第11课 物理学的重大进展 ppt课件.ppt
第四单元 近代以来世界的科学发展历程,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（11、12课）,-三次科技革命（13课）,科技历程,天文学领域革命,学习目标 了解经典力学、相对论、量子论的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。,探究：他们分别是什么人？有什么贡献？,第11课 物理学的重大进展,伽利略 牛顿 爱因斯坦 普朗克,一经典力学,1.产生背景：,文艺复兴运动的影响;资本主义的发展伽利略的贡献及作用,经典力学重要奠基者,2.牛顿经典力学,伽利略的研究成果,1687,自然哲学的数学原理物体运动三大定律和万有引力定律,标志近代自然科学的形成。,4意义:,以实验为基础、以数学为表达方式,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。,1590年，伽俐略在斜塔的顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚人们近2000年的希腊学者亚里士多德关于重量不同的物体，其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时代，为经典力学的创立奠定基础。,牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？,数学：二项式定理，微积分光学：发现太阳光的光谱，微粒说天文学：发明反射式望远镜等力学：自然哲学的数学原理 物体运动三大定律；万有引力定律 形成经典力学体系,牛顿（16421727）,第一件，用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，说地球是个扁球体，象只大桔子。此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。,历史上证实牛顿力学的三件事,第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期 长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现。哈雷1705年发表这个预言，当时他已49岁，却要预言53年以后的事，岂非耸人听闻？可是1758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。,1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？,科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。1848年9月23日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就看到了一颗新的行星海王星。,第三件：用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置,二、相对论的创立,经典力学无法解释一些新问题,20世纪初，爱因斯坦,狭义相对论，广义相对论,是物理学领域的一次重大革命否定了经典力学的绝对时空观发展了牛顿力学推动物理学发展到一个新高度,1879年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学，后在大学任教，1914年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。1921年获诺贝尔物理学奖。1933年受希特勒迫害离开德国移居美国,爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。,爱因斯坦（1879-1955）,1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20世纪物理学面貌的论文：1.光的量子说（解释光电效应）2.布朗运动（证明分子的存在）3.狭义相对论（修正了牛顿力学）4.质能互换律（E=mc2）1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献：5.广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）,1905 神奇的一年,爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间”会因速度快慢而改变的结论。,相对论的例子：一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。,什么是狭义相对论？,什么是广义相对论？,广义相对论是新的万有引力概念,广义相对论的重要结论是，加速运动与引力场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。,相对论和经典力学有何关系？,1.相对论否定了经典力学的绝对时空观；2.相对论发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例；3.牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。,关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举，无论是真是假，人们对一位伟大物理学家的崇拜是不会改变的。,信不信由你：爱因斯坦小故事,用手推车推孩子散步，竟会由于专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；1952年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。,他穿的袜子左右脚常不同颜色；,19C末-20C初,人们对物质的认识深入到原子内部,微观的粒子运动不能用经典力学来解释,爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应丹麦玻尔提出有关原子的量子理论,三、量子论的诞生与发展,使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步与相对论一起,构成现代物理学的基础,1900,德国物理学家普朗克,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、晶体技术和激光技术等奠定了理论基础。,1.背景 2.牛顿的经典力学,1.背景 2.创立 3.意义,1.背景 2.诞生 3.发展 4.意义,思考总结 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.,1、17世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时期，其原因不包括A、资本主义经济发展的要求B、科学家的艰苦努力C、理性主义的确立D、工业资本主义的推动,随堂练习,D,2、一位科学家的墓碑上镌刻这这样的铭文：“他以神一般的力量，第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是A、伽利略 B、牛顿C、爱因斯坦 D、普朗克,B,3、英国著名诗人蒲伯说：“自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。”由此可以看出牛顿的主要贡献是A、建立了经典力学体系B、建立了微积分理论C、提出了万有引力定律D、提出了进化论的观点,A,4、证明“天上一日，地上一年”的民间说法的是A、牛顿万有引力定律B、爱因斯坦相对论C、量子论D、牛顿三大运动定律,B,
