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1、物理学与人类文明,主讲教师 降春雨,物理学与人类文明,判天地之美, 析万物之理。 庄子,物 理 学 与 人 类 文 明,一、物理学研究什么,三、物理学与社会进步,四、物理学与思维观念,五、物理的未来,二、物理学与其它科学技术,一、物理学研究什么,是一门自然科学,起始于伽利略和牛顿时代，经过三个多世纪的发展，已成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础科学。,是关于“万物之理”的学问,是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。,研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律；还研究物质的内部结构在不同层次上认识物质的各种组成部分及其相互作用、运动和转化的规律。,物理学研究的对象,物
2、理学研究什么,这些我们都将研究,返回,二、物理学与其他科学技术,物理学的发展，促进了技术的发展，引发了一次又一次的产业革命。现代物理学更是成为高新科技的基础。,物理学与其它科学技术,物理学与航天,课本图1 “长征”二号F型火箭载着神州五号飞船载人航天器直入云霄。物理学的基本理论是空间技术的基础。,航天与空间技术,嫦娥一号模拟图,物理学与其它科学技术,神州五号,物理学与其它科学技术,物理学与医学,CT机,课本图3患肿瘤的病人在接受放射治疗,物理学与其它科学技术,物理学与交通,课本图6 超导磁悬浮照片,上海超导磁悬浮列车,物理学与其它科学技术,物理学与其它科学技术,物理学与军事,原子弹爆炸,氢弹爆
3、炸,激光武器,课本图5光彩夺目的激光束照片,激光技术,物理学与其它科学技术,物理学与纳米技术,课本图7 量子围栏,物理学与其它科学技术,物理学与生命技术,课本图8脱氧核糖核酸的双螺旋结构模型,课本图2 电视机显像管的剖面图,课本图4 半导体芯片的照片,三、物理学与社会进步,物理学的发展孕育了技术的革新，促进了物质生产的繁荣，改变了人类的生产和生活方式，推动了社会的进步。,物理学与社会进步,第一次产业革命,课本图9 第一辆蒸汽机车（模型）,蒸汽机的应用,物理学与社会进步,18世纪到19世纪,物理学家建立了热力学理论和分子物理，发现了能量转换和能量守恒定律后，开始探索用内能转化为机械能的方法来代替
4、人力和畜力。这一伟大的发现，是以瓦特发明蒸汽机为代表的。蒸汽动力的应用，使许多大型厂矿应运而生。蒸汽机的发明，直接推动了第一次工业革命。,瓦特改良的蒸汽机,19世纪中期欧洲农业化机械已普遍使用,1807年克莱蒙特号蒸汽船,物理学与社会进步,第二次产业革命,课本图10 我们生活在电气化的时代,高压输电线,电子管,集成电路,18世纪中期，富兰克林通过著名的风筝实验，将天电与地电统一起来。到了19世纪，以库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等为代表的物理学家建立了电磁学理论。电磁技术的应用，引发了第二次工业革命。使人类进入电气时代。现在，电已经深入到人们的生产、生活的方方面面。,物理学与社会进步,第
5、三次产业革命,20世纪初，相对论和量子力学的建立，是物理学史上一场惊天动地的革命。,广义相对论指出，时空曲率将产生引力。,薛定谔(1887-1961)奥地利人创立量子力学,用STM针尖移动的铁原子,课本图11 信息时代,光导纤维,单晶硅片,互联网（示意图）,电子与计算机技术,现代通信,物理学与思维观念,课本图12甲 古人心中的“宇宙”,课本图12乙 16世纪，人们认识到地球和几大行星都在围绕太阳运动,课本图12丙 现代天文学家已经观测到距我们140亿光年的天体,课本图13甲 哈雷彗星和它的公转轨道。 公元前6131910年，中国有它31次回归的纪录；1705年英国天文学家哈雷根据牛顿的万有引力
6、定律正确地预言了它的回归,重视逻辑推理,课本图13乙哈雷彗星,课本图13丙 单变量数值仿真,周全缜密，注意变化与差别！,错觉：,崇尚理性,课本图14 我国秦山核电站,秦山核电站全貌及夜景,五、物理学的未来,自然拥有无尽的财富；没有理由认为我们已经“耗尽”了自然财富，或者认为我们已经接近完整地掌握了自然界的全部财富。,还有许多困扰物理学的难题，有待我们去探索。,许多物理学家的重要发现和发明，都产生于风华正茂、思想敏捷的青年时期。,年轻人最具创新精神，在高中物理学习中树立的创新精神，学 到的科学方法，积累的科学知识，将会使你终身受益。,伽利略,爱因斯坦,牛 顿,居里夫人,麦克斯韦,霍 金,物理学家
7、的重要发现和发明,1926,实现电视图象传输,1930,首次提出火箭发动机专利,1938,基于硒在光照下变成良导体，XEROX公司应用它制成第一台复印机,实现调频广播,1939,1949,用X射线分析青霉素晶体结构,1957,人造卫星上天,1958,B超在医学上应用,1960,载人航天,1967,家用微波炉上市,1969,人类登上月球,39年，爱因斯坦上书罗斯福，研制原子弹41年，罗批准43年，成立原子弹研究所45年7月16日，新墨西哥，阿拉莫可德沙漠试爆,广岛一九四五年八月六日,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.
8、1万，伤6.8万，12平方公里，5万建筑,长崎一九四五年八月九日,胖子3,35*1.52米60公斤钚-2392.2万吨TNT死3.5万,伤6.0万,4.7平方公里,6天后,8月15日,日本投降,1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功,1949.8 苏联1952.10 英国1960.2 法国1974.5 印度,1967年6月17日，我国第一颗氢弹实验成功,我国研制的核潜艇,秦山核电站,大亚湾核电站,1979年3月28日，美Three Mile Island，2号反应堆，机械设备故障，加上操作失误，燃料元件失去冷却，堆心部分熔化，放射性物质泄漏至安全壳，居民撤离电厂所在地。,事故,前苏联基
9、辅北130公里，切尔诺贝利，4号反应堆发生爆炸，引发大火，放射性物质大量泄漏，2.6亿居里，31人死亡，203人受伤，13.5万人疏散。周围7公里树木逐渐死亡，10公里不能耕作，10年内100公里禁止生产牛奶。,1945年后最大的核灾难。2003年，俄国际文传电讯社报道：250万人患病，其中47.3万儿童。,物理学是现代技术的重要基础,物 理 学,电子与计算机技术,现代通信技术,生物技术,航天与空间技术,激光技术,图-10,图-11,图-12,图-13,图-14,返回,物理学是自然科学的基础之一，物理学的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域都起着重要的作用。,化学物理和物理化学、生物物理、地球物理等。当前科学中最活跃、最引人注目的课题，如生命科学、宇宙起源、材料科学等等，都与物理学的研究成果和研究方法密切相关。,图-6：电解车间,图-7：地质力学,图-8：DNA双螺旋结构 X射线衍射,图-9：天气预报 大气的性质和运动,返回,近代物理的诞生,导致微电子、激光、光纤、微光电子、核动力、核分析、医学图像、纳米等技术的发展,过山车为什么能翻转？,热气球为什么能飞起来？,
