2018-2019学年高中历史 专题七 近代以来科学技术的辉煌 一 近代物理学的奠基人和革命者课件 人民版必修3.ppt

,专题七近代以来科学技术的辉煌,一近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,专题七近代以来科学技术的辉煌,专题七近代以来科学技术的辉煌,一、认识史上的飞跃1.时代背景(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_定律,推翻了亚里士多德的学说。,自由落体,2.经典力学的建立(1)主要内容牛顿力学三定律：_、加速度定律、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。牛顿用自创的微积分做计算工具，成功导出了万有引力定律。(2)建立标志：1687年，_的出版。,惯性定律,自然哲学的数学原理,3.经典力学的影响与应用(1)牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一次_大综合。(2)使力学和天文学在理论上达到相当完备的程度，并得到应用和验证。(3)根据万有引力定律准确算出了地球的平均密度和扁平率。(4)正确解释了潮汐的成因。(5)利用万有引力定律，科学家发现了海王星。,理论,二、驱走乌云的太阳1.量子理论的诞生(1)19世纪末，物理学家定义了一种理想物体黑体，作为热辐射研究的标准物体。(2)1879年，奥地利物理学家斯蒂芬通过实验发现了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。(3)1900年，德国物理学家_提出了著名的_概念，关于正常光谱能量分布定律的理论的发表标志着量子理论的诞生。,普朗克,量子,2.量子力学的建立(1)1905年，_把普朗克的量子理论推广到光学中，成功解释了光电效应。(2)1923年，法国物理学家德布罗意又提出物质波理论，认为微观粒子也具有波动性。(3)数年之后，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。,爱因斯坦,3.历史意义(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。,三、爱因斯坦的“时空”1.狭义相对论(1)提出：1905年，爱因斯坦发表了_一文，创立了狭义相对论。(2)内容：认为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。(3)与经典力学的关系否定了牛顿的绝对时间和绝对空间，使“以太”概念不再需要。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。,论动体的电动力学,2.广义相对论(1)提出：_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。(2)内容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、时间不是独立的实在，它们是物质存在的形式。,1916,3.历史意义(1)是对近代物理学理论框架的重大突破，不仅揭示了_、空间的可变性，而且说明了时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。(2)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。,时间,轻巧识记经典力学的建立,思维启迪牛顿曾说：“我之所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩上。”你对牛顿这句话是如何理解的？,提示：这句话一方面说明了牛顿具有谦虚的高贵品格；另一方面说明科学是在继承与创新中不断向前发展的，牛顿_体系就是在伽利略等人研究成果的基础上进一步发展的结果。,力学,思维启迪当德国著名的物理学家普朗克年轻时向他的老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身的职业时,得到的答复是：“物理学基本是一门已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成果的。”这段材料说明了什么问题？提示：当时许多物理学家认为：物理学的大厦已经落成,人类对自然界的认识已经到了尽头。可见，人们对于_是多么的崇拜。,牛顿力学,轻巧识记20世纪物理学的发展,特别提醒量子理论对化学、生物等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。易错提醒牛顿经典力学主要发现了宏观物体在低速状态下的运动规律，量子论则发现了微观物质的运动规律。相对论与经典力学并不矛盾，相对论是对经典力学的继承与发展。相对论只否定了牛顿的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学。,轻巧识记图示法理解物理学的发展,名师点睛近代自然科学产生的重要启示：社会经济发展的需要是科学发展的动力；科学的发现和发明需要几代人不懈的艰辛努力，其间的曲折和失败是不可避免的，但科学的高峰最终会被人类征服；科学技术是第一生产力，自然科学在反对封建迷信的斗争中起到了巨大的作用。,史料一1684年牛顿以其高超的数学才能提出了万有引力定律牛顿是第一个成功地运用公式清楚的表述力学体系公理的人。如果说牛顿是站在巨人的肩膀上，那么让他成功地站到巨人肩上的阶梯就是数学工具而著名的牛顿力学、拉格朗日力学、哈密顿力学三大独立力学体系也是建立在三个独立的数学模型之上，它们都具有普遍的适用范围。经典力学建立与数学模型关系之探究,经典力学的特征及影响,史料二长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他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7576年，由此预言它将在1758年再次出现。1758年这颗彗星果然如期出现，因此被命名为哈雷彗星。百度文库,探究问题(1)根据史料一并联系所学知识，分析牛顿经典力学形成的原因和特征。(2)史料二中“哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道”，这体现出经典力学的什么特点？,提示：(1)原因：牛顿高超的数学才能；“站在巨人的肩膀上”；时代的需要。特征：注重实验，揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出结论；数学化，自然的数学结构是近代科学先驱们深信不疑的真理；研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。(2)以实验为基础；以数学为表达形式。,史料一17世纪牛顿创立的经典力学符合人们的日常经验,也被认为是天经地义的。但是到19世纪末，物理学遇到了被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题。史料二爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就。(英)皇家学会会长汤姆逊史料三普朗克认为，牛顿力学并没有解决所有的问题，尤其是不能适用于原子范围。