近代物理学的奠基人和革命者用.ppt

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1、近代物理学的奠基人和革命者用现在学习的是第1页，共28页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的生产方式。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缚中使人从

2、长期的基督教神学的束缚中解放出来。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现在学习的是第2页，共28页伽利略伽利略（1564156416421642）牛顿牛顿（1642164217271727）普朗克普朗克（1858185819471947）爱因斯坦爱因斯坦（1879187919551955）物理学革命物理学革命经典力学体系经典力学体系 近代自然科学的形成近代自然科学的形成相对论相对论量子论量子论近代科学之父近代科学之父 实验科学实验科学近近代代物物理理学学的的奠奠基基人人和和革革命命者者现在学习的是第3页，共28页【分析比较分析比较】中西近代科技发展原因比较中西近

3、代科技发展原因比较现在学习的是第4页，共28页【预习检测】1、伽利略创立了_，从而推翻了亚里士多德的学说。2、牛顿_ 发表，标志着经典力学体系的初步建立。3、量子理论诞生的时间和标志是4、_ 同_ 一起，构成了现代物理学的基本理论框架。自由落体定律自由落体定律 自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理19001900年年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相对论相对论量子理论量子理论现在学习的是第5页，共28页经经典典力力学学体体系系的的创创立立和和发展发展量量子子理理论论的的诞诞生生(从从普普朗朗克到爱因斯坦克到爱因斯坦)相对论的建立（爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）现

4、现 代代 物物 理理学学 理理 论论 的的发展发展近近代代物物理理学学的的奠奠基基人人和和革革命命者者伽利略是经典力学的奠伽利略是经典力学的奠基者基者(自由落体定律）自由落体定律）牛顿是经典力学的建立牛顿是经典力学的建立者（者（运动三定律和万有引运动三定律和万有引力定律）力定律）现在学习的是第6页，共28页 学习目标学习目标 1、了解经典力学的主要内容，认识其、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在近代自然科学理论发展中的历史地位。位。2、知道量子论、相对论的主要内容，、知道量子论、相对论的主要内容，认识其意义。认识其意义。现在学习的是第7页，共28页伽利略：伽利略：

5、通过通过观察、实验和推理，观察、实验和推理，得出结论：得出结论：如果运动物体不受阻碍，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。它将速度保持不变地持续运动下去。突出成就突出成就：创立自由落体定律创立自由落体定律一、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 1、背景、背景在中世纪的欧洲，在中世纪的欧洲，亚里士多德亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。的学说长期被教会奉为教条。伽利略伽利略创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。经典力学的经典力学的奠基者奠基者亚里士多德：亚里士多德：力学观：力学观：必须有力作用在物体必须有力作

6、用在物体上，物体才能运动，没有力的上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。作用，物体就会静止。现在学习的是第8页，共28页牛顿捡到了哪些牛顿捡到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美丽的贝壳美丽的贝壳”？“我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更拾到比通常更光滑的石子光滑的石子或或更美丽的贝壳更美丽的贝壳而欢而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。之海。”牛顿临终遗言牛顿临终遗言 (万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性定律、万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性定律、加速度定律、作用和

7、反作用定律。加速度定律、作用和反作用定律。)现在学习的是第9页，共28页2 2、经典力学的建立者、经典力学的建立者牛顿牛顿（1 1）内容）内容运动三定律运动三定律：1717世纪末，牛顿得出世纪末，牛顿得出惯性定律、加速度定律和惯性定律、加速度定律和作用力和反作用力定律，作用力和反作用力定律，构成了近代力学体系的基础，成为整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。个近代物理学的重要支柱。万有引力定律万有引力定律：牛顿从研究地球对月球引力入手，综合开：牛顿从研究地球对月球引力入手，综合开普勒等人的成果，运用微积分，成功导出万有引力定律。普勒等人的成果，运用微积分，成功导出万有引力定

