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1、关于物理学的重大进展 第1页，讲稿共34张，创作于星期二【课程标准课程标准】了解经典力学的主要内容，认识其在近代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。自然科学理论发展中的历史地位。探究：他们分别是什么人？有什么贡献？探究：他们分别是什么人？有什么贡献？第第1111课课 物理学的重大进展物理学的重大进展伽利略伽利略 牛牛顿 爱因斯坦因斯坦 普朗克普朗克第2页，讲稿共34张，创作于星期二古希腊科学家古希腊科学家亚里士多德亚里士多德物理学的曲折发展物理学的曲折发展“落体的速度与重量成正比落体的速度与重量成正比”“物体从来都是静止的，除非物体从来都是静止的，除非你用力推它才
2、开始运动你用力推它才开始运动”第3页，讲稿共34张，创作于星期二1.1.背景背景 2.2.牛顿的经典力学牛顿的经典力学 经典力学经典力学 量子论的诞生与发展量子论的诞生与发展 相对论的创立相对论的创立物物理理学学的的重重大大进进展展1.1.背景背景 2.2.创立创立 3.3.意义意义1.1.背景背景 2.2.诞生诞生 3.3.发展发展 4.4.意义意义第4页，讲稿共34张，创作于星期二 一经典力学一经典力学1.1.产生背景：产生背景：文文艺复复兴运运动的影响的影响;资本主本主义的的发展。展。（1）经典力学奠基者典力学奠基者2.2.产生过程产生过程伽利略伽利略a.a.成就：成就：发现自由落体定律
3、发现自由落体定律 开创了开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。近代科学。为后来为后来经典力学经典力学的创立和发展的创立和发展奠定了奠定了基础。基础。b.b.研究方法：研究方法：观察和实验观察和实验第5页，讲稿共34张，创作于星期二（2 2）经典力学建立者）经典力学建立者 一经典力学一经典力学1.1.产生背景：产生背景：2.2.产生过程产生过程（1 1）经典力学奠基者）经典力学奠基者伽利略伽利略牛顿牛顿a.a.成就：成就：创立了创立了经典力学体系（经典力学体系（标志：标志：自然哲学的自然哲学的数学原理数学原理）提出物体运动的三大定律和万有引力定律
4、等提出物体运动的三大定律和万有引力定律等b.b.经典力学经典力学建立的意义：建立的意义：解释和预见许多物理现象。解释和预见许多物理现象。根据万有引力根据万有引力发现海王星。发现海王星。标志着近代科学的形成，推动标志着近代科学的形成，推动了物理学的发展。了物理学的发展。第6页，讲稿共34张，创作于星期二3.经典力学中应注意的地方经典力学中应注意的地方 （1）显著特征）显著特征 a.注重实验注重实验 b.数学化数学化 （2）适用范围）适用范围 只适用于宏观物体（宏观世界）的运动只适用于宏观物体（宏观世界）的运动;只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论
5、一经典力学一经典力学第7页，讲稿共34张，创作于星期二伽利略伽利略（1564164215641642），），伟大大的意大利物理学家和天文学家，的意大利物理学家和天文学家，他开他开创了以了以实验事事实为根据并具根据并具有有严密密逻辑体系和数学表述形式体系和数学表述形式的近代科学，被誉的近代科学，被誉为“近代科近代科学之父学之父”。他第一个把望。他第一个把望远镜对准天空准天空进行行观测，出版，出版了了星空使者星空使者一一书。16321632年，年，他出版了他出版了关于托勒密和哥白尼关于托勒密和哥白尼两大世界体系的两大世界体系的对话，把哥，把哥白尼的学白尼的学说推到了最推到了最终胜利的利的阶段。段。
6、第8页，讲稿共34张，创作于星期二16101610年，伽利略用望远镜发现年，伽利略用望远镜发现有有4 4颗卫星围绕着木星转。这一发颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球科学界。现震动了整个欧洲和全球科学界。伽利略是第一位利用望远镜观察天伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发现的体的人。目前人类发现的1616颗木颗木星卫星中，有颗叫星卫星中，有颗叫“伽利略卫伽利略卫星星”。木木星星和和它它的的伽伽利利略略卫卫星星 第9页，讲稿共34张，创作于星期二 他又发现太阳上有黑子，月球上有他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的
7、“日心说日心说”找到了有力证据。宗教法庭找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。年多后，把他软禁在家，不准外出。年多后，伽伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：伽伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！地球确实在围着太阳转！”他的努力他的努力没有白费，越来越多的人开始探索星空没有白费，越来越多的人开始探索星空和科学！和科学！第10页，讲稿共34张，创作于星期二 科学的真理不科学的真理不应在在古代圣人的蒙着灰古代圣人的蒙着灰尘的的书上去找，而上去找，而应该在在实验中和以中和以实验为基基础的的理理论中去找。中去找。伽利略伽利略“近代科学之父近代科学之父”伽俐略伽俐略 第11页，讲
