物理學(xué)與人類文明課件

1、物理學(xué)與人類文明主講教師主講教師 降春雨降春雨 判天地之美判天地之美, , 析萬(wàn)物之理。析萬(wàn)物之理。 莊子莊子物物 理理 學(xué)學(xué) 與與 人人 類類 文文 明明一、物理學(xué)研究什么一、物理學(xué)研究什么三、物理學(xué)與社會(huì)進(jìn)步三、物理學(xué)與社會(huì)進(jìn)步四、物理學(xué)與思維觀念四、物理學(xué)與思維觀念五、物理的未來(lái)五、物理的未來(lái)二、物理學(xué)與其它科學(xué)技術(shù)二、物理學(xué)與其它科學(xué)技術(shù)一、物理學(xué)研究什么一、物理學(xué)研究什么是一門是一門自然科學(xué)自然科學(xué) 起始于起始于伽利略伽利略和和牛頓牛頓時(shí)代時(shí)代，經(jīng)過(guò)三個(gè)多世紀(jì)的發(fā)經(jīng)過(guò)三個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已成為一門有眾多分支的、令人尊敬和熱愛(ài)的基展，已成為一門有眾多分支的、令人尊敬和熱愛(ài)的基礎(chǔ)科學(xué)。礎(chǔ)科

2、學(xué)。是關(guān)于是關(guān)于“萬(wàn)物之理萬(wàn)物之理”的學(xué)問(wèn)的學(xué)問(wèn)是一門是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，也是一門崇尚理性、重視邏，也是一門崇尚理性、重視邏輯推理的科學(xué)。輯推理的科學(xué)。 研究研究物質(zhì)存在的基本形式，以及它們的性質(zhì)和運(yùn)物質(zhì)存在的基本形式，以及它們的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；動(dòng)規(guī)律；還研究還研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同層次上認(rèn)識(shí)物物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同層次上認(rèn)識(shí)物質(zhì)的各種組成部分及其相互作用、運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化的規(guī)律。質(zhì)的各種組成部分及其相互作用、運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化的規(guī)律。物理學(xué)研究的對(duì)象物理學(xué)研究的對(duì)象物物理理學(xué)學(xué)研研究究什什么么這些我們都將研究這些我們都將研究返回 物理學(xué)的發(fā)展，物理學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)了促進(jìn)了技術(shù)的技術(shù)的發(fā)展，發(fā)展，引發(fā)了引

3、發(fā)了一次又一次的產(chǎn)業(yè)革一次又一次的產(chǎn)業(yè)革命?，F(xiàn)代物理學(xué)命?，F(xiàn)代物理學(xué)更是成為更是成為高新科技高新科技的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。物物理理學(xué)學(xué)與與其其它它科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)物理學(xué)與航天物理學(xué)與航天 課本圖課本圖1 “長(zhǎng)征長(zhǎng)征”二號(hào)二號(hào)F型火箭載著神型火箭載著神州五號(hào)飛船載州五號(hào)飛船載人航天器直入人航天器直入云霄。物理學(xué)云霄。物理學(xué)的基本理論是的基本理論是空間技術(shù)的基空間技術(shù)的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。航天與空間技術(shù)航天與空間技術(shù)嫦娥一號(hào)模擬圖嫦娥一號(hào)模擬圖物物理理學(xué)學(xué)與與其其它它科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)神州五號(hào)物物理理學(xué)學(xué)與與其其它它科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)物理學(xué)與醫(yī)學(xué)物理學(xué)與醫(yī)學(xué)CT機(jī)機(jī)課本圖課本圖3患腫瘤的病患腫瘤的病人在接受放人在接受

