專題七第一課近代物理學(xué)奠基人和革命者課件(人民版必修三)

1、專題七 近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌第一課 近代物理學(xué)的奠基人和革命者 （1 1）了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識其在近代自然科學(xué)）了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。理論發(fā)展中的歷史地位。 （2 2）知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識其意義。）知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識其意義。下落的蘋果下落的蘋果升空的升空的“神五神五”舉例：生活中的物理現(xiàn)象舉例：生活中的物理現(xiàn)象 伽利略（伽利略（1564164215641642），偉大的），偉大的意意大利大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，他開創(chuàng)了以物理學(xué)家和天文學(xué)家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系和實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯

2、體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)，被譽為數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)，被譽為“近近代科學(xué)之父代科學(xué)之父”。他第一個把。他第一個把望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)對準(zhǔn)天空進(jìn)行觀測，出版了天空進(jìn)行觀測，出版了星空使者星空使者一一書。書。16321632年，他出版了年，他出版了關(guān)于托勒密和關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話哥白尼兩大世界體系的對話，把哥白，把哥白尼學(xué)說推到了最終勝利的階段。尼學(xué)說推到了最終勝利的階段。一、認(rèn)識史上的飛躍一、認(rèn)識史上的飛躍英國著名詩人亞歷山大英國著名詩人亞歷山大波普曾寫過一首贊美牛頓的詩：波普曾寫過一首贊美牛頓的詩：自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。上帝說：上

3、帝說：“讓牛頓去吧！讓牛頓去吧！”于是，一切成為光明。于是，一切成為光明。我之所以能比別人我之所以能比別人看得遠(yuǎn)些，是因為我站看得遠(yuǎn)些，是因為我站在巨人們的肩在巨人們的肩上。上。 牛頓牛頓 三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流往低處流, ,太陽為什么升起落下太陽為什么升起落下, ,這些在今天看來簡單至極的這些在今天看來簡單至極的問題，在當(dāng)時卻是根本無法認(rèn)識和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，問題，在當(dāng)時卻是根本無法認(rèn)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)。人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。大國崛起大國崛起解說詞解說詞看書回答：牛頓力學(xué)

4、產(chǎn)生前有哪些學(xué)說？看書回答：牛頓力學(xué)產(chǎn)生前有哪些學(xué)說？亞里士亞里士多德多德伽利略伽利略力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體才能運力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就會靜止。動，沒有力的作用，物體就會靜止?！拔矬w下落的速度和重量成比例物體下落的速度和重量成比例”的學(xué)說。的學(xué)說。力學(xué)觀：如果運動物體不受阻礙，它將速度保力學(xué)觀：如果運動物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運動下去。持不變地持續(xù)運動下去。自由落體定律。自由落體定律。 15901590年，伽利略在比薩斜塔上做了年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落兩個鐵球同時落地地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德的著名實

5、驗，從此推翻了亞里士多德“物體落地的速物體落地的速度和重量成比例度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了19001900年之久年之久的錯誤結(jié)論。的錯誤結(jié)論。 16091609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡伽利略的手稿伽利略的手稿天文學(xué)方面：自制望遠(yuǎn)鏡，證明了哥白尼的天文學(xué)方面：自制望遠(yuǎn)鏡，證明了哥白尼的“日心日心說說”的正確性。的正確性。 哥白尼提出太陽中心說從根本上動搖了宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)哥白尼提出太陽中心說

6、從根本上動搖了宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ) 歸納總結(jié)：歸納總結(jié)：牛頓力學(xué)體系牛頓力學(xué)體系形成條件形成條件主要內(nèi)容主要內(nèi)容形成標(biāo)志形成標(biāo)志前人的基礎(chǔ)（伽利略、笛卡爾等）；前人的基礎(chǔ)（伽利略、笛卡爾等）；注重試驗；注重試驗；牛頓運動的三定律（慣性、加速度、作用牛頓運動的三定律（慣性、加速度、作用力和反作用力定律）、萬有引力定律力和反作用力定律）、萬有引力定律16871687年年自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理牛頓力學(xué)體系建立的意義牛頓力學(xué)體系建立的意義 構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學(xué)的構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學(xué)的重要支柱。重要支柱。 對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，

