《近代物理學(xué)的奠基人和革命者》.ppt

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科學(xué)——指運(yùn)用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的知識(shí)體系。 技術(shù)——泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技能。,近代以來(lái)科學(xué)技術(shù)的輝煌,,,物理學(xué)的重大進(jìn)展,生物學(xué)的發(fā)展,三次工業(yè)革命,近代科學(xué)的發(fā)展,,近代技術(shù)的發(fā)展及科技的結(jié)合,,紅色——代表過(guò)去 藍(lán)色——代表未來(lái) 黃綠——代表連結(jié) 過(guò)去到未來(lái),2005世界物理年,對(duì)物理學(xué)家而言，這個(gè)標(biāo)識(shí)象征的是光錐；對(duì)一般大眾而言常被看成是沙漏，象征著愛(ài)因斯坦在時(shí)間相對(duì)性上淵博的見(jiàn)解及洞察力。,,,,,近現(xiàn)代物理學(xué)的奠基人和革命者,二、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展,1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略（意大利、17世紀(jì)）,一、近現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程,經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀(jì)初）,經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）,從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到相對(duì)論、量子論（19世紀(jì)末～20世紀(jì)初）,伽利略（意）,牛頓（英）,愛(ài)因斯坦（德） 普朗克（德）,2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓（英國(guó)、17世紀(jì)末）,背景：,受文藝復(fù)興、宗教改革影響，科學(xué)逐漸從神學(xué)的桎梏中解放出來(lái)； 資本主義發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；科學(xué)家勇于探索的精神。,1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略（意大利）,（1）伽利略的成果,A、物理方面： B、天文學(xué)方面：,（2）伽利略的貢獻(xiàn),突出成果——?jiǎng)?chuàng)立自由落體定律,制造天文望遠(yuǎn)鏡、證明哥白尼“日心說(shuō)”的正確性,A、他的發(fā)現(xiàn)和他開(kāi)始的科學(xué)研究方法，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端. B、為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ) C、開(kāi)創(chuàng)了近代科學(xué)，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”。,實(shí)驗(yàn),計(jì)算,亞里士多德： 力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力的作用，物體就會(huì)靜止。,伽利略： 通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和推理，得出結(jié)論：如果運(yùn)動(dòng)物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。 突出成就：創(chuàng)立自由落體定律,1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學(xué)說(shuō)，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。,1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。 他觀測(cè)到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。,伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡,伽利略的手稿,牛頓出生于英國(guó)的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，獲得學(xué)士學(xué)位。三年后又獲得文學(xué)碩士學(xué)位。牛頓曾經(jīng)長(zhǎng)期擔(dān)任英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，他還擔(dān)任過(guò)英國(guó)議會(huì)議員，授予爵士稱號(hào)。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽(yù)。,經(jīng)典力學(xué)體系,,,2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓,1687《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》 ——無(wú)論從科學(xué)史還是整個(gè)人類的文明史來(lái)看這都是一本劃時(shí)代的巨著。,2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓（英國(guó)）,（2）牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位,牛頓（ 1642—1727）,①牛頓力學(xué)體系對(duì)自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說(shuō)明，從而完成了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合。,②標(biāo)志近代科學(xué)的形成。,③具有驚人的預(yù)見(jiàn)性和巨大的理論指導(dǎo)意義,A、準(zhǔn)確算出了地球的平均密度和扁平率； B、正確地解釋了潮汐的成因；,三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽(yáng)為什么升起落下？