课件37张PPT。专题七
近代以来科学技术的辉煌科学勃兴 进展辉煌转化生产 科技革命文艺复兴 思想解放经典力学、相对论和量子论、进化论三次科学技术革命科技历程一 近代物理学的奠基人和革命者一、牛顿力学体系;
(第一框)
二、量子论;(第二框)
三、相对论;(第三框)本课结构:一、认识史上的飞跃——经典力学1、亚里士多德
2、伽利略
3、牛顿 力学观:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就会静止。亚里士多德 “物体下落的速度和重量成比例”的学说。亚里士多德的学说长期被教会奉为教条伽利略 力学观:如果运动物体不受阻碍,它将速度保持不变地持续运动下去。自由落体定律: 1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验,从此推翻了亚里士多德“物体落地下的速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。推翻了亚里士多德的学说 1609年,伽利略创制了天文望远镜。
他观测到月球表面凹凸不平,并绘制了第一幅月面图。伽利略的折射式望远镜伽利略的手稿证明了哥白尼的“日心说”的正确性。 地心说
中世纪时,基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷,天是盒(篷)盖,地是盒(篷)底,圣地耶路撒冷居盒(篷)底的中央,日月星辰悬挂在盖上,此即所谓的“宇宙帐篷说”。
后来,亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心,托马斯·阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后,地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义,人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中,沐浴着上帝的光辉,并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层,推动着宇宙的运行,注视着人类的一举一动。 哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的理论基础 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。牛顿的运动三定律:
惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。
万有引力定律。 ——它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。 牛顿的力学体系(经典力学体系)标志:1687年《自然哲学的数学原理》 牛顿能创立经典力学体的条件有哪些?(请结合书本第120页的内容)前人的基础,注重实验 经典力学显著的特征:以实验为基础,以数学为表达形式。 难点突破:经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位及其影响。 牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统合理的说明,从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。 伽利略的发现标志着物理学的真正开端,为经典力学的建立奠定了基础。 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》解说词难点突破:经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位及其影响。 (1)经典力学具有惊人的预见性和巨大的理论指导意义。 A、准确算出了地球的平均密度和扁平率
B、正确地解释了潮汐的成因
C、发现了海王星、冥王星(2)经典力学促进了两次科技革命的出现。 (3)经典力学打击了神学,促进了人们思想解放。 (4)经典力学为量子论和相对论奠定了理论基础,标志着近代科学的形成。海王星和冥王星的发现英国著名诗人亚历山大·波普曾写过一首赞美牛顿的诗:
自然和自然界的规律,隐藏在黑暗里。
上帝说:“让牛顿去吧!”于是,一切成为光明。
1727年,牛顿去世。英国以隆重的国葬仪式将他安葬在威斯敏斯特大教堂,这里一向是王公贵族的墓地,牛顿成为第一个安息在此的科学家。出殡的那天,成千上万的普通市民涌向街头为他送行;抬棺椁的,是两位公爵、三位伯爵和一位大法官;在教堂合唱的哀歌中,王公贵族、政府大臣和文人学士们一起向这位科学巨人告别。
目睹了牛顿葬礼的法国思想家伏尔泰为之深深感动,他感慨道:“走进威斯敏斯特教堂,人们所瞻仰的不是君王们的陵寝,而是国家为感谢那些为国增光的最伟大人物建立的纪念碑。这便是英国人民对于才能的尊敬。”整个社会在向一个科学家表达着由衷的敬意,这是一个国家对于科学家的态度,也是一个国家对于科学的态度。总结认识:
1)经典力学的重要奠基者
──伽利略;
2)经典力学的建立
──牛顿; 19世纪经典物理学达到巅峰状态,在人们心目中,经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时,年轻的德国人普朗克和他的老师发生了一段对话:
普朗克:“老师,我准备把我的一生都献给物理理论学!”
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。”物理学真的已经完成了吗?二、驱走乌云的太阳——量子论 19世纪末,物理学界的重大研究课题是黑体辐射问题。 高速运动的微观粒子发生的现象,是经典力学无法解释的! 微观世界 量子论确实深奥难懂,甚至连量子论奠基人之一的玻尔都说:
“如果谁不为量子论而感到困惑,那他就是没有理解量子论。”二、驱走乌云的太阳——量子论(1)量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系
——指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。
(2)量子理论让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念
——使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。 它标志着人类对客观规律的认识,开始从宏观世界深入到微观世界。 照片里的他故事里的他 四岁多还不会说话,家里人担心他是个低能儿。
行为迟钝,他说话所用的时间比起别的孩子要多得多。照片里的他 中小学时代常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”,“不守纪律、心不在焉、想入非非”。中学毕业前夕,校方甚至断言他未来将“一事无成”,勒令他退了学。16岁那年,他以同等学历报考大学,尽管物理、数学成绩很好,但由于需要死记硬背的科目考砸了锅,只得名落孙山。故事里的他照片里的他故事里的他 大学里老师都不大看得起他,不愿意把他留下来做助教;他几次去请求,人家也不要他;甚至于有几次他几乎要失业了。几次在中学里面求职,最后在专利局里面找到一个职位。他每个星期要在专利局工作大概40多个小时。20世纪的科学伟人爱因斯坦 艾伯特·爱因斯坦(1879—1955),1879年3月14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。1894年举家迁居意大利米兰。1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学。
爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家,他不但创立了相对论,还提出了光量子的概念,得出了光电效应的基本定律,并揭示了光的波粒二重性本质,为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时,他还证明了热的分子运动论,提出了测定分子大小的新方法。 有一次,爱因斯坦与著名演员卓别林一起出席一个宴会,他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说:“大家欢迎我是因为他们都能理解我,大家欢迎你是因为他们都不理解你。”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。”
这故事形象说明了时间和空间相对性。 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。
1945年8月,美国先后在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹,加速了日本法西斯的投降,但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。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!” 我不知道第三次世界大战用什么武器,但是第四次世界大战人们将只会用木棒和石头打仗了。
——爱因斯坦 1955年4月18日,爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱,不发讣告,不举行公开葬礼,不建坟墓,不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱:免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方,为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼: 我们全都获益不浅, 全世界都感谢他的教诲; 那专属他个人的东西, 早已传遍广大人群。
他像行将陨灭的彗星, 光华四射, 把无限的光芒同他的光芒永相连结。三、爱因斯坦的“时空”——相对论(1)相对论的建立是对近代物理学理论框架的重大突破——深刻揭示了空间和时间的本质属性. (2)相对论是人类思想发展史中的一次根本性变革——对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。 相对论与量子理论共同构成了现代物理学的基本理论框架。 难点突破:
牛顿力学与爱因斯坦相对论的关系?绝对时空观宏观世界
低速运动 微观世界
高速运动 近代物理学的奠基人和革命者一.经典力学的奠基——
伽利略的贡献二.经典力学的建立——牛顿的贡献三.物理学革命——普朗克和爱因斯坦的贡献 爱因斯坦说:“全民族创造性思维的自由发挥将决定着国家未来的繁荣昌盛。”相信大家能做一个21世纪富有批判性思维、创造性思维的人。寄语: