近代物理学奠基人和革命者 课件.ppt

近代以来科学技术的辉煌 专题七 开化中学 蔡兴忠 近代以来科学技术的辉煌 科学革命 物理学 生物学 技术革命 三次工业革命 知道 经典力学的主要内容 , 伽利略、牛顿对经 典力学建立的主要贡献； 认识 经典力学在近代自然 科学理论发展中的历史地位。 知道 相对论、量子论的主要内容； 了解 爱因斯 坦建立相对论和光的量子理论、普朗克提出量子假 说等史实； 认识 相对论、量子论提出的意义。 感受 伽利略、爱因斯坦等科学家不迷信权威、 为科学而不断探索创新的进取精神。 《教学指导意见》中的学习要求 一 近代物理学的奠基人和革命者 托斯卡纳胜迹 - 比萨斜塔 [ 意 ] 亚里士多德［希］ 伽利略 [ 意 ] 【为什么伽利略被称为经典力学的奠基人】 ? 近代科学的研究方法： ? 伽利略的突出成就： 近代以来的科学依靠 科学实验 来检验和发展科学理论，而 不像古代学者那样只是依靠直观感受和哲学思辨对自然界提出 种种猜测。 —— 教材导语 科学实验 自由落体定律 牛頓之“牛” 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。” 【牛顿力学体系】 ? 内容： ? 地位 运动三定律 万有引力定律 伽利略、笛卡尔 开普勒 《自然哲学的数学原理》 F=ma ； F=GM1M2/R2 加速度定律 万有引力定律 牛頓之“牛” 材料一： 1687 年，牛顿的科学巨著《自然哲学中的数学原理》 发表，牛顿的力学理论体系确立起来，这是人类认识史上对自然 规律的第一次理论上的概括和总结，所以有人把它誉为“从古到 今最伟大的科学巨著”。 经典力学体系的历史地位 材料二： 《自然哲学中的数学原理》的贡献不仅使牛顿闻名世 界，也使世人对宇宙的认识有了革命性的转变，还对科学产生了 革命性的影响，同时这本书也打开了工业革命的大门。牛顿除了 解决潮汐如何产生、彗星如何划越天空等困惑人类的古老问题 外 …… 若没有这样的了解，大自然的各种力就不会得到利用，而 这正是工业革命的成就：它将人类从黑暗中，从对大自然的奇想 中，拉往科技时代，拉向操控宇宙之力的时代。 （ 1 ）完成了人类对自然界认识上的第一次理论大 综合； （ 2 ）体现了自然科学惊人的预见力和巨大的理论 指导意义。 （ 3 ） 标志着近代科学的诞生； 打开了工业革命的 大门。 海王星和冥王星的发现 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 75 — 76 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。 当德国著名的物理学家 普朗克 年轻时向他的老师 求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身的职业时， 得到的答复是：“物理学基本是一门已经完成了的科 学，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成 果的。” 当时许多物理学家认为： “ 19 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。” 质疑与思考：经典力学体系真的是 最完美的物理学理论吗？ 背景：经典物理学的危机 ? 经典物理学是以日常生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，量子论与相对论应运而生 以牛顿力学为代表的经典物理学无法解释 19 世 纪末以来的物理学新发现，如：微观世界、原子、 宇宙放射线、高速光学元素的放射性、电子运动、 黑体辐射、光电效应 等等 量子论 : 物体在发射辐射时和 吸收辐射时 , 以一定的数值的 数倍进行能量交换 . 提出”能 量原子” 标志： 《关于正常光谱能量分布 定律的理论》 内容： 爱因斯坦成功解释光电效应（诺贝尔物理学奖） 发展： 从根本上改变了近代物理学中的传统观念 ( 开始 从宏观世界深入到微观世界 ), 使物理学乃至整个自 然科学的观念发生了重大变革 影响： 量子论的诞生 爱因斯坦 1905 年提出的相对论，后来称作狭义相对 论，以 光速永不改变、相对性原