這些今天看來(lái)簡(jiǎn)單之極的問(wèn)題，在當(dāng)時(shí)卻是根本無(wú)法認(rèn)識(shí)和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。 ——《大國(guó)崛起》解說(shuō)詞,英國(guó)著名詩(shī)人亞歷山大波普曾寫過(guò)一首贊美牛頓的詩(shī)： 自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。 上帝說(shuō)：“讓牛頓去吧!”于是，一切成為光明。,,牛頓獲得巨大成就的原因,1、具有虛懷若谷、謙虛好學(xué)精神； 2、勇于探索的科學(xué)精神； 3、科學(xué)的研究方法； 4、甘于寂寞，獻(xiàn)身科學(xué)的精神等； 5、吸收伽利略等前人的研究成果； 6、有利的社會(huì)環(huán)境：?jiǎn)⒚蛇\(yùn)動(dòng)、英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命的洗禮,,二、量子理論；,1、背景：（簡(jiǎn)單了解一下） 19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。 但大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。 這就需要人們對(duì)微觀世界開(kāi)展研究。,,二、量子理論；,2、過(guò)程： 3、標(biāo)志： 4、發(fā)展：,斯蒂芬——普朗克。,1900年《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》。,（1）德國(guó)愛(ài)因斯坦：解釋光電效應(yīng)，得出光具有波粒二象性； （2）法國(guó)德布羅意：提出物質(zhì)波理論； （3）奧德物理學(xué)家：建立量子力學(xué)。,影響：改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念,使物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的觀念發(fā)生了重大變革。標(biāo)志著人類對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界深入到微觀世界。,普朗克，生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他的父親是一位杰出的法律教授。普朗克是德國(guó)人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠(chéng)懇、忠于職守，他的業(yè)余愛(ài)好是音樂(lè)，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；另一項(xiàng)業(yè)余愛(ài)好是他一直堅(jiān)持到晚年的登山運(yùn)動(dòng)。,量子力學(xué)的創(chuàng)立者,⑴狹義相對(duì)論,①創(chuàng)立,1905年愛(ài)因斯坦發(fā)表《 》，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論,②內(nèi)容：,,時(shí)間和空間都與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)有關(guān),時(shí)間和空間隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化,③影響：,,打破了牛頓經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀,繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué),奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ),論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué),如果一個(gè)人以光的速度運(yùn)動(dòng)，他將看到一幅什么樣的世界景象呢？,質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于無(wú)窮大 ，時(shí)間停止為零。E=mc^2,為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說(shuō)明，愛(ài)因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說(shuō)：“我打個(gè)比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說(shuō)愛(ài)，那么，同樣的時(shí)間你覺(jué)得哪一個(gè)更長(zhǎng)？”男青年說(shuō)：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺(jué)得長(zhǎng)久?！睈?ài)因斯坦說(shuō)：“這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。”,(2)廣義相對(duì)論,①提出：1916年,②內(nèi)容：,③意義：,第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想,A.物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的，而是彎的。 B.空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況。 C.空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度。,愛(ài)因斯坦相對(duì)論的意義： 是對(duì)近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時(shí)間的可變性，時(shí)空的變化和時(shí)空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)密不可分。 這種全新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對(duì)整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。 與量子理論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。,鐘慢效應(yīng),尺縮效應(yīng),成功的秘訣 一個(gè)愛(ài)說(shuō)廢話而不愛(ài)用功的青年，整天纏著大科學(xué)家愛(ài)因斯坦，要他公開(kāi)成功的秘訣。