物理学革命和现代科学的产生共74页
现代科学革命_课件
(2)材料二中的情况说明了什么问题?是如何得到解决的? 答案 微观粒子的运动不能用经典物理学的原理说明,经典 物理学存在局限性,面临着危机和挑战。1900年,德国物理 学家普朗克提出量子假说,后来,爱因斯坦提出了光的量子 理论,丹麦物理学家玻尔提出原子的量子理论。使人类对微 观世界的基本认识取得了革命性的观世界为研究对象。②量子论以微 观粒子世界为研究对象。 (2)同:①背景:都是在经典物理学陷入危机,面临挑战 的情况下提出的。②过程:刚开始都是作为假说,后来 都得到精确的实验证明。③地位:相对论与量子论共同 构成现代物理学的基本理论框架。④都是科学大师敢于 向权威挑战,勇于追求真理的结果。
量子理论的建立是人类认识史上的又一次飞跃,它使人们的 认识深入到了微观世界的领域。量子理论在解决原子领域的 一系列重大问题中取得了很大成功。50多年来物理学在相对 论和量子力学这两大基石上迅速建立起了现代物理学的大厦。 从此,原子和分子物理学、核物理学、凝聚态物理学、低温 物理学等边缘学科纷纷建立,形成了许多新的独立的体系。
加热到不同温度的物体发出不同颜色的光
(1)材料一中,你同意哪一种观点?请说出你的理由。 答案 同意爱因斯坦的观点。因为牛顿力学体系的建立是近 代科学形成的标志,在欧洲启蒙思想宣扬科学、反对封建神 学的运动中发挥了极大的作用,以牛顿力学为代表的经典物 理学开创了一个崭新的科学时代。相对论是在经典物理学的 基础上发展起来的,两者之间是继承与发展而不是相互排斥 的关系。
二、爱因斯坦与相对论 1.提出:20世纪初,爱因斯坦提出的 相对论 为物理学的
发展带来了革命性的变化,爱因斯坦成为继牛顿之后最 伟大的科学家。 2.内容: 相对性原理 和 光速不变原理 :时间、空间、运 动、质量是相对的,可以互相转化。
第一节 现代科学革命
(一)科学史上的第四次大综合
——相对论的创立
1.
原子核也可以再分割——原子核是有结构的
J· J· 汤姆逊(1856-1940)
J.J.汤姆孙 (1856-1940)
英国剑桥大学实验物理学家 1906年诺贝尔物理学奖
1897年4月30日,汤姆孙在英国皇家
学会演讲时宣布发现了电子。 1899年汤姆生正式把这种微粒叫做 “电子”。电子的发现被科学界称 为十九和二十世纪之交的三大发现 之一,汤姆生被誉为“电子之父”。
三种射线 、 和
1898年卢瑟福发现了、 射线 2. 1900年法国维拉尔发现了射线 卢瑟福是这三类辐射术语的命名者。 射线是带两个正电荷的氦核流; 射线是带是带负电的电子流; 射线是电中性的电磁辐射(高能光子流)。 对于射线,一张纸就可把它挡住。 对于射线,非但纸挡不住,甚至可穿过几毫米厚的铝板, 但强度有明显减弱。 对于射线,它的穿透力最强,在穿过几毫米的铝板后,减 弱很少,要挡住它,则要用又厚又重的铅砖。
1914年一次大战爆发,他拒绝在所谓的“维护德国文化”声明上签字,震惊全世界。
1933年访问美国期间,希特勒上台,残酷迫害犹太人,他的家产被抄没,著作被焚毁,并被缺席判 处死刑。爱因斯坦宣布放弃德国籍,退出普鲁士科学院,迁居美国。
1933—1945年人普林斯顿高等学术研究院研究员,1940年入美国籍。
法国科学家皮埃尔· 居里(1859-
现代科学革命 PPT
一、经典物理学的危机
(一)经典物理学的创立 (二)经典物理学的危机
二、现代物理学的兴起
(一)爱因斯坦与相对论
(二)量子理论中的微观世界 (三)现代物理学兴起的意义
1.量子理论和相对论一起,共同构成了现代物理学的基础。 2.量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世界和微观的 粒子世界面前的空缺,描绘了一个崭新的世界,大大开阔了人们 的视野,改变了人们看世界的角度和方式。
(D )
D ②③
C 3、下列表述不正确的是 ( )
A 牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础 B 经典物理学所适用的主要是日常生活中的物 理现象 C 相对论的提出证明经典物理学是完全错误的 D 量子论使人类对微观世界的基本认识有了革 命性进步
4、打破了经典物理学的绝对化思维,为人们提供
A 了辨 证地看待世界的途径的成就是 ( )
量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点? 这说明了什么?
