物理学的发展史ppt课件
物理学发展史
物理学发展史公元1638年，意大利科学家伽利略的《两种新科学》一书出版，书内载有斜面实验的详细描述。
伽利略的动力学研究与1609～1618年间德国科学家开普勒根据天文观测总结所得开普勒三定律，同为牛顿力学的基础。
公元1643年，意大利科学家托利拆利作大气压实验，发明水银气压计。
公元1646年，法国科学家帕斯卡实验验证大气压的存在。
公元1654年，德国科学家格里开发明抽气泵，获得真空。
公元1662年，英国科学家波义耳实验发现波义耳定律。
十四年后，法国科学家马里奥特也独立的发现此定律。
公元1663年，格里开作马德堡半球实验。
公元1666年，英国科学家牛顿用三棱镜作色散实验。
公元1669年，巴塞林那斯发现光经过方解石有双折射的现象。
公元1675年，牛顿作牛顿环实验，这是一种光的干涉现象，但牛顿仍用光的微粒说解释。
公元1752年，美国科学家富兰克林作风筝实验，引雷电到地面。
公元1767年，美国科学家普列斯特勒根据富兰克林导体内不存在静电荷的实验，推得静电力的平方反比定律。
公元1780年，意大利科学家加伐尼发现蛙腿筋肉收缩现象，认为是动物电所致。
不过直到1791年他才发表这方面的论文。
公元1785年，法国科学家库仑用他自己发明的扭秤，从实验得静电力的平方反比定律。
在这以前，英国科学家米切尔已有过类似设计，并于1750年提出磁力的平方反比定律。
公元1787年，法国科学家查理发现了气体膨胀的查理-盖·吕萨克定律。
盖·吕萨克的研究发表于1802年。
公元1792年，伏打研究加伐尼现象，认为是两种金属接触所致。
公元1798年，英国科学家卡文迪许用扭秤实验测定万有引力常数G。
公元1798年，美国科学家伦福德发表他的摩擦生热的实验，这些实验事实是反对热质说的重要依据。
公元1799年，英国科学家戴维做真空中的摩擦实验，以证明热是物体微粒的振动所致。
公元1800年，英国科学家赫休尔从太阳光谱的辐射热效应发现红外线。
《物理学的发展史》课件
总结词：哲学思辨
详细描述：古代物理学与哲学紧密相连，许多哲学家对物质、运动和宇宙的本质进行思考和辩论。
总结词：实验方法缺乏
详细描述：受限于技术和知识水平，古代物理学缺乏系统的实验验证，理论建立在直观和思辨基础上。
暗物质
暗能量是一种充斥在宇宙空间中的神秘力量，其作用是推动宇宙加速膨胀。尽管暗能量的本质仍是一个谜，但科学家正在通过观测宇宙的各个角落来寻找更多关于暗能量的线索，以期揭示其神秘面纱。
暗能量
05
物理学与其他学科的交叉发展
生物学与物理学的交叉发展是指两个学科之间的相互影响和融合。随着科学技术的不断发展，生物学与物理学之间的交叉领域越来越多，涉及到生物物理学、生物医学工程、生物信息学等多个学科。
应用
电磁学在通讯工程、雷达技术、无线电和光学等领域有着广泛的应用，如移动通信、卫星导航、光纤通信和激光技术等。
总结词
电磁学是研究电磁场的物理学分支，它揭示了电场、磁场和电磁波之间的相互作用。
详细描述
电磁学主要探讨电场、磁场和电磁波的基本性质、产生机制和传播规律。它提出了麦克斯韦方程组，为电动力学和电磁波传播提供了理论基础。
量子计算利用量子力学中的叠加和纠缠等特性，在理论上可以实现比传统计算机更快的计算速度。目前，全球范围内正在竞相开发量子计算机，以解决一些传统计算机无法有效处理的问题。
量子信息
量子信息是利用量子力学原理进行信息处理和传输的理论和技术。量子密钥分发等技术已经得到了实际应用，为信息安全提供了更强的保障。
量子纠错
描述空间中均匀分布的真空能量的数学参数，对宇宙的演化起着重要作用。
宇宙起源于一个极度高温和高密度的状态（大爆炸），宇宙的演化历史可以划分为不同的时期，如暴胀期、恒星形成期和宇宙加速膨胀期等。
物理学发展简史
物理学发展简史摘要：物理学的发展大致经历了三个时期：古代物理学时期、近代物理学时期（又称经典物理学时期）和现代物理学时期。
