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探索发现 近代物理学的奠基人和革命者,【课标要求】 掌握经典力学、量子论、相对论的主要内容,从公元476年西罗马帝国灭亡到十五世纪中叶的中世纪，基督教神学占据统治地位，“科学只是教会恭顺的婢女，它不得超越宗教所规定的界限。”圣经神话成为构成宇宙体系的依据。随着西欧资本主义经济的发展、文艺复兴和宗教改革运动地开展，欧洲的先哲们从怀疑教会推崇的“地心说”开始，首先在天文学领域对教会的神学世界观发起了猛烈的冲击，他们通过观察和实验，提出了许多新的理论，从而促使了近代物理学的产生和发展。,看了这段前言同学们想想看，近代物理学产生的原因有哪些？,背景,受文艺复兴、宗教改革影响，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来； 资本主义发展提供了物质基础；科学家勇于探索的精神。,vs,亚里斯多德：1.物体落地下的速度和重量成比例； 2.必须有力的作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会停止。,伽利略：1.重量不同的两个物体，在同一位置上下落的速度是一样的；2.如果运动的物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。,小伽的挑战,伽利略是用什么办法推翻亚里士多德的学说？,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。,近现代物理学的奠基人和革命者,二、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、17世纪）,一、近现代物理学的发展过程,经典力学奠基者（17世纪初）,经典力学建立者（17世纪晚期）,从经典力学发展到相对论、量子论（19世纪末20世纪初）,伽利略（意）,牛顿（英）,爱因斯坦（德） 普朗克（德）,2、经典力学的建立者牛顿（英国、17世纪末）,三、现代物理学理论的发展,1、量子理论的诞生和发展普郎克（德国、1900年）,2、相对论的建立爱因斯坦（德国、20世纪初）,背景：,受文艺复兴、宗教改革影响，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来； 资本主义发展提供了物质基础；科学家勇于探索的精神。,1、经典力学的奠基者伽利略（意大利）,（1）伽利略的成果,A、物理方面： B、天文学方面：,（2）伽利略的贡献,突出成果创立自由落体定律,制造天文望远镜、证明哥白尼“日心说”的正确性,A、他的发现和他开始的科学研究方法，标志着物理学的真正开端. B、为经典力学的创立奠定了基础 C、开创了近代科学，被誉为“近代科学之父”。,实验,计算,亚里士多德： 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。 突出成就：创立自由落体定律,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。,伽利略的折射式望远镜,伽利略的手稿,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，这是一种极高的荣誉。,经典力学体系,2、经典力学的建立者牛顿,1687自然哲学的数学原理 无论从科学史还是整个人类的文明史来看这都是一本划时代的巨著。,2、经典力学的建立者牛顿（英国）,（2）牛顿经典力学体系的历史地位,牛顿（ 16421727）,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。,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,A、准确算出了地球的平均密度和扁平率； B、正确地解释了潮汐的成因； C、发现了海王星；,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,哈雷慧星轨道的推算,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1682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1758年再次出现。53年以后的1758年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。,英国著名诗人亚历山大波普曾写过一首赞美牛顿的诗： 自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。 上帝说：“让牛顿去吧!”于是，一切成为光明。,牛顿获得巨大成就的原因,1、具有虚怀若谷、谦虚好学精神； 2、勇于探索的科学精神； 3、科学的研究方法； 4、甘于寂寞，献身科学的精神等； 5、吸收伽利略等前人的研究成果； 6、有利的社会环境：启蒙运动、英国资产阶级革命的洗礼,二、量子理论；,1、背景：（简单了解一下） 19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，促进人们对物质的认识深入到了原子内部。 但大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。 这就需要人们对微观世界开展研究。,量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。 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。,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。,量子力学的创立者,二、量子理论；,2、过程： 3、标志： 4、发展：,斯蒂芬普朗克。,1900年关于正常光谱能量分布定律的理论标志量子理论诞生。,（1）德国爱因斯坦：解释光电效应，得出光具有波粒二象性； （2）法国德布罗意：提出物质波理论； （3）奥德物理学家：建立量子力学。,影响：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发生了重大变革。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。,狭义相对论,创立,1905年爱因斯坦发表 ，创立了狭义相对论,内容：,时间和空间都与物质运动有关,时间和空间随着物质运动速度的变化而变化,影响：,打破了牛顿经典力学的绝对时空观,继承和发展了牛顿力学,奠定了利用原子能的理论基础,论动体的电动力学,如果一个人以光的速度运动，他将看到一幅什么样的世界景象呢？,质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大 ，时间停止为零。E=mc2,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。”,(2)广义相对论,提出：1916年,内容：,意义：,第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想,A.物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯的。 B.空间的结构取决于物质的质量及其分布情况。 C.空间弯曲的程度体现为引力场强度。,爱因斯坦相对论的意义： 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，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。 与量子理论共同构成了现代物理学的基本理论框架。,成功的秘诀 一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一 个公式给他：Axyz 爱因斯坦解释道：“A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法” “z代表什么？”青年迫不及待地问。“代表少说废话。”爱因斯坦说。,自由落体定律,1.推翻了亚里士多德的学说，,牛顿三定律、万有引力定律（经典力学）,1687年，自然哲学的数学原理,1.完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合 2.是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系,量子概念,1900年，关于正常光谱能量分布定律的理论,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,解释光电效应 狭义相对论（1905）和广义相对论（1916）,1905年，论动体的电动力学,1.近代物理学理论框架的重大突破；2.人类思想发展中的一次根本变革；3. 构成现代物理学的基本理论框架,2.奠定了实验科学的基础， 3.为经典力学奠定了基础,巩固提高,3近代科学形成的标志是（ ） A.卡尔创立解析几何 B.达尔文创立生物进化论学说 C.牛顿力学体系的建立 D.道尔顿科学的原子论的建立,1中世纪，谁的学说长期被教会奉为教条（ ） A.亚里士多德 B.牛顿 C.爱因斯坦 D.伽利略,2创立了自由落体定律，从而推翻了亚里斯多德的学说的是（ ） A.伽利略 B.牛顿 C.爱因斯坦 D.普朗克,A,A,C,5海王星的发现是根据（ ） A.哥白尼日心说的推算 B.牛顿理论的推测 C.法拉第学说的计算 D.爱因斯坦对时间、空间属性的揭示,4实现了自然科学第一次理论性大综合的是（ ） A哈维的血液循环学说 B.法拉第的电磁感应理论 C牛顿的经典力学体系 D.爱因斯坦的相对论,C,B,7和相对论一起构成现代物理学框架的是（ ） A.牛顿力学理论 B.万有引力理论 C. 量子理论 D.自由落体理论,6指出“物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的”是（ ） A.牛顿力学理论 B.万有引力理论 C.广义相对论 D.狭义相对论,C,C,（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