高中歷史 第11課 物理學的重大進展課件2 新人教版必修3.ppt

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第11課 物理學的重大進展,一、經典力學: 1.經典力學的重要奠基者──伽利略 (1)物理學上: (2).天文學上: 2、經典力學的創(chuàng)立者------牛頓 (1)、標志：《自然哲學的數(shù)學原理》 (2).主要內容 :萬有引力定律和運動三定律 (3)、顯著特征 :注重 實驗,數(shù)學化. (4)、影響:標志著近代科學的形成.,哥白尼提出太陽中心說從根本上動搖了宗教神學的理論基礎,1912年哥白尼遷到波蘭的一個古代城堡——弗隆堡。在城堡的西北角，有一座箭樓。這座箭樓，就是舉世聞名的天文學家哥白尼觀察天文的天文臺、天文學史上著名的“哥白尼塔”。無論盛夏或嚴冬，他用自制的、粗劣的儀器，不分晝夜地觀察天文，完成了對天體的觀測，寫成了不朽的巨著《天體運行論》。,哥白尼塔,伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學家和天文學家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學表述形式的近代科學，被譽為“近代科學之父”。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。,伽利略出生于比薩一個沒落貴族家庭。17歲進比薩大學學醫(yī)，但他對物理和數(shù)學很有興趣。他做了大量的實驗和研究工作，首次用自制的天文望遠鏡細心地觀察了天體，宣告了和哥白尼學說完全相符的結論。伽利略把他在望遠鏡中所觀察到的壯麗景象，到處宣傳，并用觀察到的事實和力學原理作了嚴密的論證，進一步維護和發(fā)展了哥白尼的體系。教會向伽利略發(fā)出多次警告，但是他無視這一警告，發(fā)表了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》的巨著，從實踐和理論的高度批駁了地球中心說。伽利略的“異端”活動引起了教會的恐慌，羅馬教皇向宗教裁判所帶頭提出控訴，于是這位體弱抱病的科學家被送進了監(jiān)牢，遭到審訊，以至被終身軟禁。軟禁期間，他繼續(xù)研究物理學，寫出《關于兩門新科學的談話和數(shù)學證明》。,1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。,伽利略的折射式望遠鏡,伽利略的手稿,伽利略受審,,人們爭相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。,由于他勇敢的宣傳哥白尼的學說，1616年，被傳喚到羅馬的宗教裁判所，并責令伽利略保持沉默。伽利略發(fā)表《兩種世界觀的對話》一書，被教會認為違反了禁令被召到羅馬囚禁受到缺席審判，遭到苦刑和恐嚇，并被迫當眾跪著懺悔，最后被判處終身監(jiān)禁，他的書也被列為禁書。 1642年，伽利略在貧病交加中逝世，享年78歲。1983年，羅馬教廷正式承認，350年前宗教裁判所對伽利略的審判是錯誤的。,牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經長期擔任英國皇家學會會長，他還擔任過英國議會議員，授予爵士稱號。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽。,牛頓（ 1642—1727）,二、牛頓的經典力學,牛頓是生活在地球上的影響最大的科學家之一。他是遺腹子，生于伽利略逝世的那一天。牛頓的背景為天才如何能在逆境中出人頭地提供了一個客觀范例。牛頓少年時代即表現(xiàn)出手工制作精巧機械的才能。雖然他是個聰明伶俐的孩子，但并未引起他的老師們的注意。他在學校的成績不好，他體弱多病，性格靦腆。學習成績是班上倒數(shù)幾名，還經常受頑皮學生的欺侮。直到有一次跟同學打架。據說那個男孩在牛頓的肚于上踹了一腳，于是牛頓把他狠狠地揍了一頓，并把他的鼻于摁在教堂的墻上蹭來蹭去。從此之后，牛頓便開始在班里嶄露頭角，尤其在制作模型上表現(xiàn)出心靈手巧 .成年時，母親令其退學，因為希望兒子成為一名出色的農夫。十分幸運的是他的主要天賦不滿足于他在農業(yè)方面發(fā)揮。他被證明不是一個好農夫，干活漫不經心，而且脾氣急躁。