第1课 近代物理学的奠基人和革命者.ppt

1、专题七 近代以来科学技术的辉煌,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）经济上：西欧封建社会内部逐渐产生了资本主义的生产方式。 （2）思想上：文艺复兴使人从长期的基督教神学的束缚中解放出来。 3、古代和近代科学技术的区别,专题七 近代以来科学技术的辉煌,科学线索,（意）伽利略：自由落体定律标志着物理学的真正开端。 （英）牛顿：经典力学体系标志着近代物理学的形成。 （德）普朗克的量子论、爱因斯坦的相对论是物理学重大革命。 以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地理学等学科的理 论革命

2、性的突破。 （英）达尔文：生物进化论在科学界和思想界产生了巨大深远震动。,技术线索,主要讲了近代以来的三次科技革命。 1、蒸汽时代（工业革命）：18世纪中期19世纪中期 2、电气时代（第二次工业革命）：19世纪60、70年代19世纪末20世纪初 3、信息时代（第三次科技革命）：20世纪40、50年代至今,专题七：近代以来科学技术的辉煌 本专题总体知识结构,科学 革命,技术 革命,物理学 领域,生物学 领域,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）,万能原动机与“蒸汽机时代”（瓦特）,电力的广泛应用与

3、“电气时代”（法拉第、西门子、爱迪生等）,现代信息技术与信息时代,现代物理学理论的发展,科学勃兴 进展辉煌,转化生产 科技革命,文艺复兴 思想解放,经典力学、相对论和量子论、进化论,三次科学技术革命,科技历程,近代物理学的奠基人和革命者,课标要求 了解经典力学的主要内容，认识其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，认识其意义。,学习目标,1.识记经典力学、相对论、量子论的主要内容。 2.认识牛顿经典力学、量子论和相对论在近代自然科学理论发展中的意义。,第一环节 自学自测,任务一：通过独学完成导学案独学部分（黑色笔完成） 。 任务二：通过再次阅读教材独学完成思考导学

4、案上对学部分。 要求：全身心投入，无讨论、无下位、无传递、无声音，及时标疑。 （时间：15分钟左右）,第二环节 展示讨论,第一步：对学核对独学内容和对学内容，交流解决疑问，蓝色笔完成。（2分钟左右） 第二步：学科长组织组员群学，讨论完成对学中不能解决的问题并完成群学内容，记录新的感悟。（5分钟） 第三步：群学完成后可以参观其他小组，也可以向老师咨询，注意时间分配。,展示讨论流程,任务1：展示本组讨论出的独学内容； 任务2：展示小组对学、群学中存在的疑惑； 任务3：展示者请使用规范展示用语：如：我代表第几组回答质疑补充修正 第几个问题。 其他同学要注意聚焦，认真倾听，并记录笔记。 （20分钟左右

5、）,任务3答案,作用： 牛顿的科学成就为英国工业革命提供科学理论。 牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合 牛顿的科学成就促进了启蒙运动的进一步发展。 牛顿“归纳演绎”等科研方法对近代科学研究具有指导意义。,重难点讲解,在中世纪，力学领域的权威是谁？他有怎样的观点？,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。如：“推箱子”的例子,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。,如何对待权威？,创立了自由落体定律,伽利略： 贡献： 创立了实验、推理和数学相结合的研究方法。 创立自由落体定律，

6、推翻了亚里士多德的学说。 用自制天文望远镜观察证明了哥白尼“日心说”的正确性。,近代物理学的奠基人,是谁？为什么？（他有哪些贡献？）,14,经典力学的建立者 是谁？理论内容？代表著作？地位？ （1）内容 运动三定律：惯性定律、 加速度定律 作用力和反作用力定律， 万有引力定律 （2）代表著作： 1687年，自然哲学的数学原理,第二环节 展示讨论,第一步：对学核对独学内容和对学内容，交流解决疑问，蓝色笔完成。（2分钟左右） 第二步：学科长组织组员群学，讨论完成对学中不能解决的问题并完成群学内容，记录新的感悟。（5分钟） 第三步：群学完成后可以参观其他小组，也可以向老师咨询，注意时间分配。,展示讨