4、放射治療射治療物物理理學(xué)學(xué)與與其其它它科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù) 物理學(xué)與交通物理學(xué)與交通課本圖課本圖6 6 超導(dǎo)磁懸浮照片超導(dǎo)磁懸浮照片上海超導(dǎo)磁懸浮列車上海超導(dǎo)磁懸浮列車物物理理學(xué)學(xué)與與其其它它科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)物物理理學(xué)學(xué)與與其其它它科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)物理學(xué)與軍事物理學(xué)與軍事原子彈爆炸原子彈爆炸氫彈爆炸氫彈爆炸激光武器激光武器 課本圖課本圖5光彩奪目光彩奪目的激光束的激光束照片照片激光技術(shù)激光技術(shù)物物理理學(xué)學(xué)與與其其它它科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)物理學(xué)與物理學(xué)與納米技術(shù)納米技術(shù)課本圖課本圖7 量子圍欄量子圍欄物物理理學(xué)學(xué)與與其其它它科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)物理學(xué)與物理學(xué)與生命技術(shù)生命技術(shù)課本圖課本圖8 8脫氧核糖脫氧核

5、糖核酸的雙核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)模型模型課本圖課本圖2 電視機(jī)顯像管的剖面圖電視機(jī)顯像管的剖面圖課本圖課本圖4 半導(dǎo)體芯片的照片半導(dǎo)體芯片的照片 物理學(xué)的發(fā)展物理學(xué)的發(fā)展孕育了孕育了技術(shù)的革新，技術(shù)的革新，促進(jìn)了促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮，物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮，改變了改變了人類人類的生產(chǎn)和生活方式，的生產(chǎn)和生活方式，推動(dòng)了推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步。步。物物理理學(xué)學(xué)與與社社會(huì)會(huì)進(jìn)進(jìn)步步第一次產(chǎn)業(yè)革命第一次產(chǎn)業(yè)革命課本圖課本圖9 第一輛蒸汽機(jī)車（模型）第一輛蒸汽機(jī)車（模型）蒸蒸汽汽機(jī)機(jī)的的應(yīng)應(yīng)用用物物理理學(xué)學(xué)與與社社會(huì)會(huì)進(jìn)進(jìn)步步 18世紀(jì)到19世紀(jì),物理學(xué)家建立了熱力學(xué)理論和分子物理，發(fā)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)換和能量守

6、恒定律后，開始探索用內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的方法來(lái)代替人力和畜力。 這一偉大的發(fā)現(xiàn)，是以瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)為代表的。蒸汽動(dòng)力的應(yīng)用，使許多大型廠礦應(yīng)運(yùn)而生。 蒸汽機(jī)的發(fā)明，直接推動(dòng)了第一次工業(yè)革命。物物理理學(xué)學(xué)與與社社會(huì)會(huì)進(jìn)進(jìn)步步第第二二次次產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)革革命命課本圖課本圖10 我們生活在電氣化的時(shí)代我們生活在電氣化的時(shí)代高壓輸電線高壓輸電線電子管電子管集成電路集成電路 1818世紀(jì)中期，富蘭克林通過(guò)著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，將天世紀(jì)中期，富蘭克林通過(guò)著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，將天電與地電統(tǒng)一起來(lái)。到了電與地電統(tǒng)一起來(lái)。到了1919世紀(jì)，以庫(kù)侖、奧斯特、世紀(jì)，以庫(kù)侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等為代表的物理學(xué)家建立安培、法

7、拉第、麥克斯韋等為代表的物理學(xué)家建立了電磁學(xué)理論。了電磁學(xué)理論。 電磁技術(shù)的應(yīng)用，引發(fā)了第二次工業(yè)革命。使人類電磁技術(shù)的應(yīng)用，引發(fā)了第二次工業(yè)革命。使人類進(jìn)入電氣時(shí)代。進(jìn)入電氣時(shí)代?，F(xiàn)在，電已經(jīng)深入到人們的生產(chǎn)、現(xiàn)在，電已經(jīng)深入到人們的生產(chǎn)、生活的方方面面。生活的方方面面。物物理理學(xué)學(xué)與與社社會(huì)會(huì)進(jìn)進(jìn)步步第第三三次次產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)革革命命 20世紀(jì)初，相對(duì)論和量子力學(xué)的建立，是物理學(xué)史上一場(chǎng)驚天動(dòng)地的革命。廣義相對(duì)論指出，廣義相對(duì)論指出，時(shí)空曲率將產(chǎn)生引力。時(shí)空曲率將產(chǎn)生引力。薛定諤薛定諤(1887-1961)(1887-1961)奧地利人奧地利人創(chuàng)立量子力學(xué)創(chuàng)立量子力學(xué)用用STMSTM針尖移動(dòng)的鐵

