物理与人类文明课件.ppt.ppt

1、物理学与人类文明大余中学大余中学 李建平李建平物理学与人类文明哥白尼哥白尼伽利略伽利略19世纪世纪17世纪世纪16世纪世纪爱因斯坦爱因斯坦麦克斯韦麦克斯韦牛顿牛顿20世纪世纪科学独立存在科学独立存在有了完整的体系有了完整的体系科学的革命首先是物理科学的革命，引发了生产技术的革命，使人们对基础科学、应用科学、工程技术和生产活动的关系，有了新的感受和认识。判天地之美，析万物之理。庄子物理学 物理学是一门自然科学物理学是一门自然科学,它的研究成果和它的研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。它已经方法被应用于自然科学的各个领域。它已经成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的成为一门有众多分支的、令人

2、尊敬和热爱的基础学科。基础学科。物理学?物理学和激光技术物理学和激光技术?物理学与宇航工程物理学与宇航工程?物理学与纳米技术物理学与纳米技术?物理学与核能工程技术物理学与核能工程技术自由电子激光器自由电子激光器x射线激光器射线激光器准分子激光器准分子激光器金属蒸气激光器等。金属蒸气激光器等。铜蒸气激光航天有赖众多关键技术的突破和集成，是复杂的系统工程 航天包括运载火箭、应用卫星和卫星应用、载人航天和深空探测等几大方面。应用卫星又包括资源卫星、气象卫星、通信卫星、导航卫星及各类科学实验卫星和军用卫星等多种。除大型卫星外，还在开发微小卫星技术，以及卫星组网和编队飞行技术。航天工程技术和遥感技术为物

3、理学的研究开航天工程技术和遥感技术为物理学的研究开辟新天地辟新天地 探月和登月探月和登月，大大增加对，大大增加对月球物理环境的了解；月球物理环境的了解；美国的美国的“勇气勇气”号和号和“机机遇遇”号对号对火星火星的探测，为的探测，为火星的研究提出了更多课火星的研究提出了更多课题，也对地球物理的研究题，也对地球物理的研究有新的启示；有新的启示；航天工程技术和遥感技术为物理学的研究开航天工程技术和遥感技术为物理学的研究开辟新天地辟新天地 搭载在卡西尼号土星探测器上的惠更斯土卫六探测器，正在揭开土卫六的奥秘，还可能对生命起源探索提供线索；“伽利略”号探测器对木星的探测和所获取的木星的信息，是科学技术

4、史的另一曲凯歌。航天大大开阔了人类认识世界的眼界。航天大大开阔了人类认识世界的眼界。工业发展对材料性能提出了更高的要求纳米材料05090307010(nm)硅晶体表面的硅晶体表面的STM扫描图象扫描图象它的密度是钢它的密度是钢的的1/61/6，而强度，而强度却是钢的却是钢的100100倍。倍。镶嵌了镶嵌了4848个个 Fe 原子的原子的 Cu 表面的表面的扫描隧道显微镜照片。扫描隧道显微镜照片。48 48 个个 Fe 原子原子形成形成“电子围栏电子围栏”，围栏中的电子形成驻波：，围栏中的电子形成驻波：由于这一贡献，由于这一贡献，宾尼、罗赫尔宾尼、罗赫尔和和鲁斯卡鲁斯卡三人分享了三人分享了 19

5、86年度年度的诺贝尔物理奖。的诺贝尔物理奖。前两人是前两人是扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜的直接发明者，的直接发明者，第三人是第三人是 1932年年电子显微镜电子显微镜的发明者，的发明者，这里是为了追朔他的功劳。这里是为了追朔他的功劳。罗赫尔罗赫尔宾尼宾尼鲁斯卡鲁斯卡E=MC2一个重核分裂成两个中等质量的核时，会释放能量。一个重核分裂成两个中等质量的核时，会释放能量。某些轻核聚合成一个较重的核时，会释放能量。能否建成核聚变电站某些轻核聚合成一个较重的核时，会释放能量。能否建成核聚变电站？已经建成的秦一，秦二，秦三，大亚湾，岭澳一期，连云港的田湾。如果算上实验用的话，清华还有两座小的。在建的秦一扩

