定稿第1课近代物理学的奠基人和革命者[人民版][课件17]-副本

1、专题七：近代以来科学技术的辉煌专题七：近代以来科学技术的辉煌本专题总体知识结构本专题总体知识结构 科科学学革革命命技技术术革革命命物理学物理学领域领域生物学生物学领域领域经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）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（从普朗克到爱量子理论的诞生（从普朗克到爱因斯坦）因斯坦）相对论的建立（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）进化论理论（达尔文与赫胥黎）万能原动机与万能原动机与“蒸汽机时代蒸汽机时代”（瓦特）（瓦特）电力的广泛应用与电力的广泛应用与“电气时代电气时代”（法拉第、西门子、爱迪生等）（法拉第、西门子、爱迪生等

2、）现代信息技术与信息时代现代信息技术与信息时代现 代 物 理现 代 物 理学 理 论 的学 理 论 的发展发展古代科学技术古代科学技术近代科学技术近代科学技术研究对象研究对象研究方法研究方法两者关系两者关系近代科学技术的产生近代科学技术的产生分门别类分门别类整体考察整体考察科学实验，科学理论科学实验，科学理论直观感受，哲学思辨直观感受，哲学思辨两相分离两相分离密切结合密切结合 1 1、时间：、时间：1515世纪下半叶世纪下半叶 2 2、原因：、原因： （1 1）经济上：西欧封建社会内部逐渐产生了）经济上：西欧封建社会内部逐渐产生了资本主资本主义义的生产方式。的生产方式。 （2 2）思想上：）思

3、想上：文艺复兴文艺复兴使人从长期的基督教神学的使人从长期的基督教神学的束缚中解放出来。束缚中解放出来。 3 3、古代和近代科学技术的区别、古代和近代科学技术的区别的的一、经典力学的建立 1、经验力学亚里士多德 2、经典力学的奠基者伽利略 3、经典力学的建立者牛顿伽利略展厅之第一展品伽利略展厅之第一展品亚里斯多德：亚里斯多德：1.物体落地下的速度和重量成比物体落地下的速度和重量成比例；例； 2.必须有力的作用在物体上，物体才能运必须有力的作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会停止。动，没有力的作用，物体就会停止。伽利略：伽利略：1.重量不同的两个物体，在同一位置重量不同的两个物体，在

4、同一位置上下落的速度是一样的；上下落的速度是一样的；2.如果运动的物体不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。受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。小老弟：我很小老弟：我很不明白，你为不明白，你为什么总是和我什么总是和我这个权威人士这个权威人士过不去呢？过不去呢？老兄：实在不好意老兄：实在不好意思！不是我有意和思！不是我有意和你作对，关键是我你作对，关键是我遇事总喜欢问为什遇事总喜欢问为什么？而且更愿意通么？而且更愿意通过实验来印证理论过实验来印证理论是否合理？是否合理？小伽的理论小伽的理论 伽利略是用什么办法推翻亚里士伽利略是用什么办法推翻亚里士多德的学说？多德的学说？

5、1590 1590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔在斜塔的顶层做自由落体运动实的顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差验，让两个重量相差1010倍倍的铁球，同时从塔顶落下，的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚人雄辩地一举推翻了束缚人们近们近20002000年的希腊学者年的希腊学者亚亚里士多德里士多德关于重量不同的关于重量不同的物体，其下落的速度也不物体，其下落的速度也不相同的相同的“物体下落速度与物体下落速度与重量成正比重量成正比”的理论。的理论。伽伽俐略开创了实验物理的新俐略开创了实验物理的新时代，为经典力学的创立时代，为经典力学的创立奠定基

6、础。奠定基础。途径：实验、计算。途径：实验、计算。启示：实践是检验真理的唯一标启示：实践是检验真理的唯一标准。准。【合作探究合作探究】1：你认为伽利略：你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键途能够确定自由落体定律的关键途径是什么？你有何启示？径是什么？你有何启示？伽利略伽利略（1564156416421642），），伟大的意大利伟大的意大利物理学家和物理学家和天文学家天文学家，他开创了以实他开创了以实验事实为根据并具有严密验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式逻辑体系和数学表述形式的近代科学的近代科学，被誉为，被誉为“近近代科学之父代科学之父”。他第一个。他第一个把望远镜对准天空进行观把

7、望远镜对准天空进行观测，出版了测，出版了星空使者星空使者一书。一书。16321632年，他出版了年，他出版了关于托勒密和哥白尼两关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话大世界体系的对话，把，把哥白尼的学说推到了最终哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。胜利的阶段。伽利略奠定的基础伽利略奠定的基础（1）成就：）成就：（2）意义：）意义：创立科学的研究方法：创立科学的研究方法：物理学：物理学：天文学：天文学：观察、实验和推理观察、实验和推理实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。定律等。自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，自制望远镜观察天体并取得大量成