7、從而完成對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。 是近代科學(xué)形成的標(biāo)志。是近代科學(xué)形成的標(biāo)志。推動了第一次工業(yè)革命。推動了第一次工業(yè)革命。 牛頓的運動三定律牛頓的運動三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學(xué)的重要支柱。整個近代物理學(xué)的重要支柱。 牛頓力學(xué)體系牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。合。 標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)體系的形

8、成，標(biāo)志著近代科學(xué)的形標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)體系的形成，標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。成。 分析牛頓力學(xué)體系在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史分析牛頓力學(xué)體系在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。地位。 具有驚人的預(yù)見性和巨大的理論指導(dǎo)意義。具有驚人的預(yù)見性和巨大的理論指導(dǎo)意義。 A A. .準(zhǔn)確算出了地球的平均密度和扁平率準(zhǔn)確算出了地球的平均密度和扁平率B B. .正確地解釋了潮汐的成因正確地解釋了潮汐的成因C C. .發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星 普朗克，生于基爾，在慕尼黑普朗克，生于基爾，在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位。由于量子論的大學(xué)獲得博士學(xué)位。由于量子論的創(chuàng)立，普朗克獲得創(chuàng)立，普朗克獲得19181

9、918年諾貝爾物年諾貝爾物理學(xué)獎。某父親是杰出的法律教授。理學(xué)獎。某父親是杰出的法律教授。普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠懇、忠于職守，他的業(yè)的范例：誠懇、忠于職守，他的業(yè)余愛好是音樂，表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才余愛好是音樂，表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；另一業(yè)余愛好是他一直堅持的干；另一業(yè)余愛好是他一直堅持的登山運動。登山運動。 二、驅(qū)走烏云的太陽驅(qū)走烏云的太陽量子力學(xué)的創(chuàng)立者量子力學(xué)的創(chuàng)立者（1 1）誕生：）誕生： 19001900年普朗克年普朗克關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論 “物體在發(fā)射輻射和吸收輻射時，以一定數(shù)值的整數(shù)倍物體在發(fā)射輻射和

10、吸收輻射時，以一定數(shù)值的整數(shù)倍進(jìn)行能量交換。正如物質(zhì)是由一個個原子組成的一樣，能量進(jìn)行能量交換。正如物質(zhì)是由一個個原子組成的一樣，能量也是由一份份也是由一份份能量原子能量原子構(gòu)成的，這就是構(gòu)成的，這就是量子量子 ?！保? 2）發(fā)展：）發(fā)展： 19051905年，愛因斯坦利用量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)，年，愛因斯坦利用量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)，指出光具有波粒二象性；指出光具有波粒二象性； 19231923年，德布羅意提出了物質(zhì)波理論，認(rèn)為微觀粒子具年，德布羅意提出了物質(zhì)波理論，認(rèn)為微觀粒子具有波動性；有波動性； 量子論確實深奧難懂，甚至連量子論奠基人之一的玻量子論確實深奧難懂，甚至連量子論

11、奠基人之一的玻爾都說：爾都說：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。理解量子論?！贝饲樾尾⑽茨艹志?，此情形并未能持久，魔鬼喝道：魔鬼喝道：“嗬！讓愛因斯坦問世！嗬！讓愛因斯坦問世！”世界又變得難以捉摸。世界又變得難以捉摸。英國現(xiàn)代派詩人英國現(xiàn)代派詩人J.CJ.CSquireSquire三、愛因斯坦的三、愛因斯坦的“時空時空” ” 一沙一世界，一花一天堂。一沙一世界，一花一天堂。 無限掌中置，剎那成永恒。無限掌中置，剎那成永恒。 徐志摩徐志摩 譯譯 艾伯特艾伯特愛因斯坦（愛因斯坦（1879195518791955），），18791879年誕

