近代物理學的奠基人和革命者.ppt

專題七 近代以來科學技術(shù)的輝煌,物理學,生物學,三次工業(yè)革命,探究：他們分別是什么人？有什么貢獻？,伽利略,牛頓,普朗克,愛因斯坦,第一課 近代物理學的奠基人和革命者,學測要求：,1、了解伽利略、牛頓對建立經(jīng)典力學所作的貢獻。 2、了解普朗克提出量子論、愛因斯坦創(chuàng)立相對論 3、理解相對論、量子論提出的意義,創(chuàng)立自由落體定律,一、經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立和發(fā)展,1、經(jīng)典力學的奠基者,伽利略,突出成就：,“兩個鐵球同時著地”的實驗，得出了重量不同的兩個鐵球同時下落的結(jié)論，從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說,推翻了亞里士多德的力學理論；為經(jīng)典力學的建立奠定了基礎(chǔ)。,意義：,牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？,“我好像是一個在海邊玩耍的孩子，不時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海?！?牛頓臨終遺言,共同探究之一,慣性定律,加速度定律,作用和反作用定律,經(jīng)典力學體系,2、經(jīng)典力學的建立者,牛頓經(jīng)典力學的顯著特點：,一、經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立和發(fā)展,牛頓,注重實驗和數(shù)學化,牛頓力學體系及數(shù)學、天文學方面的研究成果記載在他的科學巨著自然哲學的數(shù)學原理中,3、經(jīng)典力學體系的歷史地位,三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的問題，在當時卻是根本無法認識和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。 大國崛起解說詞,閱讀教材P121，并進行歸納,（1）標志著近代科學的形成；,（2）完成了人類對自然界認識上的第一次理論大綜合；,（3）運動三定律構(gòu)成了近代力學體系的基礎(chǔ)，成為整個 近代物理學的重要支柱。,一、經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立和發(fā)展,萬有引力定律準確地算出地球的平均密度和扁平率，正確地解釋了潮汐的成因。根據(jù)這一定律，人們還發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星。,實踐的驗證：,海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn),法國的勒維列和英國的亞當斯堅信牛頓力學的正確，用牛頓力學算出了未知行星（海王星）的位置和質(zhì)量，1848年9月23日，柏林天文臺臺長在收到勒維列來信的當晚，用望遠鏡對準勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星海王星,哈雷慧星軌道的推算,長期以來，人們一直認為彗星是神秘的，不吉利的災星，根本不能用科學來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是7576年，由此預言它將在1758年再次出現(xiàn)。53年以后的1758年（當時哈雷已去世），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學性。,牛頓力學體系具有驚人的科學預見力和巨大的理論指導意義,19世紀末，面對經(jīng)典物理學近乎完美的發(fā)展，有的物理學家表示：“19世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學家只是修飾和完美這座大廈?！?質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學體系真的是最完美的物理學理論嗎？,經(jīng)典物理學研究對象,日常生活中常見的低速運動的物體,高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，是經(jīng)典力學無法解釋的！,相對論與量子論應運而生,關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論,二、現(xiàn)代物理學理論的發(fā)展,標志著人類的認識從宏觀世界深入到微觀世界 改變了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念,1、量子論的誕生與發(fā)展,（1）德國愛因斯坦：解釋光電效應，得出光具有 波粒二象性 （2）法國德布羅意：提出物質(zhì)波理論； （3）奧德物理學家：建立量子力學,標志：,發(fā)展：,影響：,普朗克,20世紀最后一期時代周刊，評選出一位“世紀人物”，稱他為“天才、政治難民、人道主義者、原子和宇宙迷的開啟者”、“以其最偉大的思想和無與倫比的形象獨占鰲頭”。,據(jù)你推斷，這個“世紀人物”應是誰呢？,英國理論物理學家史迪芬霍金在關(guān)于時間的論文中說：“在過去的100年里，世界的變化比過去任何世紀都大，其原因在于技術(shù)直接緊隨基礎(chǔ)科學的進步而發(fā)展。顯然，沒有誰比阿爾伯特愛因斯坦的成就更能代表科學的進步 ”。,2、相對論的建立,狹義相對論,內(nèi)容：,基礎(chǔ)：,二、現(xiàn)代物理學理論的發(fā)展,愛因斯坦,相對性原理 光速不變原理,時間和空間都與物質(zhì)的運動有關(guān)， 隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化。