共同点: 从背景上看,19世纪末,物理学得到了极大的发展,物
理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界,另一方面扩 展到整个宇宙。但是,一系列新的发现无法用经典物理学解 释,这使得经典物理学陷入了危机,面临着挑战。
从产生过程看,第一,都是科学大师们敢于向权威挑战, 追求真理的结果。第二,都经历了一个产生发展完善的过程。
广义相对论:
进一步揭示了时空结构同物质分布的关系,指出物质间存在的万有引 力是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的。
相对论的提出是物理学思想的一场重大革命,相对论既是原子内部的微 观物理学的基础,也是天体物理学和宇宙学的基础。
一、经典物理学的危机
(一)经典物理学的创立 (二)经典物理学的危机 二、现代物理学的兴起
现代科学技术革命的诞生-5页精选文档
现代科学技术革命的诞生-5页精选文档现代科学技术革命的诞生、特征和影响一、现代科学技术革命的诞生(一)20世纪的科学革命1.现代科学革命产生的背景:到19世纪,机械决定论和还原论仍然影响着物理学、化学、生物学、医学、心理学。
它已经根深蒂固地渗透到自然科学的各个研究领域,甚至人类的文化方面。
人们在研究复杂事物的过程中,主要采取从实体上进行还原的方法,“试图在所有复杂的现象中找到共同具有的物质实体(如原子),将其作为差异性的共同基础。
”爱因斯但指出:“从希腊哲学到现代物理的整个科学史中,不断有人力图把表面上极为复杂的自然现象归结为几个简单的基本观念和关系。
”近代科学在诸如力的分解、元素的离解,生物的解剖等方面取得的成功,使人们坚信“机械分割”的思想是无往不胜的,并试图把这种方法推广到对生命现象和社会现象的研究上。
机械还原论者坚信,任何复杂的运动形式,都可以最终分解为机械的或力学的运动形式。
尽管19世纪的自然科学取得的某些成就已经部分地揭露了机械决定论和机械还原论的局限性,但是要动摇和突破这种规范是不容易的,因为它们是构成近代科学赖以产生和发展的基础。
恩格斯说:“把自然界分解成各个部分,把自然界的各种过程和事物分成一定的门类,对有机体的内部按其多种多样性的解剖形态进行研究,这是最近400年来在认识自然界方面获得巨大进展的基本条件。
”19世纪末,许多科学家都认为,以力学为基础的经典物理学大厦已经峻工,人们在对这幢雄伟大厦表示赞叹之余,又多少流露出满足和无所作为的情绪。
著名的德国科学家基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)表示:“物理学将无所作为了,至多只能在已知规律的公式的小数点后加上几个数字罢了”。
英国大物理学家W.汤姆逊在刚跨入20世纪的第一天的《元旦献辞》中也说:“在已经建成的科学大厦中,后辈物理学家只能做一些零碎的修补工作。
” W?汤姆逊在对科学大厦赞叹的同时,又不得不承认在物理学晴朗的天空还有两朵小小的令人不安的乌云。
物理学革命课件ppt
量子力学的意义和影响
量子力学的发现彻底改变了我们对自然界的认识 ,尤其是微观世界的理解。
量子力学在许多领域都有广泛的应用,如电子学 、半导体技术、超导电性、量子计算机等。
量子力学的理论框架为现代物理学的发展奠定了 基础,对其他科学领域也产生了深远的影响。
04
物理学革命的影响
对科学发展的影响
促进科学观念的变革
社会文化背景的影响
物理学革命的理论和观点可能与社会文化背景密切相关。因此,不同地区和文化的科学家可能对同一理论持有不同的 看法和态度,这可能影响物理学革命的传播和发展。
政治和经济利益的考量
在某些情况下,物理学革命可能涉及到政治和经济利益的问题。这可能导致某些国家或利益集团对物理 学革命采取保守或谨慎的态度,限制其发展和应用。
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理论预测的不确定性
新的理论预测可能存在不确定性,即无法准确预测某些物理现象或提供确定的预测结果。 这使得理论解释在实际应用中的可靠性受到限制。
哲学和社会影响的问题
科学方法的质疑
物理学革命往往涉及到对现有科学方法的质疑和挑战。这可能导致科学界对革命性理论的接受程度产生分歧,影响科 学方法的统一性和权威性。
物理学革命课件
目录
CONTENTS
