专题七1-近代物理学的奠基人和革命者课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,*,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,1,（一）本专题主要涉及的问题,近代物理学中牛顿力学体系形成和爱因斯坦在理论物理学方面的革命性成就；人类探索生命起源的历程，重点涉及细胞学说、进化论和物种起源；蒸汽机应用于生产给人类文明发展带来的巨大变化；现代交通通信技术的发展，改变了人类的时空概念，使人类进入电子信息时代。,讲述了人类认识由低级向高级发展的历程，从科学技术层面了解人类社会发展的基本特征。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,2,（二）涉及的主要理论问题,科学技术创新与尊重权威的关系,;,科学与哲学和宗教的关系,;,科学技术是生产力以及科学改变人类的命运等。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,3,（三）学习思考,为什么,15,世纪下半叶以后西方的科学技术取得了辉煌的成就？,（,1,）文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响；,（,2,）资本主义的发展提供了物质基础；,（,3,）科学家勇于探索的精神。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,4,一、近代物理学的奠基人和革命者,课标要求,了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,5,（一）巨人肩上的思索,（经典力学体系的创立和发展）,1,经典力学的奠基者,意大利科学家伽利略,（,1,）,伽利略,对,亚里士多德,力学观的否定,（,2,）突出成就,2,牛顿对前人科学理论的发展,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,6,伽利略,（,15641642,），伟大的,意大利物理学家和天文学家,，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“,近代科学之父,”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了,星空使者,一书。,1632,年，他出版了,关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话,，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,7,地心说,中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是,宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底,，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，,日月星辰悬挂在盖上,，此即所谓的,“,宇宙帐篷说,”,。后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心，托马斯,阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。,地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义,，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。,哥白尼提出“太阳中心说”从根本上动摇了宗教神学的理论基础,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,8,对地球认识的变化,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,9,(1),伽利略对亚里士多德力学观的否定,亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。,伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：,如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地,持续运动,下去。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,10,（,2,）突出成就,创立了自由落体定律，从而推翻了亚里士多德的学说。,意大利的比萨斜塔,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,11,2,。牛顿对前人科学理论的发展,（,1,）科学巨著,自然哲学的数学原理,总结了牛顿力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果。,牛顿（,16421727,）,牛顿出生于英国的林肯郡，牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，授予爵士称号。,1727,年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,12,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,13,煮怀表,牛顿从事科学研究时非常专心，时常忘却生活中的小事。有一次，给牛顿做饭的老太太有事要出去，就把鸡蛋放在桌子上说：,“,先生！我出去买东西，请您自己煮个鸡蛋吃吧，水已经在烧了！,”,正在聚精会神地计算的牛顿，头也不抬地,“,嗯,”,了一声。老保姆回来以后问牛顿煮了鸡蛋没有，牛顿头也没抬地说：,“,煮了！,”,老太太掀开锅盖一看，惊呆了：锅里居然煮了一块怀表，鸡蛋却还在原地放着。原来牛顿忙于计算，胡乱把怀表扔到了锅里。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,14,作为大学教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，马裤也不纽扣，就走进了大学餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,15,惯性定律,加速度定律,作用和反作用定律,万有引力定律,牛顿运动三定律,（,2,）经典力学体系的主要内容,经典力学体系,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,16,(3),经典力学体系的历史地位,理论的综合,：牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。,经典力学体系的建立,标志着近代科学的形成,。,实践的验证,：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，人们还发现了,海王星、冥王星。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,17,1781,年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想,太阳系中还有一颗未知的行星,.,他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。,1848,年,9,月,23,日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星,海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。,海王星和冥王星的发现,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,18,哈雷慧星轨道的推算,长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了,1682,年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是,75,76,年，由此预言它将在,1758,年再次出现。,53,年以后的,1758,年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。,哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,19,牛顿捡到了哪些,“,光滑的石子,”,和,“,美丽的贝壳,”,？,“,我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。,”,牛顿临终遗言,共同探究之一,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,20,牛顿（,1642-1727,）,著作：,自然哲学的数学原理,（,1687,）,他提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，创建牛顿力学体系。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,21,牛顿的成就与前人研究成果的关系,?,“,巨人肩上的思索,”,牛顿曾谦逊地说：,“,如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。,”,近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合中发展。,前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒）；注重实验。,牛顿成功的条件：,关系：,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,22,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？,19,世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：,“,19,世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。