专题七1-近代物理学的奠基人和革命者

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；人类探究生命起源的历程，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进展带来的巨大变化；现代交通通信技术的进展，转变了人类的时空概念，使人类进入电子信息时代。,表达了人类生疏由低级向高级进展的历程，从科学技术层面了解人类社会进展的根本特征。,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,科学技术创新与敬重权威的关系;,科学与哲学和宗教的关系;,科学技术是生产力以及科学转变人类的命运等。,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资本主义的进展供给了物质根底；,3科学家勇于探究的精神。,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，生疏其在近代自然科学理论进展中的历史地位。知道相对论、量子论的主要内容，生疏其意义。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,5,一巨人肩上的思考经典力学体系的创立和进展,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认,2突出成就,2牛顿对前人科学理论的进展,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,6,伽利略15641642，宏大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以试验事实为依据并具有严密规律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展观测，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成功的阶段。,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心，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渐渐深入人心，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赐予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光芒，并被圣恩所掩盖。哥白尼提出“太阳中心说”从根本上动摇了宗教神学的理论根底,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,8,对地球生疏的变化,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认,亚里士多德的力学观：必需有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。,伽利略通过观看、试验和推理，得出结论：,假设运动物体不受阻碍，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进展,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、天文学方面的争论成果。,牛顿 16421727,牛顿诞生于英国的林肯郡，牛顿曾经长期担当英国皇家学会会长，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,牛顿从事科学争论时特别专心，时常淡忘生活中的小事。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：锅里竟然煮了一块怀表，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生疏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：依据万有引力定律，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。依据这肯定律，人们还觉察了海王星、冥王星。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,17,1781年天王星被觉察，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，大胆猜测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，就在笔尖上觉察了新行星。,海王星和冥王星的觉察,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，人们始终认为彗星是奇妙的，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年消失的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次消失。53年以后的1758年当时哈雷已去世，这颗彗星果真如期消失。哈雷慧星的觉察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”？,“我似乎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，而呈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，创立牛顿力学体系。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,21,牛顿的成就与前人争论成果的关系?,“巨人肩上的思考”,牛顿曾谦逊地说：“假设我比别人看得远些，那是由于我站在巨人们的肩上。”,近代科学在否认中进展，在继承中进展，在综合中进展。,前人根底伽利略、笛卡尔、开普勒；留意试验。,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善的物理学理论吗？,19世纪末，面对经典物理学近乎完善的进展，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善这座大厦。”,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量子理论的进展,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根底：,2诞生：,奥地利物理学家斯蒂芬对黑体的争论成果。,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。他的父亲是一位出色的法律教授。普朗克是德国人所具有的最好品质的范例：恳切、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能；另一项业余爱好是他始终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量子理论的进展,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生疏，开头从宏观世界深入到微观世界。,2量子理论让人们从根本上转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，,或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转变。,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,30,关于相对论，有人说：这个形式简洁美丽的理论隐藏了太多令人惊异的内容，100多年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奇妙，直到今日，这里还有很多内容没有被我们悟透。,这个“美丽的理论”包含了哪些主要内容呢？让我们一起来领会相对论的微妙。,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生疏：,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,否认了牛顿力学确实定时空观点，是对牛顿力学的继承和进展。,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确实定时空观，但并非全盘否认牛顿力学。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进展。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，我们会觉察什么变化？,江苏省仪征中学王玉兵教学课件,34,这个故事形象地说明白时间和空间的相对性。,爱因斯坦关于相对论的比方。,为了对这一浅显的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经幽默地对一名男青年说：“我打个比方，比方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：“固然坐在火炉上烤的时间觉得长期。”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生疏：,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；空间弯曲的程度表达为引力场强度；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，它不仅提醒了空间、时间的可变性，时空的变化和时空构造同物质的运动和状态密不行分。,2这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，是人类思想进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根本理论框架。,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，很多城市的公共汽车、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，成天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成