• 物理学革命的背景 • 相对论革命 • 量子力学革命 • 物理学革命的影响 • 物理学革命的争议和挑战
01
物理学革命的背景
经典物理学的局限性
经典物理学在解释微观粒子行为和极 端条件下表现出局限性,无法解释高 速运动、微观粒子和强引力场中的物 理现象。
经典物理学无法解释宇宙大尺度结构 和演化,如星系旋转、宇宙膨胀等现 象。
随后,爱因斯坦提出光量子理论,解释了光电效应等现象,进一步推动了量子力学 的发展。
第26课现代科学革命课件5(岳麓版必修3)
Avinash Khare《分数Fra bibliotek计与量子理论》
加热到不同温度的物体发出不同颜色的光
秦山核电站
知识链接
诺贝尔和诺贝尔奖
诺贝尔
1901年第一届诺贝尔奖颁奖现场
阅读与思考
爱因斯坦
卓别林
爱因斯坦、卓别林曾经下榻的浦江饭店
相对论极其抽象,难以理解,并与人们的常识相矛盾。因此,人们很 难相信它是正确的而予以接受。但相对论最终还是取得了成功,成为现代 物理学的支柱之一。从这件事情当中,你得到了什么启发?
1930年爱因斯坦和爱丁顿在一起
1913年10月14日爱因斯坦 给黑尔的信件
爱因斯坦在美国讲学
(西班牙)达利的《永恒的记忆》
“Ladies and gentlemen, our age is proud of the progress it has made in man's intellectual development. The search and striving for truth and knowledge is one of the highest of man's qualities - though often, the pride is most loudly voiced by those who strive the least. And certainly we should take care not to make the intellect our god; it has, of course, powerful muscles, but no personality. It cannot lead, it can only serve; and it is not fastidious in its choice of a leader. This characteristic is reflected in the qualities of its priests, the intellectuals. The intellect has a sharp eye for methods and tools, but is blind to ends and values. So it is no wonder that this fatal blindness is handed on from old to young and today involves a whole generation.”
7物理学革命和现代科学的产生汇总PPT课件
2020年9月28日
2
世纪之交科学家眼中的物理学
开尔文的世纪回顾
19世纪的最后一天,欧洲著名的科学家欢聚一堂。会上英国著 名物理学家开尔文发表新年祝词。
他在回顾物理学所取得的伟大成就时说,物理大厦已经落成, 所剩只是一些修饰工作。
但在展望20世纪物理学前景时,开尔文若有 所思地讲道:动力理论肯定了热和光是运动 的两种方式,现在,它的美丽而晴朗的天空 却被两朵乌云笼罩了,第一朵乌云出现在光 的波动理论上,第二朵乌云出现在关于能量 均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。
“以太漂移”的零结果、“紫外灾难” X射线、放射性、电子的发现
相对论和量子力学构成现代物理学的 两大理论支柱。
2020年9月28日
5
两朵乌云
以太漂移:以太被称为一种介质,按照当时科学 界的说法,人们可以由光速在不同方向的差异, 判定一个惯性系相对于静止以太的运动状态,并 确定以太的存在。实验却明白无误地表明,光速 是完全不变的(“以太漂移”的零结果)。
1896年, 贝克勒尔发现放射性. (贝克勒尔, H. A. Becquerel, 1852-1908, 法国物理学家, 1903年同居里夫妇 一起 获诺贝尔物理学奖.)