7、论流程,任务1：展示本组讨论出的独学内容； 任务2：展示小组对学、群学中存在的疑惑； 任务3：展示者请使用规范展示用语：如：我代表第几组回答质疑补充修正 第几个问题。 其他同学要注意聚焦，认真倾听，并记录笔记。 （20分钟左右）,任务3答案,作用： 牛顿的科学成就为英国工业革命提供科学理论。 牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合 牛顿的科学成就促进了启蒙运动的进一步发展。 牛顿“归纳演绎”等科研方法对近代科学研究具有指导意义。,海王星和冥王星的发现,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16

8、82年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576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。,1.理论：完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，使科学摆脱了神学束缚向前发展，标志近代科学的形成。,4.为启蒙运动和唯物主义哲学奠定科学基础。,3.为英国工业革命提供科学理论。,经典力学体系的意义,2.实践：算出地球的平均密度和扁平率，解释了潮汐，预测海王星的存在。,（伏尔泰认为）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的荒谬。 世界文明史,

9、一、经典力学,1.近代物理学产生 发展概况,中世纪 基督教,地球中心说,哥白尼 1473-1543,太阳中心说,伽利略 15641642,自由落体定律 开创近代科学,牛顿 1643-1727,建立经典力学体系,19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：“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。”,高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！,20世纪物理学革命,权威！,质疑与思考,大自然和自然定律都在黑暗中躲藏， 上帝说，让牛顿问世！ 于是一切都有了光明。 蒲伯,英国现代派诗人J.CSquire对蒲伯的上述两句诗做出了回应： 此情形并未能持

10、久， 魔鬼喝道：“嗬！让爱因斯坦问世！” 世界又变得难以捉摸。,阿尔伯特爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日-1955年4月18日），美国物理学家，犹太人，现代物理学的开创者和奠基人。1999年12月26日，爱因斯坦被美国时代周刊评选为“世纪伟人”。,走近爱因斯坦,量子论的建立-普朗克,标志人类对客观规律的认识深入到微观世界； 间接影响第三次科技革命。,背景：,微观粒子运动无法用经典力学解释。,意义：,量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对日常生活的影响无比巨大。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入

11、了计算机时代。同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。量子物理的杰作改变了我们的世界。,诞生与发展：,相对论的建立-爱因斯坦,狭义相对论,打破经典力学的绝对时空观； 为原子能的利用奠定了理论基础。,理论建立标志：,原理：,意义：,1905年论动体的电动力学,时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。 （E=mc2）,探究：狭义相对论与牛顿力学的关系：,否定？ 继承和发展？,牛顿力学：宏观物体低速运动的客观规律， 狭义相对论：物体高速运动的客观规律， 牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。,相对论否定牛顿力学的绝对时空观， 但并非全盘否定牛顿力学,

12、相对论的建立-爱因斯坦,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,理论建立时间：,原理：,意义：,1916年，发表广义相对论基础,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 空间、时间不是独立的实在，它们是物质存在的形式,狭义相对论发表100周年， 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。,思考：相对论的提出，有怎样的历史意义？,（1）相对论的提出，是对近代物理学理论框架的重大突破； （深刻揭露了空间和时间的本质属性） （2）相对论的提出，是人类思想发展史中的

13、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。,相对论与量子理论共同构成了现代物理学的基本理论框架。,量子计算机是遵循量子力学规律进行高速运算、存储及处理量子信息的装置。相对于传统计算机，它不仅运算速度快，存储量大、功耗低，而且体积大大缩小。一个超高速的量子计算机可以放在口袋里。装备量子计算机的人造卫星，直径可以从数米减小到数十厘米。,量子计算机芯片,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“时空弯曲”概念,1939年8月2日，爱因斯坦出于对

14、人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统，建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹。 1945年8月，美国先后在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。 他痛心地说：“早知如此，我宁可当个修表匠！”,伽利略（15641642）,牛顿（16421727）,普朗克（18581947）,爱因斯坦（18791955）,物理学革命,经典力学体系 近代自然科学的形成,相对论,量子论,自由落体定律 近代科学之父 （实验科学）,近 代 物 理 学 的 奠 基 人 和 革 命 者,二、经典力学体系的创立和发展,1、经典力学的奠基者伽利略（意大利、17世纪初）,一、近现代物理学的发展过程,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）,2、经典力学的建立者牛顿（英国、17世纪末）,三、现