物理学史绪论0910文科公选课市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

物物 理理 学学 史史email:电话：[phone]办公室：理工楼0216信息工程学院信息工程学院钮金真钮金真 第1页物理学物理学物理学是研究物质运动最普通规律及物质基本结构学说。物理学是研究物质运动最普通规律及物质基本结构学说。按所研究物质运动形态和详细对象，包含：按所研究物质运动形态和详细对象，包含：力学、声学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和力学、声学、热学和分子物理学、电磁学、光学、原子和原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学、凝聚态物原子核物理学、基本粒子物理学、固体物理学、凝聚态物理学以及对气体和液体研究等理学以及对气体和液体研究等。物理学理论：物理学理论：理论力学、热力学和统计物理学、电动力学、相理论力学、热力学和统计物理学、电动力学、相对论、量子力学和量子场论。对论、量子力学和量子场论。各种新分支：各种新分支：流体力学、弹性力学、无线电电子学、金属物理流体力学、弹性力学、无线电电子学、金属物理学、半导体物理、电介质物理、超导体物理、等离子物理、固学、半导体物理、电介质物理、超导体物理、等离子物理、固体发光、液晶及激光等体发光、液晶及激光等。交叉学科：交叉学科：化学物理、生物物理、天体物理及海洋物理等等化学物理、生物物理、天体物理及海洋物理等等。第2页 它它研研究究物物理理学学是是怎怎样样成成为为一一门门独独立立学学科科，怎怎样样不不停停开开拓拓新新领领域域，它它各各个个分分支支怎怎样样相相互互渗渗透透，怎怎样样分分化化，怎怎样样综综合合，怎怎样样分分化化出新学科，又怎样综合产生新飞跃。出新学科，又怎样综合产生新飞跃。物理学史物理学史物理学史:研究人类对自然界各种物理现研究人类对自然界各种物理现象认识史。象认识史。研究对象：物理学发生和发展基本规律、研究对象：物理学发生和发展基本规律、物理学概念和思想发展和变革。物理学概念和思想发展和变革。第3页钱三强教授说：物理学发展史是一块蕴藏着巨大精神财蕴藏着巨大精神财富宝地富宝地。这块宝地很值得我们去开垦，这些精神财富很值得我们去发掘。假如我们都能重视这块宝地，把宝贵精神财富发掘出来，从中吸收营养，取得教益，我相信对我国教育事业和人才培养都会是大有益处。第4页 物理学家劳厄(MvonLaue，18791960)说过：“主要不是取得知识，而是发展思维能力。教育无非是一切已学过东西都遗忘记时候，所剩下来东西。”第5页 物物理理学学象象一一座座知知识识宝宝塔塔，基基础础雄雄厚厚，力力学学、热热学学、电电学学、光光学学以以至至于于相相对对论论、量量子子力力学学、核物理和粒子物理学，形成了一座宏伟大厦。核物理和粒子物理学，形成了一座宏伟大厦。它它又又象象一一棵棵大大树树，根根深深叶叶茂茂，从从基基根根到到树干长出茂密枝叉，又结出累累果实。树干长出茂密枝叉，又结出累累果实。能能够够说说，物物理理学学是是一一门门不不停停发发展展科科学学，它它向向着着物物质质世世界界深深度度和和广广度度进进军军，探探索索物物质质世界及其运动规律。世界及其运动规律。第6页本课程教学目 用用尽可能少数学语言尽可能少数学语言（限于初等数学）和（限于初等数学）和尽可能尽可能多实际例子多实际例子，着重介绍几百年来，尤其是二十世纪中，着重介绍几百年来，尤其是二十世纪中物理学重大进展及其与人类文明关系。物理学重大进展及其与人类文明关系。希望经过本课程学习使学生对经典物理学、量子希望经过本课程学习使学生对经典物理学、量子物理学、相对论、微观世界及宇宙学理论等有一个初物理学、相对论、微观世界及宇宙学理论等有一个初步了解，并对科学发展规律、科学思维方式及科学研步了解，并对科学发展规律、科学思维方式及科学研究方法有一定了解。究方法有一定了解。本课程适合那些希望定性或半定量了解物理学重本课程适合那些希望定性或半定量了解物理学重大突破、基本原理以及对人类文明进程所起重大推进大突破、基本原理以及对人类文明进程所起重大推进作用非理工专业大学生们选修。作用非理工专业大学生们选修。