近代物理学的奠基人和革命者用

近代物理学的奠基人和革命者用古代科学技术近代科学技术研究对象研究方法两者关系近代科学技术的产生分门别类整体考察科学实验，科学理论直观感受，哲学思辨两相分离密切结合

1、时间：15世纪下半叶

2、原因：（1）经济上：西欧封建社会内部逐渐产生了资本主义的生产方式。（2）思想上：文艺复兴使人从长期的基督教神学的束缚中解放出来。

3、古代和近代科学技术的区别第2页,共28页，2024年2月25日，星期天伽利略（1564——1642）牛顿（1642——1727）

普朗克（1858——1947）

爱因斯坦（1879——1955）物理学革命经典力学体系近代自然科学的形成——相对论——量子论近代科学之父实验科学近代物理学的奠基人和革命者第3页,共28页，2024年2月25日，星期天【分析比较】

中西近代科技发展原因比较第4页,共28页，2024年2月25日，星期天【预习检测】1、伽利略创立了__________，从而推翻了亚里士多德的学说。2、牛顿《___________》发表，标志着经典力学体系的初步建立。3、量子理论诞生的时间和标志是4、___同_____一起，构成了现代物理学的基本理论框架。自由落体定律

自然哲学的数学原理1900年《关于正常光谱能量分布定律的理论》相对论量子理论第5页,共28页，2024年2月25日，星期天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近代物理学的奠基人和革命者伽利略是经典力学的奠基者(自由落体定律）牛顿是经典力学的建立者（运动三定律和万有引力定律）知识结构第6页,共28页，2024年2月25日，星期天[学习目标]1、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。2、知道量子论、相对论的主要内容，认识其意义。第7页,共28页，2024年2月25日，星期天伽利略：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。突出成就：创立自由落体定律一、经典力学体系的创立和发展1、背景①在中世纪的欧洲，亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。②伽利略创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。

————经典力学的奠基者亚里士多德：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。第8页,共28页，2024年2月25日，星期天牛顿捡到了哪些“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？问题设计一

(万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性定律、加速度定律、作用和反作用定律。)

第9页,共28页，2024年2月25日，星期天2、经典力学的建立者——牛顿（1）内容①运动三定律：17世纪末，牛顿得出惯性定律、加速度定律和作用力和反作用力定律，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。②万有引力定律：牛顿从研究地球对月球引力入手，综合开普勒等人的成果，运用微积分，成功导出万有引力定律。（2）代表著作：1687年，牛顿撰写的《自然哲学的数学原理》出版，标志着近代自然科学体系的形成。他在书中确定了解决万有引力问题的物体运动三大定律，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。他在书中还解释了潮汐现象、地球的圆扁形状等问题。第10页,共28页，2024年2月25日，星期天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万有引力定律经典力学体系2、经典力学的建立者——牛顿

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。第11页,共28页，2024年2月25日，星期天回答：巨人们包括哪些人？牛顿的成就与前人研究成果的关系?

“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。”关系：近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合中发展。前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒）注重实验。第12页,共28页，2024年2月25日，星期天3、牛顿力学体系建立的意义是什么？①对自然界的力学现象做出系统的、合理的说明，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。②自然科学摆脱了神学的束缚，进入全面繁荣的时代，各门科学的理论体系纷纷建立起来，推动了自然科学的发展。③根据万有引力定律，人们准确地算出了地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因④1846年，海王星的发现，体现了自然科学所具有的惊人的预见力和巨大的理论指导意义第13页,共28页，2024年2月25日，星期天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。海王星的发现第14页,共28页，2024年2月25日，星期天

质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？

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第15页,共28页，2024年2月25日，星期天标志：1900年，德国科学家普朗克提出量子概念，后在《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二、现代物理学理论的发展影响：量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导者人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。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。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发生了重大变革。1、量子论的诞生与发展──普朗克发展：（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：建立量子力学下一页第16页,共28页，2024年2月25日，星期天狭义相对论发表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。

第17页,共28页，2024年2月25日，星期天

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。

优美的理论—相对论第18页,共28页，2024年2月25日，星期天相对论的建立--爱因斯坦（1）狭义相对论创立：1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》原理：一是相对性原理，二是光速不变原理，认为时间和空间都与物质运动有关，随着物质运动速度的变化而变化意义：使牛顿经典力学所说的绝对时间和空间不存在了，揭露了物质和能量的相当性，为原子能的利用奠定了理论基础。（2）广义相对论创立：1916年，爱因斯坦发表《广义相对论基础》原理：①一是等效原理，二是广义相对性②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③空间、时间不是独立的实在，它们是物质存在的形式意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想下一页第19页,共28页，2024年2月25日，星期天这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。

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。”爱因斯坦关于相对论的比喻。第20页,共28页，2024年2月25日，星期天【当堂测验】“使人类克服了经典物理学的危机，对微观世界的基本认识有了革命性的进展”指的是

A牛顿力学体系的建立

B相对论的提出

C自由落体定律的提出

D量子理论的提出D第21页,共28页，2024年2月25日，星期天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，而且说明，无论是空间还是时间都不能单独发生变化，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。量子论和相对论构成现代物理学的基本理论框架。相对论的发表标志着人类迈入现代科学技术时代。第22页,共28页，2024年2月25日，星期天

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。想一想:上述现象说明了什么问题?给我们什么启发?说明：象许多事物一样，科学的发展道路也并非一帆风顺，往往会遇到很多阻力。启示：要敢于怀疑常识，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也可能是不科学的。第23页,共28页，2024年2月25日，星期天成功的秘诀：

A＝x＋y＋zA代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法，z代表少说废话。成功的秘诀：第24页,共28页，2024年2月25日，星期天

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。【合作探究】：相对论与牛顿力学的关系第25页,共28页，2024年2月25日，星期天巩固提高3．近代科学形成的标志是（）A.卡尔创立解析几何B.达尔文创立生物进化论学说C.牛顿力学体系的建立D.道尔顿科学的原子论的建立

1．中世纪，谁的学说长期被教会奉为教条（）

A.亚里斯多德B.牛顿C.爱因斯坦D.伽利略2．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AAC第26页,共28页，2024年2月25日，星期天6．海王星的发现是根据（）A.哥白尼日心说的推算 B.牛顿理论的推测C.法拉第学说的计算 D.爱因斯坦对时间、空间属性的揭示4