高中历史《近代物理学的奠基人和革命者》课件7 人民版必修3.ppt

近代以来科学技术的辉煌 专题七 科学线索 1 伽利略是经典力学奠基者 他的落体定律和匀速 加速运动概念 标志着物理学的真正开端 2 牛顿是经典力学的建立者 他的物体机械运动三大定律和万有引力定律 标志着近代物理学的形成 3 爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论 是物理学思想的一次重大革命 相对论否定了经典力学的绝对时空观 深刻地揭示时间和空间的本质属性 即时空的可变性及时空变化的联系性 树立起新的时空观 运动观和物质观 量子论及在其基础上发展起来的量子力学 促进了原子物理 固体物理和原子核物理等科学分支的发展 使人类对客观物质世界的认识 由宏观世界深入到微观世界 4 以物理学革命为先导 带动了化学 生物学 天文学 地理学等学科的理论也都发生了革命性的突破 5 生物进化论的诞生 破解了生命起源之迷 给基督教神学以致命打击 在科学界和思想界产生了巨大深远震动 技术线索 主要讲了近代以来的三次科技革命 1 蒸汽时代 瓦特改良的蒸汽机 被称为万能蒸汽机 是工业革命中最伟大的发明 他解决了工业发展的动力问题 从此工业革命轰轰烈烈的开展起来 人类社会进入 蒸汽时代 轮船 火车的出现 把原来彼此隔离的世界联系起来 改变了世界的格局 2 电气时代 电气技术的应用 引发了第二次工业革命 人类社会进入 电气时代 电力成为工业发展的主要动力 电灯 电话 电报 电车 电影 无线电 广播电台的相继问世 改善了信息交流 便捷了交通运输 加强了世界各地联系 丰富了人们的娱乐生活 使世界面貌大为改观 3 信息时代 互联网的诞生 标志着信息时代到来 人类进入信息化社会 人类正面临一个蓬勃发展的全新的文明形态 网络与社会生活融为一体 把人类推向一个新的生活空间 近代物理学的奠基人和革命者 第一课 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 1 伽利略对亚里士多德力学观的否定 一 经典力学体系的创立和发展 2 牛顿对前人科学理论的发展 1 经典力学体系的主要内容 2 经典力学体系的历史地位 经典力学体系 2 牛顿对前人科学理论的发展 1 经典力学体系的主要内容 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 2 经典力学体系的历史地位 理论的综合 牛顿力学体系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 经典力学体系的建立标志着近代科学的形成 实践的验证 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 根据这一定律 人们还发现了海王星 冥王星 二 量子理论的诞生 1 普朗克提出量子假说 2 爱因斯坦提出光的量子理论 3 量子论的意义 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 今天 我们的现代文明 从电脑 电视 手机到核能 航天 生物技术 几乎没有哪个领域不依赖于量子论 三 相对论的建立 1 狭义相对论 1905年 爱因斯坦发表了 论动体的电动力学 创立了狭义相对论 狭义相对论认为 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 狭义相对论的基础 相对性原理光速不变原理 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 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 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 3 相对论与牛顿力学的关系 4 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 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 如 推箱子 的例子 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 对地球认识的变化 海王星王和冥星的发现 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 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 英国著名的哲学家休谟曾说 我们被放在这有如戏院的世界上 每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道 我们既没有足够的智慧预见未来 也没有能力防止那些使我们不断受伤害的不幸事件发生 我们被悬挂在永恒的疑惧之中 大国崛起 解说词 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 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 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 量子论确实深奥难懂 甚至连量子论奠基人之一的玻尔都说 如果谁不为量子论而感到困惑 那他就是没有理解量子论 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 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 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 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