8、原子針尖移動(dòng)的鐵原子課本圖課本圖11 信息時(shí)代信息時(shí)代光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維單晶硅片單晶硅片互聯(lián)網(wǎng)（示意圖）互聯(lián)網(wǎng)（示意圖）電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)現(xiàn)代通現(xiàn)代通信信物物理理學(xué)學(xué)與與思思維維觀觀念念重視邏輯推理周全縝密，注意變化與差別！周全縝密，注意變化與差別！錯(cuò)覺(jué)：崇尚理性崇尚理性秦秦山山核核電電站站全全貌貌及及夜夜景景自然擁有無(wú)盡的財(cái)富；自然擁有無(wú)盡的財(cái)富；沒(méi)有理由認(rèn)為沒(méi)有理由認(rèn)為我們已經(jīng)我們已經(jīng)“耗盡耗盡”了自然財(cái)富，了自然財(cái)富，或者認(rèn)為或者認(rèn)為我們已經(jīng)接近完我們已經(jīng)接近完整地掌握了自然界的全部財(cái)富。整地掌握了自然界的全部財(cái)富。還有還有許多困擾物理學(xué)的難題，許多困擾物理學(xué)的難題，有待有待

9、我們?nèi)ヌ剿?。我們?nèi)ヌ剿?。許多物理學(xué)家的重要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，許多物理學(xué)家的重要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，都產(chǎn)生于都產(chǎn)生于風(fēng)風(fēng)華正茂、思想敏捷的青年時(shí)期。華正茂、思想敏捷的青年時(shí)期。年輕人年輕人最具創(chuàng)新精神，在高中物理學(xué)習(xí)中樹立最具創(chuàng)新精神，在高中物理學(xué)習(xí)中樹立的創(chuàng)新精神，學(xué)的創(chuàng)新精神，學(xué) 到的科學(xué)方法，積累的科學(xué)知識(shí)，到的科學(xué)方法，積累的科學(xué)知識(shí)，將會(huì)使將會(huì)使你終身受益。你終身受益。伽利略伽利略愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦牛牛 頓頓居里夫人居里夫人麥克斯韋麥克斯韋霍霍 金金物理學(xué)家的重要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明物理學(xué)家的重要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明19261926實(shí)現(xiàn)電視圖象傳輸實(shí)現(xiàn)電視圖象傳輸19301930首次提出火箭首次提出火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專利發(fā)動(dòng)機(jī)專

10、利19381938 基于硒在光照下基于硒在光照下變成良導(dǎo)體，變成良導(dǎo)體，XEROX公司應(yīng)公司應(yīng)用它制成第一臺(tái)用它制成第一臺(tái)復(fù)印機(jī)復(fù)印機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻廣播實(shí)現(xiàn)調(diào)頻廣播1939193919491949用用X射線分析青霉射線分析青霉素晶體結(jié)構(gòu)素晶體結(jié)構(gòu)19571957人造衛(wèi)星上天人造衛(wèi)星上天19581958B超在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用超在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用1960載人航天載人航天19671967家用微波爐上市家用微波爐上市19691969人類登上月球人類登上月球n3939年，愛(ài)因斯坦上書年，愛(ài)因斯坦上書羅斯福，研制原子彈羅斯福，研制原子彈n4141年，羅批準(zhǔn)年，羅批準(zhǔn)n4343年，成立年，成立原子彈原子彈研究所研究所n454

11、5年年7 7月月1616日，新墨西日，新墨西哥，阿拉莫可德沙漠試哥，阿拉莫可德沙漠試爆爆廣島一九四五年八月六日廣島一九四五年八月六日 伊諾拉伊諾拉 蓋伊蓋伊飛機(jī)，飛機(jī)，小男小男孩孩，40824082公斤，長(zhǎng)公斤，長(zhǎng)3.053.05米，徑米，徑0.7110.711米，米，1010公斤鈾公斤鈾235235，1.251.25萬(wàn)噸萬(wàn)噸TNTTNT，死，死7.17.1萬(wàn)，傷萬(wàn)，傷6.86.8萬(wàn)，萬(wàn)，1212平方公平方公里，里，5 5萬(wàn)建筑萬(wàn)建筑長(zhǎng)崎一九四五年八月九日長(zhǎng)崎一九四五年八月九日胖子胖子3,353,35* *1.521.52米米6060公斤钚公斤钚-239-2392.22.2萬(wàn)噸萬(wàn)噸TNTTNT