12、生在德年誕生在德國烏爾姆的猶太人家中。國烏爾姆的猶太人家中。18941894年舉家遷居米蘭。年舉家遷居米蘭。19001900年畢年畢業(yè)于瑞士蘇黎世工業(yè)大學(xué)。業(yè)于瑞士蘇黎世工業(yè)大學(xué)。 愛因斯坦被認(rèn)為是最富于創(chuàng)造力的科學(xué)家，他不但創(chuàng)愛因斯坦被認(rèn)為是最富于創(chuàng)造力的科學(xué)家，他不但創(chuàng)立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應(yīng)的立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應(yīng)的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質(zhì)，為量子力學(xué)的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質(zhì)，為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。為此榮獲建立奠定了基礎(chǔ)。為此榮獲19211921年的諾貝爾物理學(xué)獎。同年的諾貝爾物理學(xué)獎。同時，他還證明了熱的

13、分子運動論，提出了測定分子大小的時，他還證明了熱的分子運動論，提出了測定分子大小的新方法。新方法。狹義相對論狹義相對論創(chuàng)立：創(chuàng)立：19051905年創(chuàng)立年創(chuàng)立內(nèi)容內(nèi)容時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān)時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān)時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化狹義相對狹義相對 論的影響論的影響修正了牛頓力學(xué)的絕對時空觀修正了牛頓力學(xué)的絕對時空觀繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué)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)奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ)20052005世界物理年世界物理年E=mcE=mc2 2(2)(2)廣義相對論廣義相對論提出：提出：19161916年年內(nèi)容內(nèi)

14、容意義：意義：第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想要思想愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻，為了對這深奧理論做通俗的說愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻，為了對這深奧理論做通俗的說明，他曾風(fēng)趣地對一名男青年說：明，他曾風(fēng)趣地對一名男青年說：“我打個比方，比如你屁我打個比方，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，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？同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：男青年說：“當(dāng)然坐在火當(dāng)然坐在火爐上烤的時間覺得長久。爐上烤的時間覺得長久?！毙蜗蟮卣f明了時空相對性。形象地說明

15、了時空相對性。狹義相對論發(fā)表狹義相對論發(fā)表100100周年，周年，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變的意義。但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變的意義。 相對論建立的意義相對論建立的意義 是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，深刻揭示了空是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，深刻揭示了空間和時間的本質(zhì)屬性。間和時間的本質(zhì)屬性。 全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革。想發(fā)展史中的一次根本性變革。 量子論和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，

16、量子論的形量子論和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成標(biāo)志著人類開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學(xué)和成標(biāo)志著人類開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學(xué)和狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。 “ “愛因斯坦的相對論是人類思想史上愛因斯坦的相對論是人類思想史上最偉大的成就之一，也許就是最偉大的最偉大的成就之一，也許就是最偉大的成就，它不是發(fā)現(xiàn)一個孤島，而是發(fā)現(xiàn)成就，它不是發(fā)現(xiàn)

17、一個孤島，而是發(fā)現(xiàn)了新的科學(xué)思想的新大陸。了新的科學(xué)思想的新大陸?！?（英國）皇家學(xué)會會長湯姆遜（英國）皇家學(xué)會會長湯姆遜 19551955年年4 4月月1818日愛因斯坦因主動脈瘤破裂逝世于普林斯日愛因斯坦因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳?zāi)梗D。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳?zāi)?，不立紀(jì)念碑。骨灰撒在永遠(yuǎn)對人保密的地方，為的是不使任不立紀(jì)念碑。骨灰撒在永遠(yuǎn)對人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。何地方成為圣地。 他的主治醫(yī)生賀維博士認(rèn)為如此偉大的大腦，應(yīng)該進(jìn)行他的主治醫(yī)生賀維博士認(rèn)為如此偉大的大腦，應(yīng)該進(jìn)行研究，所以他便把愛因斯坦

