第十一讲-物理学的重大进展(自创).ppt

第四单元近代以来世界的科学发展历程,科学勃兴进展辉煌,科技革命转化生产,文艺复兴思想解放,-经典力学、相对论和量子论、进化论,-三次科技革命,科技历程,-催生自然科学（天文学）,近代科学就是以实验观察和数学演绎为基础，偏重理论思维，有别于经验总结为基础的传统科学。,提出日心说，否定亚里士多德的地心说，掀起天文学的革命。,哥白尼（1473-1543）,哥白尼提出“太阳中心说”从根本上动摇了宗教神学的理论基础，其天体运行论被誉为“自然科学独立的宣言书”,近代自然科学诞生的标志：,第十一讲物理学的重大进展,伽利略,牛顿,爱因斯坦,普朗克,物理学发展的过程,经典力学奠基者（17世纪初）,经典力学建立者（17世纪晚期）,从经典力学发展到相对论、量子论（19世纪末20世纪初）,伽利略（意）,牛顿（英）,爱因斯坦（德）普朗克（德）,信奉“日心说”的布鲁诺(1548-1600)被教会以火刑处死。,哥白尼提出日心说,探究：1、经典力学体系建立的历史背景是什么？（近代自然科学形成的背景/为什么会怀疑）,怀疑,中世纪的神学世界观及其对人们思想认识的束缚,文艺复兴运动的影响！,一.经典力学,1.经典力学的奠基者伽利略,(1)背景,A.资本主义发展要求打破教会精神独裁；,B.文艺复兴和宗教改革促进了思想解放；,C.科学家们勇于探索和敢于斗争的精神；,D.生产力发展增强了人类征服世界信心；,1590年，伽利略做比萨斜塔实验,思考：伽利略关于运动的观点是建立在什么基础上？,实验和观察,阿波罗15号的宇航员大卫斯科特1971年8月2日在无空气月球表面上使用一把锤子和一根羽毛重复了这个试验，证明且让地球上的电视观众亲眼看到了两个物体同时掉落在月球表面上。,伽利略的贡献,实验和观察：发现自由落体定律；证实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。,伽利略（15641642）,天文学,发现了自由落体定律,物理学,自制望远镜发现了许多肉眼看不见的星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性,证实：外力只是改变而不是维持运动状态的原因。,(2)成就,近代物理学之父,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。（运动是相对的，静止是绝对的。）,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。（运动是绝对的，静止是相对的。）,这是对中世纪统治思想的挑战！,有人记载伽利略曾在意大利比萨斜塔上作过自由落体的实验。结果两个重量相差10倍的球同时落地，证明了亚里士多德的观点是错误的。,“两个铁球同时落地！”,地心说中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的“宇宙帐篷说”。后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心，托马斯阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。,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。,伽利略折射式望远镜,伽利略的手稿,改变了人们认识世界的方法。开创了以实验科学为基础并具有严密逻辑体系的近代科学。奠定了经典力学的创立和发展基础。,（3）影响,2、经典力学的建立牛顿,(1)成就：,提出物体机械运动三大定律；万有引力定律代表作自然哲学的数学原理,适用范围：只适用于宏观世界物体的低速状态运动;是绝对的时空论；,*盘点牛顿经典力学体系建立的背景、特征及意义。,(2)背景：,经济上：,政治上：,思想上：,理论上：,英国资本主义迅猛发展提供物质基础,资产阶级代议制的确立提供政治保障,文艺复兴解放了思想摆脱了神学束缚,科学家前辈们的努力探索铺平了道路,(3)特征：,注重实验、数学化,(4)影响：,A.标志着近代自然科学真正形成,B.促进了物理学和天文学的发展,C.提供了启蒙运动方法论和认识论,D.奠定了两次工业革命的理论基础,海王星和冥王星的发现,钱塘江大潮,海浪潮汐,爱因斯坦（1879-1955）,20世纪最后一期时代周刊评选出“世纪人物”，这样称一位伟人：天才，政治难民，人道主义者，原子和宇宙谜的开启者，以其最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头。,二、相对论的创立,作为思想家的爱因斯坦，他是窥见人间秘密的人。作为科学家的爱因斯坦，他是窥见上帝秘密的人；,1955年4月18日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。,2、内容：狭义相对论广义相对论,3、意义：否定了发展了推动了,经典力学面临挑战,1、背景：,一次重大革命,绝对的时空观,物理学到新高,牛顿经典力学,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。,四、量子论的诞生与发展,1、主要内容,1905年，爱因斯坦解释光电效应1913年，波尔提出量子理论,1900年，德国普朗克提出量子假说,量子论诞生,量子力学建立起来,19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，年轻的普朗克和他的老师发生了一段对话：普朗克：“老师，我准备把我的一生都献给物理学！”