物理學(xué)重大進展(3)課件

1、關(guān)于物理學(xué)的重大進展 (3)第一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 牛頓是一位偉大的科學(xué)家。數(shù)學(xué)界，他總結(jié)出了微積分；在物理界，他總結(jié)出了萬有引力定律以及經(jīng)典力學(xué)的三大定律；在光學(xué)方面，他最早發(fā)現(xiàn)了白光的組成，指出了色散的本質(zhì)。1727年3月20日，偉大的牛頓逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上鐫刻著：讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類曾經(jīng)榮耀在世界上存在！第二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 牛頓力學(xué)剛剛問世時，曾受到不少人的懷疑和反對。牛頓力學(xué)是否是科學(xué)？只能由實踐來檢驗。牛頓力學(xué)不斷被證實，歷史上最著名的有三件事。 第一件，用牛頓力學(xué)算出地球的形狀象只桔子。古希臘的亞

2、里士多德認為地球是個正球體，兩千年來人們對此深信不疑。牛頓卻根據(jù)他的力學(xué)，說地球是個扁球體，象只大桔子。此言一出，學(xué)界嘩然。地球那么大，牛頓又從不出遠門，他憑什么說地球有點扁？可是法國科學(xué)家經(jīng)過三次實地測量，終于證實了牛頓的看法。用力學(xué)能算出地球的形狀，真是個奇跡。第三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二件，用牛頓力學(xué)算出了哈雷彗星的回歸周期。長期以來到，人們一直認為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來說明。牛頓說，既然彗星也是天體，就必然遵循力學(xué)規(guī)律。他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7576年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。哈雷1

3、705年發(fā)表這個預(yù)言，當時他已49歲，卻要預(yù)言53年以后的事，豈非聳人聽聞？可是1758年這顆彗星果然如期出現(xiàn)，并被命名為哈雷彗星。牛頓力學(xué)剝掉了彗星的神秘外衣，對它的運行作出了科學(xué)預(yù)見，這又是一個奇跡。第四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 第三件，用牛頓力學(xué)算出了一顆未知行星的位置。1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計算它的軌道，可是計算結(jié)果總是同觀測紀錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀測無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？法國的勒維列和英國的亞當斯堅信牛頓力學(xué)的正確，大膽猜想計算結(jié)果之所以不理想，是因為太陽系中還有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對天王星的引力作用。他們用牛頓力學(xué)算出

4、了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。1848年9月23日，柏林天文臺臺長在收到勒維列來信的當晚，用望遠鏡對準勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星海王星。勒維列無需觀測星空，就在筆 尖上發(fā)現(xiàn)了新行星。牛頓力學(xué)又創(chuàng)造了新的奇跡。 有了牛頓力學(xué)，秀才不出門，能知地球事，能知天上事。牛頓力學(xué)創(chuàng)造的一次又一次奇跡，使科學(xué)享有崇高的威望。第五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 然而，科學(xué)總是向前發(fā)展的。20世紀初，在牛頓經(jīng)典物理學(xué)達到頂峰，形成一種權(quán)威的時候，科學(xué)上一系列無法解釋的現(xiàn)象越來越需要科學(xué)本身的發(fā)展來解決。第六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月危機與機遇：“晴空上漂浮著兩朵烏云”第

5、一朵烏云： “以太”說破滅 水波的傳播要有水做媒介，聲波的傳播要有空氣做媒介，它們離開了介質(zhì)都不能傳播。太陽光穿過真空傳到地球上，幾十億光年以外的星系發(fā)出的光，也穿過宇宙空間傳到地球上。光波為什么能在真空中傳播？它的傳播介質(zhì)是什么？物理學(xué)家給光找了個傳播介質(zhì)“以太”。 他們假定整個宇宙空間都充滿了“以太”，“以太”是一種由非常小的彈性球組成的稀薄的、感覺不到的媒介?！耙蕴笔枪狻㈦?、磁的共同載體的概念為人們所普遍接受，形成了一門“以太學(xué)”。第七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 地球以每秒30公里的速度繞太陽運動，就必須會遇到每秒30公里的“以太風”迎面吹來，同時，它也必須對光的傳播產(chǎn)生

6、影響。這個問題的產(chǎn)生，引起人們?nèi)ヌ接憽耙蕴L”存在與否。 1887年，實驗結(jié)果證明，不論地球運動的方向同光的射向一致或相反，測出的光速都相同，在地球同設(shè)想的“以太”之間沒有相對運動。因而，根本找不到“以太”或“絕對靜止的空間”。第八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月無法解釋之例子一：夜空的金牛座上的“蟹狀星云”，是900多年前一次超新星爆發(fā)中拋出來的氣體殼層。 結(jié)論：在25年持續(xù)看到超新星爆發(fā)時發(fā)出的強光。史書記載：強光從出現(xiàn)到隱沒還不到兩年。矛盾L（距離）C+V（速度）第九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月1905年，愛因斯坦26歲，接連寫下4篇改變整個20世紀物理學(xué)面貌的論文：