物理学实质性的大发展，绝大部分是在欧洲完成，因此物理学的发展史，也可以看作是欧洲物理学的发展史。
关键词：物理学；发展简史；经典力学；电磁学；相对论；量子力学；人类未来发展0 引言物理学的发展经历了漫长的历史时期，本文将其划分为三个阶段：古代、近代和现代，并逐一进行简要介绍其主要成就及特点，使物理学的发展历程显得清晰而明了。
1 古代物理学时期古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。
物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。
人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在，它的本质是什么，这大概是古代物理学启蒙的根本原因。
因此，最初的物理学是融合在哲学之中的，人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。
这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上主要是表面的观察、直觉的猜测和形式逻辑的演绎；在知识水平上基本上是现象的描述、经验的肤浅的总结和思辨性的猜测；在内容上主要有物质本原的探索、天体的运动、静力学和光学等有关知识，其中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢。
在长达近八个世纪的时间里，物理学没有什么大的进展。
古代物理学发展缓慢的另一个原因，是欧洲黑暗的教皇统治，教会控制着人们的行为，禁锢人们的思想，不允许极端思想的出现，从而威胁其统治权。
因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。
直到文艺复兴时期，这种状态才得以改变。
文艺复兴时期人文主义思想广泛传播，与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚。
使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来。
科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来，这一时期，力学、数学、天文学、化学得到了迅速发展。
2 近代物理学时期近代物理学时期又称经典物理学时期，这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。
物理学发展史
物理学发展史物理学是伴随着人类的生存、生产活动发展起来的一门学科，它研究物质及其行为和运动的科学，也早形成的自然科学之一，如果把天文学包括在内则有可能是名副其实历史最悠久的自然科学。
最早的物理学著作是古希腊科学家亚里士多德的《物理学》。
形成物理学的元素主要来自对天文学、光学和力学的研究，而这些研究通过几何学的方法统合在一起形成了物理学。
16世纪以前，封建制度和欧洲宗教神学的统治，使得人们对物理学知识的积累只是零碎的。
物理学未能形成一门独立的学科。
进入16世纪，随着思想的解放和生产力水平的提高，物理学的发展有了新的手段：实验。
而数学的迅速进步，使物理学发展成为一门独立的学科。
以下，我将具体介绍力学，热学，电磁学，光学，量子力学的发展。
1、力学发展史力学是最原始的物理学分支之一，而最原始的力学则是静力学。
静力学源于人类文明初期生产劳动中所使用的简单机械，如杠杆、滑轮、斜面等。
古希腊人从大量的经验中了解到一些与静力学相关的基本概念和原理，如杠杆原理和阿基米德定律。
但直至十六世纪后，资本主义的工业进步才真正开始为西方世界的自然科学研究创造物质条件，尤其于地理大发现时代航海业兴起，人类钻研观测天文学所花费的心力前所未有，其中以丹麦天文学家第谷·布拉赫和德国天文学家、数学家约翰内斯·开普勒为代表。
