物理學(xué)的重大進(jìn)展(3063).ppt

第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 簡述經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容 認(rèn)識(shí)它的歷史地位 2 知道相對(duì)論 量子論的主要內(nèi)容 敘述它的意義 探究 他們分別是什么人 有什么貢獻(xiàn) 一 經(jīng)典力學(xué) 1 產(chǎn)生背景 1 社會(huì)前提 文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)對(duì)科學(xué)研究產(chǎn)生了重要影響 2 物質(zhì)條件 資本主義發(fā)展為其提供了物質(zhì)基礎(chǔ) 3 科學(xué)家勇于探索的精神 伽利略主要貢獻(xiàn) 證明日心說的正確性開創(chuàng)重事實(shí) 重邏輯的近代科學(xué) 近代科學(xué)之父 伽利略 1564 1642 偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家 他開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)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(yù)為 近代科學(xué)之父 他第一個(gè)把望遠(yuǎn)鏡對(duì)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(duì)話 把哥白尼的學(xué)說推到了最終勝利的階段 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 物體落地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 伽利略所做的兩個(gè)鐵球同時(shí)落地實(shí)驗(yàn) 伽利略的手稿 伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡 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 發(fā)現(xiàn)了多種天文現(xiàn)象 其他成就 1 創(chuàng)立科學(xué)的研究方法 實(shí)驗(yàn)和觀察 2 物理學(xué) 實(shí)驗(yàn)證明力與運(yùn)動(dòng)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) 1 開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué) 2 為后來經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)造和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 意義 牛頓 1642 1727 英國物理學(xué)家 天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家 出生于英國的林肯郡 1661年進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí) 1665年發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理 牛頓的三大發(fā)現(xiàn) 即光的光譜分解 萬有引力定律和微積學(xué) 奠定了經(jīng)典物理學(xué)及某些學(xué)科的理論基礎(chǔ) 導(dǎo)致了世界史上的一次科學(xué)革命 牛頓還在代數(shù)和數(shù)論 計(jì)算方法 概率論等方面有創(chuàng)造性的成就和貢獻(xiàn) 1 力學(xué)方面 1687年 出版了 自然哲學(xué)的教學(xué)原理 一書 提出物理運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬有引力定律 而三大定律和萬有引力定律標(biāo)志著形成了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) 以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系 即經(jīng)典力學(xué)體系 主要成就 2 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 3 在數(shù)學(xué)方面 他與萊布尼茲幾乎同時(shí)創(chuàng)立了微積分學(xué) 4 在天文學(xué)領(lǐng)域 他在1671年創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡 1 注重實(shí)驗(yàn)2 數(shù)學(xué)化 經(jīng)典力學(xué)的特征 a 這一體系對(duì)解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象 具有決定意義 后來根據(jù)萬有引力定律 人們發(fā)現(xiàn)了海王星 冥王星 標(biāo)志人類科學(xué)時(shí)代的開始 自然科學(xué)角度 b 引發(fā)了第一次工業(yè)革命 使人類進(jìn)入蒸汽時(shí)代 生產(chǎn)力和社會(huì)發(fā)展角度 C 為啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定科學(xué)基礎(chǔ) 哲學(xué)角度 經(jīng)典力學(xué)的影響 海王星王和冥星的發(fā)現(xiàn) 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年出現(xiàn)的彗星的軌道 指出它的回歸周期是75 76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) 哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了萬有引力定律的科學(xué)性 牛頓名言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?我只不過是一個(gè)在海濱玩耍的小孩 不時(shí)地為比別人找到更光滑 更美麗的卵石和貝殼而高興 而在我面前的真理的海洋 卻完全是個(gè)迷 牛頓臨終遺言 你覺得牛頓是個(gè)怎樣的人 他的這些品質(zhì)跟他的突出成就有關(guān)系嗎 三 相對(duì)論的建立 愛因斯坦 閱讀課文思考下列問題 相對(duì)論的歷史背景 相對(duì)論是主要研究什么問題的 相對(duì)論分為哪兩部分 二 相對(duì)論的創(chuàng)立 1 相對(duì)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(shí)間和空間是絕對(duì)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(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象 經(jīng)典力學(xué)無法解釋 1 狹義相對(duì)論 物體運(yùn)動(dòng)時(shí) 質(zhì)量會(huì)隨物體運(yùn)動(dòng)速度增長而增加 同時(shí) 空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化 即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng) 2 廣義相對(duì)論 空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況 也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài) 相對(duì)論的內(nèi)容 3 相對(duì)論提出的歷史意義 1 相對(duì)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(duì)時(shí)空觀 發(fā)展了牛頓力學(xué) 3 推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到了新的高度 相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)有何關(guān)系 1 相對(duì)論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀 2 相對(duì)論發(fā)展了牛頓力學(xué) 牛頓力學(xué)是相對(duì)論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個(gè)特例 3 牛頓力學(xué)是整個(gè)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 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 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 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 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(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到原子內(nèi)部 2 實(shí)驗(yàn)表明 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述 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) 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 愛因斯坦利用量子理論成功解釋了光電效應(yīng) 玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論 20世紀(jì)30年代 量子力學(xué)建立