8、律。（2）代表著作：代表著作：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，标志标志着近代自然科学体系的形成。着近代自然科学体系的形成。他在书中确定了解决万有引力问题的物体运动他在书中确定了解决万有引力问题的物体运动三大定律三大定律，阐明万有引，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。他在书中还解释了潮汐现象、地球的圆力的概念并把它应用到天文学中。他在书中还解释了潮汐现象、地球的圆扁形状等问题。扁形状等问题。现在学习的是第10页，共28页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

9、引力定律定律经经典典力力学学体体系系2 2、经典力学的建立者经典力学的建立者牛顿牛顿 牛顿力学体系及数学、牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记载天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著在他的科学巨著自然哲自然哲学的数学原理学的数学原理中。中。现在学习的是第11页，共28页回答：巨人们包括哪些人？牛顿的成就与前人研回答：巨人们包括哪些人？牛顿的成就与前人研究成果的关系究成果的关系?“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：“如果我比别人如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。上。”关系：近代科学在否定中发展，在继承中发展，关系

10、：近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合中发展。在综合中发展。前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒）前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒）注重实验注重实验。现在学习的是第12页，共28页3 3、牛顿力学体系建立的意义是什么？、牛顿力学体系建立的意义是什么？对自然界的力学现象做出系统的、合理的说明，对自然界的力学现象做出系统的、合理的说明，完成了人类对自然界认识史上的完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。第一次理论大综合。自然科学摆脱了自然科学摆脱了神学神学的束缚，进入的束缚，进入全面繁荣全面繁荣的时代，的时代，各门科学的理论体系纷纷建立起来，推动了自然科各门科学的理论体系纷纷建立起来，推动

11、了自然科学的发展。学的发展。根据万有引力定律，人们准确地算出了地球的平均根据万有引力定律，人们准确地算出了地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因18461846年，海王星的发现，体现了自然科学所具有年，海王星的发现，体现了自然科学所具有的惊人的预见力和巨大的理论指导意义的惊人的预见力和巨大的理论指导意义现在学习的是第13页，共28页17811781年天王星被发现，科年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观测符。经反复核算，观测无误。那问

12、题是否出现无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法国在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚当的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果之所大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为以不理想，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作用。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。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。18481848年年9 9月月2323日，柏林日，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天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远

13、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位置，一下子就看到了一颗新的行星海王星。勒维列无需观测星空，海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。海王星的发现海王星的发现现在学习的是第14页，共28页质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？理论吗？1919世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：理学家表示：“1919世纪已经将物理大厦全部建成，今后世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰

14、和完美这座大厦。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活中常见的经典物理学是以日常生活中常见的低速运动低速运动的物的物体为研究对象的，一旦进入体为研究对象的，一旦进入光速运动光速运动时，经典物理时，经典物理学的某些结论就变得不准确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现在学习的是第15页，共28页标志：标志：19001900年，德国科学家普朗克提出年，德国科学家普朗克提出量子概念量子概念，后在，后在关于正关于正常光谱能量分布定律的理论常光谱能量分布定律的理论中阐述了这一思想，标志着量子理论中阐述了这一思想，标志着量子理论

15、的诞生的诞生二、现代物理学理论的发展二、现代物理学理论的发展影响：影响：量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导者人量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导者人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。标志着人类对客观规律们向物质运动的各个层面进行深入探讨。标志着人类对客观规律的认识，开始从的认识，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。改变了近代物理学改变了近代物理学中的中的传统观念传统观念,使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革。大变革。1 1、量子论的诞生与发展、量子论的诞生与发展普朗克普朗克发展发展：（1 1）德国）德国爱因

16、斯坦：解释光电效应，得出光具有爱因斯坦：解释光电效应，得出光具有波波粒二象性粒二象性；（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下一页下一页现在学习的是第16页，共28页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。现在学习的是第17页，共28页 关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的理论蕴