于是他又被送回學校， 18歲那年他進入了劍橋大學，極快地通曉了當時已知的自然與數(shù)學知識，之后轉入個人的專門研究。,牛頓（1642-1727） 著作：《自然哲學的數(shù)學原理》 （1687）他提出了物體機械運動的三大定律和萬有引力定律，創(chuàng)建牛頓力學體系。,1、在光學方面，牛頓發(fā)現(xiàn)了日光是由不同的顏色即不同波長的光構成的，奠定了光譜分析的基礎，制作了牛頓色盤。他在1704年出版了《光學》一書，創(chuàng)立了光的“微粒說”。 2、在熱學方面也有研究成果，確定了冷卻定律 3、在數(shù)學方面，他與萊布尼茲幾乎同時創(chuàng)立了微積分學，同時，他還在前人研究基礎上，建立了二項式定理。 4、在天文學領域，他在1671年創(chuàng)制了反射望遠鏡，初步考察了行星的運動規(guī)律；他還解釋了潮汐現(xiàn)象，并預言地球不是正球體，并由此說明了歲差現(xiàn)象。,,19世紀末，物理學界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學家們曾認為的似乎已經基本上完成了的經典物理學體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學危機”。 過去的物理學都以牛頓的理論為基礎，認為時間和空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。似乎宇宙間存在著一個永遠走動著的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠都是相同的，世界上的一切運動在時間上都以它為度量標準。,二、相對論的創(chuàng)立:愛因斯坦 1、相對論提出的歷史背景: 2、相對論的提出及主要內容: 3、相對論提出的歷史意義 三、量子論的誕生與發(fā)展 1、量子論誕生的背景: 2.量子論的誕生（普朗克）.愛因斯坦.玻爾 3、量子論的發(fā)展和量子力學,經典物理學是以日常生活中常見的低速運動的物質為研究對象的，在這里，時間和空間被認為是絕對的，是與物質運動無關的因素。因此，一旦物理學研究的這種基礎發(fā)生變化，如所研究的物質是以光速或接近光速運動時，經典物理學的某些結論就變得不準確。 相對論的兩個基本原理是相對性原理和光速不變原理。在相對性原理中，愛因斯坦認為時間、運動、質量不是絕對的，而是相對的。較典型的現(xiàn)象是運動的物體長度變短（尺縮效應）、運動的鐘比靜止的鐘走得慢（鐘慢效應）、運動的物體重量變大。,相對論的提出可以廣泛地解釋不同運動的物質，創(chuàng)立了一個全新的物理世界，極大地擴展了物理學應用的領域，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。 由于相對論的觀點與人們的日常經驗不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一些科學家在內的很多人的反對。1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎章，結果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應理論的建立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論在物理學上卻非常合理且為實驗所證實。,艾伯特·愛因斯坦（1879—1955），1879年3月14日誕生在德國烏爾姆的一個猶太人家中。1894年舉家遷居意大利米蘭。1900年畢業(yè)于瑞士蘇黎世工業(yè)大學。 愛因斯坦被認為是最富于創(chuàng)造力的科學家，他不但創(chuàng)立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質，為量子力學的建立奠定了基礎。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎。同時，他還證明了熱的分子運動論，提出了測定分子大小的新方法。,作為科學家的愛因斯坦，他是窺見上帝秘密的人；作為思想家的愛因斯坦，他是窺見人間秘密的人。,有高度社會責任感的人，通常是具有良心的智識者。讓我們輕輕地伸出我們的手，撫摸一下愛因斯坦的滾燙的良心：1939年8月2日，愛因斯坦出于對人類命運的極大關注，寫信給羅斯?？