老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”,2、历史背景,A、电子和放射性现象的发现打开了原子大门；,B、牛顿经典力学体系无法描述微观粒子运动；,4.意义：A.和相对论一起构成了现代物理学基础，弥补了经典力学的不足；B.标志着人类对客观规律的认识开始深入到了微观世界；C.为现代自然科学和现代技术革命提供了重要的理论基础。D.开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。,3、特点,以假设为基础，以数学为表达形式。,1.古语云：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也。”能对这一自然现象作出科学解释的是（）A.伽利略自由落体定律B.牛顿经典力学体系C.哥白尼的太阳中心说D.达尔文的进化论2.“能量的释放和被吸收，是以特定的不连续的单位或束的形式进行的，而并非像先前所想象的那样以平衡和连续不断的方式释放。”这一理论的提出A.挑战了天主教会宣扬的神创论B.否定了经典力学的绝对时空观C.深化了人们对微观世界的认识D.奠定了研制蒸汽机的理论基础,3.16-17世纪，西欧诸国出现了一系列科学发明，科学家常常将其科学著作冠以“新”字。如培根的新科学，开普勒的新天文学，伽利略的两种新科学等。这反映了（）A.科学取代宗教的时代要求B.工业时代科学与技术结合C.个人的价值得到高度崇拜D.启蒙思想在社会全面渗透,4.海王星的发现是根据A、哥白尼日心说推算B、牛顿经典力学的推测C、法拉第磁感应计算D、爱因斯坦相对论揭示,5.“牛顿的宇宙理论如此完善和令人信服，以至于它的影响远远超越了科学领域。他的成功让人们感到，理性分析对人类行为和制度同样有效。从苏格兰到西西里，从费城到莫斯科，欧洲和美洲的思想家雄心勃勃地展开了对人类思想的改造，他们期望用理性思想改变整个世界。”上述材料主要表达的观点是()A.科学革命促使启蒙运动展开B.理性思维促进自然科学发展C.牛顿力学体系成为科学基础D.欧美开始迈入近代科学时代,6.某学者指出，牛顿发现的三大定律，使得天体和地上物体的运动规律被统一在一个经典力学框架中，致使上帝和天堂无容身之地。人们因而思考，如果人们无法依靠启示(上帝的命令）来获得真理，那么怎样才能获得真理。可见，该学者认识到，人们对牛顿科学革命的思考A.普及了无神论C.直接导致进化论的诞生B.催生了启蒙运动D.加速了工业革命的到来7.这种革命不是伽利略物理学对亚里士多德物理学的那种以否定为主并最终取而代之的革命。”“任何一个更为普遍的理论，都应当将先前所应用的、并在广大范围内所证实的理论作为一个局部情况，包含在本身之中。”上述评论的科学理论A.彻底否定了经典力学B.冲击了封建神学统治C.拓宽了研究世界视角D.从微观视角研究世界,7.英国物理学家秦斯说：“物质的基本粒子其运动不像是铁道上平滑走过的火车，而像是田野中跳跃的袋鼠。”该理论A.冲破宗教神学束缚B.揭示宇宙运行规律C.颠覆经典力学体系D.深化微观世界认识8.这种革命不是伽利略物理学对亚里士多德物理学的那种以否定为主并最终取而代之的革命。“任何一个更为普遍的理论，都应当将先前所应用的、并在广大范围内所证实的理论作为一个局部情况包含在本身之中。”上述评论的科学理论A.彻底否定了经典力学B.冲击了封建神学统治C.拓宽了研究世界视角D.从微观视角研究世界,9.1919年英国泰晤士报曾刊登标题文章-“科学革命”，两个副标题是“宇宙新理论”、“牛顿观念的破产”具有“科学革命”意义的理论是A.日心说B.量子论C.经典力学D.相对论10.“古往今来，不知有多少的帝王将相奢求永葆青春、长生不老，希望时间这把屠刀对他们刀下留情，看来这并非完全是不切实际的幻想。但是随着科学的进步，这种遥不可及的幻想可能会实现。”依据是A.牛顿经典力学体系B.达尔文生物进化论C.爱因斯坦的相对论D.普朗克的量子力学11.英国物理学家秦斯说：“物质的基本粒子其运动不像是铁道上平滑走过的火车，而像是田野中跳跃的袋鼠。”该理论（）A.冲破宗教神学束缚B.揭示宇宙运行规律C.颠覆经典力学体系D.深化微观世界认识,12.美国宇宙学家保罗戴维斯曾说：“生命由原子造就，而原子是按照量子机制行事的。”“生命已经存在很长时间了，有充足的时间来学习一些量子的把戏，如果这样做能够赋予它优势的话。”从中可知，其认为（）A.生命进化是量子“把戏”的结果B.量子机制赋予了生命进化的优势C.生命进化经历了一个复杂的历程D.量子论可能适用于生命科学研究13.“只要假定物体的辐射能不是连续变化，而是以一定的整数倍跳跃式地变化，就可以对该公式做出合理的解释。”这一假设的提出（）A.形成了牛顿力学体系B.标志着近代自然科学的诞生C.有利于解释光电效应D.有力冲击了封建神学创世说,14.阅读材料，完成下列要求。整个科学的历史若从一定的距离来看。就像从一种普遍的理性解释向另一种普遍解释的缓慢过渡。其中每一种解释都被看做是一种根据当时所能掌握的全部科学资料制定出的理论，直至这种包罗万象的理论因新的资料猛烈地与之抵触而突然被推翻。于是另一种假说便会被提出，这种假说又会成为进一步发展的出发点。布罗代尔（文明的历史）结合材料与所学的相关知识，围绕“科学革命”自行拟定一个论题，并就所拟论题进行简要阐述。（要求：观点明确、证据有力、逻辑清晰、史实正确）,示例一：观点：科学革命即一种普遍的理性解释被推翻而向另一种普遍解释的缓慢过渡。论据：哥白尼、开普勒、伽利略在内的众多学者的研究成果使亚里士多德的经院哲学产生危机，