中學(xué)物理之美——高二第一課課件

1、物理之美時(shí)間：20152015年0707月2424日NASA發(fā)現(xiàn)另一個(gè)“地球”美國(guó)宇航局(NASA)表示北京時(shí)間今晚12點(diǎn)將發(fā)布開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，并暗示這將是一個(gè)重大消息：天文學(xué)家可能發(fā)現(xiàn)了人類幾千年來夢(mèng)寐以求的“另一顆地球”。物理之美 物理前沿新視野號(hào)再飛1616億公里：20192019年抵達(dá)下一目標(biāo)7月14日，新視野號(hào)飛船歷史性飛越冥王星和冥衛(wèi)一。目前，飛船正在快速飛離冥王星、進(jìn)入柯依伯帶中心地帶。8月29日，美國(guó)宇航局今天公布了這艘飛船的下一個(gè)目的地：編號(hào)為2014 MU69的柯依伯帶天體。2014 MU69的昵稱是PT1，即潛在目標(biāo)一號(hào)的英文縮寫，運(yùn)行在冥王星以遠(yuǎn)16億千米

2、的軌道上。物理前沿新視野號(hào)總投資7億美元，是美國(guó)宇航局的小型太陽系探測(cè)任務(wù)。該項(xiàng)目由馬歇爾太空飛行中心總體負(fù)責(zé)，約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)飛船的設(shè)計(jì)、建造和任務(wù)運(yùn)行，西南研究院負(fù)責(zé)科學(xué)探測(cè)任務(wù)規(guī)劃和科學(xué)儀器操作。新視野號(hào)安裝了一個(gè)反應(yīng)堆，攜帶了10.9公斤二氧化钚，通過放射性燃料衰變發(fā)電，提供給飛船上的各種儀器使用。新視野號(hào)攜帶的常規(guī)燃料只有66公斤，通過常規(guī)燃料點(diǎn)火給飛船提供動(dòng)力，改變飛行軌道。這66公斤燃料就像一個(gè)液化氣罐，每點(diǎn)火一次，燃料就變少一點(diǎn)。因此，新視野號(hào)下一個(gè)探測(cè)目標(biāo)只能在原先的飛行軌跡附近選擇，不能偏離原軌跡太遠(yuǎn)，否則它攜帶的燃料不足以進(jìn)行軌道調(diào)整。設(shè)計(jì)時(shí)，飛船攜帶了

3、飛越柯依伯帶其他天體所需的肼燃料，通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足比冥王星更遙遠(yuǎn)天體的探測(cè)，飛船上相機(jī)和光譜儀都可以在比2014 MU69更暗弱的光照水平下成像。新視野號(hào)的心臟放射性同位素溫差電池，至少可以保證新視野號(hào)正常工作到2030年。物理前沿中國(guó)科大: :高維固態(tài)量子存儲(chǔ)器研制成功日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒研究組在固態(tài)系統(tǒng)中首次實(shí)現(xiàn)對(duì)三維量子糾纏態(tài)的量子存儲(chǔ)，保真度高達(dá)99.1%，存儲(chǔ)帶寬達(dá)1千兆赫，存儲(chǔ)效率為20%，而且該存儲(chǔ)器具有對(duì)高達(dá)51維的量子態(tài)的存儲(chǔ)能力。該成果發(fā)表于物理評(píng)論快報(bào)。李傳鋒表示，高維軌道角動(dòng)量存儲(chǔ)技術(shù)可用于存儲(chǔ)器的多模式存儲(chǔ)，以提升量子網(wǎng)絡(luò)的傳輸速

4、率及未來量子U盤的存儲(chǔ)容量。利用多模式存儲(chǔ)，這種新穎的量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量有望超過100萬量子比特。本成果為固態(tài)量子存儲(chǔ)器的集成化、規(guī)模化應(yīng)用打下重要基礎(chǔ)。物理前沿英國(guó)科學(xué)家研發(fā)量子電池：可實(shí)現(xiàn)快速充電時(shí)間：2015年08月05日據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，當(dāng)前的充電技術(shù)還無法實(shí)現(xiàn)持久的續(xù)航力，以智能手機(jī)為例，充一次電需要數(shù)個(gè)小時(shí)，經(jīng)過一天使用后，手機(jī)就需要再次充電。為了讓充電更加便捷、快速，一種新型充電技術(shù)已經(jīng)開始研發(fā)，這就是量子電池。量子充電技術(shù)利用了了多個(gè)量子比特之間的糾纏特性，理論上可以實(shí)現(xiàn)更快的充電。糾纏態(tài)處于不帶電荷和帶電荷的狀態(tài)中，能夠滿足用電器快速充電的要求。物理前沿E=MC2一個(gè)重核分裂