本课程不需要其它大学预备知识。本课程不需要其它大学预备知识。第7页l 增加见识，加深对物理学了解。增加见识，加深对物理学了解。l实现物理思想与人文精神融合。实现物理思想与人文精神融合。l更更主主要要是是能能够够从从中中得得到到教教益益，得得到到启启示示，开开阔阔眼眼界界，从从前前人人经经验验中中吸吸收收营营养养，用用以以指指导导我们工作，使我们少走弯路。我们工作，使我们少走弯路。经过物理学史学习经过物理学史学习第8页 物理学双重功效物理学双重功效,物理学既是科学,也是文化。物理学不但有传输自然科学知识功效,而且有社会教育和思想文化功效。物理学物理学“真、善、美真、善、美”是人文科学和自然科学所共同追求。物理学是“求真”:一切严厉而认真物理学家都坚持“实践是检验真理唯一标准”这个标准。物理学是“至善”:物理学致力于为人类服务,把人从自然界中解放出来,认识和掌握自然规律,为人类创造财富。物理学是“美”:简单美、对称美、结构美、友好统一美、人格美、。第9页 照亮我道路照亮我道路,而且不停地给我勇气去愉快地正视生活理想而且不停地给我勇气去愉快地正视生活理想是是善、美和真善、美和真 爱因斯坦文集爱因斯坦文集(314623)物理学是唯一一门理论和试验高度结合精密科学。物理学物理学是唯一一门理论和试验高度结合精密科学。物理学中有一套最全方面最有效科学方法中有一套最全方面最有效科学方法,实践证实实践证实,把这套方法把这套方法利用到自然科学许多领域利用到自然科学许多领域,乃至社会科学乃至社会科学,都是卓有成效。都是卓有成效。在教育中在教育中,对于学生科学素质培养对于学生科学素质培养,物理课有着无可替换作物理课有着无可替换作用。用。赵凯华主编赵凯华主编 物理学照亮世界物理学照亮世界p27p27 我要对年轻朋友们说是我要对年轻朋友们说是,物理学不只是图表和数据物理学不只是图表和数据,它能带它能带给你更多更宝贵东西：给你更多更宝贵东西：一个理性思维方式、人生哲学和人生一个理性思维方式、人生哲学和人生道路。道路。中科院院士、原北大校长中科院院士、原北大校长 陈佳洱文章物理学与中国文化陈佳洱文章物理学与中国文化 (科课时报科课时报,纪念爱因斯坦特刊纪念爱因斯坦特刊,.4.18)第10页物理学不但在实用技术工程方面有着广物理学不但在实用技术工程方面有着广泛延伸，而且在人文精神方面也有着深泛延伸，而且在人文精神方面也有着深厚积淀。厚积淀。我们不但能够了解他，利用他，也能够我们不但能够了解他，利用他，也能够一样感受他，观赏他。一样感受他，观赏他。1.呼唤猎奇欲呼唤猎奇欲.2.体验物理美体验物理美.第11页物理学史分期三个时期：1.古代物理课时期 16世纪以前2.近代物理课时期（又称经典物理课时期）16世纪到19世纪（即19以前）3.当代物理课时期 20世纪至今第12页本课程主要内容1.近代物理课时期（又称经典物理课时期）16世纪到19世纪（即19以前）力学、热力学和统计物理、光学、电磁场理论2.当代物理课时期 20世纪至今 量子力学、相对论、半导体、计算机第13页 本课程以经典物理学和当代物理学发展为主要内容。阐述：物理学基本概念、定律和理论发展;物理学世界图景和物理学研究方法演变;物理学历次重大突破实现过程、历史动因和重大意义；重点介绍主要物理学家科学创造过程，分析他们科学思想、研究方法和科学精神,给以科学创造启迪。第14页1，讲清科学发展波折性2，抓住理论和试验关系3，说明偶然和必定联络4，找观点、学方法、树榜样5，精选案例，力图得到多方面收获7，尽可能引用历史图片和资料8，尽可能少地数学推导和数学公式。尽可能用图表和曲线来表示9，加强方法论和人生观教育。课程特点第15页 从历史到未来，前瞻性 从理论到试验，全方面性 从史实到启示，哲理性 从社会背景到人物介绍，真切性几 个 原 则第16页值得注意几个关系：1基础科学和应用科学关系2物理学中理论与试验关系3科学与技术关系4物理学与数学关系5物理学和其它自然科学关系6物理学与哲学关系 几百年前，物理学叫自然哲学牛顿经典著作名为自然哲学数学原理，这是牛顿三定律和万有引力定律发源地。7.物理学与其它学科学科关系8.