偨y(tǒng)建議美國務必搶在法西斯德國之前制造出原子彈；后來，當原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認一生最大錯誤就是建議研制原子彈。他痛心地說，“早知如此，我寧可當個修表匠！”愛因斯坦就核武器問題的懊悔，代表了人類良知的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。聽愛因斯坦的自責之聲，我們明白人類良知之寶貴,請記住愛因斯坦的話吧：“沒有能獨立思考和獨立判斷的有創(chuàng)造性的個人，社會的向上發(fā)展是不可想象的?！?名人傳記,而且，就是這樣一位光彩奪目的人物，在整個中小學時代卻常常被斥為“生性孤僻、智力遲鈍”，“不守紀律、心不在焉。想入非非”。中學畢業(yè)前夕，校方甚至斷言他未來將“一事無成”，勒令他退了學。16歲那年，他以同等學歷報考大學，盡管物理。數(shù)學成績很好，但由于需要死記硬背的科目考砸了鍋，只得名落孫山。第二年進入大學后，他仍然不愿意強迫自己去適應那種被動的、刻板的、純粹按部就班的學習生活，他擅自“刷掉了”很多課程，只以“極大的興趣”去聽某些課和在家里自學。,和牛頓一樣，愛因斯坦年幼時也未顯出智力超群，相反，到了四歲多還不會說話，家里人甚至擔心他是個低能兒。,在四年大學生活中，他仍然不是“好學生”：曾被數(shù)學教授稱為“懶狗”，曾因做實驗出事故受到處分，還曾被物理教授認為不適宜學物理而應當改行。大學畢業(yè)時幾位同窗好友都留校當了助教，他卻因得不到教授們的賞識而遭到了“畢業(yè)即失業(yè)”的命運。這種種親身經歷，使愛因斯坦對教育的總體印象一直不佳。正因為如此，成名后的愛因斯坦通過自身的體驗和長期的觀察，形成了一種與眾不同的教育觀點。 “知識是死的；而學校卻要為活人服務。”這是愛因斯坦對于學校教育的基本看法。他反對把學校僅僅看做是傳授知識的工具，更反對把學生“當作死的工具來對待”。他認為：“學校的目的始終應當是：青年人在離開學校時，是作為一個和諧的人，而不是作為一個專家。”,在２０世紀思想家的畫廊中，愛因斯坦，就是公正、善良、真理的化身。他的品格與天地日月相爭輝，他的科學貢獻，人類將萬世景仰。,1955年 4月18日因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃造，不舉行公開葬禮，不建墳墓，不立紀念碑?；鸹瘯r按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及所有音樂典禮。骨灰撒在永遠對人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩結束了那樸素的葬禮： 我們全都獲益不淺， 全世界都感謝他的教誨； 那專屬他個人的東西， 早已傳遍廣大人群。 他像行將隕滅的彗星， 光華四射， 把無限的光芒同他的光 芒永相連結。 他的主治醫(yī)生賀維博士認為如此偉大的大腦，應該進行研究，所以他便把愛因斯坦的大腦保留了下來，并切成200片帶走。但至今沒有結論。,愛因斯坦 （1879-1955） 1905-1915年 提出了相對論，發(fā)展了牛頓力學。,,普朗克（1858—1947）生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。他的父親是一位杰出的法律教授。普朗 克家是德國人所具有的最好品質的范例：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)藝術才干；另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登 山運動。,量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。 量子力學和狹義相對論結合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技術等奠定了理論基礎。