1897年, 汤姆生发现电子. (J. J. Thomson, 1856-1940, 英国物理学家, 1906年获诺贝尔 物理奖.)
在对铀矿物放射性的研究中,她 发现某些铀矿物的放射性特别强 ,并断定这额外的放射性是由未 知的放射性元素造成的。
为了寻找这种未知元素,她的丈 夫 居 里 ( 1859-1906 ) 也 加 入 到了她的工作中来。
第三部分 现代自然科学
——物理学革命及现代科学的产生
(19世纪末-20世纪初)
物理革命-现代
一、经典力学的基本困难
伽利略变换式 经典力学的相对性原理
空间的量度是绝对的, 空间的量度是绝对的,与参考 系无关。 系无关。 时间的量度是绝对的, 时间的量度是绝对的,与参考 系无关 。 S′( S′相对 作匀速运动) 相对S 在S与S′( S′相对S作匀速运动) 惯性系中: 惯性系中: 不同的惯性系中质点的速度是 不同的。 不同的。不同的惯性系中质点 的加速度是相同的—— ——所有惯 的加速度是相同的——所有惯 性参照系中力学规律都是相同 的——符合宏观、低速的范围。 ——符合宏观、低速的范围。 符合宏观
讨论
twin paradox(时钟佯谬) (时钟佯谬)
一双生子Jim 20岁生日那天 岁生日那天, 坐上u=0.9998c u=0.9998c的飞 一双生子Jim 和 Tim 20岁生日那天,Tim 坐上u=0.9998c的飞 船相对于地球作匀速直线运动一去一回整一年, 船相对于地球作匀速直线运动一去一回整一年,在飞船上一年 在地球上经过50 50年 ,在地球上经过50年,
1864年麦克斯韦导出的电磁学方程组中的光速C是个 1864年麦克斯韦导出的电磁学方程组中的光速C 年麦克 常数,与参照系的选择无关。 常数,与参照系的选择无关。 c = 1
ε 0 µ0
与经典时空观矛盾! 光速c是相对那个参照系的? 与经典时空观矛盾! 光速 是相对那个参照系的? 是相对那个参照系的 迈克尔逊为证明以太的存在, 迈克尔逊为证明以太的存在,从1881年起开始做测 年起开始做测 量地球在以太中运动速度的实验.1887年又与莫雷合 量地球在以太中运动速度的实验 年又与莫雷合 作进行了更精确的测量。后来又在德国、美国、 作进行了更精确的测量。后来又在德国、美国、瑞士 多次重复该实验, 结果” 多次重复该实验,得到的仍然是 “0结果”。迈克尔 高龄时仍在做这方面的工作。 逊在 70 高龄时仍在做这方面的工作。 迈克耳逊-莫雷实验,动摇了经典物理学的基础。 迈克耳逊-莫雷实验,动摇了经典物理学的基础。
19世纪末20世纪初的物理学革命
一些挽救性解释
以太被地球完全拖动与其同行?——迈 克耳孙 光速依赖于光源的速度?——里茨 收缩说?——菲茨杰拉德、洛伦兹 对迈克耳孙·莫雷实验的任何解释都不能 使人满意,这充分暴露了古典理论的局 限性。
3、洛伦兹的启示
洛伦兹坚持静止坐标系的存在,并人为地引进 一个数学量导出了从以太绝对静止参考系到其 它惯性系的时空变换关系(后被爱因斯坦发展 为洛伦兹变换)。
注意:彭加勒论述的只是相对运动原理。
一个自然的疑问
1905年狭义相对论产生的历史条件已经 成熟,洛伦兹、彭加勒等人也已经走到 了相对论的门口,无论是就学识的渊博 还是数学水平来讲,他们都要优于爱因 斯坦,但为什么这个伟大发现会让“初 出茅庐”的爱因斯坦作出呢?