8、稿共34张，创作于星期二 1590 1590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔的在斜塔的顶层做自由落体运做自由落体运动实验，让两个重量相差两个重量相差1010倍的倍的铁球，球，同同时从塔从塔顶落下，落下，结果两球果两球同同时着地，因而，雄着地，因而，雄辩地一地一举推翻了束推翻了束缚人人们近近20002000年年的希腊学者的希腊学者亚里士多德里士多德关于关于重量不同的物体，其下落重量不同的物体，其下落的速度也不相同的的速度也不相同的“物体下物体下落速度与重量成正比落速度与重量成正比”的理的理论。伽俐略开伽俐略开创了了实验物理的物理的新新时代，代，为经典力学的典力学的创立立奠定基奠定基础。第12页，讲稿共
9、34张，创作于星期二牛顿牛顿出生于英国的林肯出生于英国的林肯郡，郡，16651665年年毕业于著名的于著名的剑桥大学三一学院，大学三一学院，获得得学士学士学位。三年后又学位。三年后又获得得文文学学硕士学位。牛士学位。牛顿曾曾经长期期担任英国皇家学会会担任英国皇家学会会长，他，他还担任担任过英国英国议会会议员，授，授予予爵士爵士称号。称号。17271727年，他年，他病逝，被安葬于威斯敏斯病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，特教堂，这是一种极高的是一种极高的荣誉。荣誉。牛顿（牛顿（1642172716421727）第13页，讲稿共34张，创作于星期二这就是牛顿在这就是牛顿在剑桥的苹果树剑桥的苹果树牛顿
10、家里的牛顿家里的苹果树苹果树第14页，讲稿共34张，创作于星期二牛顿有哪些重要贡献？牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？其中最重要的是什么？v数学数学：二二项式定理，微式定理，微积分分v光学光学：发现太阳光的光太阳光的光谱，微粒，微粒说v天文学天文学：发明反射式望明反射式望远镜等等v力学力学：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理 物体运物体运动三大定律；万有引力定律三大定律；万有引力定律 形成形成经典力学体系典力学体系第15页，讲稿共34张，创作于星期二 第一件，第一件，用牛顿力学算出用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。地球的形状象只桔子。古希古希腊的腊的亚里士多德里士多德认为地球是个正球地
11、球是个正球体，两千年来人体，两千年来人们对此深信不疑。此深信不疑。牛牛顿却根据他的力学，却根据他的力学，说地球是地球是个扁球体，象只大桔子个扁球体，象只大桔子。此言。此言一出，学界一出，学界哗然。地球那么大，然。地球那么大，牛牛顿又从不出又从不出远门，他凭什么，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学家地球有点扁？可是法国科学家经过三次三次实地地测量，量，终于于证实了牛了牛顿的看法。的看法。用力学能算出地球的用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。形状，真是个奇迹。历史上证实牛顿历史上证实牛顿力学的三件事力学的三件事第16页，讲稿共34张，创作于星期二第二件，第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期用牛
12、顿力学算出了哈雷彗星回归周期长期以来长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了雷用牛顿力学算出了16821682年出现的彗星的轨道，指出它的年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是回归周期是75767576年，由此预言它将在年，由此预言它将在17581758年再次出现。年再次出现。哈雷哈雷17051705年发表这个预言，当时他已年发表这个预言，当时他已4949岁，却要预言岁，却要预言5353年年以后
13、的事，岂非耸人听闻？可是以后的事，岂非耸人听闻？可是17581758年这颗彗星果然如期出现，年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。并被命名为哈雷彗星。第17页，讲稿共34张，创作于星期二 1781 1781年天王星被发年天王星被发现，科学家用牛顿力现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可学计算它的轨道，可是计算结果总是同观是计算结果总是同观测纪录不大相符。经测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛那问题是否出现在牛顿力学上面？顿力学上面？科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一是因为太阳系中还有一颗未知的
