實驗證明力與運動狀態(tài)的關系，發(fā)現(xiàn)自由落體定律等。（3）天文學：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。貢獻第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日伽利略受審第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經長期擔任英國皇家學會會長，他還擔任過英國議會議員，授予爵士稱號。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽。牛頓（1642—1727）3.創(chuàng)立——牛頓力學體系第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日1、在光學方面，牛頓發(fā)現(xiàn)了日光是由不同的顏色即不同波長的光構成的，奠定了光譜分析的基礎，制作了牛頓色盤。他在1704年出版了《光學》一書，創(chuàng)立了光的“微粒說”。2、在熱學方面也有研究成果，確定了冷卻定律3、在數(shù)學方面，他與萊布尼茲幾乎同時創(chuàng)立了微積分學，同時，他還在前人研究基礎上，建立了二項式定理。4、在天文學領域，他在1671年創(chuàng)制了反射望遠鏡，初步考察了行星的運動規(guī)律；他還解釋了潮汐現(xiàn)象，并預言地球不是正球體，并由此說明了歲差現(xiàn)象。第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日2、顯著特征：3、意義：1、成就：提出物體機械運動三大定律；萬有引力定律代表作《自然哲學的數(shù)學原理》注重實驗、數(shù)學化形成了以實驗為基礎、以數(shù)學為表達形式的經典力學體系。慣性定律加速度的比例定律作用和反作用定律第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日二、相對論的創(chuàng)立

1.相對論提出的歷史背景（1）過去的物理學以牛頓理論為基礎，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世紀隨著科學的飛速發(fā)展，科學家發(fā)現(xiàn)高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，經典力學無法解釋。2.創(chuàng)立：20C初，愛因斯坦第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日愛因斯坦（1879-1955）1905-1915年提出了相對論，發(fā)展了牛頓力學。第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

愛因斯坦（1879—1955），1879年3月14日誕生在德國烏爾姆的一個猶太人家中。1894年舉家遷居意大利米蘭。1900年畢業(yè)于瑞士蘇黎世工業(yè)大學。1901年入瑞士國籍；1914年任柏林大學教授，1933年因受納粹迫害而移居美國，1940年入美國國籍，1955年4月18日逝世。愛因斯坦被認為是最富于創(chuàng)造力的科學家，他不但創(chuàng)立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質，為量子力學的建立奠定了基礎。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎。同時，他還證明了熱的分子運動論，提出了測定分子大小的新方法。第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日成功的秘訣

一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學家愛因斯坦，要他公開成功的秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一

個公式給他：A＝x＋y＋z愛因斯坦解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動，y代表正確的方法……”“z代表什么？”青年迫不及待地問。“代表少說廢話?！睈垡蛩固拐f第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日有高度社會責任感的人，通常是具有良心的智識者。讓我們輕輕地伸出我們的手，撫摸一下愛因斯坦的滾燙的良心：1939年8月2日，愛因斯坦出于對人類命運的極大關注，寫信給羅斯?？偨y(tǒng)建議美國務必搶在法西斯德國之前制造出原子彈；后來，當原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認一生最大錯誤就是建議研制原子彈。他痛心地說，“早知如此，我寧可當個修表匠！”愛因斯坦就核武器問題的懊悔，代表了人類良知的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。聽愛因斯坦的自責之聲，我們明白人類良知之寶貴

請記住愛因斯坦的話吧：“沒有能獨立思考和獨立判斷的有創(chuàng)造性的個人，社會的向上發(fā)展是不可想象的?！钡?9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日1955年4月18日因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳墓，不立紀念碑?；鸹瘯r按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及所有音樂典禮。骨灰撒在永遠對人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩結束了那樸素的葬禮：

我們全都獲益不淺，

全世界都感謝他的教誨；

那專屬他個人的東西，

早已傳遍廣大人群。他像行將隕滅的彗星，

光華四射，

把無限的光芒同他的光

芒永相連結。

他的主治醫(yī)生賀維博士認為如此偉大的大腦，應該進行研究，所以他便把愛因斯坦的大腦保留了下來，并切成200片帶走。但至今沒有結論。

第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日3.相對論提出的歷史意義（1）相對論的提出是物理學領域的一次重大革命。（2）否定了經典力學絕對時空觀，發(fā)展了牛頓力學。（3）推動物理學發(fā)展到了新的高度。第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日學思之窗想一想：應怎樣評價牛頓和愛因斯坦的貢獻？2、愛因斯坦否定了牛頓以來經典力學的絕對時空觀，提出了相對論，是物理學領域的一次重大革命。愛因斯坦的相對論也發(fā)展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動了物理學發(fā)展到一個新的高度。1、牛頓確立的萬有引力定律運動三大定律，大大推動了物理學的發(fā)展，牛頓力學研究的是宏觀世界。第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日相對論和經典力學有何關系？1、相對論否定了經典力學的絕對時空觀；2、相對論發(fā)展了牛頓力學，牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例；3、牛頓力學是整個力學的基礎，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導著人們的物理學思想。第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日19世紀末，物理學界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學家們曾認為的似乎已經基本上完成了的經典物理學體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學危機”。過去的物理學都以牛頓的理論為基礎，認為時間和空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。似乎宇宙間存在著一個永遠走動著的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠都是相同的，世界上的一切運動在時間上都以它為度量標準。第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日

19世紀經典物理學達到巔峰狀態(tài)，在人們心目中，經典物理學已經達到近乎完美的程度。這時，年輕的普朗克和他的老師發(fā)生了一段對話：普朗克：“老師，我準備把我的一生都獻給物理理論學！”老師：“年輕人，物理學是一門已經完成了的學科，不會再有多大的發(fā)展，把一生都獻給這門學科，太可惜了。”對話？老師的預言正確嗎？第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日三、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)使人們對物質的認識深入到原子內部。（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。第26頁，共28頁，2023年，2月20日，星期日2.量子論的誕生、發(fā)展和量子力學（1）誕生：

1900年，德國物理學家普朗克提出量子假說，宣告量子論誕生。

（2）發(fā)展：①愛因斯坦利用量子理論成功解釋了光電效應；②玻爾提出了有關原子的量