,提出：,1905年，愛因斯坦發(fā)表了論動體的電動力學,影響,否認了牛頓力學的絕對時空觀,繼承和發(fā)展了牛頓力學,奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ),這個故事形象地說明了時間和空間的相對性,愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻 為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風趣地對一名男青年說：“我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：“當然坐在火爐上烤的時間覺得長久?！睈垡蛩固拐f：“這就是我的相對論內(nèi)容?！?在未來的某一時間，有一對20歲的孿生兄弟，弟弟乘宇宙飛船以29萬千米/秒的速度飛行，哥哥留在地球上。50年以后，當哥哥已經(jīng)變成白發(fā)蒼蒼的老人時，他去迎接回到地球的弟弟，卻發(fā)現(xiàn)弟弟還是一個30多歲的年輕人！,你認為應該用什么理論來解釋這一現(xiàn)象,相對論,物體以光速或接近光速運動時，質(zhì)量會變大，距離會變短，時間會變慢；如果物體超過光速運動，則時間會倒流”。,穿越時空一般“取材”于愛因斯坦狹義相對論,廣義相對論,1916年,物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的； 空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強度； 時間、空間不是獨立的實在，它們是物質(zhì)存在的形式。,第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重 要思想。,提出：,2、相對論的建立,愛因斯坦,內(nèi)容：,意義：,愛因斯坦的“時空彎曲”,相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態(tài)），包括在相對論體系中。,相對論與牛頓力學的關(guān)系：,（1）是對近代物理學理論框架的重大突破，形成了全 新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀 （2）是人類思想發(fā)展史中一次根本性的改革，對整個自然科學和哲學都產(chǎn)生了極其深刻的影響。 （3）相對論與量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。,3、相對論的影響,經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立和發(fā)展,量子理論 (從普朗克到愛因斯坦),相對論 （愛因斯坦）,現(xiàn)代物理學理論的發(fā)展,本課知識結(jié)構(gòu),近代物理學的奠基人和革命者,基礎(chǔ):伽利略,標志:牛頓,課堂訓練,1創(chuàng)立了自由落體定律，從而推翻了亞里斯多德的學說的是（ ） A、伽利略 B、牛頓 C、愛因斯坦 D、普朗克,A,2實現(xiàn)了自然科學第一次理論性大綜合的是（ ） A、哈維的血液循環(huán)學說 B、法拉第的電磁感應理論 C、牛頓的經(jīng)典力學體系 D、愛因斯坦的相對論 3指出“物質(zhì)間所存在的萬有引力，是由于物質(zhì)的存在和分布使時間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的”是（ ） A、牛頓力學理論 B、萬有引力理論 C、廣義相對論 D、狹義相對論,C,C,1859年11月24日清晨，霧靄中，倫敦幾家書店的門口人聲鼎沸，人們爭先恐后地排隊購買剛出版的新書物種起源。初版1250本書在發(fā)行的當天就被銷售一空。書中的觀點震撼了世界，動搖了禁錮人們思想許多個世紀的神創(chuàng)論。 引自科學簡史,物種起源一書為什么能引起人們的熱情？什么觀點震撼了世界？,第二課、達爾文的生物進化觀,1、了解物種起源 2、了解達爾文進化論的主要觀點及其影響,學測要求：,追尋生命的起源,女媧摶土造人,上帝創(chuàng)造萬物論,據(jù)圣經(jīng)記載：第一天，上帝創(chuàng)造了晝夜；第二天第三天陸、海及植物；第四天日月；第五天動物；第六天男人亞當；第七天，亞當問上帝，為什么世間萬物獨有我如此孤獨？于是上帝取他的肋骨制造了女人夏娃。,誰創(chuàng)造了萬物？,神創(chuàng)論,共同點,以上兩圖是當時宗教人士為諷刺達爾文所作,達爾文：,物種是進化而來的,1、達爾文進化論誕生的標志,（1）生物的物種是不斷進化的； （2）生物的物種是不斷從低級向高級發(fā)展的； （3）生物進化的規(guī)則是物競天擇、適者生存,1859年物種起源,達爾文（18091882）,2、主要觀點,物種由低級向高級逐漸進化,頸長的能吃到樹葉生存下來，頸短的卻因吃不到樹葉而最終餓死了,它們有頸長和頸短的差異,它們都要吃樹葉而樹葉不夠吃,長頸鹿產(chǎn)生的后代超過環(huán)境承受能力,（過度繁殖）,（生存斗爭）,（遺傳變異）,（自然選擇， 適者生存）,長頸鹿的進化,思考：它們分別體現(xiàn)了達爾文進化論的什么觀點？,3、生命起源新說重大影響,1、挑戰(zhàn)了封建神學，否定了神創(chuàng)說（認識的飛躍） 2、開創(chuàng)了生物科學新時代（把發(fā)展變化思想引入生物界）,3、對處于國家危亡時期的中 國思想界也產(chǎn)生巨大震動。救亡圖存的變法運動和革命運動蓬勃興起。,嚴復和天演論,被西方教會勢力指責為“意在擾亂對神的信仰，企圖毀滅上帝”，而中國啟蒙思想家嚴復則認為“其彰人耳目，改易思理，甚于奈端(牛頓)氏之天算格致”的學說是 A日心說 B.進化論 C量子論 D.相對論,B,本專題總體知識結(jié)構(gòu),科學 革命,技術(shù) 革命,物理學 領(lǐng)域,生物學 領(lǐng)域,經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立和發(fā)展（從伽利略到牛頓