爱因斯坦与狭义相对论
爱因斯坦的逆向思维:根本不存在以太静止坐 标系,没有任何理由承认绝对运动,一切经验, 包括力学的和电动力学的实验都支持相对性原 理。
本书的优缺点
优点:条理清晰,容易把握,讲课的理想选择; 缺点:过于简单,需要辅助理解。 比较: 《科学史》:重思想,有逻辑,过难; 《大学物理导论》:兼顾理论、方法与历史,是理解
相对论的最佳选择(p267-p337);
《历史上的科学》:揭示了很多本质性的东西,但缺
乏内在的连贯性。
※物理学革命的序幕
这些发现打破了物理学已经达到最终绝 对真理的迷梦,揭开了物理学革命的序 幕,迎来了物理学的新世纪!
新发现对旧理论的冲击
X射线、放射性和电子的发现批判了原子是物 质的始原、原子不可分、元素不可变的传统思 想;
以太漂移实验否认了绝对不变、绝对静止和绝 对连续的另一始原物质以太,动摇了牛顿的绝 对时空观念;
1854年盖斯勒发明了“盖斯勒真空管”; 1876年戈尔茨坦指出真空放电时阴极管壁上产 生的绿色光辉,是由负极上所产生的某种射线 射到玻璃上引起的,他把这种射线称为“阴极 射线”。
第十二章20世纪初的物理学革命
第十二章20世纪初的物理学革命第一节电子、x射线和天然放射性的发现物理学革命首先是由电子、x射线和天然放射性的发现引起的。
20世纪的热电子的发射、光电效应的实验,进一步证明了任何原子都包含着电子的结论。
1.德国人伦琴:发现了x射线。
在医学方面取得了应用。
2.法国的贝克勒尔:发现了放射性。
3.与李夫人:发现了镭、铀等方射性元素。
4.新西兰科学家卢瑟福:发现了三种射线。
5.汤姆逊:证实了电子的存在,并测得电子的质量只有质子的1/1840。
十九世纪物理学的三大发现,电子、x射线、天然放射性,将质量和能量联系在一起。
三大发现猛烈的冲击着牛顿力学的物质、质量、能量、运动等基本概念。
第二节爱因斯坦的相对论太阳光之所以能传到地球,就是因为在太阳到地球的空间充满着以太,“以太”这个概念是由笛卡尔从古希腊的哲学中引入科学中来的,用它来代表一种充满宇宙,能够传递力的特殊的无重量的物质。
但以太究竟是什么,这一直是一个科学之谜。
1876年---1887年间,美国物理学家迈克尔逊和莫雷继续进行了搜索以太风的实验。
实验结果表明以太不存在。
1.迈克尔逊—莫雷:以太飘移实验。
2.爱尔兰物理学家菲兹杰业:在1889年提出了长度收缩的假说,他认为,静止长度最长。
3.荷兰物理学家洛伦兹:独立的提出收缩假说。
4.法国科学家彭加勒:引进了四维时空观念。
5.德国科学家爱因斯坦:一科学家革命家的姿态登上了物理学的论坛。
他一生最大的贡献就是相对论。
他在1905年发表的<论动体的电动力学〉一文中首先创立了狭义相对论。
狭义相对论的两条基本原理是:第一,对于任何惯性体系,即以匀速运动的体系,一切自然定律都适应。
也就是相对性原理。
第二,对于任何惯性系,自由空间中的光速都是相同的。
也就是光速不便原理。
光速不便原理是爱因斯坦提出的崭新见解。
狭义相对论的结论:1.同时性的相对性。
2.钟慢效应。
3.尺缩效应。
4.物体质量随速度变化。
5.质能相关。
狭义相对论揭示了既适应于低速运动的物体又适应于高速运动的物体的规律。
一、现代科学革命
(二)相对论与时空观念的革命性变革
1、狭义相对论
1905年6月爱因斯坦(1879-1955)
《 论运动物体的电动力学》发表,标志着狭义相 对论的诞生
[1]两条基本原理:
(1),狭义相对性原理 在所有惯性系,物 理学规律都是相同的,不 存在一个优于其它惯性系 的绝对惯性系。 (2),光速不变原理 在所有的惯性系, 真空中的光速不变,都是 常数C。 洛仑兹变换
4、强子的内部结构
1964年,美国物理学家默里· 盖尔曼和G.茨威格各 自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本 的单元——Quark组成的。 六味夸克: u 上夸克 、d 下夸克、 c 粲夸克、 s 奇夸克、 顶夸克 、b 底夸克 t
5、量子场论