17、藏了太多令人惊讶的内容，理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，100100年来，年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到人们时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。今天，这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”包包含了哪些主要内容呢含了哪些主要内容呢？让我们一起来领略相？让我们一起来领略相对论的奥妙。对论的奥妙。优美的理论优美的理论相对论相对论现在学习的是第18页，共28页相对论的建立相对论的建立-爱因斯坦爱因斯坦（1 1）狭义相对论）狭义相对论创立：创立：19051905年年，爱因斯坦发表了，爱因斯坦发表了论动体的电动力学论动体的电动力

18、学原理：一是相对性原理，二是光速不变原理，认为时间和空间都与原理：一是相对性原理，二是光速不变原理，认为时间和空间都与物质运物质运动动有关，随着物质运动速度的变化而变化有关，随着物质运动速度的变化而变化意义：意义：使牛顿经典力学所说的绝对时间和空间不存在了，揭露了物质和使牛顿经典力学所说的绝对时间和空间不存在了，揭露了物质和能量的相当性，为原子能的利用奠定了理论基础。能量的相当性，为原子能的利用奠定了理论基础。（2）广义相对论）广义相对论创立：创立：19161916年年，爱因斯坦发表，爱因斯坦发表广义相对论基础广义相对论基础原理：原理：一是等效原理，二是广义相对性一是等效原理，二是广义相对性物

19、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、空间、时间时间不是独立的实在，它们是物质存在的形式不是独立的实在，它们是物质存在的形式意义：第一次阐述了意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系四维时空和物质的分布相联系的重要思想的重要思想下一页下一页现在学习的是第19页，共28页这个故事形象地说明了这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。时间和空间的相对性。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

20、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。”爱因斯坦关于相对论的比喻。爱因斯坦关于相对论的比喻。现在学习的是第20页，共28页【当堂测验】“使人类克服了经典物理学的危机，对微使人类克服了经典物理学的危

21、机，对微观世界的基本认识有了革命性的进展观世界的基本认识有了革命性的进展”指的是指的是 A A 牛顿力学体系的建立牛顿力学体系的建立 B B 相对论的提出相对论的提出 C C 自由落体定律的提出自由落体定律的提出 D D 量子理论的提出量子理论的提出D D现在学习的是第21页，共28页3 3、相对论建立的、相对论建立的意义意义 爱因斯坦相对论的建立，爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框是对近代物理学理论框架的重大突破架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，它不仅揭示了空间、时间的可变性，而且说明，无论是空间还是时间都不能单独发生变而且说明，无论是空间还是时间都不能单独发生变化，时空

22、的变化和时空结构同物质的运动和状态密化，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。不可分。这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，是这种全新的时空观、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人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。学和哲学都产生了极其深远的影响。量子论和相对论构成现代物理学的基本理论框量子论和相对论构成现代物理学的基本理论框架。架。相对论的发表标志着人类迈入相对论的发表标志着人类迈入现代科学技术时代现代科学技术时代。现在学习的是第22页，共28页 由于相对论的观点与人们的日常经验不太一由于相对论的观点与人

23、们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。到包括一些科学家在内的很多人的反对。19211921年年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有相对论始终没有获得诺贝尔奖。获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合

24、理且但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。为实验所证实。想一想想一想:上述现象说明了什么问题上述现象说明了什么问题?给我们什么启发给我们什么启发?说明：说明：象许多事物一样，科学的发展道路也并非一帆风顺，象许多事物一样，科学的发展道路也并非一帆风顺，往往会遇到很多阻力。往往会遇到很多阻力。启示：启示：要敢于怀疑常识，勇于创新，因为即使生活中习以为常、要敢于怀疑常识，勇于创新，因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律也可能是不科学的。看起来无懈可击的规律也可能是不科学的。现在学习的是第23页，共28页成功的秘诀：成功的秘诀：AxyzA A代表成功，代表成功，x x代表艰苦代表艰苦的劳动