7、1、光的量子說（解釋光電效應(yīng)）2、布朗運動（證明分子的存在）3、狹義相對論（修正了牛頓力學(xué)）4、質(zhì)能互換律（E=mc2）1916年，愛因斯坦發(fā)表了廣義相對論基礎(chǔ)，最具創(chuàng)見也是最偉大的貢獻：5、廣義相對論（取代了牛頓的萬有引力理論）1905 神奇的一年第十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 愛因斯坦1905年提出的相對論，后來稱作狹義相對論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到“時間”會因速度快慢而改變的結(jié)論。 相對論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一個小時；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測定也是一個小時。但是由地面上的人員，來測定在宇宙飛船中播放的時間呢？根據(jù)牛頓的

8、理論，因為時間是絕對的，所以也是一小時；但是愛因斯坦的理論則認為應(yīng)該是一個多小時，因為時間是相對的，在不同速度下測量時間，長度是不一樣的。 什么是狹義相對論？第十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月什么是廣義相對論？廣義相對論是新的萬有引力概念 愛因斯坦闡述“萬有引力”的本質(zhì)是導(dǎo)因于物質(zhì)的分布而彎曲了鄰近的時間空間幾何結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)出比牛頓萬有引力定律更精確的理論，得到彎曲的四維時空觀念，牛頓的萬有引力理論成了廣義相對論中的一個特例。 廣義相對論的重要結(jié)論是，加速運動與引力場的運動是等價的，要區(qū)別是由慣性力或者引力所產(chǎn)生的運動是不可能的。對此，愛因斯坦作了一個的比喻。假想有一個人乘摩天樓的

9、電梯自由降落，人不會感到自己在下降，因為這時電梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在電梯里不存在地球引力。 第十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、相對論的兩條基本原理： 1）相對性原理 2）光速不變原理 2、相對論的意義：（1）解決了經(jīng)典物理學(xué)的危機，創(chuàng)造了一個全新的物理學(xué)世界，極大地擴展了物理學(xué)的應(yīng)用的領(lǐng)域；也使人們對自然規(guī)律的探索從普通世界深入到廣闊的宏觀宇宙空間。（2）打破了經(jīng)典物理學(xué)絕對化的思維模式，為人們提供了辯證看待世界的途徑。第十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月很抱歉推翻了您的理論 愛因斯坦曾說道：“牛頓先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代

10、一個人的智力和創(chuàng)造力所能達到的顛峰，您所創(chuàng)造的許多觀念直到今日都仍在引導(dǎo)我們的物理思維。雖然我們知道，當我們對宇宙萬物有了更深入的了解以后，這些觀念將會被一些更抽象的新觀念所取代?！?也許將來某一天，會有一位少不更事的科學(xué)家說道：“愛因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智力和創(chuàng)造力所能達到的顛峰 ”第十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月愛因斯坦能夠取得偉大成就有哪些條件?（1）科學(xué)發(fā)展提供的基礎(chǔ)；（2）科學(xué)發(fā)展需要提供動力；（3）個人堅持不懈勤奮追求真理的優(yōu)秀品質(zhì)；（4）科學(xué)的工作和研究方法。發(fā)散思維：第十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月愛因斯坦

11、根據(jù)相對論的觀點提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美國總統(tǒng)羅斯福，建議美國研制原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)勝法西斯國家。45年8月 美國 先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。愛因斯坦為此非常懊悔。從這件事中，我們能得到什么啟發(fā)？我們應(yīng)如何對待科學(xué)的發(fā)展？ 科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍。科技能造福人類，推動生產(chǎn)力水平的提高，但如果運用不當，也能危害人類。第十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 關(guān)于愛因斯坦的小故事多得不勝枚舉，有此些是因為他的知名度太高，穿鑿附會，以訛傳訛；有些則是真實的。無論是真是假，人們對一位偉大物理學(xué)家的崇拜是不會改

12、變的。例如他穿的襪子左右腳常不同顏色；愛因斯坦的小故事用手推車推孩子散步，竟會由于專心思考問題，而一不小心把孩子推到水溝里；陪太太看電影時，卻在電影院里用手電筒看書； 1952年，以色列共和國請愛因斯坦去擔任總統(tǒng)，因為以色列都是猶太人，愛因斯坦是猶太人心目中的精神領(lǐng)袖，然而他沒有接受，覺得自己的個性并不適合處理行政。第十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月紅色代表過去藍色代表未來黃綠表連結(jié)過 去到未來2005世界物理年對物理學(xué)家而言，這個標識象征的是光錐；對一般大眾而言常被看成是沙漏，象征著愛因斯坦在時間相對性上淵博的見解及洞察力。第十八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 為紀念愛