8、果的第一人，证明了哥白尼证明了哥白尼“日心说日心说”的正确性。的正确性。伽利略与望远镜伽利略与望远镜 1717世纪初，伽利略发明世纪初，伽利略发明了第一架天文望远镜，了第一架天文望远镜，在发现木星的四颗大卫在发现木星的四颗大卫星之后，看到了犹如一星之后，看到了犹如一把弯镰的金星。伽利略把弯镰的金星。伽利略在在星际使者星际使者一书中一书中向人们报告了自己的发向人们报告了自己的发现。这一重大发现有力现。这一重大发现有力地驳斥了地心说，为哥地驳斥了地心说，为哥白尼的日心体系提供了白尼的日心体系提供了一个强有力的证据。一个强有力的证据。 （1）成就：）成就：（2）意义：）意义：创立科学的研究方法：创立

9、科学的研究方法：物理学：物理学：天文学：天文学：观察、实验和推理观察、实验和推理实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。定律等。自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼证明了哥白尼“日心说日心说”的正确性。的正确性。开创了开创了以实验事实为根据以实验事实为根据并具有并具有严密逻辑体系严密逻辑体系的的近代科近代科学学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。伽利略在天文学上的发现和观点，伽利略在天文学上的发现和观点，摧毁了教会的信条摧毁了教会的信条而而证明

10、了哥白尼学说的正确。证明了哥白尼学说的正确。伽利略奠定的基础伽利略奠定的基础 1616年，伽利略被传唤到罗马的宗教裁判所，并责令伽年，伽利略被传唤到罗马的宗教裁判所，并责令伽利略保持沉默。伽利略发表利略保持沉默。伽利略发表两种世界观的对话两种世界观的对话一书，被一书，被教会认为违反了禁令被召到罗马囚禁受到缺席审判，遭到苦教会认为违反了禁令被召到罗马囚禁受到缺席审判，遭到苦刑和恐吓，并被迫当众跪着忏悔，最后被判处终身监禁，他刑和恐吓，并被迫当众跪着忏悔，最后被判处终身监禁，他的书也被列为禁书。的书也被列为禁书。 1642年，伽利略在贫病交加中逝世。年，伽利略在贫病交加中逝世。在他离开人世的前夕，

11、他还重复着这样一句话：在他离开人世的前夕，他还重复着这样一句话：“追求科学追求科学需要特殊的勇气。需要特殊的勇气。” 1983年，罗马教廷正式承认，年，罗马教廷正式承认，350年前宗教裁判所对伽年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的。但教会对科学的干涉和对伽利略的迫利略的审判是错误的。但教会对科学的干涉和对伽利略的迫害所造成的严重后果是无法挽回的。伽利略之后，意大利在害所造成的严重后果是无法挽回的。伽利略之后，意大利在很长一段时间内，没有再产生重要的科学家。很长一段时间内，没有再产生重要的科学家。 伽利略展厅之第二展品：伽利略的遭遇伽利略展厅之第二展品：伽利略的遭遇牛顿牛顿展厅展厅之第一展品：之

12、第一展品： 牛顿个人档案牛顿个人档案1.出生：出生：2.婚姻：婚姻：3.爱好：爱好：4.名言名言1642年伽利略逝世的这一年出生，只有三磅重年伽利略逝世的这一年出生，只有三磅重终生未娶终生未娶“我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到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，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。而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。”爱好读书，对自然现象有好奇心，喜欢别出心爱好读书，对自然现象有好奇心，喜欢别出心裁的作些小工具、小技巧、小发明、小试验。裁的作些小工具、小技巧、小发明、小试

13、验。 牛顿捡到了哪些牛顿捡到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美丽的贝壳美丽的贝壳”？为什么能捡到？为什么能捡到？ 惯性定律惯性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反作用定律物理运动物理运动三大定律三大定律万有引力万有引力定律定律经典力学体系经典力学体系大自然和自然定律都在黑大自然和自然定律都在黑暗中躲藏，暗中躲藏，上帝说，让牛顿问世！上帝说，让牛顿问世！于是一切都有了光明。于是一切都有了光明。 英国诗人英国诗人 蒲伯蒲伯(1688-1744) 牛顿说牛顿说 “ “我之所以能比别我之所以能比别人看得远些，是因为我站人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上在巨人们的肩上。”2 2、经典力