,1、愛因斯坦相對論的提出是物理學領域的一場重大革命，主要是因為①否定了經典力學的絕對時空觀 ②揭示了時間、空間并非絕對不變的本質屬性 ③打破了經典力學體系的局限 性 ④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、①②③ B、②③④ C、①③④ D、①②④ 2、 現(xiàn)代自然科學和現(xiàn)代技術革命的基礎是 A、牛頓力學 B、相對論 C、量子假說 D、量子理論、相對論,A,D,3、下列表述不正確的是 A、伽利略的研究為經典力學的建立奠定了的基礎 B、經典物理學所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典的物理學是完全錯誤的 D、量子理論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步 4、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據 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,C,B,尼爾斯·玻爾，物理學家，1885年10月７日出生于丹麥哥本哈根的一個知識分子家庭。他的父親是丹麥皇家科學文學院的院士，是一位著名的生理學教授。玻爾自幼就受到家庭濃厚的科學、哲學、文學和藝術氣氛的熏陶。 １９４３年，在納粹占領下的丹麥，玻爾面臨作為人質被逮捕的危險，便不得不逃離丹麥，經過瑞典轉去英國和美國，而且馬上參加了制造原子彈的工作。在原子彈尚未試驗之前，玻爾就看到原子武器可能給人類文明帶來的災難。他指出，如果原子能掌握在世界上愛好和平的國家手中，這種能量就會保障世界的持久和平；如果它被濫用，就會導致文明的毀滅。,戰(zhàn)后，玻爾回到飽經劫難的丹麥，他為恢復丹麥的科學研究努力工作，為全世界和平利用原子能進行呼吁，為促進各國科學之間的國際合作不斷作出努力。他是目前歐洲最大規(guī)模的國際合作組織歐洲原子核研究中心的發(fā)起人之一。,一、從哥白尼到伽利略,日心說的提出 自古以來，人類就對宇宙的結構不斷地進行著思考，在古代歐洲，亞里士多德和托勒密主張地心學說，認為地球是靜止不動的，其他的星體都圍著地球這一宇宙中心旋轉。這個學說的提出與基督教《圣經》中關于天堂、人間、地獄的說法剛好互相吻合，處于統(tǒng)治地位的教廷便竭力支持地心學說。因而地心學說長期居于統(tǒng)治地位。,勇敢的挑戰(zhàn) 哥白尼的事業(yè)是不朽的。他象一顆光芒四射的巨星，出現(xiàn)在黑暗的中世紀。哥白尼就住在弗洛恩堡大教堂箭樓里用他自己制造的儀器，在這座小小的天文臺上進行實踐活動，艱苦地工作了三十年。在臨死之前，終于下定了決心，出版《天體運行論》向神學宗教發(fā)起勇敢的挑戰(zhàn)：“我主張地球是動的?！薄霸谒羞@些行星中，太陽傲然坐鎮(zhèn)……太陽就這樣高踞于王位之上，統(tǒng)治著膝下的子女一樣的眾行星?！薄疤栔行恼f”推翻了在西方統(tǒng)治了一千五百年之久的“地球中心說”，從根本上動搖了“上帝創(chuàng)世”的神話。 ，,一五四三年五月二十四日，在波蘭弗洛恩城堡大教堂的箭樓里，躺著一個臨近死亡的老年牧師。 微弱的燭光，照在他蒼白的臉上。由于屢次患出血與中風，他已經陷入半身不遂的狀況。多日以前他就失掉了記憶和思考的 能力。他的生命就象那搖曳的蠟燭，眼看就要熄滅了。然而，他還沒有馬上死去，他似乎臥在床上等候什么，暫時還不能瞑目。 他在等候什么呢？他在等候一部巨著的問世。這是他冒著危險，用一生的心血所灌溉出來的成果，他怎能不等候呢？這一天 他的大作《天體運行論》終于印好了。書送到他的面前，他用那枯干的手摸著這部心愛的書，激動得熱淚流到腮邊。然而，不到 一個小時，他便停止了呼吸。 這位老人，就是世界著名的天文學家，日心說的創(chuàng)始人哥白尼。,哥白尼是偉大的波蘭天文學家，日心說的創(chuàng)立者，近代天文學的奠基人。主要貢獻是創(chuàng)立了日心地動說，寫出驚世駭俗的 “自然科學的獨立宣言”──《天體運行論》。哥白尼的學說不僅改變了那個時代人類對宇宙的認識，而且根本動搖了歐洲中世紀宗教神學的理論基礎?！皬拇俗匀豢茖W便開始從神學中解放出來”，“科學的發(fā)展從此便大踏步前進”（恩格斯《自然辯證法》）,他以驚人的天才和勇氣揭開了宇宙的秘密，奠定了近代天文學的基礎 ?！短祗w運行論》中還詳細講解了地球的三種運動（自轉、公轉、赤緯運動）所引起的一系列現(xiàn)象，歲差現(xiàn)象、月球運動、行星運動的及金星、水星的緯度。。,1543年5月24日，彌留之際的哥白尼終于見到剛剛出版的《天體運行論》，可惜當時的他已經因為腦溢血而雙目失明，他只摸了摸書的封面，便與世長辭了。他的著作更是被列為禁書。但真理是封鎖不住的，1882年，羅馬教皇不得不承認哥白尼的學說是正確的。這一光輝學說經過三個世紀的艱苦斗爭，終于獲得完全勝利。,