14、行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就看到了日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就看到了一颗新的行星一颗新的行星海王星海王星。第三件：第三件：用牛顿力学算出了一颗未用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置知行星的位置第18页，讲稿共34张，创作于星期二 17271727年年3 3月月2020日，日，伟大的牛大的牛顿逝世，他被埋逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，葬在
15、威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上在他的墓碑上镌刻着：刻着：让人人们欢呼呼这样一一位多么位多么伟大的人大的人类荣荣耀曾耀曾经在世界上存在！在世界上存在！第19页，讲稿共34张，创作于星期二二、相对论的创立二、相对论的创立经典力学无法解典力学无法解释一些新一些新问题2020世世纪初，初，爱因斯坦因斯坦 狭狭义相相对论（1905），广），广义相相对论（1916）1.1.创立背景：创立背景：2.2.创立：创立：3.3.意义：意义：相相对论的提出是物理学的提出是物理学领域的一次域的一次重大革命重大革命它否定了它否定了经典力学的典力学的绝对时空空观，深刻揭示了，深刻揭示了时间和空和空间的的本本质属性属性发展了
16、展了牛牛顿力学，将其概括在相力学，将其概括在相对论力学之中力学之中推推动物理学物理学发展到一个新高度展到一个新高度第20页，讲稿共34张，创作于星期二 18791879年生于德国，是年生于德国，是举世世闻名的名的德裔美国科学家，德裔美国科学家，现代物理学的开代物理学的开创者和奠基人。者和奠基人。爱因斯坦因斯坦19001900年年毕业于于苏黎士工黎士工业大学，后在大学任大学，后在大学任教，教，19141914年任皇家物理研究所所年任皇家物理研究所所长兼兼柏林大学教授。柏林大学教授。19211921年年获诺贝尔物理物理学学奖。19331933年受希特勒迫害离开德国移年受希特勒迫害离开德国移居美国居
17、美国,爱因斯坦在物理学的因斯坦在物理学的许多多领域都有域都有贡献，比如建立狭献，比如建立狭义相相对论并推广并推广为广广义相相对论、提、提出光的量子概念，并以量子理出光的量子概念，并以量子理论解解释光光电效效应、辐射射过程、固体程、固体比比热等。等。爱因斯坦因斯坦（1879-19551879-1955）第21页，讲稿共34张，创作于星期二爱因斯坦（爱因斯坦（1879-1955）1905-1915年提出了相对论，发展了年提出了相对论，发展了牛顿力学。牛顿力学。相相对论的两个基本原的两个基本原理是理是相相对性原理和光速不性原理和光速不变原理原理。在相。在相对性原理中，性原理中，爱因斯坦因斯坦认为时间
18、、运、运动、质量不是量不是绝对的，而是相的，而是相对的。的。较典型的典型的现象是运象是运动的的物体物体长度度变短（短（尺尺缩效效应）、运、运动的的钟比静止的比静止的钟走得慢（走得慢（钟慢效慢效应）、）、运运动的物体重量的物体重量变大大。第22页，讲稿共34张，创作于星期二相对论和经典力学有何关系？相对论和经典力学有何关系？1 1.相对论否定了经典力学的相对论否定了经典力学的绝对时空观绝对时空观；2.2.相对论相对论发展发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个速状态下的一个特例特例；3.3.牛顿力学是整个力学的牛顿力学是整个力学的基础基础，牛顿所
19、创造的概念，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。至今仍指导着人们的物理学思想。相对论和经典力学是相对论和经典力学是相对论和经典力学是相对论和经典力学是继承与发展继承与发展继承与发展继承与发展的关系的关系的关系的关系第23页，讲稿共34张，创作于星期二 由于相由于相对论的的观点与人点与人们的日常的日常经验不太一致，不太一致，甚至有着尖甚至有着尖锐的冲突，相的冲突，相对论从一开始就受到包括从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反一些科学家在内的很多人的反对。19211921年年爱因斯坦因斯坦获得了得了诺贝尔奖，当，当时不少德国不少德国的的诺贝尔奖获得者威得者威胁说，如果，如果给相相
20、对论授授奖，他，他们就要就要退回已退回已获得的得的奖章章，结果果评选委委员会只好会只好让爱因斯坦作因斯坦作为光光电效效应理理论的建立者得的建立者得奖，相相对论始始终没有没有获得得诺贝尔奖。但相但相对论在物理学上却非常合在物理学上却非常合理且理且为实验所所证实。第24页，讲稿共34张，创作于星期二19C19C末末-20C-20C初初,人人们对物物质的的认识深入到原子内部深入到原子内部微微观的的粒子运粒子运动不能用不能用经典力学来解典力学来解释爱因斯坦利用量子因斯坦利用量子论成功解成功解释了光了光电效效应丹麦玻丹麦玻尔提出有关原子的量子理提出有关原子的量子理论2020世世纪3030年代，量子力学建
21、立起来年代，量子力学建立起来三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展1.1.背景：背景：2.2.诞生诞生:3.3.发展：发展：4.4.意义：意义：使人使人类对微微观世界的基本世界的基本认识取得革命性取得革命性进步步与相与相对论一起一起,构成构成现代物理学的基代物理学的基础，相，相对论和量子和量子论弥弥补了了经典力典力学在学在认识宏宏观世界和微世界和微观世界方面的不足。世界方面的不足。它它们的提出，不的提出，不仅推推动了物理学自身的了物理学自身的进步，而且开步，而且开阔了人了人们的的视野，野，改改变了人了人们认识世界的角度和方式。世界的角度和方式。1900,1900,德国物理学家德国物理学家
