近代物理学的奠基人和革命者.ppt

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1、 “ “按照亚里士多德的理论，宇宙由两个世界按照亚里士多德的理论，宇宙由两个世界月球世界和地球世界构成。月球世界从月球开始向上月球世界和地球世界构成。月球世界从月球开始向上扩展，由恒星和行星组成。地球是一个天体，它静止扩展，由恒星和行星组成。地球是一个天体，它静止地躺在宇宙的中心。地球是固定的，诸天体围绕着它地躺在宇宙的中心。地球是固定的，诸天体围绕着它运动。运动。”恩格斯评价恩格斯评价自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行为，便是哥白尼那本不朽著德焚烧教谕的革命行为，便是哥白尼那本不朽著作的出版，他用这本书（虽然是胆怯地而且可说作的出版

2、，他用这本书（虽然是胆怯地而且可说是只在临终时）来向自然事物方面的教会权威挑是只在临终时）来向自然事物方面的教会权威挑战，从此自然科学便开始从神学中解放出来。战，从此自然科学便开始从神学中解放出来。 根据根据材料结合所学知识思考：材料结合所学知识思考：直觉的观点直觉的观点和和新的观点新的观点分别指什么。分别指什么。伽利略对伽利略对科学理论科学理论的贡献是什么。的贡献是什么。材料一材料一 人的思维创造一直在改人的思维创造一直在改变一个宇宙图景。伽利略对科学的变一个宇宙图景。伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的的观点来代替它。这就

3、是伽利略的发现的重大意义。发现的重大意义。 摘自摘自爱因斯坦谈爱因斯坦谈伽利略的贡献伽利略的贡献亚里士多德：亚里士多德：力学观：力学观：必须有力作用在物体上，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。物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。（有力则动，无力则静）（有力则动，无力则静）伽利略：伽利略：通过观察、实验和推理，得出结论：通过观察、实验和推理，得出结论：如如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。运动下去。（若不受阻则恒动）（若不受阻则恒动）突出成就：突出成就：创立创立自由落体定律自由落体定律材料三材料三 恩

4、格斯称他是恩格斯称他是“不管有何障碍，都能不不管有何障碍，都能不顾一切而打破旧说，创立新说的巨人之一顾一切而打破旧说，创立新说的巨人之一”。材料二材料二 真理不在蒙满灰尘的权真理不在蒙满灰尘的权威著作中，而是在宇宙、自然界威著作中，而是在宇宙、自然界这部伟大的无字书中。这部伟大的无字书中。在他离开在他离开人世的前夕，他还重复着这样一人世的前夕，他还重复着这样一句话：句话：“追求科学需要特殊的勇追求科学需要特殊的勇气气。” 伽利略语录伽利略语录 我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我自己看来，我不过就像是一个在海边玩耍的孩我不过就像是一个在

5、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。明的真理之海。 牛顿临终遗言牛顿临终遗言 你知道牛顿捡到了你知道牛顿捡到了哪些哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美丽的贝壳美丽的贝壳”？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 牛顿力学体系及数牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究学、天文学方面的研究成果记载在他的科学巨成果记载在他的科学巨著著自然哲学的数学原自然哲学的数

6、学原理理中。中。牛顿的成就与前人研究成果的关系。牛顿的成就与前人研究成果的关系。 “巨人肩上的思索巨人肩上的思索” 牛顿曾谦逊地说：牛顿曾谦逊地说：“如果我如果我比别人看得远些，那是因为我站比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。在巨人们的肩上。” 关系：关系：近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合中发展。合中发展。牛顿成功的条件：牛顿成功的条件：前人基础（伽利略、笛卡尔、开普前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒）；注重实验。勒）；注重实验。 “ “由于牛顿由于牛顿1687年对运动定律和引力定律做出了年对运动定律和引力定律做出了伟大的综合与总结，所有

7、的迷雾似乎被一扫而光；尘伟大的综合与总结，所有的迷雾似乎被一扫而光；尘埃落定，大自然显露出最隐秘的秘密，于是，欧洲准埃落定，大自然显露出最隐秘的秘密，于是，欧洲准备进入乐观的启蒙运动时期。备进入乐观的启蒙运动时期。”1727年，牛顿去世。英国以隆重的国葬仪式将他年，牛顿去世。英国以隆重的国葬仪式将他安葬在威斯敏斯特大教堂，这里一向是王公贵族的墓安葬在威斯敏斯特大教堂，这里一向是王公贵族的墓地，牛顿成为第一个安息在此的科学家。出殡的那天，地，牛顿成为第一个安息在此的科学家。出殡的那天，成千上万的普通市民涌向街头为他送行；抬棺椁的，成千上万的普通市民涌向街头为他送行；抬棺椁的，是两位公爵、三位伯爵

8、和一位大法官；在教堂合唱的是两位公爵、三位伯爵和一位大法官；在教堂合唱的哀歌中，王公贵族、政府大臣和文人学士们一起向这哀歌中，王公贵族、政府大臣和文人学士们一起向这位科学巨人告别。位科学巨人告别。目睹了牛顿葬礼的法国思想家伏尔泰为之深深感目睹了牛顿葬礼的法国思想家伏尔泰为之深深感动，他感慨道：动，他感慨道：“走进威斯敏斯特教堂，人们所瞻仰走进威斯敏斯特教堂，人们所瞻仰的不是君王们的陵寝，而是国家为感谢那些为国增光的不是君王们的陵寝，而是国家为感谢那些为国增光的最伟大人物建立的纪念碑。这便是英国人民对于才的最伟大人物建立的纪念碑。这便是英国人民对于才能的尊敬。能的尊敬。”整个社会在向一个科学家表

