物理學的重大進展(3063).ppt

第11課物理學的重大進展 學習目標 1 簡述經(jīng)典力學的主要內(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 1 產(chǎn)生背景 1 社會前提 文藝復(fù)興運動對科學研究產(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 近代科學之父 伽利略 1564 1642 偉大的意大利物理學家和天文學家 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(guān)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 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(guān)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 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 2 為后來經(jīng)典力學的創(chuàng)造和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 意義 牛頓 1642 1727 英國物理學家 天文學家和數(shù)學家 出生于英國的林肯郡 1661年進入劍橋大學學習 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 奠定了經(jīng)典物理學及某些學科的理論基礎(chǔ) 導(dǎo)致了世界史上的一次科學革命 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 力學方面 1687年 出版了 自然哲學的教學原理 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)學為表達形式的牛頓力學體系 即經(jīng)典力學體系 主要成就 2 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(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 一書 創(chuàng)立了光的 微粒說 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 4 在天文學領(lǐng)域 他在1671年創(chuàng)制了反射望遠鏡 1 注重實驗2 數(shù)學化 經(jīng)典力學的特征 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 標志人類科學時代的開始 自然科學角度 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奠定科學基礎(chǔ) 哲學角度 經(jīng)典力學的影響 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 根本不能用科學來說明 牛頓的好友哈雷用牛頓力學算出了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(jīng)典力學無法解釋 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領(lǐng)域的一次重大革命 2 否定了經(jīng)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 相對論和經(jīng)典力學有何關(guān)系 1 相對論否定了經(jīng)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(chǔ) 牛頓所創(chuàng)造的概念 至今仍指導(dǎo)著人們的物理學思想 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獲得博士學位后 先后在慕尼黑大學和基爾大學任教 由于量子論創(chuàng)立 普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎 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 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 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 量子力學建立