22、普朗克普朗克提出量子假提出量子假说，标志量志量子子论诞生。生。第25页，讲稿共34张，创作于星期二加加热到不同温度的物体到不同温度的物体发出不同出不同颜色的光色的光 科学家科学家们为了了总结热辐射射规律，推律，推导出两个公式。出两个公式。但但这两个公式的两个公式的计算算结果果总是与是与实验结果不相符合。果不相符合。19001900年，年，为了解决了解决热辐射理射理论上的疑点，德国物理学家普上的疑点，德国物理学家普朗克提出了朗克提出了量子假量子假说：辐射像物射像物质一一样，是由具有能量的，是由具有能量的基本基本单位量子来位量子来实现的。的。第26页，讲稿共34张，创作于星期二 普朗克普朗克生于德
23、国基生于德国基尔。18791879年在慕尼黑大学年在慕尼黑大学获得得博士学位后，先后在慕尼博士学位后，先后在慕尼黑大学和基黑大学和基尔大学任教。大学任教。由于量子由于量子论创立，普朗克立，普朗克获得得19181918年年诺贝尔物理学物理学奖。普朗克是德国人所具有的最普朗克是德国人所具有的最好品好品质的范例：的范例：诚恳，忠于，忠于职守，他的守，他的业余余爱好是音好是音乐，在在这方面表方面表现了了专业艺术才才干；另一干；另一项业余余爱好是他一好是他一直直坚持到晚年的登山运持到晚年的登山运动。普朗克普朗克（1858194718581947）第27页，讲稿共34张，创作于星期二 量子量子论和相和相对
24、论是是现代物理学的两大代物理学的两大支柱，量子支柱，量子论的形成的形成标志着人志着人类对于客于客观规律的律的认识，开始从，开始从宏宏观世界世界深入到深入到微微观世界世界。量子力学和狭量子力学和狭义相相对论结合形成合形成原子核原子核物理学物理学，指，指导制造原子制造原子弹、氢弹和建立和建立核核电站。量子力学站。量子力学还为电子技子技术、半、半导体技体技术、晶体技、晶体技术和激光技和激光技术等奠定了等奠定了理理论基基础。第28页，讲稿共34张，创作于星期二物理学发展的过程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）
25、伽利略（意）牛顿（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）“近代科学之父”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。标志着物理学的真正开端，为牛顿经典力学的创立奠定基础。对自然规律第一次进行的理论性概括和总结，标志着近代科学的形成。实现了物理学上的第一次飞跃。海王星的发现是证明牛顿力学定律有效性的最成功范例。相对论：否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示时间和空间的本质属性；发展了牛顿力学，将其概括在子相对论力学中，推动物理学发展到新高度。量子论：使人类对微观世界的认识有了革命性的进步。两者构成了现代物理学的基础。第29页，讲稿共34张，创作于星期二思考总结思考总结 物理学的发展给了我们什么样的
26、物理学的发展给了我们什么样的启示？启示？v敢于质疑，敢于质疑，v勇于创新，勇于创新，v实践出真知实践出真知.第30页，讲稿共34张，创作于星期二1 1、1717世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时期，世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时期，其原因不包括其原因不包括A A、资本主义经济发展的要求、资本主义经济发展的要求B B、科学家的艰苦努力、科学家的艰苦努力C C、理性主义的确立、理性主义的确立D D、工业资本主义的推动、工业资本主义的推动第31页，讲稿共34张，创作于星期二2 2、（、（20082008年江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻这这样年江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻这这样的
27、铭文：的铭文：“他以神一般的力量，他以神一般的力量，第一个说明了行星第一个说明了行星的运动和图像。的运动和图像。”这位科学家应该是这位科学家应该是A A、伽利略、伽利略B B、牛顿、牛顿C C、爱因斯坦、爱因斯坦D D、普朗克、普朗克第32页，讲稿共34张，创作于星期二3 3、英国著名诗人蒲伯说：、英国著名诗人蒲伯说：“自然界和自然规律隐藏在黑自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。”由由此可以看出牛顿的主要贡献是此可以看出牛顿的主要贡献是A A、建立了经典力学体系、建立了经典力学体系B B、建立了微积分理论、建立了微积分理论C C、提出了万有引力定律、提出了万有引力定律D D、提出了进化论的观点、提出了进化论的观点第33页，讲稿共34张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第34页，讲稿共34张，创作于星期二