近代物理学的奠基人和革命者(优质课)

1、 近代物理学近代物理学 1992 1992年，梵蒂冈教皇约翰年，梵蒂冈教皇约翰保罗二世保罗二世1010月月3131日日 在梵蒂冈说，当年处置伽利略是一个在梵蒂冈说，当年处置伽利略是一个“善意的错善意的错 误误”。他对在场的教廷圣职部人员和。他对在场的教廷圣职部人员和2020来名红衣来名红衣 主教说：主教说：“永远不要再发生另一起伽利略事件。永远不要再发生另一起伽利略事件。” 伽利略在蒙冤伽利略在蒙冤360360年后得以平反。年后得以平反。 罗马教廷为什么要处置伽利略？罗马教廷为什么要处置伽利略？ 根据教材概括，伽利略如何挑战亚里士多德？根据教材概括，伽利略如何挑战亚里士多德？ 亚里士多德：亚里

2、士多德： 1.亚里士多德论证了地心说亚里士多德论证了地心说 ； 伽利略：伽利略：1.支持哥白尼日心说；支持哥白尼日心说；2.重量不同的两个物体，在重量不同的两个物体，在 同一位置上下落的速度是一样的；同一位置上下落的速度是一样的；3.如果运动的物体不受阻如果运动的物体不受阻 碍，它将速度保持不变地持续运动下去。碍，它将速度保持不变地持续运动下去。 亚里士多德亚里士多德 关于两大世界关于两大世界 体系的对话体系的对话 1632 3.重的物体因质量大的下落地快；重的物体因质量大的下落地快； 2.力是物体运动的原因；力是物体运动的原因； 关于力学和位置运动关于力学和位置运动 的两种新科学的对话与的两

3、种新科学的对话与 数学数学证明证明16381638年年 牛顿继承发展了伽利略的哪些科学方法和科学观点？牛顿继承发展了伽利略的哪些科学方法和科学观点？ 科学方法：实验、观察、推理、数学计算表达。科学方法：实验、观察、推理、数学计算表达。 自创微积分作为计算工具自创微积分作为计算工具 “近代科学之父近代科学之父” 自然哲学之自然哲学之数学数学原原 理理16871687年年 一、经典力学体系诞生 牛顿第一定律：不给力就不停或者不动；牛顿第一定律：不给力就不停或者不动； 牛顿第二定律：给力就加速；牛顿第二定律：给力就加速； 牛顿第三定律：我给你力的同时，你也得给我力牛顿第三定律：我给你力的同时，你也得

4、给我力 万有引力定律万有引力定律 经典力学体系 1687年年 牛顿体系的本质在于，地球和其他天体都按照相同规牛顿体系的本质在于，地球和其他天体都按照相同规 律运动，并且可以律运动，并且可以量化计算量化计算，你可以将太阳系的任何，你可以将太阳系的任何 一部分拿出来，根据规律进行计算，从而精确的预知一部分拿出来，根据规律进行计算，从而精确的预知 行星的位置和运动方式。行星的位置和运动方式。 大国崛起大国崛起解说词解说词 这颗星并不存在于这颗星并不存在于 天空，只是物理学天空，只是物理学 家笔尖一算，它就家笔尖一算，它就 出来了。出来了。 这是哪颗星？ 牛顿墓牛顿墓 威斯敏斯特教堂墓地中埋威斯敏斯特

5、教堂墓地中埋 葬着英国历代国王和历史上各葬着英国历代国王和历史上各 个领域中最杰出的伟人，因此个领域中最杰出的伟人，因此 被称为被称为“荣誉的塔尖荣誉的塔尖”。牛顿。牛顿 是第一位安葬于此地的科学家。是第一位安葬于此地的科学家。 牛顿是个天才，而且是个幸运的天才。牛顿是个天才，而且是个幸运的天才。 数学家拉普拉斯数学家拉普拉斯 威廉威廉布莱克布莱克 牛顿作为一个神牛顿作为一个神 圣的几何学家圣的几何学家 17951795 年年 牛顿以他对天地万物的寥寥数条规律的精美绝伦的概牛顿以他对天地万物的寥寥数条规律的精美绝伦的概 括，彰显了人的理性的伟大，暴露了宗教非理性主义括，彰显了人的理性的伟大，暴

