高中历史备课资料 《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 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 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 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 在中世纪的欧洲 亚里士多德的学说长期被教会奉为教条 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 2 经典力学的建立者 牛顿 1 内容 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 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 3 牛顿力学体系建立的意义是什么 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 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 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 1846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 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 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 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 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 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 一是等效原理 二是广义相对性 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 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 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 探究 相对论与牛顿力学的关系 爱因斯坦的 时空弯曲 概念 思考 相对论的提出 有怎样的历史意义 1 相对论的提出 是对近代物理学理论框架的重大突破 深刻揭露了空间和时间的本质属性 2 相对论的提出 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 相对论与量子理论共同构成了现代物理学的基本理论框架 经典力学奠基者 17世纪初 经典力学建立者 17世纪晚期 从经典力学发展到量子论 相对论 19世纪末 20世纪初 伽利略 意 牛顿 英 普朗克 德 爱因斯坦 德 近代物理学的发展过程 追寻生命的起源 主要观点 追寻生命的起源 外星起源说 地上生命 天外飞来 地球自身进化说 地球非生命物质自身演化 神创说 上帝创造万物论 据 圣经 记载 第一天 上帝创造了昼夜 第二天 上帝创造了天空 第三天 上帝创造了陆 海及植物 第四天 上帝创造了日月 第五天 上帝创造了动物 第六天 上帝创造了男人亚当 第七天 亚当问上帝 为什么世间万物独有我如此孤独 于是上帝取他的肋骨制造了女人夏娃 女娲造人 4 女娲抟土造人 女娲在造人之前 于正月初一创造出鸡 初二创造狗 初三创造羊 初四创造猪 初五创造牛 初六创造马 初七这一天 女娲用黄土和水 仿照自己的样子造出了一个个小泥人 她造了一批又一批 觉得太慢 于是用一根藤条 沾满泥浆 挥舞起来 一点一点的泥浆洒在地上 都变成了人 人类起源传说还有 古芬兰 怪鸟蛋孵人 古埃及 黑泥塑人 古希腊的阿那克西曼德 鱼变人 35亿年前的原始地球 彗星被认为是生命的使者 外星球带来生命的种子 1 社会环境 政治上 资产阶级革命的影响 经济上 工业革命的推动 思想上 文艺复兴 启蒙运动解放了思想 2 科学基础 生物学知识的积累拉马克的早期进化思想 3 自身实践 达尔文的科学探索 生物进化论是在什么背景下产生的 林耐 1707 1778 哈维 1578 1657 近代生命科学的成果 制定植物分类法 建立血液循环理论 施莱登 1804 1881 施旺 1810 1882 细胞学说 巴斯德 1822 1895 如果说科学没有国界 那么科学家却应该有祖国 如果你的工作在世界上产生了影响 应该把这种影响归功于祖国 巴斯德 微生物学 消毒法 拉马克的生物进化观 提出了生物是从低级向高级发展进化的观点 肯定了环境对物种变化的影响 拉马克 1744 1829 达尔文 1809 1882 出生在英国 他从小喜欢采集昆虫 16岁时 到大学学医 但他对医学并不感兴趣 常到海边采集生物标本 对动物进行解剖 分类和作观察记录 19岁又进入剑桥大学学习神学 学会了如何发掘并鉴定标本等 为从事自然科学的研究打下基础 22岁那年 以博物学者的身份随船进行为期5年的科学考察 那时达尔文还相信生物是由上帝创造的 达尔文仔细考察当地动物 植物资源 许多实例引起他的思考 并使他对 上帝造物论 产生了怀疑 达尔文 1809 1882 进化论的提出 进化论的标志 主要观点 标志 主要观点 物种起源 1859年 生物是不断从低级向高级发展进化的 生物具有共同的起源生物进化的规则是物竞天择 适者生存 人类起源于古猿 颈长的能吃到树叶生存下来 颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了 它们有颈长和颈短的差异 它们都要吃树叶而树叶不够吃 长颈鹿产生的后代超过环境承受能力 过度繁殖 生存斗争 遗传变异 自然选择 适者生存 长颈鹿的进化 思考 它们分别体现了达尔文进化论的什么观点 追寻中的艰辛 达尔文被丑化 1863年赫胥黎通过比较解剖学论证了 人的构造和其他动物一样 尤其和猿更接近 使人猿同祖论进一步确立 促进进化论传播 造物主的落幕 赫胥黎 1825 1895 请注意聆听 宗教与科学代表在人类起源问题上的根本分歧是什么 你认为造成分歧的根源是什么 1860年6月30日牛津大辩论 根本分歧 根源 生命是自然界进化的结果 还是上帝创造的产物 双方代表不同的阶级和利益 首次对生物进化学说进行了大综合 奠定了人类对生物进化认识的基础挑战了封建神学 否定了上帝创造外物说 促进了人类认识的飞跃 生物进化学说的正确性逐渐为科学界所证实 开创了生物科学发展的新时代 为马克思主义理论提供了自然史基础 对处于国家危亡时期的中国思想界也产生了巨大震动 进化论提出的影响 严复是我国著名的维新派人物 通过赫胥黎的 天演论 他把达尔文的生物进化论引用到