课件22张PPT。第四单元 人文精神之源到科学理性时代科学勃兴:天文学、物理学(经典力学-相对论、量子论)、生物学进化论转化生产:三次科技革命思想解放 :文艺复兴、宗教改革、启蒙运动普朗克伽利略爱因斯坦牛顿物理学的发展1610年,伽利略用望远镜发现有4颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球科学界。
伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发现的16颗木星卫星中,有4颗叫“伽利略卫星”。 木星和它的伽利略卫星 他第一个把望远镜对准天空进行观测,出版了《星空使者》。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。被教会判终身监禁。 1590年,伽俐略在斜塔的顶层做自由落体运动实验,让两个重量相差10倍的铁球,同时从塔顶落下,结果两球同时着地,因而,雄辩地一举推翻了束缚人们近2000年的希腊学者亚里士多德关于重量不同的物体,其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。
伽俐略开创了实验物理的新时代,他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,被誉为“近代科学之父”。牛顿出生于英国的林肯郡,1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院,获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长,他还担任过英国议会议员,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。牛顿( 1642—1727) 经典力学的建立者——牛顿(英国)二、牛顿经典力学(一)背景
1、文艺复兴运动的影响
2、17世纪资本主义经济的发展
3、伽利略的贡献及作用
(二)成就:物体运动三大定律、万有引力定律
1687年《自然哲学的数学原理》
(三)意义:
1、以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来。科学时代的开始。
2、工程力学、工程技术、工业革命。
3、法国启蒙思想、唯物主义哲学。一段对话 普朗克:“老师,我准备把我的一生都献给物理学!”
老师:“年轻人,物理学是一门已经完 成了的学科,不会再有多大的发展,把一生都献给这门学科,太可惜了。”
三、现代物理学革命19世纪末物理学的新发现:X射线、放射性和电子的发现,这三大发现都无法用经典物理学来解析,与经典物理学的理论体系产生了尖锐的矛盾。经典力学存在局限性,面临着危机和挑战:
①建立在绝对时空观的理论之上
②适用范围主要是人们日常生活中低速运动(一)背景:1、背景:
(1)科技转化为生产力威力巨大。各国重视。科学研究突飞猛进,孕育着新的突破。
(2)人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。(微观、宏观宇宙)
(3)经典物理学的危机。1905年提出匀速运动体系的狭义相对论1916年提出加速运动体系的广义相对论2、爱因斯坦的相对论——散去宏观世界的乌云(二)相对论的创立1905狭义相对论 内容:物体运动时,质量会随着物体运动速度的增大而增加,而时间变慢。同时,空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。
例子:钟慢效应
相对论与牛顿经典力学的关系?1、部分否定:
否定了牛顿绝对时空观,提出时间和空间不是绝对不变的,是相对的。
2、继承发展:
牛顿力学是相对论力学低速状态时的一个特例。
3、牛顿力学是整个力学的基础。
1879年生于德国,是举世闻名的德裔美国科学家,现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学,后在大学任教,1914年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。1921年获诺贝尔物理学奖。1933年受希特勒迫害离开德国移居美国, 爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献,比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念,并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。爱因斯坦
(1879-1955) 和牛顿一样,爱因斯坦年幼时也未显出智力超群,相反,到了四岁多还不会说话,他被邻居们称为“白痴”,被老师们判定为“傻瓜”。六岁时他进入了国民学校,是一个十分沉静的孩子,喜欢玩一些需要耐心和坚韧的游戏,例如用纸片搭房子。1888年进入了中学后,学业也不突出,除了数学很好以外,其他功课都不怎么样,尤其是拉丁文和希腊文,他对古典语言毫无兴趣。但特别喜爱数学并自学完高等数学和微积分。
爱因斯坦成长的经历给我们什么启示? 由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致,甚至有着尖锐的冲突,相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖,当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说,如果给相对论授奖,他们就要退回已获得的奖章,结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖,相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。材料说明了什么问题?可以给我们什么启发?要有怀疑精神,勇于创新,因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都有可能是不科学的。有高度社会责任感,良知。 1939年8月2日,爱因斯坦出于对人类命运的极大关注,写信给罗斯福总统建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹;后来,当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后,爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中,自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说,“早知如此,我宁可当个修表匠!”爱因斯坦就核武器问题的懊悔说明什么?1905年提出匀速运动体系的狭义相对论1916年提出加速运动体系的广义相对论2、爱因斯坦的相对论——散去宏观世界的乌云(二)相对论的创立3、意义:
(1)对物理学:是物理学领域的一次重大革命
(2)对人类思维模式:否定了经典力学的绝对时空观,打破经典物理学绝对思维模式,为人们提供辩证看待世界的途径。1、背景:
(1)科技转化为生产力威力巨大。科学研究突飞猛进,孕育着新的突破。
(2)人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。(微观、宏观宇宙)
(3)经典力学的危机。(三)量子论的诞生与发展普朗克生于德国基尔。1879年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。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。 普朗克
(1858—1947)①创立:普朗克提出量子假说(三)量子理论——散去微观世界的乌云②发展爱因斯坦提出光的量子理论玻尔提出原子的量子理论量子力学建立③意义人类对客观规律的认识:宏观世界微观世界带来许多划时代技术创新:半导体、激光器等,推动生产力的发展,根本上改变了人类的物质生活现 代 科 学 革 命背景: (1)科技转化为生产力威力巨大
(2)人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。(微观、宏观宇宙)
(3)经典物理学的危机。内容
(两大支柱)相对论量子论内容:狭义相对论、广义相对论意义:历程:普朗克的量子假说,爱因斯坦的光的量子理论;玻尔的原子的量子理论。意义:影响:1构成了现代物理学的基础,宏观、微观
2改变了人们看世界的角度和方式,人类思维 物理学的发展一、为经典力学奠定基础:
17C初伽利略“自由落体定律”
二、创立经典力学:
17C末牛顿物体运动三大定律和万有引力定律,以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间运动统一起来。
三、物理学革命20C初:
爱因斯坦:相对论(否定经典力学的绝对性、发展经典力学)、光的量子理论
普朗克量子假说、玻尔原子的量子理论(微观世界)