5、成兩個(gè)中等質(zhì)量的核時(shí)，會(huì)釋放能量。一個(gè)重核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的核時(shí)，會(huì)釋放能量。物理前沿某些輕核聚合成一個(gè)較重的核時(shí)，會(huì)釋放能量。能否建成核聚變電站某些輕核聚合成一個(gè)較重的核時(shí)，會(huì)釋放能量。能否建成核聚變電站？物理前沿物理前沿 “牛頓啊，請(qǐng)?jiān)徫?，你所發(fā)現(xiàn)的道路，在你牛頓啊，請(qǐng)?jiān)徫?，你所發(fā)現(xiàn)的道路，在你所在的那個(gè)時(shí)代，是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造所在的那個(gè)時(shí)代，是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路。你所創(chuàng)造的概念，甚力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路。你所創(chuàng)造的概念，甚至今天仍然指導(dǎo)著我們的物理思想，至今天仍然指導(dǎo)著我們的物理思想，雖然我們現(xiàn)在雖然我們現(xiàn)在知道，如果要更加深入地了解各種

6、聯(lián)系，那就必須知道，如果要更加深入地了解各種聯(lián)系，那就必須用另外一些離直接經(jīng)驗(yàn)領(lǐng)域較遠(yuǎn)的概念來代替這些用另外一些離直接經(jīng)驗(yàn)領(lǐng)域較遠(yuǎn)的概念來代替這些概念。概念?！?愛因斯坦在紀(jì)念牛頓誕生愛因斯坦在紀(jì)念牛頓誕生300300周年周年 紀(jì)念會(huì)上的講話紀(jì)念會(huì)上的講話 人文之美簡(jiǎn)單生平1879.3.5出生在德國(guó)南部一電器作坊小業(yè)主家庭16歲開始思考：“什么是時(shí)間？空間？若追光將如何？”等問題 人文之美1905.6 論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)狹義相對(duì)論1905.9 導(dǎo)出E=mc；1917提出廣義相對(duì)論1919 在巴西、西非的日食觀測(cè)驗(yàn)證他的引力曲光的假設(shè)（名聲大噪）1921 獲諾貝爾物理獎(jiǎng)（二游上海） 人文之美阿基米

7、德托勒密開普勒開普勒伽利略伽利略牛頓牛頓惠更斯惠更斯麥克斯韋麥克斯韋愛因斯坦愛因斯坦霍金霍金人文之美十大最美的物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)之美1.1.托馬斯托馬斯楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉實(shí)驗(yàn)（楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉實(shí)驗(yàn)（19601960年）年）2.2.伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)（伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)（1616世紀(jì)末）世紀(jì)末）3.3.羅伯特羅伯特密立根的油滴實(shí)驗(yàn)（密立根的油滴實(shí)驗(yàn)（1907-19131907-1913年）年）4.4.牛頓的棱鏡分解太陽光牛頓的棱鏡分解太陽光 （16661666年）年）5.5.托馬斯托馬斯楊的光干涉實(shí)驗(yàn)（楊的光干涉實(shí)驗(yàn)（18301830年）年）6.6.卡文迪許的扭矩實(shí)驗(yàn)（卡文迪許的

8、扭矩實(shí)驗(yàn)（17981798年）年）7.7.埃拉托色尼測(cè)量地球圓周長(zhǎng)（公元前埃拉托色尼測(cè)量地球圓周長(zhǎng)（公元前3 3世紀(jì)）世紀(jì)）8.8.伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)（伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)（1616世紀(jì)末）世紀(jì)末）9.9.盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子實(shí)驗(yàn)（盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子實(shí)驗(yàn)（19111911年）年）10.10.米歇爾米歇爾傅科鐘擺實(shí)驗(yàn)（傅科鐘擺實(shí)驗(yàn)（18511851年）年） 伽利略(Galileo ，1564-1642)，意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家、哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。被譽(yù)為是“經(jīng)典物理學(xué)的奠基人”。 1. 伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)（排名第二）實(shí)驗(yàn)之美亞里士多德亞里士多德，古代先哲，古希臘人，世界古代史上偉大的哲亞里士多

9、德，古代先哲，古希臘人，世界古代史上偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家之一，堪稱希臘哲學(xué)的集大成者。他學(xué)家、科學(xué)家和教育家之一，堪稱希臘哲學(xué)的集大成者。他是柏拉圖的學(xué)生，亞歷山大（是柏拉圖的學(xué)生，亞歷山大（古代馬其頓國(guó)王）的老師。的老師。一位百科全書式的科學(xué)家，他幾乎對(duì)每個(gè)學(xué)科都做出了貢獻(xiàn)。一位百科全書式的科學(xué)家，他幾乎對(duì)每個(gè)學(xué)科都做出了貢獻(xiàn)。他的寫作涉及倫理學(xué)、形而上學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、神學(xué)、他的寫作涉及倫理學(xué)、形而上學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、神學(xué)、政治學(xué)、修辭學(xué)、自然科學(xué)、教育學(xué)、詩歌、風(fēng)俗，以及雅政治學(xué)、修辭學(xué)、自然科學(xué)、教育學(xué)、詩歌、風(fēng)俗，以及雅典法律。典法律。吾愛吾師，吾更愛吾愛吾師，吾更愛真真

