近代以来科学技术的辉煌

近代以来科学技术的辉煌近代以来科学技术的辉煌科学革命物理学生物学技术革命三次工业革命第2页,共28页，2024年2月25日，星期天第3页,共28页，2024年2月25日，星期天第4页,共28页，2024年2月25日，星期天

知道经典力学的主要内容,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、量子论的主要内容；了解爱因斯坦建立相对论和光的量子理论、普朗克提出量子假说等史实；认识相对论、量子论提出的意义。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。《教学指导意见》中的学习要求一近代物理学的奠基人和革命者第5页,共28页，2024年2月25日，星期天托斯卡纳胜迹-比萨斜塔[意]亚里士多德［希］伽利略[意]【为什么伽利略被称为经典力学的奠基人】近代科学的研究方法：伽利略的突出成就：近代以来的科学依靠科学实验来检验和发展科学理论，而不像古代学者那样只是依靠直观感受和哲学思辨对自然界提出种种猜测。——教材导语科学实验自由落体定律第6页,共28页，2024年2月25日，星期天牛頓之“牛”第7页,共28页，2024年2月25日，星期天

牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”【牛顿力学体系】内容：地位运动三定律万有引力定律伽利略、笛卡尔开普勒《自然哲学的数学原理》F=ma；F=GM1M2/R2加速度定律万有引力定律牛頓之“牛”第8页,共28页，2024年2月25日，星期天

材料一：

1687年，牛顿的科学巨著《自然哲学中的数学原理》发表，牛顿的力学理论体系确立起来，这是人类认识史上对自然规律的第一次理论上的概括和总结，所以有人把它誉为“从古到今最伟大的科学巨著”。经典力学体系的历史地位材料二：

《自然哲学中的数学原理》的贡献不仅使牛顿闻名世界，也使世人对宇宙的认识有了革命性的转变，还对科学产生了革命性的影响，同时这本书也打开了工业革命的大门。牛顿除了解决潮汐如何产生、彗星如何划越天空等困惑人类的古老问题外……若没有这样的了解，大自然的各种力就不会得到利用，而这正是工业革命的成就：它将人类从黑暗中，从对大自然的奇想中，拉往科技时代，拉向操控宇宙之力的时代。（1）完成了人类对自然界认识上的第一次理论大综合；（2）体现了自然科学惊人的预见力和巨大的理论指导意义。（3）标志着近代科学的诞生；打开了工业革命的大门。第9页,共28页，2024年2月25日，星期天海王星和冥王星的发现第10页,共28页，2024年2月25日，星期天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。第11页,共28页，2024年2月25日，星期天

当德国著名的物理学家普朗克年轻时向他的老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身的职业时，得到的答复是：“物理学基本是一门已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成果的。”

当时许多物理学家认为：“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。”

质疑与思考：经典力学体系真的是最完美的物理学理论吗？第12页,共28页，2024年2月25日，星期天

背景：经典物理学的危机

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，量子论与相对论应运而生

以牛顿力学为代表的经典物理学无法解释19世纪末以来的物理学新发现，如：微观世界、原子、宇宙放射线、高速光学元素的放射性、电子运动、黑体辐射、光电效应等等第13页,共28页，2024年2月25日，星期天量子论:物体在发射辐射时和吸收辐射时,以一定的数值的数倍进行能量交换.提出”能量原子”标志：《关于正常光谱能量分布定律的理论》内容：爱因斯坦成功解释光电效应（诺贝尔物理学奖）发展：从根本上改变了近代物理学中的传统观念(开始从宏观世界深入到微观世界),使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革影响：量子论的诞生第14页,共28页，2024年2月25日，星期天

爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间”会因速度快慢而改变的结论。

相对论的例子：一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。狭义相对论法国协和式飞机上的钟就比地球上的钟慢.第15页,共28页，2024年2月25日，星期天广义相对论:

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。第16页,共28页，2024年2月25日，星期天1919年5月，英国派出了两支远征队分赴非洲和南美两地观察日全食，经过认真的研究得出最后的结论是：星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转。第17页,共28页，2024年2月25日，星期天太阳能电池、防盗报警器和照相机的测光表者是以光电效应为基础的；新中国在20世纪60年代成功爆炸了第一颗原子弹，这是对爱因斯坦相对论的应用。