25、，的劳动，y y代表正确的方代表正确的方法，法，z z代表少说废话。代表少说废话。成功的秘诀：成功的秘诀：现在学习的是第24页，共28页 相对论打破了牛顿以来传统的绝对相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。时空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛牛顿力学顿力学反映的是反映的是宏观物体低速运动宏观物体低速运动的客的客观规律，而观规律，而狭义相对论狭义相对论反映的是反映的是物体高物体高速运动速运动的客观规律，的客观规律，是对牛顿力学的继是对牛顿力学的继承和发展承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例。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（物体低速运动状态），

26、包括在相对论体系中。系中。【合作探究合作探究】：相对论与牛顿力学的关系：相对论与牛顿力学的关系现在学习的是第25页，共28页3 3近代科学形成的标志是（近代科学形成的标志是（）A.A.卡尔创立解析几何卡尔创立解析几何 B.B.达尔文创立生物进化论学说达尔文创立生物进化论学说C.C.牛顿力学体系的建立牛顿力学体系的建立 D.D.道尔顿科学的原子论的建立道尔顿科学的原子论的建立 1 1中世纪，谁的学说长期被教会奉为教条（中世纪，谁的学说长期被教会奉为教条（）A.A.亚里斯多德亚里斯多德 B.B.牛顿牛顿 C.C.爱因斯坦爱因斯坦 D.D.伽利略伽利略2 2创立了自由落体定律，从而推翻了亚里斯多德的

27、学说创立了自由落体定律，从而推翻了亚里斯多德的学说 的是（的是（）A.A.伽利略伽利略 B.B.牛顿牛顿 C.C.爱因斯坦爱因斯坦D.D.普朗克普朗克AAC现在学习的是第26页，共28页6 6海王星的海王星的发现发现是根据（是根据（）A.A.哥白尼日心哥白尼日心说说的推算的推算 B.B.牛牛顿顿理理论论的推的推测测 C.C.法拉第学法拉第学说说的的计计算算D.D.爱爱因斯坦因斯坦对时间对时间、空、空间间属性的揭示属性的揭示4 4实现实现了自然科学第一次理了自然科学第一次理论论性大性大综综合的是（合的是（）A A哈哈维维的血液循的血液循环环学学说说 B.B.法拉第的法拉第的电电磁感磁感应应理理论

28、论 C C牛牛顿顿的的经经典力学体系典力学体系 D.D.爱爱因斯坦的相因斯坦的相对论对论5 5近代科学近代科学进进入了全面繁荣的入了全面繁荣的时时代，各代，各门门自然科学的理自然科学的理 论论体系体系纷纷纷纷建立起来是在（建立起来是在（）A.17A.17世世纪纪 B.18B.18世世纪纪 C.19C.19世世纪纪 D.20D.20世世纪纪CBC现在学习的是第27页，共28页9 9 与爱因斯坦创立的理论最早有直接联系的是（与爱因斯坦创立的理论最早有直接联系的是（）A.A.原子弹爆炸原子弹爆炸 B.B.人造卫星上天人造卫星上天 C.C.电电子子计计算机算机发发明明 D.D.收音机收音机发发明明8 8和相和相对论对论一起构成一起构成现现代物理学框架的是（代物理学框架的是（）A.A.牛牛顿顿力学理力学理论论 B.B.万有引力理万有引力理论论 C.量子理论量子理论 D.自由落体理论自由落体理论 7 7指出指出“物物质间质间所存在的万有引力，是由于物所存在的万有引力，是由于物质质的存在和分的存在和分 布使布使时间时间和空和空间间的性的性质质不均匀而引起的不均匀而引起的”是（是（）A.A.牛牛顿顿力学理力学理论论 B.B.万有引力理万有引力理论论C.C.广广义义相相对论对论 D.D.狭狭义义相相对论对论CCA现在学习的是第28页，共28页