10、理。理。在物理學(xué)的力學(xué)上，亞里士多德的成就也不少，但最常被提到的，卻是他所犯的錯(cuò)誤。 “物體下落的速度和重量成正比?！?即重的物體下落的快。亞里士多德的說法統(tǒng)治人們思想長(zhǎng)達(dá)2000多年，直到16世紀(jì)末，人人都認(rèn)為重量大的物體比重量小的物體下落得快。伽利略，當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職，伽利略，當(dāng)時(shí)在比薩大學(xué)數(shù)學(xué)系任職，他大膽地向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn)。他大膽地向公眾的觀點(diǎn)挑戰(zhàn)?！緦?shí)驗(yàn)裝置及原理】【實(shí)驗(yàn)裝置及原理】 15901590年的一天，年的一天，在比薩斜塔上，他將一個(gè)重在比薩斜塔上，他將一個(gè)重1010磅，一磅，一個(gè)重個(gè)重1 1磅的鐵球同時(shí)拋下，磅的鐵球同時(shí)拋下，幾乎同時(shí)幾乎同時(shí)落地落地 。伽利略挑戰(zhàn)亞

11、里士多德的代價(jià)也許使伽利略挑戰(zhàn)亞里士多德的代價(jià)也許使他失去了工作，但他展示了自然界的他失去了工作，但他展示了自然界的本質(zhì)，而不是人類的權(quán)威，科學(xué)做出本質(zhì)，而不是人類的權(quán)威，科學(xué)做出了最后的裁決。了最后的裁決。1. 伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)之美 伽利略利用理想實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理巧妙地否定了亞里斯多德的自由落體運(yùn)動(dòng)理論。那么正確的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)是怎樣的呢?2.伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)（排名第八）【實(shí)驗(yàn)裝置及原理】伽利略做了一個(gè)6米多長(zhǎng)、3米多寬的光滑直木板槽。再把這個(gè)木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下，并用水鐘測(cè)量銅球每次下滑的時(shí)間，研究它們之間的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)之美 “為了測(cè)量時(shí)間，我們把一只盛水

12、的大容器置于高處，在容器底部焊上一根口徑很細(xì)的管子，用小杯子收集每次下降時(shí)由細(xì)管流出的水，不管是全程還是全程的一部分，都可收集到。然后用極精密的天平稱水的重量；這些水重之差和比值就給出時(shí)間之差和比值。精確度如此之高，以至于重復(fù)許多遍，結(jié)果都沒有明顯的差別。” 銅壺漏滴（水鐘） 實(shí)驗(yàn)之美 亞里士多德曾預(yù)言滾動(dòng)球的速度是均勻不變的；銅球滾動(dòng)兩倍的時(shí)間就走出兩倍的路程。伽利略卻證明銅球滾動(dòng)的路程與時(shí)間的平方成比例：兩倍的時(shí)間里，銅球滾動(dòng)4倍的距離，因?yàn)榇嬖诤愣ǖ闹亓铀俣?。伽利略?duì)運(yùn)動(dòng)基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式。尤其是加速度概念的提出，在力學(xué)史上是一個(gè)里

13、程碑。 2.伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)為慣性定律和自由落體定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。把真實(shí)實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，把經(jīng)驗(yàn)和理性(包括數(shù)學(xué)論證)相結(jié)合的方法，是伽利略對(duì)近代科學(xué)的重大貢獻(xiàn)。伽利略對(duì)近代科學(xué)的貢獻(xiàn) 伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。 愛因斯坦實(shí)驗(yàn)之美Henry Cavendish（1731-1810）英國(guó)科學(xué)家，稱量地球第一人。 3. 卡文迪許扭矩實(shí)驗(yàn)（排名第六） 實(shí)驗(yàn)之美萬有引力定律牛頓的一大貢獻(xiàn)，但是萬有引力到底多大？18世紀(jì)末，英國(guó)科學(xué)家亨利卡文迪許決定對(duì)此進(jìn)行測(cè)量。 3. 卡文迪許扭矩實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)之美【實(shí)

14、驗(yàn)裝置及原理【實(shí)驗(yàn)裝置及原理】將兩邊系有小金屬球的將兩邊系有小金屬球的6 6英尺木棒用金屬線英尺木棒用金屬線懸吊起來，這個(gè)木棒就像啞鈴一樣；再將兩個(gè)懸吊起來，這個(gè)木棒就像啞鈴一樣；再將兩個(gè)350350磅重磅重的鉛球的鉛球放在相當(dāng)近的地方，以產(chǎn)生足夠的引力讓啞鈴轉(zhuǎn)動(dòng)，并扭動(dòng)放在相當(dāng)近的地方，以產(chǎn)生足夠的引力讓啞鈴轉(zhuǎn)動(dòng)，并扭動(dòng)金屬線。然后用自制的儀器測(cè)量出金屬線。然后用自制的儀器測(cè)量出微小微小的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可測(cè)出萬的轉(zhuǎn)動(dòng)，即可測(cè)出萬有引力的大小，從而確定萬有引力常數(shù)的數(shù)值。下圖是卡文有引力的大小，從而確定萬有引力常數(shù)的數(shù)值。下圖是卡文迪許使迪許使 用的裝置圖。用的裝置圖。3. 卡文迪許扭矩實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)之

