近代物理學(xué)的發(fā)展過程課件

1、近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌科學(xué)指運(yùn)用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的知識(shí)體系。技術(shù)泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技能。近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌科學(xué)指運(yùn)用范疇、定理、定律等思維形基礎(chǔ)知識(shí)：物理學(xué)的重大進(jìn)展生物學(xué)的發(fā)展三次工業(yè)革命近代科學(xué)的發(fā)展近代技術(shù)的發(fā)展及科技的結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)：物理學(xué)的重大進(jìn)展生物學(xué)的發(fā)展三次工業(yè)革命近代科學(xué)的一近代物理學(xué)的奠基人和革命者專題七近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌探究：他們分別是什么人？有什么貢獻(xiàn)？一近代物理學(xué)的奠基人和革命者專題七近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌伽利略（15641642）牛頓（16421727）普朗克（1858194

2、7）愛因斯坦（18791955）物理學(xué)革命經(jīng)典力學(xué)體系近代自然科學(xué)的形成相對(duì)論量子論近代科學(xué)之父實(shí)驗(yàn)科學(xué)伽利略（15641642）牛頓（16421727）普經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀(jì)初）經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到量子論、相對(duì)論（19世紀(jì)末20世紀(jì)初）伽利略（意）牛頓（英）普朗克（德）愛因斯坦（德）近代物理學(xué)的發(fā)展過程經(jīng)典力學(xué)奠基者經(jīng)典力學(xué)建立者從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到伽利略（意）牛頓 1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里士多德“物體落下的速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。自由落體定律 1590年，伽利略在比

3、薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同公元1643年1月4號(hào)這天（伽利略逝世的這一天），在英國鄉(xiāng)下一個(gè)不出名的小村莊里，一位喝得醉醺醺的神父冒著大雪匆匆趕到一家農(nóng)戶給個(gè)早產(chǎn)的嬰孩洗禮。那個(gè)嬰孩身形瘦小，嘴巴緊閉，似乎連呼吸都不暢，周圍的人都急得手足無措，這時(shí)神父突顯急智，一口酒噴向嬰兒，終于嗆得嬰孩大聲哭鬧起來。多年以后，神父仍把這件事作為自己生平最大的功業(yè)，因?yàn)樗鹊模h(yuǎn)不止是一個(gè)病怏怏的嬰兒，而是人類歷史上最偉大的人，Issac Newton（牛頓）。公元1643年1月4號(hào)這天（伽利略逝世的這一天），在英國 你知道牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？我好像是一個(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)為拾到比

4、通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海。牛頓 你知道牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝近代科學(xué)的形成牛頓的貢獻(xiàn)牛頓的成果牛頓的貢獻(xiàn)慣性定律加速度定律作用力和反作用力定律牛頓三大定律萬有引力定律經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成經(jīng)典力學(xué)體系 牛頓力學(xué)體系及數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的研究成果記載在他的科學(xué)巨著自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中。近代科學(xué)的形成牛頓的貢獻(xiàn)牛頓的成果慣性定律加速度定律作用 英國著名的哲學(xué)家休謨?cè)f：“我們被放在這有如戲院的世界上，每個(gè)事件的起源和緣由卻完全隱瞞不讓我們知道，我們既沒有足夠的智慧預(yù)見未來，也沒有能力防止那些使我們不斷受傷害的不

5、幸事件發(fā)生。我們被懸掛在永恒的疑懼之中” 大國崛起解說詞 三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的問題，在當(dāng)時(shí)卻是根本無法認(rèn)識(shí)和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。 大國崛起解說詞經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位（1）標(biāo)志著近代科學(xué)的誕生；（2）完成了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)上的 第一次理論大綜合；（3）體現(xiàn)了自然科學(xué)驚人的預(yù)見力和巨大的理論指導(dǎo)意義。 英國著名的哲學(xué)家休謨?cè)f：“我們被放在這有如戲院的世1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計(jì)算它的軌道，可是計(jì)算結(jié)果總是同觀測(cè)紀(jì)錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀測(cè)無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上

