人民版历史必修三第1课近代物理学的奠基人和革命者 课件（共37张PPT）

(共37张PPT)
近代以来科学技术的辉煌
专题七
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（1、2课）
三次科学技术革命（3、4课）
科技历程
专题线索
科学——指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。
技术——泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。
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第一节
近代物理学的奠基人和革命者

[课标要求]
了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
（一）、科学革命产生的背景
材料一：圣经神话成为构成宇宙体系的依据。随着资本主义经济的发展、文艺复兴和宗教改革运动的开展，欧洲的先哲们从怀疑教会推崇的“地心说”开始，首先在天文学领域对教会的神学世界观发起了猛烈的冲击，他们通过观察和实验，提出了许多新的理论，从而促使了近代物理学的产生和发展。
材料二：远洋贸易引发了对造船业和航海业的巨大需求……天文学也由于明显的实用价值而得到认真的研究。…… 1662年英王查理二世颁发特许状，成立了“伦敦皇家自然知识促进会”。 —— 《全球通史》
依据材料一、材料二，归纳科学革命产生的原因？



经济发展


科学精神与方法
制度保障


思想解放
（二）巨人肩上的思索
（经典力学体系的创立和发展）
1．经典力学的奠基者——意大利科学家伽利略
（1）伽利略对亚里士多德力学观的否定
（2）开创科学的研究方法
（3）突出成就
2．牛顿对前人科学理论的发展
牛顿
自由落体定律
“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。”

1、经典力学的奠基者——意大利科学家伽利略

伽利略（1564—1642），伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了《星空使者》一书。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。
(1)伽利略对亚里士多德力学观的否定
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。
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。
（2）开创科学的研究方法：
伽利略的折射式望远镜
伽利略的手稿
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。

观察、实验
和推理。
（3）突出成就
创立了自由落体定律，从而推翻了亚里士多德的学说。
意大利的比萨斜塔
2、牛顿对前人科学理论的发展
（1）科学巨著
《自然哲学的数学原理》总结了牛顿力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果。
牛顿（ 1642—1727）
牛顿出生于英国的林肯郡，牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，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。
“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

（1）牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？
（2）他是怎么捡到这些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”的？
（3）他捡拾这些“石子”和“贝壳”的过程给我们哪些启示？
共同探究之一

惯性定律
加速度定律
作用和反作用定律

物理运动三大定律
1.
万有引力定律
2.
经典力学体系


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。
材料三：三百年前，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
材料五：“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。 ” ——《大国崛起》解说词
材料四：“牛顿系统解决了力学问题，为之后的机器设计作出了伟大的贡献。”
经 济
根据材料三、四、五，分析经典力学的影响。
思想
科学
1.近代科学诞生,打破了迷信和恐惧，人们开始理性的认识自然现象。
2.为机器的发明创造了条件，促进了工业文明的诞生。
3.摆脱了神学的束缚，促进了思想的解放和启蒙运动的发展。

对地球认识的变化
海王星和冥王星的发现
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75—76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。

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？
（三）驱走乌云的太阳
（量子理论的诞生）
1．量子理论的诞生
2．量子理论的发展
3．量子论和量子力学的意义
1．量子理论的诞生
（1）基础：


（2）诞生：

奥地利物理学家斯蒂芬对黑体的研究成果。
1900年，德国物理学家普朗克提出了量子概念。并在《关于正常光谱能量分布定律的理论》中，阐述了这一思想，标志着量子理论的诞生。
普朗克，生于基尔。1879年普朗克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。他的父亲是一位杰出的法律教授。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。
2．量子理论的发展
（1）德国爱因斯坦：将量子理论推广到光学中，成功解释了光电效应，得出光具有波粒二象性的结论。
（2）法国德布罗意：提出物质波理论。
（3）数年后，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。
3．量子论和量子力学的意义
（1）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。
（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。
（四）爱因斯坦的“时空”
（相对论的建立）
1．狭义相对论
2．广义相对论
3．相对论建立的意义
1955年 4月18日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。 他像即将陨灭的彗星，
??? 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。

关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，100年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到今天，这里还有很多内容没有被我们悟透。……
这个“优美的理论”包含了哪些主要内容呢？让我们一起来领略相对论的奥妙。
1．狭义相对论
（1）提出：



（2）内容：




（3）认识：

1905年，爱因斯坦发表《论动体的电动力学》，创立狭义相对论。
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。（E=mc2）

否认了牛顿力学的绝对时空观点，是对牛顿力学的继承和发展。
例1：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。”
这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。
“天上方一日，人间已一年”
例2：“情景假设”的方式：

乘坐“光子火箭”的星际旅行

乘坐“光子火箭”以光速作星际旅行，回到地球时，我们会发现什么变化？
2、广义相对论
1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论。
广义相对论认为，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。空间、时间不是独立的实在，而是物质存在的形式。
广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。
3、相对论建立的意义
爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。
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。同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。
相对论的现实意义举例——相对论能修正GPS（全球定位系统）
全球定位系统———GPS的应用也已普及化了，许多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的GPS接收器确定物体位置的误差是在15米范围内，这个误差可以用爱因斯坦相对论来修正。
共同探究之二
相对论与牛顿力学的关系怎样？
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。
经典力学体系的创立和发展
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）

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
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

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
2．近代科学进入了全面繁荣的时代，各门自然科学的理论体系纷纷建立起来是在（ ）
A 、17世纪 B 、18世纪
C 、19世纪 D 、20世纪
A
C
3．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

4．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
5．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

6．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
C
B