14、学的建立者、经典力学的建立者牛顿（英国）牛顿（英国）牛顿（牛顿（ 16421727）A A、准确算出了、准确算出了地球的平均密度和扁平率地球的平均密度和扁平率；B B、正确地解释了、正确地解释了潮汐的成因潮汐的成因；C C、发现了、发现了海王星海王星；哈雷慧星轨道的推算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不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了16821682年出现年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576757

15、6年，由此预言它将在年，由此预言它将在17581758年再次出现。年再次出现。5353年以后的年以后的17581758年（当时哈雷已去世），这颗彗年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。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。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。质疑与思考：经典力学体系是最完美的质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？物理学理论吗？1919世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，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：有的物理学家表示：“1919世纪已经将物理大厦全部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

16、。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经典物理学是以日常生活中常见的低速运动低速运动的的物体物体为研究对象的为研究对象的，一旦进入，一旦进入光速运动光速运动时，经时，经典物理学的某些结论就变得不准确典物理学的某些结论就变得不准确在这种背景下，在这种背景下，相对论与量子论相对论与量子论应运而生应运而生基础基础：奥地利斯蒂芬对黑体的研究成果。：奥地利斯蒂芬对黑体的研究成果。标志标志：德国普朗克：德国普朗克 19001900年年关于正常光谱关于正常光谱能量分布定律的理论能量分布定律的理论【阅读思考阅读思考】量子论是怎样诞生和发展的？为量子论是怎样诞生和发展的？

17、为什么量子论的出现是什么量子论的出现是“驱走乌云的太阳驱走乌云的太阳”？影响：影响：标志着人类对客观规律的认识，开始从标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世宏观世界界深入到深入到微观世界微观世界。让人们根本上改变了近代物理学。让人们根本上改变了近代物理学中的传统观念中的传统观念, ,使物理学乃至整个自然科学的观念发使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革。生了重大变革。发展发展：（1 1）德国）德国爱因斯坦：解释光电爱因斯坦：解释光电 效应，得出光具有效应，得出光具有波粒二象性波粒二象性； （2 2）法国德布罗意：提出）法国德布罗意：提出物质波理论物质波理论； （3 3）奥、德物理学家：

18、建立）奥、德物理学家：建立量子力学量子力学二、驱走乌云的太阳二、驱走乌云的太阳量子论量子论此情形并未能持久，此情形并未能持久，魔鬼喝道：魔鬼喝道：“嗬！让爱因斯坦问世！嗬！让爱因斯坦问世！”世界又变得难以捉摸。世界又变得难以捉摸。 英国现代派诗英国现代派诗J.CJ.CSquireSquire（18791955）大自然和自然定律都在黑暗中躲藏，大自然和自然定律都在黑暗中躲藏，上帝说，让牛顿问世！上帝说，让牛顿问世！于是一切都有了光明。于是一切都有了光明。 英国诗人英国诗人 蒲伯蒲伯(1688-1744) 你不熟悉的他！你不熟悉的他！18791879年出生在德国的莫个小年出生在德国的莫个小城城 三

19、岁多还不会讲话三岁多还不会讲话 父母担心他的智能是否会不父母担心他的智能是否会不及常人，直到及常人，直到1010岁才送去上岁才送去上学学 当年被校长认为当年被校长认为“干什么都干什么都不会有作为不会有作为”的笨学生的笨学生 三、相对论的诞生三、相对论的诞生 他穿的袜子左右脚常不同颜色；他穿的袜子左右脚常不同颜色；用手推车推孩子散步，竟会由于专心用手推车推孩子散步，竟会由于专心思考问题，而一不小心把孩子推到水思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；陪太太看电影时，却在电影院沟里；陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；里用手电筒看书；1952年，以色列共年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为

20、爱和国请爱因斯坦去担任总统，因为爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有接受，觉得自己的个性并然而他没有接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。不适合处理行政。 爱因斯坦展厅之第一展品爱因斯坦展厅之第一展品 爱因斯坦的小故事爱因斯坦的小故事狭义相对论发表狭义相对论发表100100周年，周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，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。但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。 爱因斯坦相对论的意义：爱因斯坦相对论的意义： 是对近代物理学理论框架的重大突破，它不是对近代物理学理论框

21、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。空结构同物质的运动和状态密不可分。 这种全新的这种全新的时空观、运动观和物质观时空观、运动观和物质观的形成，的形成，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个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。自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。牛顿和爱因斯坦，谁才是最伟大的科学家牛顿和爱因斯坦，谁才是最伟大的科学家 许多人会说，把牛顿和爱因斯坦进行比较许多人会说，把牛顿和爱因斯坦进行比较就像把苹果和橘子进行比较，但真正重要的是就