6、，秦二扩，方家山；岭澳二期正在热试，很快可以发电了；红沿河，宁德，阳江，台山；三门的AP1000。拟建的（几乎每个省都有。物理学是一门自然科学物理学是一门自然科学,它的研究成果和它的研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。它已经方法被应用于自然科学的各个领域。它已经成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础学科。基础学科。物理学?物理学和激光技术物理学和激光技术?物理学与宇航工程物理学与宇航工程?物理学与纳米技术物理学与纳米技术?物理学与核能工程技术物理学与核能工程技术 物理研究对象物理研究对象大到宇宙空间，小大到宇宙空间，小到微观原子核，近到衣、食、住

7、、行，研到微观原子核，近到衣、食、住、行，研究物质存在的基本形式，以及它们的性质究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律，与我们的生活无处不在。和运动规律，与我们的生活无处不在。物理学物理来自生活又用于生活。物理来自生活又用于生活。如：电磁感应与磁悬浮列车；如：电磁感应与磁悬浮列车；电磁波与无线通讯；电磁波与无线通讯；血压与心脏功率、血压与心脏功率、B超、超、X光检测、光检测、CT检检测、人体力学与体育运动、温室效应、厄测、人体力学与体育运动、温室效应、厄尔尼诺现象尔尼诺现象 物理学也是一门实验科学，也是一门崇尚理物理学也是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的。在物理学研究中形

8、成的性、重视逻辑推理的。在物理学研究中形成的研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。研究成果和方法被应用于自然科学的各个领域。极大的推动了极大的推动了科学、技术和社会的发展，促进科学、技术和社会的发展，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。了物质生产的繁荣与人类文明的进步。物理学交通工具与物理学由于交通工具的缺乏，古人大部分活动只能在陆地上进行，出现“天圆地方”等学说12345太阳从天文观察发现天地万物以太阳为中心进行运动。工具的发展有助与人类对宇宙认识更加全面工具的发展有助与人类对宇宙认识更加全面未来宇宙的面貌如何，有待进一步探索！任何真正的科学，随生产发展、社会任何真正的科学，随生产发展

9、、社会进步而产生推动社会进步进步而产生推动社会进步元前的耕地，欧氏几何元前的耕地，欧氏几何西方的文艺复兴，资本主义兴起西方的文艺复兴，资本主义兴起牛顿力学牛顿力学工业革命，热力学工业革命，热力学麦克斯韦电动力学麦克斯韦电动力学19261926实现电视实现电视图象传输图象传输19281928跨大西洋的图跨大西洋的图象无线传输象无线传输19301930首次提出火箭首次提出火箭发动机专利发动机专利19381938 基于硒在光照下基于硒在光照下变成良导体，变成良导体，XEROX公司应公司应用它制成第一台用它制成第一台复印机复印机实现调频广播实现调频广播1939193919491949用用X射线分析青霉

10、射线分析青霉素晶体结构素晶体结构 1951 1951年，沃森到克里克所在的卡文迪什实年，沃森到克里克所在的卡文迪什实验室，在威尔金斯等的验室，在威尔金斯等的X X射线衍射分析资料的基射线衍射分析资料的基础上，于础上，于19531953年提出年提出DNADNA双螺旋分子结构模型双螺旋分子结构模型19571957人造卫星上天人造卫星上天19581958B超在医学上应用超在医学上应用医院里最先进的设备，往往是物理学刚刚发展的技术1960载人航天载人航天19671967家用微波炉上市家用微波炉上市19691969人类登上月球人类登上月球无人探测车登上火星无人探测车登上火星1997199720 20 世

11、纪以来，物理学理论的发展，在三个层次上把人类对世纪以来，物理学理论的发展，在三个层次上把人类对自然界的认识推进到了前所未有的深度和广度。自然界的认识推进到了前所未有的深度和广度。n在微观领域内，已经深入到基本粒子的亚核世界（在微观领域内，已经深入到基本粒子的亚核世界（1010-15-15 厘米），并建立起统一描述电磁、弱、强相互作用的标准厘米），并建立起统一描述电磁、弱、强相互作用的标准模型，还引起了人们测量观、因果观的深刻变革。模型，还引起了人们测量观、因果观的深刻变革。n在宇观领域内，研究的探针已达到在宇观领域内，研究的探针已达到10102828 厘米的空间标度和厘米的空间标度和10101