15、美2rmmGF GgRM22RMGg萬有引力定律：G卡文迪許的計(jì)算結(jié)果是：地球重 5.961024 千克。 測(cè)量結(jié)果驚人的準(zhǔn)確，他測(cè)出了萬有引力常量的參數(shù)：在此基礎(chǔ)上卡文迪許計(jì)算了地球質(zhì)量。-11106.754G-11106.67G13萬億萬億磅。實(shí)驗(yàn)之美【重大發(fā)現(xiàn)】【重大發(fā)現(xiàn)】證明了萬有引力的存在，精確測(cè)量了其大小，并用實(shí)驗(yàn)證明了證明了萬有引力的存在，精確測(cè)量了其大小，并用實(shí)驗(yàn)證明了萬有引力常數(shù)確實(shí)是個(gè)恒量。萬有引力常數(shù)確實(shí)是個(gè)恒量?！旧钸h(yuǎn)意義】【深遠(yuǎn)意義】不僅從實(shí)驗(yàn)上直接支持了牛頓的萬有引力定律，使其成為更加不僅從實(shí)驗(yàn)上直接支持了牛頓的萬有引力定律，使其成為更加完美的理論。而且為愛因斯坦創(chuàng)

16、立廣義相對(duì)論提供了試驗(yàn)前提完美的理論。而且為愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對(duì)論提供了試驗(yàn)前提。 3. 卡文迪許扭矩實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)之美亨利 卡文迪許軼事（17311810) 特別靦腆，他跟任何人接觸都會(huì)感到局促不安，連他的管家都要以書信的特別靦腆，他跟任何人接觸都會(huì)感到局促不安，連他的管家都要以書信的方式跟他交流。方式跟他交流。終生未婚，過著奇特的隱居生活。卡文迪許為了搞科學(xué)研究，把客廳改作終生未婚，過著奇特的隱居生活?？ㄎ牡显S為了搞科學(xué)研究，把客廳改作實(shí)驗(yàn)室，在臥室的床邊放著許多觀察儀器，以便隨時(shí)觀察天象。他從祖上實(shí)驗(yàn)室，在臥室的床邊放著許多觀察儀器，以便隨時(shí)觀察天象。他從祖上接受了大筆遺產(chǎn)，成為百萬富翁。不

17、過他一點(diǎn)也不吝嗇。有一次，他的一接受了大筆遺產(chǎn)，成為百萬富翁。不過他一點(diǎn)也不吝嗇。有一次，他的一個(gè)仆人因病生活發(fā)生困難，向他借錢，他毫不猶豫地開了一張一萬英鎊的個(gè)仆人因病生活發(fā)生困難，向他借錢，他毫不猶豫地開了一張一萬英鎊的支票，還問夠不夠用。支票，還問夠不夠用。 1810 1810年卡文迪許逝世后，他的侄子齊治把卡文迪許遺留下的年卡文迪許逝世后，他的侄子齊治把卡文迪許遺留下的2020捆實(shí)驗(yàn)筆捆實(shí)驗(yàn)筆記完好地放進(jìn)了書櫥里，誰也沒有去動(dòng)它。誰知手稿在書櫥里一放竟是記完好地放進(jìn)了書櫥里，誰也沒有去動(dòng)它。誰知手稿在書櫥里一放竟是7070年，一直到了年，一直到了18711871年，另一位電學(xué)大師年，另

18、一位電學(xué)大師麥克斯韋麥克斯韋應(yīng)聘擔(dān)任劍橋大學(xué)教授并應(yīng)聘擔(dān)任劍橋大學(xué)教授并負(fù)責(zé)籌建卡文迪許實(shí)驗(yàn)室時(shí)，這些充滿了智慧和心血的筆記獲得了重返人負(fù)責(zé)籌建卡文迪許實(shí)驗(yàn)室時(shí)，這些充滿了智慧和心血的筆記獲得了重返人間的機(jī)會(huì)。麥克斯韋仔細(xì)閱讀了前輩在間的機(jī)會(huì)。麥克斯韋仔細(xì)閱讀了前輩在100100年前的手搞，不由大驚失色，年前的手搞，不由大驚失色，連聲嘆服說：連聲嘆服說：“卡文迪許也許是有史以來最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他幾乎卡文迪許也許是有史以來最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，他幾乎預(yù)料到電學(xué)上的所有偉大事實(shí)。這些事實(shí)后來通過庫(kù)侖和法國(guó)哲學(xué)家的著預(yù)料到電學(xué)上的所有偉大事實(shí)。這些事實(shí)后來通過庫(kù)侖和法國(guó)哲學(xué)家的著作聞名于世。作