9、达着由衷的整个社会在向一个科学家表达着由衷的敬意，这是一个国家对于科学家的态度，也是一个国敬意，这是一个国家对于科学家的态度，也是一个国家对于科学的态度。家对于科学的态度。 英国著名诗人亚历山英国著名诗人亚历山大大波普波普( (Alexander Pope) )为为牛顿写下了以下这段墓志铭：牛顿写下了以下这段墓志铭：科学家科学家主要科学成就主要科学成就地地 位位17- -18C奠奠 基基 人人伽伽利利略略自由落体定律自由落体定律运用观察、实验和推理得出运用观察、实验和推理得出结论。结论。牛牛顿顿运动三大定律、运动三大定律、万有引力定律、万有引力定律、自然哲学的自然哲学的数学原理数学原理构成近代

10、力学体系基础，构成近代力学体系基础，成为近代物理学的重要支柱，成为近代物理学的重要支柱，经典力学体系的建立标志着近经典力学体系的建立标志着近代科学的形成代科学的形成；是自然认识史上的第一次是自然认识史上的第一次理论大综合；理论大综合；推动了工业革命和欧洲启推动了工业革命和欧洲启蒙运动发展；蒙运动发展；惊人的预见性和理论的指导惊人的预见性和理论的指导作用。作用。1781年天王星被发现，年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出测无误。那问题是否

11、出现在牛顿力学上面？法现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果确，大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。1848年年9月月23日日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星准勒

12、维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星海王星。海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。了新的奇迹。 海王星和冥王星的发现海王星和冥王星的发现哈雷彗星轨道的推算哈雷彗星轨道的推算 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算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在年，由

13、此预言它将在1758年再次出现。年再次出现。53年以后的年以后的1758年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。哈哈雷彗星的发现验证了万有引力定律的科学性。雷彗星的发现验证了万有引力定律的科学性。标志：标志：关于正常光谱能量分布定律的理论关于正常光谱能量分布定律的理论意义：意义：改变近代物理学中的传统观念，使物理学乃至改变近代物理学中的传统观念，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，开始从客观规律的认识，开始从宏观世界宏观世界深入到深入到微观世界微观世界。发展发展：

14、（1 1）德国）德国爱因斯坦：解释光电效应，得出光爱因斯坦：解释光电效应，得出光具有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：建立）奥德物理学家：建立量子力学量子力学。你不熟悉的他！你不熟悉的他！1879年出生在德国年出生在德国的某个小城；的某个小城； 三岁多还不会讲话；三岁多还不会讲话； 父母担心他的智能父母担心他的智能是否会不及常人，是否会不及常人，直到直到10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“干什么都不会有干什么都不会有作为作为”的笨学生。的笨学生。 关于相对论，有人说：这个形式简

15、洁优美的理关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，论蕴藏了太多令人惊讶的内容，100年来，人们时年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到今天，这时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到今天，这里还有很多内容没有被我们悟透。里还有很多内容没有被我们悟透。 这个这个“优美的理论优美的理论”包含包含了哪些主要内容呢？让我们一了哪些主要内容呢？让我们一起来领略相对论的奥妙。起来领略相对论的奥妙。 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力进一步深化对时间空间和引力现象的认识现象的认识 190

16、5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。质运动速度的变化而变化。 1916年年广义相对论基础广义相对论基础 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，的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间弯曲空间弯曲的程度体现为引力场强度。的程度体现为引力场强度。 广义相对论第一次阐述了广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的四维时空和物质的分布相联系分布相联系的重要思想。的重要思想。爱因斯坦的爱因斯坦的“时空弯曲时空弯曲”概念概

17、念 这个故事形象地说明了时这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。间和空间的相对性。 为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因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青年说：斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，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士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？长？”男青年说：男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。得长久。”爱因斯坦说：爱因斯坦说：“这就是我的相对论内这就是我的相对论内容。容。”爱因斯坦关于相

18、对论的比喻爱因斯坦关于相对论的比喻 在未来的某一时间，有一对在未来的某一时间，有一对20岁的孪生兄弟，弟岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞船以弟乘宇宙飞船以29万千米万千米/ /秒的速度飞行，哥哥留在秒的速度飞行，哥哥留在地球上。地球上。50年以后，当哥哥已经变成白发苍苍的老人年以后，当哥哥已经变成白发苍苍的老人时，他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一个时，他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一个30多岁的年轻人！你认为应该用什么理论来解释这一多岁的年轻人！你认为应该用什么理论来解释这一现象现象A. .相对论相对论 B. .量子理论量子理论 C. .万有引力定律万有引力定律 D. .质量不变定律

19、质量不变定律相对论建立的意义相对论建立的意义 爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理爱因斯坦相对论的建立，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。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。1955年年4月月18日，爱因斯坦因主动

20、脉瘤破裂逝日，爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按火化时按照他的书面遗嘱：照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：席勒的诗结束了那朴素的葬礼：我们全都获益不浅，我们全都获益不浅，全世界都感谢他的教诲；全世界都感谢他的教诲；那专属他个人的东西，那专属他个人的东西，早已传遍广大人群。早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，他像行将陨灭的彗星，光华四射，光华四射，把无限的光芒同他的光芒永相连结。把无限的光芒同他的光芒永相连结。 从这些近现代伟大的物理学家及其成就中，从这些近现代伟大的物理学家及其成就中，你能得出哪些认识？你能得出哪些认识？人类对自然的认识不断深入，改造自然的能力人类对自然的认识不断深入，改造自然的能力不断提高；不断提高；新的研究成果不断涌现；新的研究成果不断涌现；不断突破权威，超越前人；不断突破权威，超越前人；对科学的不懈追求和严谨务实、坚持真理的科对科学的不懈追求和严谨务实、坚持真理的科学精神学精神