71近代物理学的奠基人和革命者.ppt

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1、科学科学指运用范畴、定理、定律等指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界思维形式反映现实世界各种现象的本质和各种现象的本质和规律规律的的知识体系知识体系。技术技术泛指根据生产实践经验和自泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种然科学原理而发展成的各种工艺操作方法工艺操作方法与与技能技能。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

2、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义资本主义的生产方式。的生产方式。 （2 2）思想上：）思想上：文艺复兴文艺复兴使人从长期的基督教神学的束使人从长期的基督教神学的束缚中解放出来。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经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）（从伽利略到牛顿）量子理论的诞生（从普朗克到爱因斯坦）量子理论的诞生（从

3、普朗克到爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）进化论理论进化论理论（达尔文与赫胥黎）（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）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为什么我是站在地面上而不是飘在空中的？为什么我是站在地面上而不是飘在空中的？为什么拍打别人手心的时候我的手也会感觉到痛？为什么拍打别人手心的时候我的手也会感觉到痛？在乘坐公交的时候，如果遇到一个急刹车，我们在乘坐公交的时候

4、，如果遇到一个急刹车，我们的身体总是往前冲的，为什么？的身体总是往前冲的，为什么？海宁是观潮圣地，你能告诉我最佳的观潮时间是海宁是观潮圣地，你能告诉我最佳的观潮时间是什么时候吗？理由是？什么时候吗？理由是？判天地之美，析万物之理判天地之美，析万物之理的的伽利略：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：如果运动物体不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。受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。一、经典力学体系的创立和发展一、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）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，物体

5、才能运动，没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。有力的作用，物体就会静止。通过观察、实验和推理创立了自通过观察、实验和推理创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学由落体定律，推翻了亚里士多德的学说，为经典力学的建立奠定了基础。说，为经典力学的建立奠定了基础。16871687年，牛顿撰写的年，牛顿撰写的自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理出版，出版， 标志着经典理学体系的初步建立。标志着经典理学体系的初步建立。2、经典力学的建立者牛顿（英国）（1 1）经典理学体系）经典理学体系物体运动三大定律惯性定律加速度定律作用力与反作用力定律万有引力定律（2 2）建立标志）建立标

6、志 三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，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 英国著名诗人英国著名诗人亚历山大亚历山大波普波普曾经写过一曾经写过一首赞美牛顿的诗：首赞美牛顿的诗：自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：上帝说：“让牛顿去吧让牛顿去吧! !”于是，一切成为光明。于是，一切成为光明。根据材料，结合教材，说说牛顿的经典力学有何影响？（3 3）经典力学建立的意义）经典力学建立的意义牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为牛顿

7、的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。整个近代物理学的重要支柱。牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统合理的说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。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。使力学和天文学在理论上达到相当完善的程度。使力学和天文学在理论上达到相当完善的程度。标志近代科学的形成。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具有惊人的预见性和巨大的理论指导意义A A、准确算出了地球的平均密度和扁平率；、准确算出了地球的平均密度和扁平率；B B、正确地解释了潮汐的成因；

8、、正确地解释了潮汐的成因；C C、发现了海王星；、发现了海王星；3、经典力学的特征（1 1）注重实验）注重实验（2 2）数学化）数学化（3 3）研究人们日常生活中易于理解的宏观世界）研究人们日常生活中易于理解的宏观世界质疑与思考：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。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

9、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，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二、现代物理学理论的发展二、现代物理学理论的发展1、量子论的诞生和发展普朗克（德国）（1 1）诞生）诞生（2 2）发展发展二、现代物理学理论的发展二、现代物理学理论的发展1、量子论的诞生和发展普朗克（德国）（3 3）影响）影响今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。 此情形并未能持久，

10、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。-英国现代派诗人英国现代派诗人J.CJ.CSquireSquire英国著名诗人英国著名诗人亚历山大亚历山大波普波普曾经写过一首曾经写过一首赞美牛顿的诗：赞美牛顿的诗：自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：上帝说：“让牛顿去吧让牛顿去吧!”!”于是，一切成为光明。于是，一切成为光明。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

11、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。 2、相对论的建立爱因斯坦（德国）（1 1）狭义相对论（）狭义相对论（19051905） 这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。 爱因斯坦关于相对论的比喻爱因斯坦关于相对论的比喻 为了对这一深奥的理论做通俗的说明，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：爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在打个比方，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？时间你觉得哪一个更长？”男青年说：男青年

12、说：“当当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯爱因斯坦说：坦说：“这就是我的相对论内容。这就是我的相对论内容。”“天上方一日，人间已一年” 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”的星际旅行的星际旅行 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？相对论的例子：一卷录音带，如果在地面上播放需相对论的例子：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

13、牛顿的理论，因为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。速度下测量时间，长度是不一样的。 2、相对论的建立爱因斯坦（德国）（1 1）狭义相对论（）狭义相对论（19051905）2、相对论的建立爱因斯坦（德国）（2 2）广义相对论（）广义相对论（19161916）爱因斯坦的爱因斯坦的“时空弯曲时空弯曲”概念概念2、相对论的建立爱因斯坦（德国）（3 3）相对论建立的意义

14、）相对论建立的意义量子论和相对论量子论和相对论是现代物理学的是现代物理学的两大支柱两大支柱，量子论的，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界宏观世界深深入到入到微观世界。微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。 托勒密托勒密创造了一创造了一个宇宙，他持续了一个宇宙，他持续了一千四百年。千四百年。牛顿牛顿也创也创造了一个宇宙，持续造了一个宇宙，持续了三百年。了三百年。爱因斯坦爱因斯坦又创造了一个宇宙，又创造了一个宇宙，我还不能告诉你们它我还不能告诉你们它会持续多久。会持续多久。 萧伯纳爱因斯坦相对论会是物理学的终极吗？ “另一个爱因斯坦” “不折不扣的生活强者” “敢于向命运挑战的人” 时间简史从大爆炸到黑洞（1988年撰写） 这本书是霍金的代表作。作者想象丰富，构思奇妙，语言优美，字字珠玑，更让人咋惊，世界之外，未来之变，是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册，被译成近40种语言。