6、面？法國的勒維列和英國的亞當(dāng)斯堅(jiān)信牛頓力學(xué)的正確，大膽猜想計(jì)算結(jié)果之所以不理想，是因?yàn)樘栂抵羞€有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對(duì)天王星的引力作用。他們用牛頓力學(xué)算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。1848年9月23日，柏林天文臺(tái)臺(tái)長在收到勒維列來信的當(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星海王星。勒維列無需觀測(cè)星空，就在筆尖上發(fā)現(xiàn)了新行星。牛頓力學(xué)又創(chuàng)造了新的奇跡。海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計(jì)算它的軌道，可哈雷慧星軌道的推算長期以來，人們一直認(rèn)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

7、現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是7576年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。53年以后的1758年（當(dāng)時(shí)哈雷已去世），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了萬有引力定律的科學(xué)性。哈雷慧星軌道的推算長期以來，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不英國著名詩人亞歷山大波普曾寫過一首贊美牛頓的詩：自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。上帝說：“讓牛頓去吧！”于是，一切成為光明。 我之所以能比別人看得遠(yuǎn)些，是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟?。牛頓英國著名詩人亞歷山大波普曾寫過一首贊美牛頓的詩： 我之后來，作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，馬褲也不扣紐扣，就走進(jìn)了大學(xué)餐廳。有一次，他在向一位

8、姑娘求婚時(shí)思想又開了小差，他腦海了只剩下了無窮量的二項(xiàng)式定理。他抓住姑娘的手指，錯(cuò)誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因此終生未娶。他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過許多的笑話。一次，他邊讀書，邊煮雞蛋，等他揭開鍋想吃雞蛋時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請(qǐng)朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時(shí)，牛頓突然想到一個(gè)問題，便獨(dú)自進(jìn)了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見他出來，于是朋友就自己動(dòng)手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤子，不告而別了。等牛頓想起，出來后，發(fā)現(xiàn)了盤子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過了，便轉(zhuǎn)身又進(jìn)了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問題。 父母原希望他成為一個(gè)農(nóng)民，但牛頓本人卻無意于此。每次，母親叫他同

9、傭人一道上市場，熟悉做交易的生意經(jīng)時(shí)，他便懇求傭人一個(gè)人上街，自己則躲在樹叢后看書。牛頓的好學(xué)精神感動(dòng)了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)。后來，作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，1727年，牛頓去世。英國以隆重的國葬儀式將他安葬在威斯敏斯特大教堂，這里一向是王公貴族的墓地，牛頓成為第一個(gè)安息在此的科學(xué)家。出殯的那天，成千上萬的普通市民涌向街頭為他送行；抬棺槨的，是兩位公爵、三位伯爵和一位大法官；在教堂合唱的哀歌中，王公貴族、政府大臣和文人學(xué)士們一起向這位科學(xué)巨人告別。 目睹了牛頓葬禮的法國思想家伏爾泰為之深深感動(dòng)，他感慨道：“走進(jìn)威斯敏斯特教堂，人們所瞻仰的不是君王們的陵寢，

10、而是國家為感謝那些為國增光的最偉大人物建立的紀(jì)念碑。這便是英國人民對(duì)于才能的尊敬?！闭麄€(gè)社會(huì)在向一個(gè)科學(xué)家表達(dá)著由衷的敬意，這是一個(gè)國家對(duì)于科學(xué)家的態(tài)度，也是一個(gè)國家對(duì)于科學(xué)的態(tài)度。1727年，牛頓去世。英國以隆重的國葬儀式將他安葬在威斯質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的物理學(xué)理論嗎？19世紀(jì)末，面對(duì)經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：“19世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈?！?經(jīng)典物理學(xué)是以日常生活中常見的低速運(yùn)動(dòng)的物體為研究對(duì)象的，一旦進(jìn)入光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確在這種背景下，相對(duì)論與量子論應(yīng)運(yùn)而生質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的

