人民版历史必修三一近代物理学的奠基人和革命者.ppt

一 近代物理学的奠基人和革命者 一 巨人肩上的思索 导语 二 认识史上的飞跃 三 驱走乌云的太阳 四 爱因斯坦的 时空 本课知识结构 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 一 巨人肩上的思索 1 意大利科学家 伽利略 2 英国科学家 牛顿 伽利略 1564 1642 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 1 伽利略 全新力学观 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 斜面实验 2 伽利略 科学的研究方法 伽利略的折射式望远镜 伽利略的手稿 1609年 伽利略创制了天文望远镜 他观测到月球表面凹凸不平 并绘制了第一幅月面图 观察 实验和推理 3 伽利略 自由落体定律 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 牛顿 1642 1727 牛顿出于英国的林肯郡 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 2 英国科学家 牛顿 1 代表作 自然哲学的数学原理 2 经典力学体系 三大定律 作用力与反作力定律 惯性定律 加速度定律 万有引力定律 2 英国科学家 牛顿 经典力学体系的意义 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 从此科学摆脱了神学的束缚向前发展 二 认识史上的飞跃 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 还发现了海王星 海王星和冥王星的发现 认识 这一发现 体现了自然科学所具有的惊人的预见力和巨大的理论指导意义 海王星和冥王星的发现 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 二 驱走乌云的太阳 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 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 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 标志着量子理论的诞生 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 3 量子论和量子力学的意义 1 量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系 指导着人们和物质运动的各个层面进行深入探讨 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 三 爱因斯坦的 时空 1 狭义相对论2 广义相对论3 相对论建立的意义 狭义相对论发表100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 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 1 狭义相对论 1 提出 2 内容 1905年 爱因斯坦发表 论动体的电动力学 创立狭义相对论 在相对性原理和光速不变原理基础上 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 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 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 狭义相对论与牛顿力学的关系怎样 狭义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 牛顿力学是狭义相对论的一种特例 物体低速运动状态 包括在狭义相对论体系中 2 广义相对论 1 提出 2 内容 3 地位 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 第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想 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 而且说明 无论是空间还是时间都不可能单独发生变化 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极其深远的影响 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 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 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 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 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 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 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