【公开课课件】专题7一、《近代物理学的奠基人和革命者》

1、Physics 专题七 近代以来科学技术的辉煌powerinformationizelife sciencesPhysics 专题七 近代以来科学技术的辉煌powerin古代科学技术近代科学技术研究对象研究方法两者关系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）资本主义的发展提供了物质基础。 （2）文艺复兴使人从长期的基督教神学的束缚中解放出来。 （3）科学家勇于探索的精神。 3、古代和近代科学技术的区别古代科学技术近代科学技术研究对象研究方法两者关系近代科学技术项目传统科学近代科学考察对象把自然界作为一个

2、整体 把自然界划分为不同的领域和侧面，分门别类加以研究，逐步形成以某一类自然现象为研究对象的自然科学的各门学科。研究手段 依靠直观感受和哲学思辨对自然界提出种种猜测 依靠科学实验来检验和发展科学理论，应用数学方法使科学知识日益精确化。科学与技术的关系 科学依赖学者的潜心研究。技术依赖工匠对各种实用技艺的继承和发展。科学与技术相分离。 科学与技术从一开始就相互联系，并逐步走向密切结合，技术在科学的指导和推动下取得了长足进步。 近现代物理学的奠基人和革命者项目传统科学近代科学考察对象把自然界作为一个整体 1、经典力学的奠基者伽利略（意大利）（1）伽利略的成果A、物理方面： B、天文学方面：（2）伽

3、利略的贡献突出成果创立自由落体定律制造天文望远镜、证明哥白尼“日心说”的正确性A、他的发现和他开始的科学研究方法，标志着物理学的真正开端.B、为经典力学的创立奠定了基础 C、开创了近代科学，被誉为“近代科学之父”。实验,计算亚里士多德：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。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1、经典力学的奠基者伽利略（意大利）（1）伽利略的成果A 材料一：真理不在蒙满灰尘的权威著作中，而是在宇宙、自然界这部伟大的无字书中。 在他离开人世的前夕，他还重复着这样一

4、句话：“追求科学需要特殊的勇气。”伽利略语录材料二：恩格斯称他是“不管有何障碍，都能不顾一切而打破旧说，创立新说的巨人之一”。敢于否定权威，敢于探索的精神 材料一：真理不在蒙满灰尘的权威著作中，而是在宇宙、自 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“物体落地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。 1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的 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。伽利略的折射式望远镜伽利略的手稿 1609年，伽利略创制了天文望远镜。伽利惯性

5、定律加速度定律作用和反作用定律物理运动三大定律万有引力定律经典力学体系2、经典力学的建立者牛顿 1687自然哲学的数学原理 无论从科学史还是整个人类的文明史来看这都是一本划时代的巨著。惯性定律加速度定律作用和反作用定律物理运动三大定律万有引力定2、经典力学的建立者牛顿（英国）（2）牛顿经典力学体系的历史地位牛顿（ 16421727） 牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。 标志近代科学的形成。 具有惊人的预见性和巨大的理论指导意义A、准确算出了地球的平均密度和扁平率；B、正确地解释了潮汐的成因； 三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐

6、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2、经典力学的建立者牛顿（英国）（2）牛顿经典力学体系的英国著名诗人亚历山大波普曾写过一首赞美牛顿的诗： 自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：“让牛顿去吧!”于是，一切成为光明。 我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。 牛顿牛顿获得巨大成就的原因1、具有虚怀若谷、谦虚好学精神；2、勇于探索的科学精神；3、科学的研究方法；4、甘于寂寞，献身科学的精神等；5、吸收伽利略等前人的研究成果；6、有利的社会环境：启蒙运动、英国资

7、产阶级革命的洗礼英国著名诗人亚历山大波普曾写过一首赞美牛顿的诗： 我之二、量子理论；1、背景：（简单了解一下） 19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，促进人们对物质的认识深入到了原子内部。 但大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。 这就需要人们对微观世界开展研究。 二、量子理论；1、背景：（简单了解一下）二、量子理论；2、过程：3、标志：4、发展：斯蒂芬普朗克。1900年关于正常光谱能量分布定律的理论。 （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。影响：改变了近代物理学中的传

8、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。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。二、量子理论；2、过程：斯蒂芬普朗克。1900年关于正狭义相对论创立1905年爱因斯坦发表 ，创立了狭义相对论内容：时间和空间都与物质运动有关时间和空间随着物质运动速度的变化而变化影响：打破了牛顿经典力学的绝对时空观继承和发展了牛顿力学奠定了利用原子能的理论基础论动体的电动力学 如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？ 质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大 ，时间停止为零。E=mc2 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

9、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。”狭义相对论创立1905年爱因斯坦发表 (2)广义相对论提出：1916年内容：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A.物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯的。B.空间的结构取决于物质的质量及其分布情况。C.空间弯曲的程度体现为引力场强度。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

10、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。 与量子理论共同构成了现代物理学的基本理论框架。(2)广义相对论提出：1916年内容：意义：第一次阐述“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。“天上方一日，人间已一年” 乘坐“光子火箭”成功的秘诀 一个爱说废话而不爱用功的青年，整天

11、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：Axyz 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。成功的秘诀项目区别 关系（地位）牛顿力学体系与狭义相对论牛顿宏观物体低速运动的客观规律狭义相对论打破绝对时间和绝对空间，牛顿力学是相对论的一种特例。但不是牛顿力学对全盘否定,而是继承和发展。狭义宏观物体高速运动的客观规律狭义与广义相对论狭义适用于高速运动中的匀速运动体系广义相对论第一次阐述四维时空和物质分布相联系的的重要思想。广义适用于高速运动中的加速运动体系项目区别 关系（地位）牛顿力学体系与牛顿宏观物体低科学家主要成就意义伽利略牛顿普朗克近代物理学发展过程中的主要成就及意义自由落体定律匀速运动、匀加速运动用自制的望远镜证明了哥白尼的“日心说”为经典力学奠定基础 证明哥白尼的“日心说”的正确性自然哲学的数学原理（物体运动三大定律和万有引力定律）运动三定律是近代物理学的重要支柱相对性原理、光速不变原理相对