11、物理學(xué)理論嗎？19 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(jiǎng)。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(xiàng)業(yè)余愛好是他一直堅(jiān)持到晚年的登山運(yùn)動(dòng)。 量子力學(xué)的創(chuàng)立者 普朗克，生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博量子論確實(shí)深?yuàn)W難懂，甚至連量子論奠基人之一的玻爾都說：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論?！绷孔诱摯_實(shí)深?yuàn)W難懂，甚至連量子論奠基人之一的玻爾都說：“量子論的意義量子力學(xué)

12、標(biāo)志著人類對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子論的意義量子力學(xué)標(biāo)志著人類對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開始從宏狹義相對(duì)論發(fā)表100周年，也許全世界只有幾十個(gè)人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對(duì)論對(duì)人類生活的巨大改變。 狹義相對(duì)論發(fā)表100周年，“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(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)什么變化？“天上方一日，人間已一年” 乘坐“光子火箭”這個(gè)故事形象地說明了時(shí)間和空間的相對(duì)性愛因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻：為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說：“我打個(gè)比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭

13、下與女士談情說愛，那么，同樣的時(shí)間你覺得哪一個(gè)更長？”男青年說：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺得長久。”愛因斯坦說：“這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。”這個(gè)故事形象地說明了時(shí)間和空間的相對(duì)性愛因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比相對(duì)論的現(xiàn)實(shí)意義舉例相對(duì)論能修正GPS（全球定位系統(tǒng)）全球定位系統(tǒng)GPS的應(yīng)用也已普及化了，許多城市的公共汽車、出租車上都安裝了它。早期的GPS接收器確定物體位置的誤差是在15米范圍內(nèi)，這個(gè)誤差可以用愛因斯坦相對(duì)論來修正。相對(duì)論的現(xiàn)實(shí)意義舉例相對(duì)論能修正GPS（全球定位系統(tǒng)）近代物理學(xué)的發(fā)展過程紅色代表過去藍(lán)色代表未來黃綠表連結(jié)過 去到未來2005世界物理年對(duì)物理學(xué)家而言，這個(gè)標(biāo)識(shí)象征的是光錐；對(duì)一

14、般大眾而言常被看成是沙漏，象征著愛因斯坦在時(shí)間相對(duì)性上淵博的見解及洞察力。2005世界物理年對(duì)物理學(xué)家而言，這個(gè)標(biāo)識(shí)象征的是光錐；成功的秘訣一個(gè)愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學(xué)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(gè)公式給他：Axyz。愛因斯坦解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動(dòng)，y代表正確的方法” “z代表什么？”青年迫不及待地問?！按砩僬f廢話?！睈垡蛩固拐f。成功的秘訣1955年4月18日，愛因斯坦因主動(dòng)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?zāi)?，不立紀(jì)念碑。火化時(shí)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(yuǎn)對(duì)人

15、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(jié)束了那樸素的葬禮：我們?nèi)极@益不淺，全世界都感謝他的教誨；那專屬他個(gè)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(jié)。他的主治醫(yī)生賀維博士認(rèn)為如此偉大的大腦，應(yīng)該進(jìn)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(jié)論。1955年4月18日，愛因斯坦因主動(dòng)脈瘤破裂逝世于普林斯相對(duì)論建立的意義相對(duì)論的建立是對(duì)近代物理學(xué)理論框架的重大突破；是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革。量子論和相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱相對(duì)論建立的意義相對(duì)論的建立是對(duì)近代物理學(xué)理論框架的重大突經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展量子理論的誕生（普朗克）相對(duì)論的建立（愛因斯坦）現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展本課知識(shí)結(jié)構(gòu)近代物理學(xué)的奠基人和革命者伽利略對(duì)亞里士多德力學(xué)觀的否定 牛頓對(duì)前人科學(xué)理論的發(fā)展 經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展量子理論的誕生相對(duì)論的建立（愛因斯坦如果蘋果落在你的前面，你會(huì)像牛頓那樣去思考、去探究嗎？僅僅因?yàn)樘O果落地的啟發(fā)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律嗎？我們應(yīng)該如何正確看待科學(xué)傳奇故事？1666年秋天的一個(gè)傍晚，牛頓坐在花園的蘋果樹下，正在考慮一