近代物理學(xué)的奠基人和革命者.ppt

專題七 近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌,物理學(xué),生物學(xué),三次工業(yè)革命,探究：他們分別是什么人？有什么貢獻(xiàn)？,伽利略,牛頓,普朗克,愛因斯坦,第一課 近代物理學(xué)的奠基人和革命者,學(xué)測(cè)要求：,1、了解伽利略、牛頓對(duì)建立經(jīng)典力學(xué)所作的貢獻(xiàn)。 2、了解普朗克提出量子論、愛因斯坦創(chuàng)立相對(duì)論 3、理解相對(duì)論、量子論提出的意義,創(chuàng)立自由落體定律,一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展,1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者,伽利略,突出成就：,“兩個(gè)鐵球同時(shí)著地”的實(shí)驗(yàn)，得出了重量不同的兩個(gè)鐵球同時(shí)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(xué)說,推翻了亞里士多德的力學(xué)理論；為經(jīng)典力學(xué)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(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)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(xué)體系,2、經(jīng)典力學(xué)的建立者,牛頓經(jīng)典力學(xué)的顯著特點(diǎn)：,一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展,牛頓,注重實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)化,牛頓力學(xué)體系及數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的研究成果記載在他的科學(xué)巨著自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中,3、經(jīng)典力學(xué)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(jiǎn)單之極的問題，在當(dāng)時(shí)卻是根本無法認(rèn)識(shí)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(jìn)行歸納,（1）標(biāo)志著近代科學(xué)的形成；,（2）完成了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)上的第一次理論大綜合；,（3）運(yùn)動(dòng)三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個(gè) 近代物理學(xué)的重要支柱。,一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展,萬有引力定律準(zhǔn)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(shí)踐的驗(yàn)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(dāng)斯堅(jiān)信牛頓力學(xué)的正確，用牛頓力學(xué)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(tái)臺(tái)長(zhǎng)在收到勒維列來信的當(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)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(zhǎng)期以來，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)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(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。53年以后的1758年（當(dāng)時(shí)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(yàn)證了萬有引力定律的科學(xué)性。,牛頓力學(xué)體系具有驚人的科學(xué)預(yù)見力和巨大的理論指導(dǎo)意義,19世紀(jì)末，面對(duì)經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：“19世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈?！?質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系真的是最完美的物理學(xué)理論嗎？,經(jīng)典物理學(xué)研究對(duì)象,日常生活中常見的低速運(yùn)動(dòng)的物體,高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，是經(jīng)典力學(xué)無法解釋的！,相對(duì)論與量子論應(yīng)運(yùn)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(xué)理論的發(fā)展,標(biāo)志著人類的認(rèn)識(shí)從宏觀世界深入到微觀世界 改變了近代物理學(xué)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(yīng)，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(xué)家：建立量子力學(xué),標(biāo)志：,發(fā)展：,影響：,普朗克,20世紀(jì)最后一期時(shí)代周刊，評(píng)選出一位“世紀(jì)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(dú)占鰲頭”。,據(jù)你推斷，這個(gè)“世紀(jì)人物”應(yīng)是誰呢？,英國理論物理學(xué)家史迪芬霍金在關(guān)于時(shí)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(jì)都大，其原因在于技術(shù)直接緊隨基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)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(xué)的進(jìn)步 ”。,2、相對(duì)論的建立,狹義相對(duì)論,內(nèi)容：,基礎(chǔ)：,二、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展,愛因斯坦,相對(duì)性原理 光速不變?cè)?時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)， 隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。,提出：,1905年，愛因斯坦發(fā)表了論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué),影響,否認(rèn)了牛頓力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀,繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué),奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ),這個(gè)故事形象地說明了時(shí)間和空間的相對(duì)性,愛因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻 為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說：“我打個(gè)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(shí)間你覺得哪一個(gè)更長(zhǎng)？”