6、露了宗教非理性主义 的荒谬。的荒谬。 伏尔泰伏尔泰 根据以上材料，分析牛顿和经典力学开启了怎样的时代？根据以上材料，分析牛顿和经典力学开启了怎样的时代？ 崇拜科学和人类理性时代，推动欧洲文明的发展崇拜科学和人类理性时代，推动欧洲文明的发展 “牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过 您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所 能达到的颠峰。但是，当我们对宇宙万物有了更能达到的颠峰。但是，当我们对宇宙万物有了更 深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的 新观念所取代。新观念所取代

7、。” 爱因斯坦与普朗克爱因斯坦与普朗克 爱因斯坦他们提出了爱因斯坦他们提出了 哪些哪些“更抽象的新观更抽象的新观 念念”？ 普朗克的量子理论普朗克的量子理论 爱因斯坦的相对论爱因斯坦的相对论 二、相对论的建立 狭义相对论狭义相对论 广义相对论广义相对论 相对论相对论 打破经典力学的绝对时空观打破经典力学的绝对时空观 进一步深化对时间空间和引进一步深化对时间空间和引 力现象的认识力现象的认识 1905 1905年年论动体的电动力学论动体的电动力学 时间和空间都与物质的运动有关，随着物质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。运动速度的变化而变化。 时间：时间：1916191

8、6年年 全新的时空观、运动 观和物质观 内容：内容： 双生子宇航难题双生子宇航难题 （1） （2） （3）（4） 爱因斯坦相对论诞生，牛顿力学被代替了吗？爱因斯坦相对论诞生，牛顿力学被代替了吗？ 继承与发展继承与发展 时间好像一支箭，射出去就不会回来，也不时间好像一支箭，射出去就不会回来，也不 会拐弯。会拐弯。牛顿牛顿 时间像是河流，在恒星之间曲折地路流过，时间像是河流，在恒星之间曲折地路流过， 有时快，有时慢。有时快，有时慢。爱因斯坦爱因斯坦 ? 1921年，他因为提出年，他因为提出光电效光电效 应应光具有波粒二象性光具有波粒二象性理论理论 获得了诺贝尔奖，而非他最获得了诺贝尔奖，而非他最

9、得意的相对论。得意的相对论。 “我死后我死后不要墓地，不立碑，不举行宗教仪不要墓地，不立碑，不举行宗教仪 式，也不举行任何官方仪式。骨灰撒在空中，和人式，也不举行任何官方仪式。骨灰撒在空中，和人 类、宇宙融为一体。类、宇宙融为一体。切不可把我居住的梅塞街切不可把我居住的梅塞街112112号号 变成人们变成人们朝圣朝圣的纪念馆的纪念馆。” 阿尔伯特阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦 的遗嘱的遗嘱 为什么爱因斯坦不希望死后为什么爱因斯坦不希望死后 人们对他人们对他“朝圣朝圣”？ 挑战挑战 挑战挑战 近代物理近代物理 学学 现代物理现代物理 学学 挑战挑战 ？ 根据以下科学家的经历，你认为推动近现代物理学发根

10、据以下科学家的经历，你认为推动近现代物理学发 展的因素有哪些？展的因素有哪些？ 你认为推动近代物理学发展的因素有哪些？你认为推动近代物理学发展的因素有哪些？ 经济方面经济方面：推动欧洲资本主义：推动欧洲资本主义 生产关系的发展，封建社会逐生产关系的发展，封建社会逐 步走向崩溃。步走向崩溃。 思想方面思想方面：”地圆说地圆说“得以证得以证 实，打开人们的眼界，鼓励了实，打开人们的眼界，鼓励了 人们的创新精神。人们的创新精神。 科学方面科学方面：直接推动了天文学、：直接推动了天文学、 力学、数学的发展。力学、数学的发展。 你认为推动近代物理学发展的因素有哪些？你认为推动近代物理学发展的因素有哪些？