,”,高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,23,（二）驱走乌云的太阳,（量子理论的诞生）,1,量子理论的诞生,2,量子理论的发展,3,量子论和量子力学的意义,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,24,1,量子理论的诞生,（,1,）基础：,（,2,）诞生：,奥地利物理学家斯蒂芬对黑体的研究成果。,1900,年，德国物理学家普朗克提出了量子概念。并在,关于正常光谱能量分布定律的理论,中，阐述了这一思想,(,见,P122,），标志着量子理论的诞生。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,25,普朗克,，生于基尔。,1879,年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。,由于量子论创立，普朗克获得,1918,年诺贝尔物理学奖,。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗克是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳、忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,26,2,量子理论的发展,（,1,）德国爱因斯坦：,将量子理论推广到光学中，成功解释了光电效应，得出光具有波粒二象性的结论。,（,2,）法国德布罗意：,提出物质波理论。,（,3,）数年后，,奥地利、德国,的物理学家建立了量子力学。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,27,3,量子论和量子力学的意义,（,1,）量子力学标志着人类对客观规律的认识，开始从,宏观世界,深入到,微观世界,。,（,2,）量子理论让人们从,根本上改变了近代物理学中的传统观念,，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了,重大变革,。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,28,（三）爱因斯坦的“时空”,（相对论的建立）,1,狭义相对论,2,广义相对论,3,相对论建立的意义,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,29,狭义相对论发表,107,周年，,也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，,但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,30,关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，,100,多年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到今天，这里还有很多内容没有被我们悟透。,这个,“,优美的理论,”,包含了哪些主要内容呢？让我们一起来领略相对论的奥妙。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,31,1,狭义相对论,（,1,）提出：,（,2,）内容：,（,3,）认识：,1905,年，爱因斯坦发表,论动体的电动力学,，创立狭义相对论。,相对性原理和光速不变原理；时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。（,E=mc2,）,否认了牛顿力学的绝对时空观点，是对牛顿力学的,继承和发展,。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,32,共同探究之二,相对论与牛顿力学的关系怎样？,相对论,打破了,牛顿以来传统的,绝对时空观,，但,并非全盘否定牛顿力学,。,牛顿力学,反映的是宏观物体,低速运动,的客观规律，而,狭义相对论,反映的是物体,高速运动,的客观规律，是对牛顿力学的,继承和发展,。,牛顿力学,是相对论的一种,特例,（物体低速运动状态），,包括在相对论体系中。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,33,“,天上方一日，人间已一年,”,乘坐,“,光子火箭,”,的星际旅行,乘坐,“,光子火箭,”,以光速作星际旅行，回到地球时，我们会发现什么变化？,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,34,这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。,爱因斯坦关于相对论的比喻。,为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：,“,我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？,”,男青年说：,“,当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。,”,爱因斯坦说：,“,这就是我的相对论内容。,”,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,35,2,广义相对论,（,1,）提出：,（,2,）内容：,（,3,）认识：,1916,年，,爱因斯坦把狭义相对论推广到加速运动的参考系中，建立了,广义相对论。,物质存在的,现实空间不是平坦的，而是弯曲的,；空间弯曲的程度体现为引力场强度；,时间、空间不是独立的实在,，它们是物质存在的形式。,它第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,36,爱因斯坦的,“,时空弯曲,”,概念,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,37,3,相对论建立的意义,（,1,）爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅,揭示了空间、时间的可变性,，,时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分,。,（,2,）这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，是,人类思想发展史中的一次根本性变革,，对整个自然科学和哲学都产生了深远的影响。,（,3,）相对论,同量子理论,一起，构成了,现代物理学的基本理论框架,。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,38,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,39,相对论的现实意义举例,相对论能修正,GPS,（全球定位系统）,全球定位系统,GPS,的应用也已普及化了，许多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的,GPS,接收器确定物体位置的误差是在,15,米范围内，这个误差可以用爱因斯坦相对论来修正。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,40,成功的秘诀,一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一个公式给他：,A,x,y,z,爱因斯坦解释道：“,A,代表成功，,x,代表艰苦的劳动，,y,代表正确的方法,” “,z,代表,什么？”青年迫不及待地问。“代表,少说废话,。”爱因斯坦说,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,41,经典力学体系的创立和发展,量子理论的诞生,(,从普朗克到爱因斯坦,),相对论的建立（,爱因斯坦,）,现代物理学理论的发展,小结,近代物理学的奠基人和革命者,伽利略对亚里士多德力学观的否定,牛顿,对前人科学理论的发展,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,42,课堂训练,1,创立了自由落体定律，从而推翻了亚里斯多德的学说的是（ ）,A,、伽利略,B,、牛顿,C,、爱因斯坦,D,、普朗克,2,近代科学进入了全面繁荣的时代，各门自然科学的理论体系纷纷建立起来是在（ ）,A,、,17,世纪,B,、,18,世纪,C,、,19,世纪,D,、,20,世纪,A,C,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,43,3,实现了自然科学第一次理论性大综合的是（ ）,A,、哈维的血液循环学说,B,、法拉第的电磁感应理论,C,、牛顿的经典力学体系,D,、爱因斯坦的相对论,4,指出“物质间所存在的万有引力，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”是（ ）,A,、牛顿力学理论,B,、万有引力理论,C,、广义相对论,D,、狭义相对论,C,C,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,44,5,同相对论理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架的是（ ）,A,、万有引力定律,B,、日心说,C,、量子理论,D,、牛顿力学理论,6,近代自然科学同古代科学相比的主要特征是（ ）,实验验证 直观感受 数学表达 哲学思维,A,、,B,、,C,、,D,、,C,B,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,45,7,19,世纪，英国科学家开尔文认为物理学晴朗的天空中还留有“两朵乌云”，这里“乌云”是指（ ）,热学的黑体研究 量子理论研究 光学中的“以太”研究 相对论的研究,A,、,B,、,C,、,D,、,B,精品课件,！,精品课件,！,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,48,8,使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革的科学成就是（ ）,A,、经典力学,B,、量子理论,C,、狭义相对论,D,、广义相对论,9,解释尺缩效应和钟慢效应的科学理论是（ ）,A,、牛顿的力学体系,B,、万有引力定律,C,、量子理论,D,、相对论,B,D,