物理学发展与社会发展关系第17页学习要求听课教材和参考资料、文件查找资料写读书汇报或论文第18页教材与参考资料物理学史 郭亦玲、沈慧君，清华大学出版社物理学史 李艳平、申先甲，科学出版社物理学史 美弗卡约里，广西师范大学出版社科学历程 吴国盛，北京大学出版社普朗克之魂 赵鑫珊，文汇出版社今日物理 高崇寿 谢柏青，高等教育出版社第19页诺贝尔奖物理学奖化学奖生理学和医学奖文学奖和平奖第20页20世纪中诺贝尔物理学奖 物理学奖实际上只颁发了94届；共有162人次，161位科学家取得过诺贝尔物理学奖。其中美国物理学家巴丁是唯一一位取得过两次诺贝尔物理学奖物理学家。第21页20世纪中诺贝尔物理学奖国籍美国英国德国法国荷兰俄国瑞典瑞士丹麦意大利总计70212010884433国籍日本中国 奥地利加拿大 波兰 印度 巴基斯坦 总计32221119第22页 值得炎黄子孙尤其关注是在诺贝尔物理学奖得主中有我们五位同胞，他们是杨振宁，李政道、丁肇中、朱棣文和崔琦。杨振宁和李政道1957年获奖时持有是当年出国留课时中国护照。杨振宁，李政道 19571957年年年年 否定弱相互作用下宇称守恒定律，使基本粒子研究获重否定弱相互作用下宇称守恒定律，使基本粒子研究获重大发觉大发觉丁肇中 19761976年年年年 发觉新粒子J/，质量约为质子质量三倍，寿命比共振态寿命长上万倍 朱棣文 19971997年年年年 原子冷却和陷俘方面研究原子冷却和陷俘方面研究崔琦 19981998年年年年 分数量子霍尔效应分数量子霍尔效应 第23页杨振宁杨振宁 否否定定弱弱相相互互作作用用下下宇宇称称守守恒恒定定律律，使使基基本本粒粒子子研研究究获获重重大发觉大发觉1957诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖第24页 李政道李政道 否否定定弱弱相相互互作作用用下下宇宇称称守守恒恒定定律律，使使基基本本粒粒子子研研究究获获重重大发觉大发觉1957诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖第25页丁肇中丁肇中 发发觉觉新新粒粒子子J/，质质量量约约为为质质子子质质量量三三倍倍，寿寿命命比比共共振振态态寿寿命命长长上万倍上万倍 1976诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖第26页朱隶文朱隶文原原子子冷冷却却和和陷陷俘俘方方面研究面研究 1997诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖第27页崔琦崔琦分分数数量量子子霍尔效应霍尔效应 1998诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖第28页诺贝尔物理学奖泽罗斯泽罗斯 阿尔弗罗夫阿尔弗罗夫（Zhores I.Alferov,1930）发展了用于高速光电子学半导体异质结结构（1963年提出）1970年制成第一个CW半导体异质结激光器第29页诺贝尔物理学奖赫伯特赫伯特 克罗默克罗默（Herbert Kroemer,1928）发展了用于高速光电子学半导体异质结结构 1963年首先提出第30页诺贝尔物理学奖杰克杰克 基尔比基尔比（Jack S.Kilby,1923）创造集成电路中所作出贡献 1959年创造第31页诺贝尔物理学奖华裔科学家高锟被成为“光纤之父”，(1933年11月4日)，英国华裔科学家，生于中国上海金山区。是香港汉字大学前校长。1965年，在以无数试验为基础一篇论文中提出：用石英基玻璃纤维进行长距离信息传递，将带来一场通讯事业革命革命，并提出当玻璃纤维损耗率下降到20分贝/公里时，光纤通讯即可成功。他研究为人类进入光导新纪元打开了大门。第32页高锟年轻时在做试验高锟年轻时在做试验第33页诺贝尔物理学奖韦拉德韦拉德-博伊尔博伊尔：1924年出生于加拿大阿默斯特。1969年，博伊尔和史密斯共同创造了CCD图像传感器。CCD创造者Willard Boyle 第34页诺贝尔物理学奖史密斯：史密斯：1930年出生于美国年出生于美国纽约纽约1969年，史密年，史密斯和博伊尔共斯和博伊尔共同创造了同创造了CCD图像传感器。图像传感器。CCD创造者创造者George Smith第35页史密斯和博伊尔史密斯和博伊尔 第36页绪论结束第37页