对宇宙中天体的观测也成为了人类进一步研究力学运动的绝佳领域。
1609和1619年，开普勒总结了老师第谷毕生的观测数据，先后发现了开普勒运动三大定律。
在十七世纪的欧洲，自然哲学家逐渐展开了一场针对中世纪经院哲学的进攻，他们持有的观点是，从力学和天文学研究抽象出的数学模型将适用于描述整个宇宙中的运动。
被誉为“现代自然科学之父”的意大利（或按当时地理为托斯卡纳大公国）物理学家、数学家、天文学家伽利略·伽利莱就是这场转变中的领军人物。
伽利略所处的时代正值思想活跃的文艺复兴之后，在此之前列奥纳多·达芬奇所进行的物理实验、尼古拉斯·哥白尼的日心说以及弗朗西斯·培根提出的注重实验经验的科学方法论都是促使伽利略深入研究自然科学的重要因素，哥白尼的日心说更是直接推动了伽利略试图用数学对宇宙中天体的运动进行描述。
物理学史(HistoryofPhysics)
亚里士多德像
托勒密地心说图
亚氏观点从归纳日常生活出发，加上哲学思辩，后 来发展为经院哲学，成为自然科学的障碍。
﹡经院哲学:科学的根本目的在于适应神学，人 的知识不必来自实践，而是存在于教义之中。
3.被利用 亚氏的某些观点符合封建与宗教统治者的利益， 统治集团将其抬到吓人的高度，企图让科学成为宗教 和封建统治的装饰。
某些大科学家“比起亚里士多德不过是小学生。” — —达尔文
2、主要物理学观点 提出物理学名称的第一人，强调科学分类 若物体不受力，运动即停止 物体越重，下落速度应该越大 地球是宇宙的中心，太阳、行星和月亮应该围绕它转
那么，到底对亚里士多德如何评价？
我们应该全面地历史的来看他，亚里士多德是 西方古代知识的集大成者，在他死后的数百年间， 在西方世界没有一个人象他那样对知识有着那么 系统的考察和把握。在哲学、逻辑学、科学分类 学、生物学等方面的贡献特别多。他的著作多数 成为古希腊的百科全书。对后来的西方哲学和科 学的发展有很大的影响。
他生活的那个时代，整个社会还处于愚昧落后的状态，人们 对许多自然现象是理解不了的。但是，泰勒斯却总想着探讨自 然中的真理。因为他懂得天文和数学，又是人类历史上比较早 的科学家，所以，人们称他为“科学之祖”。
观测日食 测量金字塔的高度
德谟克利特（约460—370BC.）他是色雷斯 阿布德拉城人，一生著述宏富，但所传不多。 他的哲学的基本内核是原子论。他认为宇宙 的本原是原子和虚空。原子是物质，内部无 空隙，不再可分，构成世界上的一切事物。 原子和原子之间只有量的多少，无质的差异。
为什么要学物理学史
1、通过物理学史的学习，不但能增长见识，加 深对物理学的理解，更重要的是可以从中得到 教益，开阔眼界，从前人的经验中得到启示。
物理学的历史与思想-力学的发展
第一章 力学的发展 哥白尼像
第一章 力学的发展
1503年，哥白尼回到波兰后，自制了观 测仪器继续进行天文学观测和新的宇宙体系 的研究。他认为，要消除地心说体系里不必 要的复杂性，唯一的出路就是把类似于地心 说中行星绕地球的运动（自转、公转和地轴 的回转）赋予地球本身。
只有月球绕地球转动， 恒星则在离太阳很远的一 个天球面上静止不动。这 样，哥白尼提出了一个以 太阳为中心的宇宙体系。 在这个体系中，天体从远 到近的顺序是：恒星不动； 土星，30年转一周；木星， 12年一周；火星，2年一 周；地球和月亮一年一周； 金星，9个月一周；水星， 80天一周等。哥白尼把统 率整个宇宙的支配力量赋 予太阳，而各个天体则都 有其自然的运动。
《天体运行论》分为六卷：
➢ 第一卷：总论，只要介绍了日心说的基本思想，即太阳居 于宇宙中心，地球和其他行星以圆形轨道绕太阳运行；
➢ 第二卷：用三角学论证天体运动的基本规律；
➢ 第三卷：论述地球的运动，太阳视运动、岁差和黄道赤道 交角的测定；
➢ 第四卷：论述月球的运行和日月食； ➢ 第五、六卷：论述五大行星(水、金、火、土、木)的运动。
第谷的天文台
第一章 力学的发展
