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专题七 近代以来科学技术的辉煌 导语 （一）本专题主要涉及的问题 （二）涉及的主要理论问题 （三）学习思考 为什么15世纪下半叶以后西 方的科学技术取得了辉煌的成就 ？ 1江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （一）本专题主要涉及的问题 近代物理学中牛顿力学体系形成和爱因 斯坦在理论物理学方面的革命性成就；人类探 索生命起源的历程，重点涉及细胞学说、进化 论和物种起源；蒸汽机应用于生产给人类文明 发展带来的巨大变化；现代交通通信技术的发 展，改变了人类的时空概念，使人类进入电子 信息时代。 讲述了人类认识由低级向高级发展的历 程，从科学技术层面了解人类社会发展的基本 特征。 2江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （二）涉及的主要理论问题 科学技术创新与尊重权威的 关系; 科学与哲学和宗教的关系; 科学技术是生产力以及科学 改变人类的命运等。 3江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （三）学习思考 为什么15世纪下半叶以后西方的科学技 术取得了辉煌的成就？ （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。 4江苏省仪征中学王玉兵教学课件 一、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。 5江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （一）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 6江苏省仪征中学王玉兵教学课件 伽利略（15641642），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。 7江苏省仪征中学王玉兵教学课件 (1)伽利略对亚对亚 里士多德力学观观的否定 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。 8江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （2）开创创科学的研究方法： 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。 9江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （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 10江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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（ 16421727） 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。 11江苏省仪征中学王玉兵教学课件 12江苏省仪征中学王玉兵教学课件 惯性定律 加速度定律 作用和反作用定律 万有引力定律 牛顿 运动 三定 律 经典力学体系 （2）经典力学体系的主要内容 13江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （3）经典力学体系的历史地位 理论：牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低 速运动的客观规律，对自然界的力学现象做出 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。 影响：经典力学体系的建立标志着近代科学的 形成；从此科学摆脱了神学的束缚向前发展。 实践：根据万有引力定律，人们准确地算出地 球的平均密度和扁平率；正确地解释了潮汐的 成因；还发现了海王星。 14江苏省仪征中学王玉兵教学课件 对地球认识的变化 15江苏省仪征中学王玉兵教学课件 海王星王和冥星的发现 16江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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 17江苏省仪征中学王玉兵教学课件 牛顿（1642-1727 ） 著作：自然哲学 的数学原理（ 1687） 他提出了物体机械 运动的三大定律和 万有引力定律，创 建牛顿力学体系。 18江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。” 近代科学在否定中发展，在继承中 发展，在综合中发展 19江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。” 高速运动的微观粒子发生的现 象，是经典力学无法解释的！ 20江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （二）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 21江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 22江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 23江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 24江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 25江苏省仪征中学王玉兵教学课件 （三）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 26江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 27江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 28江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 29江苏省仪征中学王玉兵教学课件 “天上方一日，人间已一年” 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？ 30江苏省仪征中学王玉兵教学课件 这个故事形象地说明了时间和空间 的相对性。 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。” 31江苏省仪征中学王玉兵教学课件 2广义相对论 （1）提出： （2）内容： （3）认识： 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。 物质存在的现实空间不是平坦的，而是 弯曲的；空间弯曲的程度体现为引力场强度 ；时间、空间不是独立的实在，它们是物质 存在的形式。 它第一次阐述了四维时空和物质的分布 相联系的重要思想。 32江苏省仪征中学王玉兵教学课件 爱因斯坦的“时空弯曲”概念 33江苏省仪征中学王玉兵教学课件 3相对论建立的意义 （1）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。 （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。 34江苏省仪征中学王玉兵教学课件 35江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 36江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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：Axyz 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 37江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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。 38江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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 小结 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 39江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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 40江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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 41江苏省仪征中学王玉兵教学课件 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（ ） 实验验证 直观感受 数学表达 哲学 思维 A、 B、 C、 D、 C B 42江苏省仪征中学