近代物理学的奠基人和革命者 课件 (共39张PPT)

课件39张PPT。一 近现代物理学的奠基人和革命者专题七 近代以来科学技术的辉煌思考：近代以来西方的科学技术取得辉煌的成就的条件？（1）文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响；
（2）资本主义的发展提供了物质基础；
（3）科学家勇于探索的精神。一、认识史上的飞跃
——牛顿经典力学体系的建立背景：
①受文艺复兴运动的影响，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到实验科学的时代。
②中世纪亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。
③近代科学诞生后，亚里士多德的力学不断受到质疑。（17世纪）1、经典力学的重要奠基者
─伽利略的贡献:
①发现自由落体定律，为经典力学的建立奠定了基础。
②发明天文望远镜发现许多星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性(属于天文学成就)。
③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，标志着物理学的真正开端，被誉为“近代科学之父”。亚里士多德“物体下落的速度
和重量成比例”即
“重物体比
轻物体下落速度要快些”
亚里士多德的力学观：
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。
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。 伽利略通过观察、实验和推理，
得出结论：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。自由落体定律经典力学的奠基者2、经典力学的建立者──牛 顿
①运动三大定律和万有引力定律。
②1687年 《自然哲学的数学原理》一书总结了牛顿力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果，标志着经典力学的初步建立。
③经典力学的建立，凝聚着许多科学家的心血，牛顿（微积分的创立者之一）则是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。惯性定律加速度定律作用力和反作用力定律牛顿三大定律万有引力定律经典力学体系以伽利略研究为基础以笛卡尔研究为基础牛顿经典力学的显著特征：
一是注重实验，二是它的数学化。　　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 你知道牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？探究著作《自然哲学的数学原理》，提出了物体
机械运动的三大定律和万有引力定律，
创建牛顿力学体系等。 “巨人肩上的思索”
牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。” 你能举出牛顿站在哪些巨人的肩上的例子吗？对此你又有何认识？探究牛顿三大定律以伽利略和笛卡尔的研究为基础；
近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合中发展。 3、地位和作用：
①牛顿运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为近代物理学的重要支柱。
②牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上第一次理论大综合。
③使力学和天文学在理论上达到完备的程度,并得到应用和验证。
④使科学摆脱神学束缚,19世纪进入全面繁荣时期,各自然科学理论体系纷纷建立.成为近代科学形成标志。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。 海王星的发现 1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。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。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。根据万有引力定律准确算出了地球的
平均密度和扁平率；
解释潮汐的成因；
发现海王星。探究请举例说明牛顿的经典力学使力学和天文学在理论上达到完备的程度,并得到应用和验证。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。” 经典力学体系真的是最完美的物理学理论吗？
探究经典物理学是以日常生活中常见的低速运动
的物体为研究对象的，一旦进入光速运动时，
经典物理学的某些结论就变得不准确
（在这种背景下，相对论与量子论应运而生）二、驱走乌云的太阳
1、量子论的诞生与发展
─从普朗克到爱因斯坦
基础： 奥地利物理学家斯蒂芬对黑体的研究成果
诞生： 1900年，德国物理学家普朗克提出了
量子概念
发展： ①德国爱因斯坦
②法国德布罗意
③奥德物理学家 数年后建立量子力学量子力学的创立者 标志：1900年 《关于正常光谱能量分布定律的理论》1900年12月14日，德国物理学家普朗克（M.Planck，1858－1947）提出：
像原子作为一切物质的构成单元一样，
“能量子”（量子）是能量的最小单元，
原子吸收或发射能量是一份一份地进行的。
后来，这一天被认为是量子理论的诞生日。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。”2.历史意义：
⑴量子力学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；
⑵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。背景：
①19世纪科学技术得到飞速发展。
②经典力学无法解释高速运动微观粒子发生的现象。三、爱因斯坦的“时空”
——相对论的提出
狭义相对论：
提出：1905年，爱因斯坦发表《论动体的电动力学》，创立狭义相对论。
内容：
相对性原理和光速不变原理；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。（ ）史学泛舟 “相对论”妙解
有一次，群众包围了从德国移居美国的科学家爱因斯坦的住宅，要他用“最简单的话”解释清楚他的“相对论”。当时，据说全世界只有几个高明的科学家看得懂他关于“相对论”的著作。
为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦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。20世纪最伟大的人物爱因斯坦思考：牛顿力学体系与狭义相对论的区别？二者的关系如何？广义相对论：
提出：1916年，爱因斯坦把狭义相对论推广到加速运动的参考系中，建立了广义相对论。
内容：
①物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的；
②空间弯曲的程度体现为引力场强度；
③时间、空间不是独立的实在，它们是物质存在的形式。广义相对论（1916年提出）　爱因斯坦的“时空弯曲”概念思考：狭义相对论与广义相对论有何区别？狭义相对论适用于高速运动中的匀速运动体系；广义相对论适用于高速运动中的加速运动体系，广义相对论第一次阐述四维时空和物质分布相联系的的重要思想。意义：
①对近代物理学理论框架的重大突破，不仅揭示了空间、时间的可变性，而且说明它们都不可能单独发生变化，其改变与物质运动状态密不可分。
②这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，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。
③相对论同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。（即：现代物理学的两大支柱）成功的秘诀
　　一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一个公式给他：A＝x＋y＋z。爱因斯坦解释道：“A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法……” “z代表什么？”青年迫不及待地问。“代表少说废话。”爱因斯坦说。
　　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。　　他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。狭义相对论发表100周年，
也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，
但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。 物理学的发展给了我们什么样的启示？
　　
尊重事实，
不迷信权威，
敢于质疑，
　　　勇于探索创新，
　　　　 实践出真知，
　　　　 　……
经典力学体系的创立和发展量子理论的诞生
（普朗克）相对论的建立（爱因斯坦）现代物理学理论的发展近代物理学的奠基人和革命者伽利略对亚里士多德力学观的否定 牛顿对前人科学理论的发展 本课知识结构课堂小结近代自然科学同古代科学相比的主要特征是
①实验验证 ②直观感受 ③数学表达 ④哲学思维
A、①② B、①③
C、②③ D、③④课堂训练B同相对论理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架的是
A、万有引力定律
B、日心说
C、量子理论
D、牛顿力学理论课堂训练C19世纪，英国科学家开尔文认为物理学晴朗的天空中还留有“两朵乌云”，这里“乌云”是指
①热学的黑体研究 ②量子理论研究 ③光学中的“以太”研究 ④相对论的研究
A、①② B、①③
C、②③ D、③④
课堂训练B从经典力学到相对论的发展，说明:
①任何科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现；
②人类对自然界的认识是随着时代前进而不断发展的；
③人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律；
④科学的发展是无止境的
A、①②③④ B、①②④
C、②③④ D、①②③课堂训练B牛顿曾经说过：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”正是站在伽利略、开普勒等巨人的肩膀上，牛顿才建立起宏伟的经典力学大厦，这座大厦建立起来的标志是
A．《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》发表
B．《物种起源》发表
C．《自然哲学的数学原理》发表
D．《纯粹理性批判》发表课堂训练C四十集香港电视连续剧《寻秦记》的男主角项少龙，从21世纪穿越时空回到了秦朝统一前。为这种文学艺术表现手法提供科学依据的是
A．基因改造工程 B．空间控制理论 C．相对论 D．量子论课堂训练C