【课件】第11课物理学的重大进展.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四单元 近代以来世界的科学历程,科学勃兴 进展辉煌,转化生产 科技革命,文艺复兴 思想解放,经典力学、相对论和量子论、进化论（,1,、,2,课）,三次科学技术革命（,3,课）,科技历程,科学,是指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现,实世界各种现象的本质和规律的知识体系。,技术,泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展,成的各种工艺操作方法与技能。,近代科学,是在收集材料的基础上，从现象深入到本,质，从经验定律上升为系统的科学理论。,传统科学,基本属于现象的描述和经验的总结，没有,形成系统的理论和相对独立的科学体系。,16,世纪中期以后为什么科学会出现新时期？,（即近代自然科学开始产生,）,资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要,资本主义的发展提供了物质基础,自然科学自身发展的需要,文艺复兴,、地理大发现和宗教改革地推动,科学家勇于探索和创新的精神,第,11,课 物理学的重大进展,判天地之美，析万物之理。,庄子,下落的苹果,升空的,“,神五,”,探究：,他们分别是什么人？有什么贡献？,一、经典力学,1,、,伽利略,：（,16,世纪末,17,世纪初）,贡献：发现了自由落体定律等物理学定律,物理学,：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律,天文学,：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说”,意义：,开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展,奠定了基础,伽利略（,15641642,），伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为,“近代科学之父”,。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了,星空使者,一书。,1632,年，他出版了,关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话,，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。,伽利略对亚里士多德力学观的否定,亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。如：,“,推箱子,”,的例子,伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地,持续运动,下去。,你认为伽利略能够确定加速运动定律的关键途径是什么？你有何启示？,实验；计算,实践是检验真理的唯一标准,哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的理论基础,1609,年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。,伽利略的折射式望远镜,伽利略的手稿,经典力学中应注意的地方,1.,特征,：,1,）注重实验,2,）数学化,2.,适用范围：,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,2牛顿,：,贡献：,创立了,经典力学（标志：,自然哲学的数学原理,）,提出物体机械运动的三大定律和万有引力定律及物理 学的一些基本概念,意义：,海王星,的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。,标志,着近代科学的形成，推动了物理学的发展,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？,19,世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：,“,19,世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。,”,高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！,牛顿出生于英国的林肯郡，,1665,年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。,1727,年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。,牛顿（,16421727,）,牛顿,（,1642-1727,）,著作,：,自然哲学的数学原理,（,1687,）,他提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，创建牛顿力学体系。,海王星和冥王星的发现,1,、背景：经典物理学的危机,19,世纪末三大发现：,x,射线、放射性和电子,经典力学无法解释研究中的新问题，如：黑体辐射、光电效应等等,2,、相对论的提出及主要内容,：,1905,年,，,爱因斯坦提出,狭义相对论,和光速不变原理。,1916,年，,他完成了,广义,相对论,的最终形式。这被看作人类思想史上最伟大的,成就之一。,二、相对论的创立,爱因斯坦,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。,牛顿力学,反映的是,宏观物体低速运动,的客观规律，而,狭义相对论,反映的是,物体高速运动,的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。,3,、相对论与牛顿力学的关系：,4,、相对论建立的,意义,相对论的提出是对近代物理学思想的一次重大革命，,它否定经典力学的绝对时空论，深刻地揭示了空间、时间的本质属性,。,它发展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。,狭义相对论认为：时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。,爱因斯坦关于相对论的比喻。,为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：,“,我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？,”,男青年说：,“,当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。,”,爱因斯坦说：,“,这就是我的相对论内容。,”,这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。,广义相对论认为，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，,空间弯曲,的程度体现为引力场强度。广义相对论第一次阐述了,四维时空和物质的分布相联系,的重要思想。,狭义相对论发表,100,周年，,也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，,但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。,相对论的现实意义举例,相对论能修正,GPS,（,全球定位系统）,全球定位系统,GPS,的应用也已普及化了，许多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的,GPS,接收器确定物体位置的误差是在,15,米范围内，这个误差可以用爱因斯坦相对论来修正。,三、量子论的诞生与发展,2,、过程,爱因斯坦,提出了,光的量子理论,1,、背景：,19,世纪末,20,世纪初，电子和放射性的发现。,实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。,1900,年，德国,普朗克,提出,量子假说,一门新的物理学分支,量子力学最终建立。,玻尔,提出有关原子的,量子理论,3,、意义,（,1,）,20,世纪最深刻、最有成就的科学理论之一,（,2,）标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界,（,3,）,在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展,（,4,）对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，这直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活,量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成,标志,着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。,量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。,今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。,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）,伽利略（意）,牛顿（英）,爱因斯坦（德）,普朗克（德）,小结：物理学的发展给了我们什么样的启示？,敢于质疑，勇于创新，实践出真知,普朗克（,18581947,）生于基尔。,1879,年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得,1918,年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗 克家是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，他的 业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登 山运动。,科学线索：,1,、,伽利略,是经典力学奠基者，他的落体定律和匀速、加速运动概念，,标志着物理学的真正开端。,2,、,牛顿,是经典力学的建立者，他的物体机械运动三大定律和万有引力定律，,标志着近代物理学的形成。,3,、,爱因斯坦,的相对论和,普朗克,的量子论，是物理学思想的,一次重大革命。,相对论否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示时间和空间的本质属性，即时空的可变性及时空变化的联系性，树立起新的时空观、运动观和物质观。量子论及在其基础上发展起来的量子力学，促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学分支的发展，使,人类对客观物质世界的认识，由宏观世界深入到微观世界。,4,、以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地理学等学科的理论,也都发生了革命性的突破,。,5,、生物进化论的诞生，破解了,生命起源之迷,，给基督教神学以致命打击，在科学界和思想界产生了巨大深远震动。,技术线索：,主要讲了近代以来的三次科技革命。,1,、,蒸汽时代,。瓦特改良的蒸汽机，被称为万能蒸汽机，是工业革命中最伟大的发明，他解决了工业发展的动力问题，从此工业革命轰轰烈烈的开展起来，人类社会进入,“,蒸汽时代,”,。轮船、火车的出现，把原来彼此隔离的世界联系起来，改变了世界的格局。,2,、,电气时代,。电气技术的应用，引发了第二次工业革命，人类社会进入,“,电气时代,”,。电力成为 工业发展的主要动力。电灯、电话、电报、电车、电影、无线电、广播电台的相继问世，改善了信息交流，便捷了交通运输，加强了世界各地联系，丰富了人们的娱乐生活，使世界面貌大为改观。,3,、,信息时代,。互联网的诞生，标志着信息时代到来，人类进入信息化社会。人类正面临一个蓬勃发展的全新的文明形态。网络与社会生活融为一体，把人类推向一个新的生活空间,。,