,20世纪初物理学的发展,探究问题(1)史料一中“晴空上漂浮着两朵乌云”是什么？后来驱散“两朵乌云”的是哪些新理论？(2)据史料二，为什么说相对论是“最伟大的成就之一”？(3)史料三中普朗克怎样解决“原子范围”内的问题？有何意义？(4)为什么说相对论和量子论使人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度？,提示：(1)“乌云”：19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。这些研究，已超出了经典物理学的范围。物理学遇到了被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题。新理论：量子论和相对论。(2)相对论否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性，提出了全新的时空观、运动观和物质观，发展了牛顿力学，使物理学发展到一个新的高度。,(3)普朗克提出了量子假说，认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。意义：标志着量子论的诞生，使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。(4)相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。,一、经典力学建立的历史条件、特点及地位1历史条件(1)经济基础：当时英国资本主义经济的迅速发展,为牛顿在物理方面的贡献创造了条件。(2)知识条件：伽利略发现了自由落体定律,确定了匀速运动和匀加速运动两个概念，以及他开创的科学研究方法，为经典力学的建立奠定了基础，标志着“物理学的真正开端”。,(3)英国资本主义制度确立后，资本主义生产的发展对力学提出了迫切要求。(4)牛顿在科学领域的探索精神和不畏艰辛、勇于牺牲的思想品质。他在系统总结前人成果的基础上，进行了大量的实验。2特点：注重实验和数学化。,3地位(1)牛顿的力学三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)牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。(3)使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，并在生产和科学实验中得到应用和验证。(4)使科学摆脱神学束缚。(5)为第一、二次工业革命的开展准备了一定理论基础。,1观察下图，据图可以得出西方近代自然科学发展的主要特点是()A生活实践经验的总结B实用性技术应用性强C科学观察、实验的研究方法D重视经验总结，轻视理论研究,C,解析：伽利略在比萨斜塔所做的物体落地实验和牛顿观察苹果落地都是对科学观察、实验方法的研究，A、B、D三项符合中国古代科技发展的特点，故选C项。,2“这个人是科学革命的集大成者，是个机敏的观察家，他恰如其分地把宇宙描述成是有秩序的、机械的、物质的和因为上帝推动而运动的。”这位杰出的人物是()A伽利略B牛顿C达尔文D爱因斯坦,B,解析：本题考查近代世界的科技革命。牛顿的自然哲学的数学原理建立了完整的力学理论体系。牛顿力学定律以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来。,二、经典力学与相对论的关系1.牛顿力学体系正确反映了宏观物体低速运动的客观规律，概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有个不容忽视的前提，即物体在低速运动情况下，这些定律才适用。2.爱因斯坦的相对论否定了经典力学的绝对时空观,指出了时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的。而是随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的增大而增加。相对论的提出加深了人们对物质和运动的认识，在科学和哲学上都具有重大意义。,3.爱因斯坦的相对论并没有完全否定牛顿的力学体系，而是发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，牛顿力学只是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。牛顿所创造的概念和定律至今仍然是物理学的重要思想。二者之间的关系是爱因斯坦的相对论继承和发展了牛顿力学体系。,3按照牛顿的经典时空观，宇宙中应该存在一种绝对静止的媒质“以太”，人无法感觉它，但它能传递电、磁、力、光。但1887年两位美国科学家迈克尔逊和莫雷的一次著名实验，却证明了这种绝对静止的“以太”是不存在的。受此实验启发()A普朗克提出量子假说B斯蒂芬发现黑体辐射定量关系C爱因斯坦提出相对论D德布罗意提出物质波理论,C,解析：传统物理学认为，“以太”是绝对静止的。但是，实验证明这种绝对静止的“以太”是不存在的。受此实验启发，爱因斯坦提出了相对论。它否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。随着相对论的诞生和宇宙学、粒子物理学等学科的发展，一切绝对静止的东西都统统破灭了。,4“科学理论的发展往往并不意味着新理论摧毁旧理论，而是限制和缩小旧理论的作用范围，把旧理论作为新理论的某种特例包含在其中。”下列最能说明此观点的是()A神创论与进化论B经典力学与相对论C经典力学与量子论D相对论与量子论解析：经典力学是相对论在物体宏观低速运动状态下的特例，选B。,B,一、学习思考1.牛顿力学体系的建立为什么会引起人类认识上的巨大飞跃？(教材P121)提示：(1)牛顿的力学体系对自然界的力学现象作出了系统、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)适用于整个太阳系、一切天体运动以及宇宙中的所有物体。(3)使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实践中得到广泛的应用和验证。(4)使科学摆脱了神学的束缚，向前发展。,2.有人说，人类可以认识比已知事物更高层次上的事物，但我们永远不能认识宇宙的全部。你认为这种说法正确吗？请结合你了解的知识，谈谈自己的看法。(教材P123)提示：这种说法是正确的。19世纪在牛顿力学体系的基础上，声学、光学、电磁学和热学等新兴学科取得了长足的进步，将人类对自然界的认识推进到前所未有的高度，经典物理学达到了顶峰。但是19世纪末，物理学的一系列新发现，无法用经典力学来解释，然而相对论和量子理论的提出，使人类的认知领域又进一步拓宽，发展到研究宏观的宇宙世界和微观的粒子世界。人类的认识从已知的事物发展到更高层次的事物，但是宇宙未知的事物是无限的，因此我们永远不能认识宇宙的全部。,二、自我测评(教材P124)简述牛顿的主要科学成就及其影响。提示：牛顿的主要科学成就是牛顿力学体系的建立，包括惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律、万有引力定律。影响：牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个