18、的大腦保留了下來，并切成研究，所以他便把愛因斯坦的大腦保留了下來，并切成200200片帶走。但至今沒有結(jié)論。片帶走。但至今沒有結(jié)論。 牛頓力學(xué)與愛因斯坦相對論的關(guān)系？牛頓力學(xué)與愛因斯坦相對論的關(guān)系？時空觀時空觀力學(xué)觀力學(xué)觀運動規(guī)律運動規(guī)律適用范圍適用范圍牛牛頓頓愛愛因因斯斯坦坦傳統(tǒng)傳統(tǒng)絕對時空觀絕對時空觀 認(rèn)為時空會隨物體認(rèn)為時空會隨物體速度變化而變化；速度變化而變化； 空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布。決于物質(zhì)的分布。 牛頓力學(xué)牛頓力學(xué) 相對論力學(xué)相對論力學(xué)（包含牛頓力（包含牛頓力學(xué)）學(xué)） 宏觀世界宏觀世界低速運動低速運動 微觀世界微觀世界高速運動高速運動 （1 1）相對論否定

19、了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀；）相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀；（2 2）但也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對論力學(xué)之中，）但也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。 愛因斯坦相對論是對牛頓力學(xué)的繼承與發(fā)展。愛因斯坦相對論是對牛頓力學(xué)的繼承與發(fā)展。經(jīng)典力學(xué)體經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和系的創(chuàng)立和發(fā)展發(fā)展量子理論的誕生量子理論的誕生( (從普朗克到愛因從普朗克到愛因斯坦斯坦) ) 相對論的建立（愛因斯坦）相對論的建立（愛因斯坦）現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展理論的發(fā)展近近代代物物理理學(xué)學(xué)的的奠奠基基人人和和革革命命者者伽利略對亞里士多德力學(xué)觀的否

20、定伽利略對亞里士多德力學(xué)觀的否定 牛頓對前人科學(xué)理論的發(fā)展牛頓對前人科學(xué)理論的發(fā)展 1.1.20102010年年7 7月月5 5日，歐洲航天局的宇宙探測衛(wèi)星日，歐洲航天局的宇宙探測衛(wèi)星“普朗普朗克克”，繪出了首幅宇宙全景，下列有關(guān)物理學(xué)家普朗，繪出了首幅宇宙全景，下列有關(guān)物理學(xué)家普朗克的介紹，不正確的是（克的介紹，不正確的是（ ） A A他是德國科學(xué)家他是德國科學(xué)家 B B他在他在19001900年提出量子假說年提出量子假說 C C他的理論否定了他的理論否定了“自然無跳躍自然無跳躍”的原則的原則 D D他的研究使人類對宏觀世界的基本認(rèn)識取得革命性他的研究使人類對宏觀世界的基本認(rèn)識取得革命性 進(jìn)

21、步進(jìn)步 D DC C2 2如圖是國際物理年標(biāo)識，為紀(jì)念某科學(xué)理論誕生如圖是國際物理年標(biāo)識，為紀(jì)念某科學(xué)理論誕生100100周周 年，聯(lián)合國確定年，聯(lián)合國確定20052005年為國際物理年。與之相關(guān)的科學(xué)年為國際物理年。與之相關(guān)的科學(xué)家是（家是（ ）A A牛頓牛頓 B B達(dá)爾文達(dá)爾文 C C愛因斯坦愛因斯坦 D D普朗克普朗克3.3.20092009年，在諾貝爾獎各獎項即將揭曉之際，諾貝爾基金會年，在諾貝爾獎各獎項即將揭曉之際，諾貝爾基金會評出了諾貝爾獎百余年歷史上評出了諾貝爾獎百余年歷史上“最受尊崇的最受尊崇的”三位獲獎?wù)摺Ｈ猾@獎?wù)?。其中之一是其中之一?9211921年物理學(xué)獎得主阿爾伯特年物理學(xué)獎得主阿爾伯特愛因斯坦。愛因斯坦?！皭蹛垡蛩固故且粋€造物者！因斯坦是一個造物者！”這是著名華裔物理學(xué)家、諾貝爾獎這是著名華裔物理學(xué)家、諾貝爾獎得主楊振寧對愛因斯坦