男青年說：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺得長(zhǎng)久?！睈垡蛩固拐f：“這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。”,在未來的某一時(shí)間，有一對(duì)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(dāng)哥哥已經(jīng)變成白發(fā)蒼蒼的老人時(shí)，他去迎接回到地球的弟弟，卻發(fā)現(xiàn)弟弟還是一個(gè)30多歲的年輕人！,你認(rèn)為應(yīng)該用什么理論來解釋這一現(xiàn)象,相對(duì)論,物體以光速或接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)變大，距離會(huì)變短，時(shí)間會(huì)變慢；如果物體超過光速運(yùn)動(dòng)，則時(shí)間會(huì)倒流”。,穿越時(shí)空一般“取材”于愛因斯坦狹義相對(duì)論,廣義相對(duì)論,1916年,物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)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(chǎng)強(qiáng)度； 時(shí)間、空間不是獨(dú)立的實(shí)在，它們是物質(zhì)存在的形式。,第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重 要思想。,提出：,2、相對(duì)論的建立,愛因斯坦,內(nèi)容：,意義：,愛因斯坦的“時(shí)空彎曲”,相對(duì)論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，但并非全盤否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而狹義相對(duì)論反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對(duì)牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一種特例（物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包括在相對(duì)論體系中。,相對(duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系：,（1）是對(duì)近代物理學(xué)理論框架的重大突破，形成了全 新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)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(duì)整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深刻的影響。 （3）相對(duì)論與量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。,3、相對(duì)論的影響,經(jīng)典力學(xué)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(duì)論 （愛因斯坦）,現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展,本課知識(shí)結(jié)構(gòu),近代物理學(xué)的奠基人和革命者,基礎(chǔ):伽利略,標(biāo)志:牛頓,課堂訓(xùn)練,1創(chuàng)立了自由落體定律，從而推翻了亞里斯多德的學(xué)說的是（ ） A、伽利略 B、牛頓 C、愛因斯坦 D、普朗克,A,2實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)第一次理論性大綜合的是（ ） A、哈維的血液循環(huán)學(xué)說 B、法拉第的電磁感應(yīng)理論 C、牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系 D、愛因斯坦的相對(duì)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(shí)間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的”是（ ） A、牛頓力學(xué)理論 B、萬有引力理論 C、廣義相對(duì)論 D、狹義相對(duì)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(zhēng)先恐后地排隊(duì)購買剛出版的新書物種起源。初版1250本書在發(fā)行的當(dāng)天就被銷售一空。書中的觀點(diǎn)震撼了世界，動(dòng)搖了禁錮人們思想許多個(gè)世紀(jì)的神創(chuàng)論。 引自科學(xué)簡(jiǎn)史,物種起源一書為什么能引起人們的熱情？什么觀點(diǎn)震撼了世界？,第二課、達(dá)爾文的生物進(jìn)化觀,1、了解物種起源 2、了解達(dá)爾文進(jìn)化論的主要觀點(diǎn)及其影響,學(xué)測(cè)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(dòng)物；第六天男人亞當(dāng)；第七天，亞當(dāng)問上帝，為什么世間萬物獨(dú)有我如此孤獨(dú)？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(diǎn),以上兩圖是當(dāng)時(shí)宗教人士為諷刺達(dá)爾文所作,達(dá)爾文：,物種是進(jìn)化而來的,1、達(dá)爾文進(jìn)化論誕生的標(biāo)志,（1）生物的物種是不斷進(jìn)化的； （2）生物的物種是不斷從低級(jí)向高級(jí)發(fā)展的； （3）生物進(jìn)化的規(guī)則是物競(jìng)天擇、適者生存,1859年物種起源,達(dá)爾文（18091882）,2、主要觀點(diǎn),物種由低級(jí)向高級(jí)逐漸進(jìn)化,頸長(zhǎng)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(zhǎng)和頸短的差異,它們都要吃樹葉而樹葉不夠吃,長(zhǎng)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(zhēng)）,（遺傳變異）,（自然選擇， 適者生存）,長(zhǎng)頸鹿的進(jìn)化,思考：它們分別體現(xiàn)了達(dá)爾文進(jìn)化論的什么觀點(diǎn)？,3、生命起源新說重大影響,1、挑戰(zhàn)了封建神學(xué)，否定了神創(chuàng)說（認(rèn)識(shí)的飛躍） 2、開創(chuàng)了生物科學(xué)新時(shí)代（把發(fā)展變化思想引入生物界）,3、對(duì)處于國家危亡時(shí)期的中 國思想界也產(chǎn)生巨大震動(dòng)。救亡圖存的變法運(yùn)動(dòng)和革命運(yùn)動(dòng)蓬勃興起。,嚴(yán)復(fù)和天演論,被西方教會(huì)勢(shì)力指責(zé)為“意在擾亂對(duì)神的信仰，企圖毀滅上帝”，而中國啟蒙思想家嚴(yán)復(fù)則認(rèn)為“其彰人耳目，改易思理，甚于奈端(牛頓)氏之天算格致”的學(xué)說是 A日心說 B.進(jìn)化論 C量子論 D.相對(duì)論,B,本專題總體知識(shí)結(jié)構(gòu),科學(xué) 革命,技術(shù) 革命,物理學(xué) 領(lǐng)域,生物學(xué) 領(lǐng)域,經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展（從伽利略到牛頓