7.1-2近代物理学的奠基人和革命者.ppt

专题七 近代以来科学技术的辉煌,物理学,生物学,三次工业革命,探究：他们分别是什么人？有什么贡献？,伽利略,牛顿,普朗克,爱因斯坦,第一课 近代物理学的奠基人和革命者,学测要求：,1、了解伽利略、牛顿对建立经典力学所作的贡献。 2、了解普朗克提出量子论、爱因斯坦创立相对论 3、理解相对论、量子论提出的意义,创立自由落体定律,一、经典力学体系的创立和发展,1、经典力学的奠基者,伽利略,突出成就：,“两个铁球同时着地”的实验，得出了重量不同的两个铁球同时下落的结论，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说,推翻了亚里士多德的力学理论；为经典力学的建立奠定了基础。,意义：,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,共同探究之一,惯性定律,加速度定律,作用和反作用定律,经典力学体系,2、经典力学的建立者,牛顿经典力学的显著特点：,一、经典力学体系的创立和发展,牛顿,注重实验和数学化,牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著自然哲学的数学原理中,3、经典力学体系的历史地位,三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。 大国崛起解说词,阅读教材P121，并进行归纳,（1）标志着近代科学的形成；,（2）完成了人类对自然界认识上的第一次理论大综合；,（3）运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个 近代物理学的重要支柱。,一、经典力学体系的创立和发展,万有引力定律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。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王星。,实践的验证：,海王星和冥王星的发现,法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，用牛顿力学算出了未知行星（海王星）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,哈雷慧星轨道的推算,长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，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年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现。53年以后的1758年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。,牛顿力学体系具有惊人的科学预见力和巨大的理论指导意义,19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，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美这座大厦。”,质疑与思考：经典力学体系真的是最完美的物理学理论吗？,经典物理学研究对象,日常生活中常见的低速运动的物体,高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！,相对论与量子论应运而生,关于正常光谱能量分布定律的理论,二、现代物理学理论的发展,标志着人类的认识从宏观世界深入到微观世界 改变了近代物理学中的传统观念,1、量子论的诞生与发展,（1）德国爱因斯坦：解释光电效应，得出光具有 波粒二象性 （2）法国德布罗意：提出物质波理论； （3）奥德物理学家：建立量子力学,标志：,发展：,影响：,普朗克,20世纪最后一期时代周刊，评选出一位“世纪人物”，称他为“天才、政治难民、人道主义者、原子和宇宙迷的开启者”、“以其最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头”。,据你推断，这个“世纪人物”应是谁呢？,英国理论物理学家史迪芬·霍金在关于时间的论文中说：“在过去的100年里，世界的变化比过去任何世纪都大，其原因在于技术直接紧随基础科学的进步而发展。显然，没有谁比阿尔伯特·爱因斯坦的成就更能代表科学的进步 ”。,2、相对论的建立,狭义相对论,内容：,基础：,二、现代物理学理论的发展,爱因斯坦,相对性原理 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。,提出：,1905年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学,影响,否认了牛顿力学的绝对时空观,继承和发展了牛顿力学,奠定了利用原子能的理论基础,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。”,在未来的某一时间，有一对20岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞船以29万千米/秒的速度飞行，哥哥留在地球上。50年以后，当哥哥已经变成白发苍苍的老人时，他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一个30多岁的年轻人！,你认为应该用什么理论来解释这一现象,相对论,物体以光速或接近光速运动时，质量会变大，距离会变短，时间会变慢；如果物体超过光速运动，则时间会倒流”。,穿越时空一般“取材”于爱因斯坦狭义相对论,广义相对论,1916年,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。,提出：,2、相对论的建立,爱因斯坦,内容：,意义：,爱因斯坦的“时空弯曲”,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。,相对论与牛顿力学的关系：,（1）是对近代物理学理论框架的重大突破，形成了全 新的时空观、运动观和物质观 （2）是人类思想发展史中一次根本性的改革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深刻的影响。 （3）相对论与量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。,3、相对论的影响,经典力学体系的创立和发展,量子理论 (从普朗克到爱因斯坦),相对论 （爱因斯坦）,现代物理学理论的发展,本课知识结构,近代物理学的奠基人和革命者,基础:伽利略,标志:牛顿,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,A,2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 3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,1859年11月24日清晨，雾霭中，伦敦几家书店的门口人声鼎沸，人们争先恐后地排队购买刚出版的新书物种起源。初版1250本书在发行的当天就被销售一空。书中的观点震撼了世界，动摇了禁锢人们思想许多个世纪的神创论。 引自科学简史,物种起源一书为什么能引起人们的热情？什么观点震撼了世界？,第二课、达尔文的生物进化观,1、了解物种起源 2、了解达尔文进化论的主要观点及其影响,学测要求：,追寻生命的起源,女娲抟土造人,上帝创造万物论,据圣经记载：第一天，上帝创造了昼夜；第二天第三天陆、海及植物；第四天日月；第五天动物；第六天男人亚当；第七天，亚当问上帝，为什么世间万物独有我如此孤独？于是上帝取他的肋骨制造了女人夏娃。,谁创造了万物？,神创论,共同点,以上两图是当时宗教人士为讽刺达尔文所作,达尔文：,物种是进化而来的,1、达尔文进化论诞生的标志,（1）生物的物种是不断进化的； （2）生物的物种是不断从低级向高级发展的； （3）生物进化的规则是物竞天择、适者生存,1859年物种起源,达尔文（18091882）,2、主要观点,物种由低级向高级逐渐进化,颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了,它们有颈长和颈短的差异,它们都要吃树叶而树叶不够吃,长颈鹿产生的后代超过环境承受能力,（过度繁殖）,（生存斗争）,（遗传变异）,（自然选择， 适者生存）,长颈鹿的进化,思考：它们分别体现了达尔文进化论的什么观点？,3、生命起源新说重大影响,1、挑战了封建神学，否定了神创说（认识的飞跃） 2、开创了生物科学新时代（把发展变化思想引入生物界）,3、对处于国家危亡时期的中 国思想界也产生巨大震动。救亡图存的变法运动和革命运动蓬勃兴起。,严复和天演论,被西方教会势力指责为“意在扰乱对神的信仰，企图毁灭上帝”，而中国启蒙思想家严复则认为“其彰人耳目，改易思理，甚于奈端(牛顿)氏之天算格致”的学说是 A日心说 B.进化论 C量子论 D.相对论,B,本专题总体知识结构,科学 革命,技术 革命,物理学 领域,生物学 领域,经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）,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）,进化论理论（达尔文）,万能原动机与“蒸汽机时代”（瓦特）,电力的广泛应用与“电气时代”（法拉第、西门子等）,现代信息技术与信息时代,现代物理学理论的发展,第三四课时知识结构,万能原动机与“蒸汽机时代”（瓦特）,电力的广泛应用与“电气时代”（法拉第、西门子等）,现代信息技术与信息时代(美国）,向“距离”挑战 人类文明的引擎,