1576年， 在丹麦国王弗 里德里赫二世 的建议下，第 谷在丹麦与瑞 典间的赫芬岛 建立了天文台。 这是世界上最 早的大型天文 台。1599年第 谷移居布拉格， 建立了新的研 究所。
开普勒定律示意图
第一章 力学的发展
开普勒从第谷的观测资料 中找到了行星运行的规律， 1609年，出版《新天文学》， 提出开普勒第一和第二定律：
第一章 力学的发展
➢ 亚里士多德是最早发展运动理论的科学 家，但由于没有正确的科学研究方法， 得不到正确的科学结论。
经典物理学发展史
经典物理学发展史古希腊时代的阿基米德已经在流体静力学和固体的平衡方面取得辉煌成就，但当时将这些归入应用数学，并没有将他的成果特别是他的精确实验和严格的数学论证方法汲入物理学中。
从希腊、罗马到漫长的中世纪，自然哲学始终是亚里士多德的一统天下。
到了文艺复兴时期，哥白尼、布鲁诺、开普勒和伽利略不顾宗教的迫害，向旧传统挑战，其中伽利略把物理理论和定律建立在严格的实验和科学的论证上，因此被尊称为物理学或科学之父。
伽利略的成就是多方面的，仅就力学而言，他以物体从光滑斜面下滑将在另一斜面上升到同一高度，推论出如另一斜面的倾角极小，为达到同一高度，物体将以匀速运动趋于无限远，从而得出如无外力作用，物体将运动不息的结论。
他精确地测定不同重量的物体以同一加速度沿光滑斜面下滑，并推论出物体自由下落时的加速度及其运动方程，驳倒了亚里士多德重物下落比轻物快的结论，并综合水平方向的匀速运动和垂直地面方向的匀加速运动得出抛物线轨迹和45°的最大射程角，伽利略还分析“地常动移而人不知”，提出著名的“伽利略相对性原理”（中国的成书于1800年前的《尚书考灵曜》有类似结论）。
但他对力和运动变化关系的分析仍是错误的。
全面、正确地概括力和运动关系的是牛顿的三条运动定律，牛顿还把地面上的重力外推到月球和整个太阳系，建立了万有引力定律。
牛顿以上述的四条定律并运用他创造的“流数法”(即今微积分初步)，解决了太阳系中的二体问题，推导出开普勒三定律，从理论上解决了地球上的潮汐问题。
史称牛顿是第一个综合天上和地上的机械运动并取得伟大成就的物理学家。
与此同时，几何光学也有很大发展，在16世纪末或17世纪初，先后发明了显微镜和望远镜，开普勒、伽利略和牛顿都对望远镜作很大的改进。
法国在大革命的前后，人才辈出，以P.S.M.拉普拉斯为首的法国科学家(史称拉普拉斯学派)将牛顿的力学理论发扬光大，把偏微分方程运用于天体力学，求出了太阳系内三体和多体问题的近似解，初步探讨并解决了太阳系的起源和稳定性问题，使天体力学达到相当完善的境界。
中国近代物理学史
史理
目 录
01. 物理学在中国的发展 02. 近代物理学在中国的发展 03. 中国近代物理学的重要事件
物理学在中国的发展
说起我国古代物理学，你们觉得谁最具代表性？
1.1古代物理学的萌芽
古代天文学：观测天象，制定历法 古代力学：研究物体的运动和力 古代光学：研究光的性质和现象 古代声学：研究声音的产生和传播 古代热学：研究热现象和热力学定律 古代电磁学：研究电现象和磁现象
04
1930年代， 中国物理学教 育受到抗日战 争的影响，但 仍然取得了一 定的成就
05
1940年代， 中国物理学教 育在艰苦的条 件下继续发展， 为新中国培养 了一批优秀的 物理学家
谢 谢
2.3物理学教育的普及
01 清末民初：物理学教
育开始传入中国，主
要通过教会学校进行
02 民国时期：物理学教
育逐渐普及，开设了
专门的物理学课程
03 抗日战争时期：物理 学教育受到严重影响， 但部分高校仍坚持办 学
04
新中国成立后：物理学教
育得到迅速发展，建立了
一批高水平的物理学院系
中国近代物理学的重 要事件
●23. 黄昆在固体物理学领域，特别是晶格动力学方面进行了开拓性工作。
3.2 近代物理学教育的发展
01
19世纪末， 清政府开始 引进西方物 理学教育
02
20世纪初， 中国物理学 教育开始起 步，建立了 一批物理学 院系
03
1920年代， 中国物理学教 育得到了快速 发展，培养了 一批优秀的物 理学家