19、聞名于世?！贝撕篼溈怂鬼f決定擱下自己的一些研究課題，嘔心瀝血地此后麥克斯韋決定擱下自己的一些研究課題，嘔心瀝血地整理這些手稿，使卡文迪許的光輝思想流傳了下來。整理這些手稿，使卡文迪許的光輝思想流傳了下來。實(shí)驗(yàn)之美卡文迪許實(shí)驗(yàn)室他的后代親屬德文郡八世公爵他的后代親屬德文郡八世公爵S.C.S.C.卡文迪許卡文迪許將自己的一筆財(cái)將自己的一筆財(cái)產(chǎn)捐贈(zèng)劍橋大學(xué)于產(chǎn)捐贈(zèng)劍橋大學(xué)于18711871年建成實(shí)驗(yàn)室，它最初是以年建成實(shí)驗(yàn)室，它最初是以 H. H.卡文迪卡文迪許許命名的物理系教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，后來實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大為包括整個(gè)物命名的物理系教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，后來實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大為包括整個(gè)物理系在內(nèi)的科研與教育中心，并以整個(gè)卡文

20、迪許家族命名。理系在內(nèi)的科研與教育中心，并以整個(gè)卡文迪許家族命名。該中心注重獨(dú)立的、系統(tǒng)的、集團(tuán)性的開拓性實(shí)驗(yàn)和理論探該中心注重獨(dú)立的、系統(tǒng)的、集團(tuán)性的開拓性實(shí)驗(yàn)和理論探索，其中關(guān)鍵性設(shè)備都提倡自制。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)對(duì)物理科索，其中關(guān)鍵性設(shè)備都提倡自制。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)對(duì)物理科學(xué)的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)。近百年來卡文迪許實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)學(xué)的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)。近百年來卡文迪許實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出的出的諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者已達(dá)諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者已達(dá)2626人人。麥克斯韋、瑞利、。麥克斯韋、瑞利、J.J.J.J.湯湯姆遜、盧瑟福等先后主持過該實(shí)驗(yàn)室。姆遜、盧瑟福等先后主持過該實(shí)驗(yàn)室。 實(shí)驗(yàn)之美從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室出身的諾貝爾

21、獎(jiǎng)獲得者 實(shí)驗(yàn)之美從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室出身的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者 實(shí)驗(yàn)之美從卡文迪什實(shí)驗(yàn)室出身的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者 與卡文迪什實(shí)驗(yàn)室有密切關(guān)系的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)之美4.羅伯特密立根的油滴實(shí)驗(yàn)（排名第三） 羅伯特安德魯密立根(18681953)，美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，由于其在測(cè)定電子電荷以及光電效應(yīng)的出色工作被授予1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 實(shí)驗(yàn)之美很早以前，科學(xué)家就在研很早以前，科學(xué)家就在研究電。人們知道這種無形究電。人們知道這種無形的物質(zhì)可以從天上的閃電的物質(zhì)可以從天上的閃電中得到，也可以通過摩擦中得到，也可以通過摩擦頭發(fā)得到。頭發(fā)得到。1897年，英國(guó)年，英國(guó)物理學(xué)家物理學(xué)家JJ托馬斯已經(jīng)確托馬斯已經(jīng)確立

22、電流是由帶負(fù)電粒子即立電流是由帶負(fù)電粒子即電子組成的。電子組成的。1909年美國(guó)年美國(guó)科學(xué)家羅伯特科學(xué)家羅伯特密立根開始密立根開始測(cè)量電流的電荷。測(cè)量電流的電荷。4.羅伯特密立根的油滴實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)之美【實(shí)驗(yàn)裝置及原理】【實(shí)驗(yàn)裝置及原理】密立根用一個(gè)香密立根用一個(gè)香水瓶的噴頭向一個(gè)透明的小盒子里噴水瓶的噴頭向一個(gè)透明的小盒子里噴油滴。用一個(gè)電池分別與小盒子的頂油滴。用一個(gè)電池分別與小盒子的頂部和底部連接，使之一邊成為正電板，部和底部連接，使之一邊成為正電板，另一邊成為負(fù)電板。當(dāng)小油滴通過空另一邊成為負(fù)電板。當(dāng)小油滴通過空氣時(shí)，就會(huì)吸一些靜電，油滴下落的氣時(shí)，就會(huì)吸一些靜電，油滴下落的速度可以通過改變

23、電板間的電壓來控速度可以通過改變電板間的電壓來控制。密立根不斷改變電壓，仔細(xì)觀察制。密立根不斷改變電壓，仔細(xì)觀察每一顆油滴的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)每一顆油滴的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電場(chǎng)力與空氣電場(chǎng)力與空氣浮力的和等于重力時(shí)浮力的和等于重力時(shí)，即可測(cè)量出油，即可測(cè)量出油滴所帶電荷的值。滴所帶電荷的值。4.羅伯特密立根的油滴實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)之美【重大發(fā)現(xiàn)】【重大發(fā)現(xiàn)】經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，密立根得出結(jié)論：電荷的值是某個(gè)固定的常經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，密立根得出結(jié)論：電荷的值是某個(gè)固定的常量，量，最小單位就是單個(gè)電子的帶電量。最小單位就是單個(gè)電子的帶電量。 4.羅伯特密立根的油滴實(shí)驗(yàn) 密立根在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮上，表示他的計(jì)算值等于1.5924(17)