12、死死3.53.5萬(wàn)萬(wàn), ,傷傷6.06.0萬(wàn)萬(wàn),4.7,4.7平平方公里方公里6 6天天后后, ,8 8月月1515日日, ,日日本本投投降降19641964年年1010月月1616日我國(guó)第一顆日我國(guó)第一顆原子彈爆炸成原子彈爆炸成功功1949.8 1949.8 蘇聯(lián)蘇聯(lián)1952.10 1952.10 英國(guó)英國(guó)1960.2 1960.2 法國(guó)法國(guó)1974.5 1974.5 印度印度19671967年年6 6月月1717日，我日，我國(guó)第一顆國(guó)第一顆氫彈實(shí)驗(yàn)氫彈實(shí)驗(yàn)成功成功我國(guó)研制的核潛艇我國(guó)研制的核潛艇秦山核電站秦山核電站大亞灣核電站大亞灣核電站19791979年年3 3月月2828日，美日，美T

13、hree Mile Three Mile IslandIsland，2 2號(hào)反應(yīng)堆，機(jī)械設(shè)備故障，號(hào)反應(yīng)堆，機(jī)械設(shè)備故障，加上操作失誤，燃料元件失去冷卻，堆加上操作失誤，燃料元件失去冷卻，堆心部分熔化，放射性物質(zhì)泄漏至安全殼，心部分熔化，放射性物質(zhì)泄漏至安全殼，居民撤離電廠所在地。居民撤離電廠所在地。事故事故前蘇聯(lián)基輔北前蘇聯(lián)基輔北130130公里，切爾諾貝利，公里，切爾諾貝利，4 4號(hào)反應(yīng)號(hào)反應(yīng)堆發(fā)生爆炸，引發(fā)大火，放射性物質(zhì)大量泄漏，堆發(fā)生爆炸，引發(fā)大火，放射性物質(zhì)大量泄漏，2.62.6億居里，億居里，3131人死亡，人死亡，203203人受傷，人受傷，13.513.5萬(wàn)萬(wàn)人疏散。周圍人疏

14、散。周圍7 7公里樹木逐漸死亡，公里樹木逐漸死亡，1010公里不公里不能耕作，能耕作，1010年內(nèi)年內(nèi)100100公里禁止生產(chǎn)牛奶。公里禁止生產(chǎn)牛奶。19451945年后最大年后最大的核災(zāi)難。的核災(zāi)難。20032003年，俄年，俄國(guó)際文傳電國(guó)際文傳電訊社訊社報(bào)道：報(bào)道：250250萬(wàn)人患病，萬(wàn)人患病，其中其中47.347.3萬(wàn)兒萬(wàn)兒童。童。物理學(xué)是現(xiàn)代技術(shù)的重要基礎(chǔ)物物 理理 學(xué)學(xué)電子與計(jì)電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)算機(jī)技術(shù)現(xiàn)代通現(xiàn)代通信技術(shù)信技術(shù)生物生物技術(shù)技術(shù)航天與空航天與空間技術(shù)間技術(shù)激光激光技術(shù)技術(shù)圖-10圖-11圖-12圖-13圖-14返回返回 物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)之一，物理學(xué)的研究成果和物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)之一，物理學(xué)的研究成果和研究方法，在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域都起著重要的作用。研究方法，在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域都起著重要的作用。 化學(xué)物理和物理化學(xué)、生物物理、地球物理等。當(dāng)前科學(xué)中最活化學(xué)物理和物理化學(xué)、生物物理、地球物理等。當(dāng)前科學(xué)中最活躍、最引人注目的課題，如生命科學(xué)、宇宙起源、材料科學(xué)等等，都躍、最引人注目的課題，如生命科學(xué)、宇宙起源、材料科學(xué)等等，都與物理學(xué)的研究成果和研究方法