11、 有利于打破宗教禁锢，解放思有利于打破宗教禁锢，解放思 想，推动了文学、艺术、科学、想，推动了文学、艺术、科学、 教育和哲学等的发展。教育和哲学等的发展。 自伽利略时代以来科学方法确已攻占了一个又自伽利略时代以来科学方法确已攻占了一个又 一个阵地。从力学到物理学，从物理学到生物学，一个阵地。从力学到物理学，从物理学到生物学， 从生物学到心理学，科学都能渐渐渐适应其不熟悉从生物学到心理学，科学都能渐渐渐适应其不熟悉 的领域。研究好像永无止境，有人说得好：知识之的领域。研究好像永无止境，有人说得好：知识之 球越大，则其与未知世界接触之面也越大球越大，则其与未知世界接触之面也越大 【英】丹皮尔：【英

12、】丹皮尔：科学史及其与哲学科学史及其与哲学 和宗教的关系和宗教的关系 作者表达了什么样的观点？作者表达了什么样的观点？ 你怎么看待这一观点，谈谈你的看法。你怎么看待这一观点，谈谈你的看法。 1992 1992年，梵蒂冈教皇约翰年，梵蒂冈教皇约翰保罗二世保罗二世1010月月3131日在梵蒂冈说，日在梵蒂冈说， 当年处置伽利略是一个当年处置伽利略是一个“善意的错误善意的错误”。他对在场的教廷圣职。他对在场的教廷圣职 部人员和部人员和2020来名红衣主教说：来名红衣主教说：“永远不要再发生另一起伽利略永远不要再发生另一起伽利略 事件。事件。”伽利略在蒙冤伽利略在蒙冤360360年后得以平反。年后得以

13、平反。 罗马教廷为什么要为伽利略平反？罗马教廷为什么要为伽利略平反？ 我希望神学家、科学家和历史学家们，本着真诚我希望神学家、科学家和历史学家们，本着真诚 合作的精神，深入地审查伽利略案件，合作的精神，深入地审查伽利略案件， 我完全我完全 支持这项工作，它会尊重信仰和科学的真实性，并重支持这项工作，它会尊重信仰和科学的真实性，并重 新打开进一步合作的大门。新打开进一步合作的大门。 教皇约翰保罗二世教皇约翰保罗二世 你认为宗教和科学能和谐相处吗？你认为宗教和科学能和谐相处吗？ 请说明你的理由。请说明你的理由。 经典力学经典力学 体系的创体系的创 立和发展立和发展 量子理论的诞生量子理论的诞生(从

14、从 普朗克到爱因斯坦普朗克到爱因斯坦) 相 对 论 的 建 立相 对 论 的 建 立 （爱因斯坦）（爱因斯坦） 现代物理现代物理 学理论的学理论的 发展发展 本课本课知识结构知识结构 近代物理学的奠基人和革命者近代物理学的奠基人和革命者 伽利略对亚里士多德伽利略对亚里士多德 力学观的否定力学观的否定 牛顿对前人科学理论牛顿对前人科学理论 的发展的发展 1.“1.“根据这一理论根据这一理论, ,将时间和空间说成是绝对的是将时间和空间说成是绝对的是 没有意义的没有意义的, ,因为对这两种范畴的测量通常随着观因为对这两种范畴的测量通常随着观 察者的运动而改变。察者的运动而改变。对于门外汉来说对于门外

15、汉来说, ,这些观这些观 点点通常用不能理解的数学公式解释通常用不能理解的数学公式解释表表 明科学已经达到了能被人类所知的界限。明科学已经达到了能被人类所知的界限。”上述上述 “理论理论”的主要意义是的主要意义是 A.A. 开创了以实验为基础的近代科学开创了以实验为基础的近代科学 B.B. 预见海王星存在的准确性预见海王星存在的准确性 C.C. 弥补经典力学对时空认识的不足弥补经典力学对时空认识的不足 D.D. 发现能量辐射的运动原则发现能量辐射的运动原则 2.2.在古代，通才式的大师频出，而进入近代后此在古代，通才式的大师频出，而进入近代后此 类大师越来越少。一般认为，达类大师越来越少。一般认为，达芬奇是芬奇是“最后一最后一 个百科全书式的人物个百科全书式的人物”。其重要原因是。其重要原因是 A A在人类历史上，杰出人物的出现具有偶然性在人类历史上，杰出人物的出现具有偶然性 B B古人的成就达到相当高度后，后人很难超越古人的成就达到相当高度后，后人很难超越 C C古代学者少，评价目标集中；近代以来学者古代学者少，评价目标集中；近代以来学者 多，大师难以被公认多，大师难以被公认