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1、,专题七 近代以来科学技术的辉煌近代物理学的奠基人和革命者,科学指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。 技术泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。,基本线索：,物理学的重大进展,生物学的发展,三次工业革命,近代科学的发展,近代技术的发展及科技的结合,探究：他们分别是什么人？有什么贡献？,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,近代科学之父实验科学,伽利略（15641643），伟大的意大利物理学家和
2、天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了星空使者一书。1632年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。,一、近代物理学的奠基者伽利略,1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体落地下的速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。,9,(1)伽利略对亚里士多德力学观的否定,亚里士多德的力学观：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。,伽利略通过观察、实验
3、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。,10,（2）开创科学的研究方法：,伽利略的折射式望远镜,伽利略的手稿,1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。,观察、实验 和推理。,11,（3）突出成就,创立了自由落体定律，从而推翻了亚里士多德的学说。,意大利的比萨斜塔,二、近代物理学的建立者牛顿,牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极
4、高的荣誉。,牛顿（ 16431727）,公元1643年1月4号这天（伽利略逝世的这一天），在英国乡下一个不出名的小村庄里，一位喝得醉醺醺的神父冒着大雪匆匆赶到一家农户给个早产的婴孩洗礼。那个婴孩身形瘦小，嘴巴紧闭，似乎连呼吸都不畅，周围的人都急得手足无措，这时神父突显急智，一口酒喷向婴儿，终于呛得婴孩大声哭闹起来。多年以后，神父仍把这件事作为自己生平最大的功业，因为他拯救的，远不止是一个病怏怏的婴儿，而是人类历史上最伟大的人，Issac Newton（牛顿）。,后来，作为大学教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，马裤也不扣纽扣，就走进了大学餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想
5、又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。他马虎拖沓，曾经闹过许多的笑话。一次，他边读书，边煮鸡蛋，等他揭开锅想吃鸡蛋时，却发现锅里是一只怀表。还有一次，他请朋友吃饭，当饭菜准备好时，牛顿突然想到一个问题，便独自进了内室，朋友等了他好久还是不见他出来，于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了，鸡骨头留在盘子，不告而别了。等牛顿想起，出来后，发现了盘子里的骨头，以为自己已经吃过了，便转身又进了内室，继续研究他的问题。,父母原希望他成为一个农民，但牛顿本人却无意于此。每次，母亲叫他同佣人一道上市场
6、，熟悉做交易的生意经时，他便恳求佣人一个人上街，自己则躲在树丛后看书。牛顿的好学精神感动了舅父，于是舅父劝服了母亲让牛顿复学。,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,你知道牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？,(万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性定律、加速度定律、作用和反作用定律。),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?,“巨人肩上的思索” 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。”,关系：近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合中发展
7、。,前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒）,经典力学体系,牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著自然哲学的数学原理中。,18,经典力学体系的历史地位,理论：牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，对自然界的力学现象做出了系统、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。 影响：经典力学体系的建立标志着近代科学的形成；从此科学摆脱了神学的束缚向前发展。 实践：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率；正确地解释了潮汐的成因；还发现了海王星。,1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复
8、核算，观测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果之所以不理想，,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9月23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，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。,海王星和冥王星的发现,20,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？,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
9、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！,21,（二）驱走乌云的太阳 （量子理论的诞生）,1量子理论的诞生 2量子理论的发展 3量子论和量子力学的意义,22,1量子理论的诞生,（1）基础：（2）诞生：,奥地利物理学家斯蒂芬对黑体的研究成果。,1900年，德国物理学家普朗克提出了量子概念。并在关于正常光谱能量分布定律的理论中，阐述了这一思想，标志着量子理论的诞生。,23,普朗克，生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的
10、法律教授。普朗克是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳、忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。,24,2量子理论的发展,（1）德国爱因斯坦：将量子理论推广到光学中，成功解释了光电效应，得出光具有波粒二象性的结论。 （2）法国德布罗意：提出物质波理论。 （3）数年后，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。,25,3量子论和量子力学的意义,（1）量子力学标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。 （2）量子理论让人们从根本上改变了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都发生了重大变革。,量子力学确实深奥难
11、懂，甚至连量子力学奠基人之一的玻尔都说：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”,27,（三）爱因斯坦的“时空” （相对论的建立）,1狭义相对论 2广义相对论 3相对论建立的意义,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，100年来，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。,这个“优美的理论”包含了哪些主要内容呢？让我们一起来领略相对论的奥妙。,优美的理论相对论,2、相对论的建立-爱因斯坦,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。,物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯
12、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。,这个故事形象地说明了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，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“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士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”,爱因斯坦关于相对论的比喻。,3、相对论建立的意义,爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，而且说明，无论是空间还
13、是时间都不能单独发生变化，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。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，对整个自然科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架。相对论的发表标志着人类迈入现代科学技术时代。,由于相对论的观点与人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到包括一些科学家在内的很多人的反对。1921年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，相对论始终没有获得诺贝尔奖。
14、但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。,想一想:上述现象说明了什么问题?给我们什么启发?,说明：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。 启示：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。,探究：近代科学技术繁荣的原因？,材料一：恩格斯：“在中世纪的黑暗之后，科学以意想不到的力量一下子重新兴起，并且以神奇的速度发展起来，那么我们再次把这个奇迹归功于生产。” 材料二：牛顿：“如果说我看的远，那是因为我站在巨人的肩膀上。” 材料三：爱迪生：“发明是百分之一的灵感加上百分之九十九的血汗。”,请同学们结合材料及前面所学的知识，
15、说说近代科技繁荣的原因有哪些？,近代科技繁荣的原因1、资本主义的发展，对科技提出了十分迫切的要求。2、文艺复兴、启蒙运动解放了人们的思想。3、许多科学家追求真理、共同努力的结果。,35,经典力学体系的创立和发展,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）,现代物理学理论的发展,小结,近代物理学的奠基人和革命者,伽利略对亚里士多德力学观的否定,牛顿对前人科学理论的发展,（2008上海）“月亮既不会掉下来，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,链接高考,A,（2008江苏，15）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,B,1 现代自然科学和现代技术革命的基础是 A、牛顿力学 B、相对论 C、量子假说 D、量子理论、相对论,D,2、下列表述不正确的是 A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础 B、经典物理学所适用主要是日常生活中的物理现象 C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的 D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步,C,