1.2中国古代物理学家的贡献
墨子
1.2中国古代物理学家的贡献
沈括
1.2中国古代
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自量分超纳
旋子子导米
电 子 学
信 息 技
电 子 学
电 子 技
电 子 科
术
术学
当 今 科
和学
技 术
技 术
发展特点：
1、超小 （10-15米，费米）毫米－微米－纳米 如：微电子学、纳电子学
安徽金寨技师学院
王 玲 2018.7
什么是物理学？
自然界（对象）及其运动规律：
力、热、电、磁、光、声
悟理、 雾里 勿理、 物理
给你一个气压表，如何测出一座大楼的高度？ 学生A：现量出气压表的长度，然后顺着楼
梯用气压表去量楼的高度。
学生B：将气压表用绳子拴住，从楼顶放下 ，
通过测量绳子的长度给出楼的高度 。
古典物理学
四位科学家应当记住： 伽利略
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古典物理学
四位科学家应当记住： 牛顿—科学的代言人
牛顿： （1643~1727年） 英国数学家、天 文学家和物理学 家
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法拉第—实验大师
法拉第 （1791~1867）， 英国物理学家、 化学家
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麦克斯韦—伟大的理论 物理学家
麦克斯韦： （1831~1879）英 国物理学家、数 学家。经典电动 力学的创始人， 统计物理学的奠 基人之一。
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物理学的发展对人类生活的影响
材料、能源、信息和生命 ——当代科学技术的主要内容
原子弹、计算机 ——二十世纪最重要的发明
上述领域彻底改变了人类的生活方式
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1、磁悬浮列车
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电磁力悬浮法
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2、隐形飞机
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示意图
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3、 太 阳 能 发 电 （ 光 伏 电 池 , Solar C ell）
量子物理证明：当粒子 小到原子大小，粒子的状 态 还 表 现 出 波 (动 )特 征 ， 除了原先的状态外，存在 一 些 (相 干 )叠 加 态 。 于 是 ， 现 有 技 术 的 n bit(位 )— — n位 ， 而 n qubit(量 子 位 ) — — 2n位 。
与体积成反比. 十八世纪：攝氏及华氏温标建立. 1781年：查理发现气体在定压下体积会随温度改变. 十九世纪：焦耳证明热是能量的另一种形式. 十九世纪：热力学三大定律. 十九世纪：气体动力学理论.
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4. 电磁学：
17世纪：吉伯特（英国人）发现地磁. 18世纪：静电、静磁、库仑定律. 1800年：伏打电池. 1820年：厄司特电流产生磁.安培发现电流和磁场关系. 1826年：欧姆发现欧姆定律. 1830年：亨利(美国人)发现变化电流和感应电压之关系. 1831年：法拉第(英国人)发现电磁感应定律. 1864年：麦克斯韦提出麦克斯韦方程式. 1889年－赫茲发现电磁波.