24、x 1019庫(kù)侖。到2006年為止，已知基本電荷值為1.60217653(14) x 1019庫(kù)侖。實(shí)驗(yàn)之美【深遠(yuǎn)意義】【深遠(yuǎn)意義】不僅精確測(cè)量了電子所帶電荷的大小，而且揭示了電荷的分不僅精確測(cè)量了電子所帶電荷的大小，而且揭示了電荷的分立性。尤其是首次通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了立性。尤其是首次通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了物質(zhì)世界的不連續(xù)性物質(zhì)世界的不連續(xù)性。4.羅伯特密立根的油滴實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)之美密立根當(dāng)年用的實(shí)驗(yàn)裝置，經(jīng)過不斷改進(jìn)，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)裝置已經(jīng)變得非常密立根當(dāng)年用的實(shí)驗(yàn)裝置，經(jīng)過不斷改進(jìn)，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)裝置已經(jīng)變得非常的小巧、易于操作了，但基本都是依照下面的原理圖制成的。的小巧、易于操作了，但基本都是依照下面的原理圖制成

25、的。4.羅伯特密立根的油滴實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)之美盧瑟福Rutherford（1871-1937） 被公認(rèn)為是二十世紀(jì)最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，在放射性和原子結(jié)構(gòu)等方面，都做出了重大的貢獻(xiàn)。他被稱為近代原子核物理之父。 5. 盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子實(shí)驗(yàn)（排名第九）實(shí)驗(yàn)之美 道爾頓：一切物質(zhì)都是由不可再分的原子組成的，即原子的實(shí)心球模型。（1803年）1911年盧瑟福還在曼徹斯特大學(xué)做放射能實(shí)驗(yàn)時(shí)，原子在人們的印象中就好像是“葡萄干布丁”，即大量正電荷以糊狀物質(zhì)的狀態(tài)聚集在原子內(nèi)部，中間包含著電子微粒。（湯姆生，1897年） 5. 盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子實(shí)驗(yàn)葡萄干布丁模型實(shí)心球模型實(shí)驗(yàn)之美【實(shí)驗(yàn)裝置及原理】【實(shí)驗(yàn)裝置及原理】當(dāng)

26、向金箔發(fā)射帶正電的當(dāng)向金箔發(fā)射帶正電的(阿爾法阿爾法)微粒時(shí)，微粒時(shí)，將有少量被彈回。盧瑟福和他的助手對(duì)這一現(xiàn)象非常吃驚，將有少量被彈回。盧瑟福和他的助手對(duì)這一現(xiàn)象非常吃驚，因?yàn)橛迷拥囊驗(yàn)橛迷拥摹捌咸迅刹级∑咸迅刹级　苯Y(jié)構(gòu)模型無法解釋該現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)模型無法解釋該現(xiàn)象。 5. 盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子實(shí)驗(yàn)盧瑟福說：這是我一生中碰到的最不可思議的事情。就好像你用一顆15英寸大炮去轟擊一張紙而你竟被反彈回的炮彈擊中一樣?！?實(shí)驗(yàn)之美 【重大發(fā)現(xiàn)】【重大發(fā)現(xiàn)】證明了原子的證明了原子的“葡葡萄干布丁萄干布丁”結(jié)構(gòu)模型是錯(cuò)誤的，結(jié)構(gòu)模型是錯(cuò)誤的，原子并不是團(tuán)糊狀物質(zhì)，大部分原子并不是團(tuán)糊狀物質(zhì)，大部分物質(zhì)集中在一

27、個(gè)中心小核上，現(xiàn)物質(zhì)集中在一個(gè)中心小核上，現(xiàn)在叫做原子核，電子在它周圍環(huán)在叫做原子核，電子在它周圍環(huán)繞。據(jù)此，盧瑟福提出了原子的繞。據(jù)此，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。核式結(jié)構(gòu)模型。 【深遠(yuǎn)意義】揭示了原子的內(nèi)部【深遠(yuǎn)意義】揭示了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及物質(zhì)的層次性。為原結(jié)構(gòu)，以及物質(zhì)的層次性。為原子物理學(xué)以及核物理學(xué)的發(fā)展奠子物理學(xué)以及核物理學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 原子內(nèi)部電子軌道原子核原子的核式結(jié)構(gòu)模型5. 盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)之美19211921年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；19221922年，盧瑟福的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾

28、化學(xué)獎(jiǎng)；年，盧瑟福的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；19221922年，盧瑟福的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；年，盧瑟福的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；19271927年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；19351935年，盧瑟福的學(xué)生查德威克獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；年，盧瑟福的學(xué)生查德威克獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；19481948年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎(jiǎng)；19511951年，盧瑟福的學(xué)生科克拉夫特和瓦耳頓，共同獲得諾貝年，盧瑟福的學(xué)生科克拉夫特和瓦耳頓，共同獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)；爾物理獎(jiǎng)；1 9 7 81 9 7 8 年 ， 盧 瑟 福

29、的 學(xué) 生 卡 皮 茨 獲 諾 貝 爾 物 理 獎(jiǎng) 。年 ， 盧 瑟 福 的 學(xué) 生 卡 皮 茨 獲 諾 貝 爾 物 理 獎(jiǎng) 。盧瑟福的實(shí)驗(yàn)室被后人稱為“諾貝爾獎(jiǎng)得主的幼兒園 實(shí)驗(yàn)之美德謨克利特（約公元前德謨克利特（約公元前460年年-公元前公元前370年），年），出現(xiàn)于希臘的出現(xiàn)于希臘的100德拉克馬的舊紙幣上。他是德拉克馬的舊紙幣上。他是最早描述物質(zhì)是由真空中不可分割的、運(yùn)動(dòng)的最早描述物質(zhì)是由真空中不可分割的、運(yùn)動(dòng)的細(xì)小粒子（原子）而組成的古代哲學(xué)家之一。細(xì)小粒子（原子）而組成的古代哲學(xué)家之一。貨幣上的科學(xué)家 哥白尼（哥白尼（1473-15431473-1543），出現(xiàn)于波蘭），出現(xiàn)于波蘭

30、10001000茲羅提茲羅提紙幣上。他是第一位提出太陽系模型的富有思想紙幣上。他是第一位提出太陽系模型的富有思想的科學(xué)家，他認(rèn)為太陽處于中心，行星在一定軌的科學(xué)家，他認(rèn)為太陽處于中心，行星在一定軌道圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn)，而不是由任何一種無形的晶狀球道圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn)，而不是由任何一種無形的晶狀球體支撐。體支撐。貨幣上的科學(xué)家 伽利略（伽利略（1564-16421564-1642），出現(xiàn)于意大利），出現(xiàn)于意大利20002000里拉里拉紙幣上。在某種意義上，他是第一位科學(xué)家。他紙幣上。在某種意義上，他是第一位科學(xué)家。他在如何研究運(yùn)動(dòng)體方面做出了重大的發(fā)現(xiàn)。在如何研究運(yùn)動(dòng)體方面做出了重大的發(fā)現(xiàn)。貨幣上的科學(xué)家 里斯

31、蒂安里斯蒂安惠更斯（惠更斯（1629-1695），出現(xiàn)于已經(jīng)不），出現(xiàn)于已經(jīng)不再流通的荷蘭再流通的荷蘭25盾紙幣上。惠更斯與做出很多重盾紙幣上。惠更斯與做出很多重要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的牛頓屬同一時(shí)代。由于他自制的望要發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的牛頓屬同一時(shí)代。由于他自制的望遠(yuǎn)鏡得到了很大改進(jìn)的緣故，他是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)土星遠(yuǎn)鏡得到了很大改進(jìn)的緣故，他是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)土星有土星環(huán)的人（高斯認(rèn)為它是一個(gè)有土星環(huán)的人（高斯認(rèn)為它是一個(gè)“三重行星三重行星”）。）。他做出了第一個(gè)可以極大提高時(shí)間測(cè)定的準(zhǔn)確性的他做出了第一個(gè)可以極大提高時(shí)間測(cè)定的準(zhǔn)確性的鐘擺。他有關(guān)波的傳播的描述是現(xiàn)代波動(dòng)說的基礎(chǔ)。鐘擺。他有關(guān)波的傳播的描述是現(xiàn)代波動(dòng)說的

32、基礎(chǔ)。貨幣上的科學(xué)家 艾薩克艾薩克牛頓（牛頓（1643-17271643-1727），出現(xiàn)于英國(guó)），出現(xiàn)于英國(guó)1 1英鎊紙幣上。英鎊紙幣上。牛頓，可以說是歷史上最偉大的物理學(xué)家。他的工作確立牛頓，可以說是歷史上最偉大的物理學(xué)家。他的工作確立了探究這一科學(xué)風(fēng)格的基本要素。他在運(yùn)動(dòng)學(xué)、光的本性、了探究這一科學(xué)風(fēng)格的基本要素。他在運(yùn)動(dòng)學(xué)、光的本性、重力和物質(zhì)的性質(zhì)等方面做出了很多重要發(fā)現(xiàn)。（以下摘重力和物質(zhì)的性質(zhì)等方面做出了很多重要發(fā)現(xiàn)。（以下摘自自歷史：鈔票上的英國(guó)歷史：鈔票上的英國(guó)）桌子上的是他手制的第一架）桌子上的是他手制的第一架反射式望遠(yuǎn)鏡，現(xiàn)代大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。背面左反射式望遠(yuǎn)鏡，