核能利用了这样一个物理现象：当铀原子发生裂变时，总质量的微量损失可以转变成能量，其依据正是著名等式E=mc2

。如今，核能为英国提供了25%的电力；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。……爱因斯坦的科学理论在现实生活中的应用的具体例子。第18页,共28页，2024年2月25日，星期天牛顿力学体系、狭义相对论和广义相对论的关系项目区别（适用范围）关系（地位）牛顿力学体系与狭义相对论牛顿。狭义狭义相对论与广义相对论狭义广义宏观物体低速运动的客观规律微观物体高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。但不是对牛顿力学全盘否定,而是继承和发展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。适用于高速运动中的匀速运动体系适用于高速运动中的加速运动体系比一比第19页,共28页，2024年2月25日，星期天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为经典力学奠定基础《自然哲学的数学原理》（物体运动三大定律和万有引力定律）标志着牛顿力学体系的形成

相对论（狭义、广义）量子理论爱因斯坦标志人类迈入现代科学技术时代构成现代物理学的基本理论框架是现代物理学的两大支柱经典力学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小结观念变革（光电效应）第20页,共28页，2024年2月25日，星期天3（2008广东卷）19世纪，西方人宗教信仰的虔诚度降低。与这一趋势形成无关的科学家是（）A、牛顿 B、达尔文 C、爱因斯坦 D、伽利略1.（2008江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：“他以神一般的力量……第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是（）A、伽利略B、牛顿C、爱因斯坦D、普朗克2.（2008上海卷）“月亮即不会掉下来，也不会离去，那是因为它的运动正好抵消了地球的引力。”说这句话的科学家是（）A、牛顿B、波义耳C、拉瓦锡D、哥白尼4、从经典力学到相对论的发展，说明：①科学成就是“站在巨人肩膀上”的发现②人类对自然界的认识是随着时代前进而不断发展的③人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律④科学的发展是无止境的、无权威的A、①③④B、①②④C、②③④D、①②③考一考BACB第21页,共28页，2024年2月25日，星期天材料一牛顿的名言：我所做成了的事，都是由于我耐心的思考。如果说我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现一块比寻常更为光滑的石子或一片比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前浩瀚的真理的海洋，我还没有发现呢。材料二牛顿（1642年～1727年）生活的时代，英国皇家学会还在以观察来验证科学概念的方法，而牛顿则将实验作为得出科学概念的主要途径，这种研究方法被后人总结为“归纳——演绎”法。材料三欧洲的科学革命在很大程度上应归功于同时发生的经济革命。……经济上的进步导致技术上的进步；后来转而又促进了科学的发展和受到科学的促进。……

——斯塔夫里阿诺斯《全球通史》我来当老师写一写

根据三则材料，你可以从哪些角度设计考题？第22页,共28页，2024年2月25日，星期天4、结合所学知识，指出“牛顿生活的时代”是怎样的时代。牛顿之后物理学有什么重大突破？1、根据材料一并结合所学知识，列举两位影响了牛顿的“巨人”。2、根据材料一并结合所学知识，回答牛顿发现了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？3、根据材料回答牛顿为什么能发现“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？或者根据材料并结合所学知识，回答牛顿获得巨大成就的原因。5、牛顿身上有哪些优秀品质值得我们学习？或优秀的科学家应该具备怎样的素质？……如：第23页,共28页，2024年2月25日，星期天谢谢大家第24页,共28页，2024年2月25日，星期天

“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。”

——牛顿临终遗言①牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？②他是怎么捡到这些“光滑石子”和“美丽贝壳”的？③他捡拾这些“石子”和“贝壳”的过程给我们哪些启示？第25页,共28页，2024年2月25日，星期天

爱因斯坦说，在牛顿（1642年～1727年）时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念至今仍然指导着我们的物理学思想。（1）“牛顿时代”是什么样的时代？（2）牛顿在哪些科学领域有突出贡献？试举两例成就。（3）有人认为相对论的建立使牛顿在历史上的光辉被抹掉了。这种观点是否正确？为什么？

练一练第26页