22、像把苹果和橘子进行比较，但真正重要的是人们了解这两位物理学家所取得的成就，他们人们了解这两位物理学家所取得的成就，他们对世界的影响超出了实验室和方程式的范围。对世界的影响超出了实验室和方程式的范围。 英国皇家学会主席罗伯特英国皇家学会主席罗伯特梅梅 【合作探究合作探究】：相对论与牛顿力学的关系：相对论与牛顿力学的关系 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经典力学的奠基经典力学的奠基伽利略的贡献伽利略的贡献经典力学的建立经典力学的建立牛顿的贡献牛顿的贡献物理学革命物理学革命普朗克和爱因斯坦的贡献普朗克和爱因斯坦的贡献为什么为什么15世纪下半叶以后西方的世纪下半叶以后西方的科学技术

23、取得了辉煌的成就？科学技术取得了辉煌的成就？a.欧洲资本主义萌芽，为近代自然科学的兴起奠定了欧洲资本主义萌芽，为近代自然科学的兴起奠定了物质基础物质基础（物质基础物质基础）b.新兴资产阶级在发展中要求掌握政权，对自然科学新兴资产阶级在发展中要求掌握政权，对自然科学的迫切需要。（的迫切需要。（政治上政治上）c.文艺复兴以来，崇尚科学、知识、注重实验，鼓励文艺复兴以来，崇尚科学、知识、注重实验，鼓励探索未知世界。（探索未知世界。（思想条件思想条件）d.新航路开辟，重商主义，殖民扩张，资产阶级为了新航路开辟，重商主义，殖民扩张，资产阶级为了满足日益扩大的市场需求，迫切需要革新科技来提高满足日益扩大的

24、市场需求，迫切需要革新科技来提高生产，征服世界。（生产，征服世界。（生产经验、技术能力生产经验、技术能力）e.科学家勇于探索的精神。科学家勇于探索的精神。【分析比较分析比较】中西近代（中西近代（15C）科技发展原因比较）科技发展原因比较从经济、政治、思想、对外几个方面着手从经济、政治、思想、对外几个方面着手科学家科学家主要成就主要成就意义意义伽利略伽利略自由落体定律自由落体定律为经典力学奠定基础为经典力学奠定基础注重科学研究方法注重科学研究方法牛顿牛顿自然哲学的数学原自然哲学的数学原理理（物体运动三大（物体运动三大定律和万有引力定律）定律和万有引力定律）标志着牛顿力学体系的形成标志着牛顿力学体

25、系的形成标志着近代科标志着近代科学的形成学的形成爱因斯坦爱因斯坦相对论（狭义、广相对论（狭义、广义）、光速不变原理义）、光速不变原理P122和和123页页为现代自然为现代自然科学和现代科学和现代技术革命提技术革命提供了重要的供了重要的理论基础理论基础解释光电效应出现的解释光电效应出现的现象和光的本质现象和光的本质进一步推动了量子论的发展进一步推动了量子论的发展普朗克普朗克量子论量子论P122页。（改变了页。（改变了使使重大变革重大变革 ）物理学重大进展的主要成就及意义物理学重大进展的主要成就及意义选择题选择题1 1、(2009(2009年上海春季年上海春季) )法国数学家和天文学家拉普拉斯法国

26、数学家和天文学家拉普拉斯曾经这样说过：曾经这样说过：“不会产生两个牛顿，因为要发现的世不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。界只有一个。”牛顿所发现的牛顿所发现的“世界世界”是指是指 ( )( ) A A微积分微积分 B B反射望远镜反射望远镜 C C光的色散原理光的色散原理 D D三大运动定律三大运动定律D D2 2、(2008(2008江苏单科江苏单科) )一位科学家的墓碑上镌刻着这样的一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：铭文：“他以神一般的力量他以神一般的力量第一个说明了行星的第一个说明了行星的运动和图像。运动和图像。”这位科学家应该是这位科学家应该是 ( )( ) A A伽利略伽

27、利略 B B牛顿牛顿 C C爱因斯坦爱因斯坦 D D普朗克普朗克B3 3、牛顿曾经说过：、牛顿曾经说过：“如果说我看得远，那是因为我如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩膀上。站在巨人的肩膀上。”正是站在伽利略、开普勒等正是站在伽利略、开普勒等巨人的肩膀上，牛顿才建立起宏伟的经典力学大厦，巨人的肩膀上，牛顿才建立起宏伟的经典力学大厦，这座大厦建立起来的标志是这座大厦建立起来的标志是 ( )( ) A A关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话发表发表 B B物种起源物种起源发表发表 C C自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理发表发表 D D纯粹理性批判纯粹理性批判发表发表C C 4、(2007年广东单科，年广东单科，25)20世纪初，物理学本身世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变发生了一场革命性的变化。下列选项