6、统一场论
21世纪物理学的难题:
(1) 四个作用力场的统一问题,相对论和量子力 学的统一问题。
量子力学对机械决定论的冲击
经典物理学严格确定的因果决定论
法国科学家拉普拉斯曾写道:“智 慧,如果能在某一瞬间知道鼓动着自然 的一切力量,知道大自然所有组成部分 的相对位置;再者,如果它是如此浩瀚, 足以分析这些材料,并能把上至庞大的 天体,下至微小的原子的所有运动,统 统包括在一个公式中,那么,对于它来 说,就再也没有什么是不可靠的了。在 它的面前,无论是过去或是将来,一切 都将会昭然若揭。”
1900年12月14日
普朗克量子假说:
物体在发射辐射或吸收辐射 时,能量不是无限可分的,而是 以一定数值的整数倍跳跃式地变 化的,也就是说,物体吸收或发 射辐射时,能量并不是无限可分 的,而是有一个最小的单元,这 个最小的不可再分的单元,被称 为量子或能量子,数值ε=hγ。
2,光量子论
1905年爱因斯坦《关于光的产生和转化的一个启 发性观点》中提出 光量子假说:光是由分立的能量子组成的,每个 光量子的能量与光的频率成正比E= hγ,而与光 强度无关。 解释光电效应 密立根和康普顿的验证
物理学革命和现代科学的产生共76页
•
6、黄金时代是在我们的前面,而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性,但找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧,便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为,请 记住, 除了在 脑海中 ,恐惧 无处藏 身。-- 戴尔. 卡耐基 。
25、学习是劳动,是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢!
21、要知道对好事的称颂过于夸大,也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤,荒于嬉;行成于思,毁于随。——韩愈
23、一切节省,归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰,决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
现代科学革命ppt1 岳麓版
练习:
6、新中国成立以来,对教育破坏最为严重的是: A、1957年的反右运动 B、1958年的“大跃进”运动 C、1959年开始的三年困难时期 D、十年“文化大革命”运动
练习:
7、粉碎“四人帮”后,发展高等教育的第一 个举措是: A、新时期教育方针的制定 B、教育大革命 C、邓小平提出“三个面向”的方针 D、恢复统一高考招生制度
小结:
双 提出(1956年)
百 方
活力初现—1956年
针 贯彻 遭遇挫折—文革
重现春天—1978年
含义:允许在学术问题上自由争论
遭遇挫折的原因:
1、1957年反右斗争的扩大化
2、“文革”中的文化专制政策
当堂练习:
1、对“双百”方针理解错误的是 A、是党领导文学艺术和科学研究工作的基 本方针 B、提出于20世纪60年代 C、推动了文学、艺术、自然科学的新发展 D、其实践过程也遇到过曲折
2、“双百方针”的推行带来的后果不包 括:
A、文学理论思想活跃
B、涌现了大批优秀的文艺作品
C、创作了八个样板戏
D、学术界围绕着一些问题展开了热烈的 讨论和争论
3、对马寅初的错误批判,错在: A、不允许马寅初辩护 B、将学术观点政治化 C、压制了正确的建议 D、实行文化专制政策
4、1957年后,“双百”方针不能贯 彻的主要原因是: A、阶级斗争扩大化的影响 B、“大跃进”运动的干扰 C、林彪、江青等人的破坏 D、法制建设遭到破坏的后果
当堂训练:
7、目前,世界上掌握载人航天技术的 国家有:
①苏联 ②美国 ③中国 ④日本 ⑤法国
A、①②③
B、①②⑤
C、②④⑤
D、①②③④⑤
第29课 新中国的科技成就