13、因斯坦對物理學(xué)的貢獻，聯(lián)合國教科文組織特選定相對論發(fā)表100周年暨愛因斯坦逝世50周年的05年為世界物理年，許多國家更將2005年定為愛因斯坦年。并透過展示物理在經(jīng)濟技術(shù)文化等方面的重要作用，爭取公眾對物理學(xué)的理解與支持，期使物理學(xué)能在21世紀得到全新的發(fā)展。 尋找本世紀愛因斯坦，再創(chuàng)科學(xué)奇跡 第十九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 1875年時，普朗克在慕尼黑大學(xué)學(xué)物理，物理老師曾勸他不要學(xué)純理論，因為物理學(xué)“是一門高度發(fā)展的、幾乎是臻善臻美的科學(xué)”，現(xiàn)在這門科學(xué)“看來很接近于采取最穩(wěn)定的形式。也許，在某個角落里還有一粒塵屑或一個小氣泡，對它們可以去進行研究和分類，但是，作為一個完整

14、的體系，那是建立得足夠牢固的。而理論物理學(xué)正在明顯地接近于幾何學(xué)在數(shù)百年中所已具有的那樣完美的程度?！钡诙畯?，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 1900年，普朗克為了克服經(jīng)典物理學(xué)對黑體輻射現(xiàn)象解釋上的困難，創(chuàng)立了物質(zhì)輻射（或吸收）的能量只能是某一最小能量單位（能量量子）的整數(shù)倍的假說，即量子假說。他引進了一個物理普適常數(shù)，即普朗克常數(shù)，以符號h表示，其數(shù)值為6.62617610-27爾格秒，是微觀現(xiàn)象量子特性的表征。第二十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月量子力學(xué)的產(chǎn)生和相對論的產(chǎn)生有什么共同點？這說明了什么？共同點：從背景上看，19世紀末，物理學(xué)得到了極大的發(fā)展，物理學(xué)的研究

15、一方面深入到物質(zhì)內(nèi)部的微觀世界，另一方面擴展到整個宇宙。但是，一系列新的發(fā)現(xiàn)無法用經(jīng)典物理學(xué)解釋，這使得經(jīng)典物理學(xué)陷入了危機，面臨著挑戰(zhàn)。從產(chǎn)生過程看，第一，都是科學(xué)大師們敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，追求真理的結(jié)果。第二，都經(jīng)歷了一個產(chǎn)生發(fā)展完善的過程。說明：社會意識是一定的社會存在的反映；任何事物的產(chǎn)生和發(fā)展都要經(jīng)歷一個曲折的過程。第二十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）經(jīng)典物理學(xué)形成的基礎(chǔ)是什么？這一基礎(chǔ)建立的理論是什么？ 17世紀牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)，它是建立在絕對時空觀的理論基礎(chǔ)上的。（2）到19世紀時，經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到何種程度？他所適用的范圍主要是什么？ 到19世紀，在經(jīng)典力學(xué)的 基

16、礎(chǔ)上，光學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、天體物理學(xué)等新興學(xué)科取得了長足的進步，把人類對自然界的認識推進到前所未有的深度和廣度。它所適用的范圍主要是我們?nèi)粘Ｉ钪械奈锢憩F(xiàn)象。第二十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）19世紀末，物理學(xué)的發(fā)展對經(jīng)典物理學(xué)提出了怎樣的挑戰(zhàn)？ 19世紀末，物理學(xué)的研究一方面深入到物質(zhì)內(nèi)部的微觀世界，另一方面擴展到整個宇宙，超出了經(jīng)典物理學(xué)的范圍，經(jīng)典物理學(xué)賴以建立的絕對時空觀受到嚴峻挑戰(zhàn)。（4）20世紀物理學(xué)的發(fā)展取得的兩項最重大的成就是什么？它們與經(jīng)典物理學(xué)的關(guān)系是什么？ 量子理論和相對論。它們發(fā)展了經(jīng)典物理學(xué)，彌補了經(jīng)典物理學(xué)在宏觀宇宙世界和微觀的粒子世界面前的空

17、缺，為人類描繪了一個嶄新的世界，對整個人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。第二十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月課時小結(jié)一、物理學(xué)發(fā)展的原因文藝復(fù)興、宗教改革等思想解放運動的影響資本主義的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)科學(xué)家勇于的探索精神二、物理學(xué)發(fā)展的過程中觀世界經(jīng)典力學(xué)（奠基者、創(chuàng)立者）宏觀世界相對論（愛因斯坦：廣義與狹義）微觀世界量子論（普朗克、愛因斯坦、玻爾）第二十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者A.伽利略 B.牛頓 C.愛因斯坦 D.普朗克2、近代科學(xué)形成的標志是A、 “日心說”的提出 B、 “地心說”的提出C、牛頓力學(xué)體系的建立 D、落體定律的提出3、20

18、世紀初物理學(xué)思想的一場重大革命是指A.萬有引力定律的提出 B.發(fā)射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)C.電子的發(fā)現(xiàn) D.相對論的提出第二十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月4、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)：A、哥白尼日心說的推算 B、牛頓理論的推測C、法拉第演說計算 D、愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示5、現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)是：A、牛頓力學(xué) B、相對論 C、量子假說 D、量子理論、相對論第二十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月6、愛因斯坦相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場重大革命，主要是因為： 否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀揭示了時間、空間并非絕對不變的本質(zhì)屬性打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性使人類對客觀世界的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界A、 B、 C、 D、7、下列表述不正確的是：A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)B、經(jīng)典物理學(xué)適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象C、相對論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全