33、現(xiàn)代大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的基礎(chǔ)。背面左半部分的主要圖案，是各種各樣的橢圓半部分的主要圖案，是各種各樣的橢圓萬有引力支配萬有引力支配下天體的運(yùn)行軌道。下天體的運(yùn)行軌道?！凹偃缥矣幸稽c(diǎn)微小成就的話，沒有其它秘假如我有一點(diǎn)微小成就的話，沒有其它秘訣，唯有勤奮而已。訣，唯有勤奮而已。” ” 貨幣上的科學(xué)家 本杰名本杰名富蘭克林（富蘭克林（1706-1790），出現(xiàn)于美國(guó)），出現(xiàn)于美國(guó)100美圓紙幣上。他是電學(xué)領(lǐng)域的先驅(qū)，率先提美圓紙幣上。他是電學(xué)領(lǐng)域的先驅(qū)，率先提出了電荷守恒。出了電荷守恒。貨幣上的科學(xué)家 亞歷桑德羅亞歷桑德羅伏特（伏特（1745-1827），出現(xiàn)于），出現(xiàn)于意大利意大利10，000里拉

34、紙幣上。他制造了第一里拉紙幣上。他制造了第一個(gè)化學(xué)電池。個(gè)化學(xué)電池。貨幣上的科學(xué)家高斯（高斯（1777-1855），出現(xiàn)于德國(guó)），出現(xiàn)于德國(guó)10馬克馬克紙幣上。除了在數(shù)學(xué)上的諸多貢獻(xiàn)外，高紙幣上。除了在數(shù)學(xué)上的諸多貢獻(xiàn)外，高斯在電磁學(xué)理論上還做出了重要的發(fā)現(xiàn)。斯在電磁學(xué)理論上還做出了重要的發(fā)現(xiàn)。 貨幣上的科學(xué)家 邁克爾邁克爾法拉第（法拉第（1791-1867），出現(xiàn)于英國(guó)），出現(xiàn)于英國(guó)20英鎊紙幣上。法拉第是電流和磁場(chǎng)性質(zhì)以及兩英鎊紙幣上。法拉第是電流和磁場(chǎng)性質(zhì)以及兩者之間關(guān)系的主要發(fā)現(xiàn)人之一。這個(gè)發(fā)現(xiàn)為電者之間關(guān)系的主要發(fā)現(xiàn)人之一。這個(gè)發(fā)現(xiàn)為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的使用奠定了基礎(chǔ)。動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的使用

35、奠定了基礎(chǔ)。 貨幣上的科學(xué)家 圖為南斯拉夫解體前圖為南斯拉夫解體前巨大的通貨膨脹時(shí)期巨大的通貨膨脹時(shí)期的面值的面值100億第納爾億第納爾的紙幣的紙幣 尼古拉尼古拉特斯拉（特斯拉（1856-1943），出現(xiàn)于南斯拉夫），出現(xiàn)于南斯拉夫的紙幣上。特斯拉出生于克羅地亞，后移民到美的紙幣上。特斯拉出生于克羅地亞，后移民到美國(guó)。他在電子科技的發(fā)展上做出了重要貢獻(xiàn)。國(guó)。他在電子科技的發(fā)展上做出了重要貢獻(xiàn)。貨幣上的科學(xué)家 皮埃爾皮埃爾居里與瑪麗居里與瑪麗居里（瑪麗：居里（瑪麗：1867186719341934；皮埃；皮埃爾：爾：1859185919061906），出現(xiàn)于法國(guó)），出現(xiàn)于法國(guó)500500法郎紙幣

36、上。（法郎紙幣上。（45K45K）他們引領(lǐng)了放射性元素的發(fā)現(xiàn)和分類，并因此共同獲得他們引領(lǐng)了放射性元素的發(fā)現(xiàn)和分類，并因此共同獲得19031903年的諾貝爾獎(jiǎng)。年的諾貝爾獎(jiǎng)。19111911年，瑪麗年，瑪麗居里又因其在鐳元素居里又因其在鐳元素上的卓越貢獻(xiàn)而榮獲第二枚諾貝爾獎(jiǎng)?wù)?。他們的女兒，艾上的卓越貢獻(xiàn)而榮獲第二枚諾貝爾獎(jiǎng)?wù)?。他們的女兒，艾琳琳約里奧約里奧居里也獲得了一次諾貝爾獎(jiǎng)。居里也獲得了一次諾貝爾獎(jiǎng)。貨幣上的科學(xué)家 歐內(nèi)斯特歐內(nèi)斯特盧瑟福（盧瑟福（18711937），出現(xiàn)于新西蘭），出現(xiàn)于新西蘭100元紙幣上。盧瑟福和他的學(xué)生演示并解釋了有元紙幣上。盧瑟福和他的學(xué)生演示并解釋了有助于人們了解原子結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)助于人們了解原子結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)原子的質(zhì)量大部原子的質(zhì)量大部分包含在一個(gè)很小的中心里（原子核），原子的大分包含在一個(gè)很小的中