学生C：爬到楼顶，将气压表丢下，根据自 由落体运动，算出楼的高度。
学生D：找到盖楼设计师，以气压表作交换 ， 让他告诉楼的高度。
根据气体定律：
P2-P1=gh
❖ 物理学发展历程 ❖ 物理学的发展对人类的影响 ❖ 当今科学技术
❖ ❖ ❖
近古古 代典典 物物物
物 理
理理理 学
学学学 的
的
形发
成 过 程
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近代物理学
「二十世纪」以后发展的物理称为近代物理
两个常数： 普朗克常量h=6.62610-34Js 光速c=2.998108ms-1
1900年普朗克(德国人)提出量子论， 经20多年发展成量子力学.
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1905年爱因斯坦提出狹义相对论
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物理学分类
粒子物理与原子核物理 原子分子物理 理论物理 凝聚态物理 无线电物理 声学 光学 等离子体物理
2、超快（10-15秒，飞秒）微秒－皮秒－飞秒 如：肉眼识别瞬间1/24秒，飞秒技术
3、超高真空（10-15大气压） 如：真空镀膜技术
4、超低温（10-15室温） 如：激光冷却技术（朱棣文）
……
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1、纳米电子科学技术
当尺度小到可与平均自由程相比时，即纳米(10-9米 )尺寸，将出现量子效应，形成新的电子输运规律 ，例如，共振隧穿效应、库仑阻塞效应等等。 这 些量子效应是可以加以利用的，可以做成单电子器 件
➢ 文艺复兴时期：科学才从神学禁锢中解放出來. ➢ 1543年：哥白尼（波兰人，1473年－1543年）对神学提出质
疑，发表天体运行，說明天体运行是以太阳为中心.
➢ 1609年－1618年：开普勒归纳出行星运动 三定律.
➢ 1632年：伽利略发表两学派的对话，推翻 地球中心说.
➢ 十九世纪末：古典物理学发展已很完整.
展 过
程
古典物理学的形成过程
物理（physics）源于希腊文「自然」称为自 然哲学
➢ 公元前420年：德莫克利特提出「原子论」，一切物质均由无 限多个不可分割、看不见的原子所组成(只分水、火、土、气 四种). 公元前300年：杠杆、轮轴、天文学.（代表人物：阿基米德）
➢ 罗马灭亡后：人类在物理学，乃至整个科学进入一个停滯期 ，基督教的神学主宰一切，是「科学黑暗期」.
将多晶硅、非晶硅或其它光伏材料做成太阳能电池， 供边缘地区和山区的家庭用。这是可行而比较经济的办法。
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太阳能电池还可用在： 计算器 快译通 电子表 记事本 大哥大
在我国遇到的问题：
成本太高， 转换效率低 性能不稳定，维修服务跟不上
（ 国 家 973计 划 都 有 安 排 ）
2002年 5月 美 国 报 道 ：
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1. 力学：1687年－牛頓集力学理论之大成.
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2. 光学： 17世纪－光折射. 1610 ’年－全反射、折射定律. 1670’年－牛頓的色散实验、光粒子说
惠更斯的波学说、杨氏光干涉.
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3. 热学：
早期：钻木取火. 秦李冰父子利用岩石加热再驟冷会裂开的技术开凿 都江堰.
十七世纪：伽利略制造气体温度计. 1662年：波意耳发现温度一定时，定量气体的压力
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云母表面晶格
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纳米碳管
电阻：R＝RCu +Rfe ？
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电阻：R＝RCu +R息 技 术
纳 米 (102— — 10埃 (10-10))电 子 技 术 是 继 现 在 微 电 子 之 后 的 最 有 希望的新一代信息技术。那么，人们会问：纳米电子技术实现以后， 信息技术还能向更小的尺度方向发展吗？ 实际上，诺贝尔奖获得者 费 曼 早 在 85年 代 就 提 出 ： 用 量 子 态 来 代 替 有 电 或 无 电 状 态 的 “1”、 “0”， 进 行 信 息 处 理 和 计 算 的 可 能 。 引 起 很 多 科 技 人 员 的 兴 趣 和 开 展 大量研究。