物理學(xué)的重大進(jìn)展

關(guān)于物理學(xué)的重大進(jìn)展導(dǎo)入新課第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天古希臘科學(xué)家亞里士多德物理學(xué)的曲折發(fā)展“落體的速度與重量成正比”？第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天一、經(jīng)典力學(xué)

1.近代自然科學(xué)革命發(fā)生的歷史條件（1）新興的資產(chǎn)階級在經(jīng)濟上和政治上對自然科學(xué)的迫切需求。（2）自然科學(xué)自身發(fā)展的需要。（3）文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)和宗教改革的推動。（4）科學(xué)家勇于探索的精神。第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天地心說：中世紀(jì)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(xué)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31頁，2024年2月25日，星期天提出太陽中心學(xué)說，掀起天文學(xué)的革命，從根本上動搖了宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)。

信奉“日心說”的布魯諾被教會以火刑處死。哥白尼第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2.奠基——伽利略的貢獻(xiàn)伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，自幼聰明好學(xué)，遇事好尋根問底。從不迷信教會權(quán)威或盲從他人。他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)之父”。他第一個把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空進(jìn)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(xué)說推到了最終勝利的階段。第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡伽利略的手稿第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（1）創(chuàng)立科學(xué)的研究方法：實驗和觀察。（2）物理學(xué)：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(xué)：自制望遠(yuǎn)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(xiàn)第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天伽利略受審第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，獲得學(xué)士學(xué)位。三年后又獲得文學(xué)碩士學(xué)位。牛頓曾經(jīng)長期擔(dān)任英國皇家學(xué)會會長，他還擔(dān)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(xué)體系第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天1、在光學(xué)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(xué)》一書，創(chuàng)立了光的“微粒說”。2、在熱學(xué)方面也有研究成果，確定了冷卻定律3、在數(shù)學(xué)方面，他與萊布尼茲幾乎同時創(chuàng)立了微積分學(xué)，同時，他還在前人研究基礎(chǔ)上，建立了二項式定理。4、在天文學(xué)領(lǐng)域，他在1671年創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)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(yù)言地球不是正球體，并由此說明了歲差現(xiàn)象。第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天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(xué)的數(shù)學(xué)原理》注重實驗、數(shù)學(xué)化形成了以實驗為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的經(jīng)典力學(xué)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31頁，2024年2月25日，星期天二、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(xué)以牛頓理論為基礎(chǔ)，認(rèn)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(jì)隨著科學(xué)的飛速發(fā)展，科學(xué)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(xué)無法解釋。2.創(chuàng)立：20C初，愛因斯坦第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天愛因斯坦（1879-1955）1905-1915年提出了相對論，發(fā)展了牛頓力學(xué)。第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

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(xué)。1901年入瑞士國籍；1914年任柏林大學(xué)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(rèn)為是最富于創(chuàng)造力的科學(xué)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(yīng)的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質(zhì)，為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學(xué)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31頁，2024年2月25日，星期天成功的秘訣

一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學(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?！按砩僬f廢話?！睈垡蛩固拐f第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天有高度社會責(zé)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(guān)注，寫信給羅斯?？偨y(tǒng)建議美國務(wù)必?fù)屧诜ㄎ魉沟聡爸圃斐鲈訌?；后來，?dāng)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(rèn)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(dāng)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(zé)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31頁，2024年2月25日，星期天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?zāi)?，不立紀(jì)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(yuǎn)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(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。

第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天3.相對論提出的歷史意義（1）相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命。（2）否定了經(jīng)典力學(xué)絕對時空觀，發(fā)展了牛頓力學(xué)。（3）推動物理學(xué)發(fā)展到了新的高度。第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天學(xué)思之窗想一想：應(yīng)怎樣評價牛頓和愛因斯坦的貢獻(xiàn)？2、愛因斯坦否定了牛頓以來經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀，提出了相對論，是物理學(xué)領(lǐng)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(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中，推動了物理學(xué)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(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)研究的是宏觀世界。第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天相對論和經(jīng)典力學(xué)有何關(guān)系？1、相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀；2、相對論發(fā)展了牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個特例；3、牛頓力學(xué)是整個力學(xué)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(xué)思想。第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天19世紀(jì)末，物理學(xué)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(xué)家們曾認(rèn)為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機”。

過去的物理學(xué)都以牛頓的理論為基礎(chǔ)，認(rèn)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(yuǎn)走動著的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)都是相同的，世界上的一切運動在時間上都以它為度量標(biāo)準(zhǔn)。第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

19世紀(jì)經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到巔峰狀態(tài)，在人們心目中，經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)達(dá)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(zhǔn)備把我的一生都獻(xiàn)給物理理論學(xué)！”老師：“年輕人，物理學(xué)是一門已經(jīng)完成了的學(xué)科，不會再有多大的發(fā)展，把一生都獻(xiàn)給這門學(xué)科，太可惜了。”對話？老師的預(yù)言正確嗎？第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、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(rèn)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(jìn)行描述。第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2.量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)（1）誕生：

1900年，德國物理學(xué)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(yīng)；②玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論；③20世紀(jì)30年代，量子力學(xué)建立。（量子力學(xué)：研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學(xué)。）第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天3.量子論的重要影響（1）使人類對微觀世界的認(rèn)識取得革命性的進(jìn)步，是20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一。（2）量子論與相對論共同構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，彌補了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識宏觀世界和微觀世界方面的不足。（3）改變了人們認(rèn)識世界的角度和方式。第28頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

量子論和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)