高中历史 专题七第一课《近代物理学的奠基人和革命者》课件 人民版必修3.ppt

历史 专题七第一课 近代物理学的奠基人和革命者 课件ppt 人民版必修3 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 专题七 近代以来科学技术的辉煌本专题总体知识结构 科学革命 技术革命 物理学领域 生物学领域 经典力学体系的创立和发展 从伽利略到牛顿 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 进化论理论 达尔文与赫胥黎 万能原动机与 蒸汽机时代 瓦特 电力的广泛应用与 电气时代 法拉第 西门子 爱迪生等 现代信息技术与信息时代 现代物理学理论的发展 近代物理学的奠基人和革命者 探究 他们分别是什么人 有什么贡献 基本要求 知道经典物理学的主要内容和伽利略 牛顿对经典力学建立的主要贡献 认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位 知道相对论的主要内容 了解爱因斯坦创立相对论的史实 认识相对论提出的意义 感受伽利略 爱因斯坦等科学家不迷信权威 为科学而不断探索创新的进取精神 发展要求 知道量子论的主要内容 了解普朗克提出量子理论 爱因斯坦把量子理论推广到光学中的史实 认识量子理论提出的意义 说明 加勒与海王星 斯蒂芬与黑体辐射 德布罗意与物质波理论 等知识点为学生课外阅读内容 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 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 1590年 伽利略在比萨斜塔上做了 两个铁球同时落地 的著名实验 从此推翻了亚里士多德 物体落下的速度和重量成比例 的学说 纠正了这个持续了1900年之久的错误结论 自由落体定律 伽利略 1564 1642 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 你知道牛顿捡到了哪些 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 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 1666年秋天的一个傍晚 牛顿坐在花园的苹果树下 正在考虑一个运动的问题 忽然一只熟透的苹果掉了下来 正好落在牛顿的前面 这只苹果引起了牛顿的注意 他想 苹果为什么不向天上飞 也不向前后左右落 而偏偏垂直地落到地面上呢 肯定是地球在吸引它 既然地球能吸引离地面这么高的苹果树上的苹果 那它也肯定在吸引着月亮 经过研究 演算和论证 牛顿发现了万有引力定律 引自 科学简史 发现万有引力定律 1 原因 牛顿在总结前人和自己的大量研究成果的基础上 经过反复思考与实验后得出结论 2 定义 宇宙间一切物体之间 都存在着一种相互吸引的作用 这种作用力 就是万有引力 牛顿说 我之所以能比别人看得远些 是因为我站在巨人们的肩上 牛顿在发现万有引力定律的过程中 有哪些巨人的肩膀托起了牛顿 有什么意义 哥白尼 开普勒 伽利略 该定律后来成为天文学上的基础定律 推动了人们对天体运动研究 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 海王星和冥王星的发现 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 思考 牛顿的一生有哪些重大理论发现 这些理论发现的贡献是什么 1 数学 提出二项式定理以及微积分的初步算法2 光学 1 用自制的折射望远镜对太阳光实验 证明日光由七色光组成 还进一步说明物体颜色的形成原理2 1672年 关于光和色的新理论 提出光的本质是微粒学说 与惠更斯的 波动说 构成了关于光的两大基本理论 3 天文学 1 用反射望远镜考察行星运动分析潮汐现象 预言地球不是正球体2 发现万有引力定律 推动人们对天体运动研究4 物理学 自然哲学中的数学原理 提出三大运动基本定律和万有引力定律 标志牛顿力学体系建立即经典力学体系建立 探究 牛顿获得巨大成就的原因 主观条件1 具有虚怀若谷 谦虚好学精神 2 勇于探索科学精神 3 科学的研究方法 4 注重实验 实行 归纳 演绎 法5 甘于寂寞 献身科学的精神等 6 吸收前人的研究成果 客观条件西欧思想解放运动提供思想基础 英国资产阶级革命的洗礼 前人的研究成果为牛顿提供很好的条件 牛顿是英国物理家 数学家和天文学家 是经典力学建立者 是近代科学之父 他创建了经典力学的理论体系 在光学 数学 天文学研究方面也做出划时代发明和发现 牛顿是17c科学革命中所涌现出来最伟大的科学家 也是人类历史上最伟大的科学家之一 谈谈你是怎样评价牛顿的 在他身上我们能学到科学家的哪些优秀品质 虚怀若谷的谦虚态度 勤奋好学求知态度 善于思考善于观察 正确科学研究方法 勤奋探索科学精神 严谨的科学研究态度 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 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 优美的理论 相对论 2 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 爱因斯坦的 时空弯曲 概念 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 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 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 天上方一日 人间已一年 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 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 回顾思考爱因斯坦的主要贡献 1 光量子假说 1905年爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质 提出光具有波粒二象性的结论 进一步推动了量子论的发展 1921年因光电效应研究获诺贝尔物理学奖 2 狭义相对论 1905年提出 标志 论物体的电动力学 3 广义相对论 1916年提出 广义相对论的基础 4 关注和平反战宣言 呼吁和平 原子科学家公报 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 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 a x y z 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 1955年4月18日 爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿 遵照他的遗嘱 不发讣告 不举行公开葬礼 不建坟墓 不立纪念碑 火化时按照他的书面遗嘱 免除所有花卉布置以及所有音乐典礼 骨灰撒在永远对人保密的地方 为的是不使任何地方成为圣地 遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼 我们全都获益不浅 全世界都感谢他的教诲 那专属他个人的东西 早已传遍广大人群 他像行将陨灭的彗星 光华四射 把无限的光芒同他的光芒永相连结 他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑 应该进行研究 所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来 并切成200片带走 但至今没有结论 物理学重大进展的主要成就及意义 课堂小结 一 牛顿力学与相对论的关系1 牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的贡献 1 牛顿力学体系 牛顿在17世纪末提出的经典力学 包括物体运动三大定律和万有引力定律等 这是人类对自然界认识史上的第一次理论大综合 使力学和天文学在生产和科学实验中得到广泛应用和验证 促进了近代科学进入全面繁荣时代 它是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系 局限性 认为绝对时间和空间 只适用于宏观物体低速运动状态 2 爱因斯坦相对论 l905年爱因斯坦提出狭义相对沦 19l6年又提出广义相对论 这是对近代物理学理论框架的重大突破 它不仅揭示了空间 时问的可变性 而且说明时间 空间和时空结构同物体的运动和状态密不可分 疑难突破 这种全新的时空观 运动观和物质观的形成 是人类思想发展史的一次根本变革 对整个自然科学和哲学的发展都有极深远影响 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 相对论的发表标志着人类迈入现代科学技术时代 2 二者的关系及其启示 1 关系 爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空论 并非全盘否定牛顿力学 牛顿力学反映的是宏观物体在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 爱因斯坦都为物理学的发展作出了巨大贡献 其理论都功绩巨大 2 启示 科学上的突破往往是社会经济迅速发展的结果和迫切需要 科学研究要在继承前人成果的基础上不断突破创新 要有献身科学 勇于探索的精神 今天的社会主义现代化建设中 科技创新是迫切的历史任务 选择题 1 2009年上海春季 法国数学家和天文学家拉普拉斯曾经这样说过 不会产生两个牛顿 因为要发现的世界只有一个 牛顿所发现的 世界 是指 a 微积分b 反射望远镜c 光的色散原理d 三大运动定律 d 2 2008江苏单科 一位科学家的墓碑上镌