愛(ài)因斯坦厭煩了，便寫了一 個(gè)公式給他：A＝x＋y＋z 愛(ài)因斯坦解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動(dòng)，y代表正確的方法……” “z代表什么？”青年迫不及待地問(wèn)。“代表少說(shuō)廢話。”愛(ài)因斯坦說(shuō)。,近代物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的主要成就及意義,自由落體定律,勻速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng),用自制的望遠(yuǎn)鏡證明了哥白尼的“日心說(shuō)”,,為經(jīng)典力學(xué)奠定基礎(chǔ),證明哥白尼的“日心說(shuō)”的正確性,,《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》 （物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律）,運(yùn)動(dòng)三定律是近代物理學(xué)的重要支柱,,相對(duì)性原理、光速不變?cè)?相對(duì)論（狹義、廣義）,,量子理論,愛(ài)因斯坦,近代物理學(xué)理論框架的重大突破,繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué) 構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架,經(jīng)典力學(xué)是近代自然科學(xué)理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系,為什么15世紀(jì)下半葉以后西方的科學(xué)技術(shù)取得了輝煌的成就？,a.歐洲中世紀(jì)時(shí)期農(nóng)業(yè)、手工業(yè)的發(fā)展，資本主義萌芽，為近代自然科學(xué)的興起奠定了物質(zhì)基礎(chǔ) （物質(zhì)基礎(chǔ)） b.新興資產(chǎn)階級(jí)在生產(chǎn)中的技術(shù)改造和要求掌握政權(quán)，對(duì)自然科學(xué)的迫切需要。（經(jīng)濟(jì)上和政治上） c.文藝復(fù)興以來(lái)，崇尚科學(xué)、知識(shí)、注重實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)探索未知世界。（思想條件） d.新航路開(kāi)辟，重商主義，殖民擴(kuò)張，資產(chǎn)階級(jí)為了滿足日益擴(kuò)大的市場(chǎng)需求，迫切需要革新科技來(lái)提高生產(chǎn)，征服世界。（生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)能力） e.科學(xué)家勇于探索的精神。,鞏固提高,3．近代科學(xué)形成的標(biāo)志是（ ） A.卡爾創(chuàng)立解析幾何 B.達(dá)爾文創(chuàng)立生物進(jìn)化論學(xué)說(shuō) C.牛頓力學(xué)體系的建立 D.道爾頓科學(xué)的原子論的建立,1．中世紀(jì)，誰(shuí)的學(xué)說(shuō)長(zhǎng)期被教會(huì)奉為教條（ ） A.亞里斯多德 B.牛頓 C.愛(ài)因斯坦 D.伽利略,2．創(chuàng)立了自由落體定律，從而推翻了亞里斯多德的學(xué)說(shuō)的是（ ） A.伽利略 B.牛頓 C.愛(ài)因斯坦 D.普朗克,A,A,C,6．海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)（ ） A.哥白尼日心說(shuō)的推算 B.牛頓理論的推測(cè) C.法拉第學(xué)說(shuō)的計(jì)算 D.愛(ài)因斯坦對(duì)時(shí)間、空間屬性的揭示,4．實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)第一次理論性大綜合的是（ ） A．哈維的血液循環(huán)學(xué)說(shuō) B.法拉第的電磁感應(yīng)理論 C．牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系 D.愛(ài)因斯坦的相對(duì)論,5．近代科學(xué)進(jìn)入了全面繁榮的時(shí)代，各門自然科學(xué)的理論體系紛紛建立起來(lái)是在（ ） A. 17世紀(jì) B. 18世紀(jì) C. 19世紀(jì) D.20世紀(jì),C,B,C,9．與愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的理論最早有直接聯(lián)系的是 （ ） A. 原子彈爆炸 B. 人造衛(wèi)星上天 C.電子計(jì)算機(jī)發(fā)明 D.收音機(jī)發(fā)明,8．和相對(duì)論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)框架的是（ ） A.牛頓力學(xué)理論 B.萬(wàn)有引力理論 C. 量子理論 D.自由落體理論,7．指出“物質(zhì)間所存在的萬(wàn)有引力，是由于物質(zhì)的存在和分布使時(shí)間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的”是（ ） A.牛頓力學(xué)理論 B.萬(wàn)有引力理論 C.廣義相對(duì)論 D.狹義相對(duì)論,C,C,A,（2008上海）“月亮既不會(huì)掉下來(lái)，也不會(huì)離去，那是因?yàn)樗倪\(yùn)動(dòng)正好抵消了地球的引力。”說(shuō)這句話的科學(xué)家是 A.牛頓 B.波義耳 C.拉瓦錫 D.哥白尼,鏈接高考,A,（2008江蘇，15）一位科學(xué)家的墓碑上鐫刻著這樣的銘文：“他以神一般的力量，……第一個(gè)說(shuō)明了行星的運(yùn)動(dòng)和圖像?！边@位科學(xué)家應(yīng)該是 A.伽利略 B.牛頓 C.愛(ài)因斯坦 D.普朗克,B,1 現(xiàn)代自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)革命的基礎(chǔ)是 A、牛頓力學(xué) B、相對(duì)論 C、量子假說(shuō) D、量子理論、相對(duì)論,D,2、下列表述不正確的是 A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ) B、經(jīng)典物理學(xué)所適用主要是日常生活中的物理現(xiàn)象 C、相對(duì)論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯(cuò)誤的 D、量子理論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)步,C,