12、717 秒的宇宙纪元；广义相对论的理论预言，在巨大的时秒的宇宙纪元；广义相对论的理论预言，在巨大的时空尺度上得到了证实，引起了人们时空观、宇宙观的深刻空尺度上得到了证实，引起了人们时空观、宇宙观的深刻变革。变革。n在宏观领域内，关于物质存在状态和运动形式的多样性、在宏观领域内，关于物质存在状态和运动形式的多样性、复杂性的探索，也取得了突破性的进展。复杂性的探索，也取得了突破性的进展。物理也是一把双刃剑物理也是一把双刃剑 伊诺拉 盖伊飞机，小男孩，4082公斤，长3.05米，径0.711米，10公斤铀235，1.25万吨TNT，死7.1万，伤6.8万，12平方公里，5万建筑前苏联基辅北前苏联基辅

13、北130130公里，切尔诺贝利，公里，切尔诺贝利，4 4号反应号反应堆发生爆炸，引发大火，放射性物质大量泄漏。堆发生爆炸，引发大火，放射性物质大量泄漏。相当于日本相当于日本广岛广岛原子弹爆炸产生的放射污染的原子弹爆炸产生的放射污染的100100倍。死亡人数：倍。死亡人数：9.39.3万人万人 致癌人数：致癌人数：2727万万人人 经济损失：经济损失：180180亿卢布周围亿卢布周围7 7公里树木逐渐公里树木逐渐死亡，死亡，1010公里不能耕作，公里不能耕作，1010年内年内100100公里禁止公里禁止生产牛奶。生产牛奶。物理前沿：物理前沿：u 宇宙与物质结构，生命起源。宇宙与物质结构，生命起源

14、。u 中微子振荡及中微子其他特性研究中微子振荡及中微子其他特性研究u 宇宙背景辐射研究宇宙背景辐射研究u 激光点阵导致量子相变激光点阵导致量子相变u 光子晶体自组装：探求光学线路代替光子晶体自组装：探求光学线路代替电子线路电子线路u 量子信息处理量子信息处理u 夸克粒子夸克粒子怎样学好高中物理？1、养成读物理课本的习惯，注意记忆。、养成读物理课本的习惯，注意记忆。2、养成独立思考探究问题的习惯，发现问、养成独立思考探究问题的习惯，发现问题及时解决，做学问就是要多问问题。题及时解决，做学问就是要多问问题。3、重视观察和认真作好实验。独立完、重视观察和认真作好实验。独立完成练习。重在理解和学会知识

15、应用。成练习。重在理解和学会知识应用。“懂、记、用懂、记、用”4、准备错题本，进行错题分析？、准备错题本，进行错题分析？爱因斯坦对现代物理的贡献爱因斯坦对现代物理的贡献 爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。1879年3月14日生于德国的乌尔姆，1955年4月18日卒于美国的普林斯顿。爱因斯坦1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学，毕业后即失业。在朋友的帮助下，才在瑞士联邦专利局找到工作。爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如研究毛细现象、阐明布朗运动、建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论完满地解释光电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子统计。并于1921年获诺贝

16、尔物理学奖。爱因斯坦诞生于德国乌尔姆，人类历爱因斯坦诞生于德国乌尔姆，人类历史上继牛顿之后的最伟大的物理学家，史上继牛顿之后的最伟大的物理学家，现代物理学有三大支柱：现代物理学有三大支柱：狭义相对论（狭义相对论（1905）广义相对论（广义相对论（1916）量子论（量子论（1900-1925）两个半属于爱因斯坦的贡献两个半属于爱因斯坦的贡献世界物理年，相对论世界物理年，相对论100100周年周年相对论改变了对宇宙的认识，现代物理学相对论改变了对宇宙的认识，现代物理学基础基础19051905年，年，5 5篇论文，三个内容，百年物理篇论文，三个内容，百年物理革命革命光量子与光电效应光量子与光电效应n热的分子运动热的分子运动n狭义相对论，狭义相对论，E=mcE=mc2 2