高中历史必修三古代科学技术的辉煌.ppt

一 近代物理学的奠基人和革命者,专题七 近代以来科学技术的辉煌,追寻大师足迹 领略科技魅力,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,巨人肩上的思索,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，马裤也不纽扣，就走进了餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，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。牛顿终生未娶。 牛顿终生未娶。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，朋友等了他好久就自己动手把那份鸡全吃不告而别了。,1643年伽利略逝世的这一天，牛顿出生，只有三磅重，谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位科学巨人，并且竟活到了85岁。,材料一： 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。牛顿终生未娶。,“牛“人之所以“牛”,2.牛顿力学体系,（1）产生过程,牛顿运动三定律,惯性定律,加速度定律,作用和反作用力定律,万有引力定律,（2）理论的科学性和预见性,准确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,发现了海王星,认识史上的飞跃,剑桥大学牛顿桥,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。 -王克迪,牛顿力学体系建立的意义,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。,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。,近代科学形成的标志。推动了第一次工业革命。,“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。”,“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。” 牛顿临终遗言,红色代表过去 蓝色代表未来 黄绿表连结过 去到未来,2005世界物理年,对物理学家而言，这个标识象征的是光锥；对一般大众而言常被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。,此情形并未能持久， 魔鬼喝道： “嗬！让爱因斯坦问世！” 世界又变得难以捉摸。 -英国现代派诗人J.CSquire,爱因斯坦的“时空” ,艾伯特爱因斯坦（18791955），1879年诞生在德国乌尔姆的犹太人家中。1894年举家迁居米兰。1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学。 爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学 奖。同时，他还证明了热的分子 运动论，提出了测定分子大小的 新方法。,狭义相对论,创立,1905年创立,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,狭义相对论的影响,修正了牛顿力学的绝对时空观,继承和发展了牛顿力学,奠定了利用原子能的理论基础,2005世界物理年,(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,爱因斯坦关于相对论的比喻。为了对这深奥理论做通俗的说明，曾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。”形象说明了时空相对性。,相对论建立的意义,是对近代物理学理论框架的重大突破，深刻揭示了空间和时间的本质属性,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，,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。,1955年4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。 他的,“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。” （英国）皇家学会会长汤姆逊,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。,相对论的现实意义举例相对论能修正GPS（全球定位系统） 全球定位系统GPS的应用也已普及化了，许多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的GPS接收器确定物体位置的误差是在15米范围内，这个误差可以用爱因斯坦相对论来修正。,导入新课,女娲造人、 上帝创造万物,问题：关于人类的起源，西方社会有什么说法？,人类起源传说,古芬兰：怪鸟蛋孵人； 古埃及：黑泥塑人； 古希腊的阿那克西曼德：鱼变人。,一、谁是万物的创造者？,据圣经记载：第一天，上帝创造了昼夜；第二天，天空；第三天，陆、海及植物；第四天，日月；第五天，动物；第六天，男人亚当；第七天，亚当问上帝，为什么世间万物独有我如此孤独？于是上帝取他的肋骨制造了女人夏娃。,女娲抟土造人,上帝创造万物论,千年话题-谁创造了万物,什么东西在早晨用四条腿走，中午用两条腿走，晚上用三条腿走？,人,二、达尔文的生物进化观,自然界中生物的物种是不断进化的，是不断从低级向高级发展的。自然界进化的规则是物竞天择，适者生存。,1859年11月24日清晨，雾霭中，伦敦几家书店的门口人声鼎沸，人们争先恐后地排队购买刚出版的新书物种起源。初版1250本书在发行的当天就被销售一空。书中的观点震撼了世界，动摇了禁锢人们思想许多个世纪的神创论。 引自科学简史,物种起源一书为什么能引起人们的热情？什么观点震撼了世界？,1、达尔文进化论诞生的标志,（1）生物的物种是不断进化的； （2）生物的物种是不断从低级向高级发展的； （3）生物进化的规则是物竞天择、适者生存,1859年物种起源,达尔文（18091882）,2、主要观点,颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了,它们有颈长和颈短的差异,它们都要吃树叶而树叶不够吃,长颈鹿产生的后代超过环境承受能力,（过度繁殖）,（生存斗争）,（遗传变异）,（自然选择， 适者生存）,长颈鹿的进化,思考：它们分别体现了达尔文进化论的什么观点？,以上三图是当时宗教人士为讽刺达尔文所作,科学理论传播的艰难,达尔文的斗士赫胥黎,（Thoma Henry Huxley，18251895）,我是达尔文的斗犬，我准备接受火刑，如果必要！我正磨利我的牙爪，以备来保卫这一高贵的著作！,1863年，赫胥黎发表人类在自然界中的位置，通过比较解剖学的研究，论证了“人的构造和其他动物一样，尤其和猿更接近”。它使人猿同祖论进一步得到了确立，促进了进化论的传播。,赫胥黎发展生物进化论,赫胥黎（18251895）,严复和天演论,严复 （18531921）,天演论封面,“进化论”与新文化运动,陈独秀 （18801942）,新文化运动的前期,主要是传播西方的民主与科学，即宣传资产阶级自由平等学说和达尔文的进化论,胡适 字适之，由“适者生存”而来,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,本课知识结构,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,课外讨论：我们应如何优化教育来培养科学精神？,普朗克，生于基尔，在慕尼黑大学获得博士学位。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。父亲是杰出的法律教授。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，表现了专业艺术才干；另一业余爱好是他一直坚持的登山运动。,量子力学的创立者,驱走乌云的太阳,19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。 过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。,假如我说我有一些微小的成就的话，没有其他秘诀，唯有勤奋而已。 今后的历史学家会把我描述成“最幸运”的科学家，因为我以一种前所未有的方法，并在一个极为有利的时代，将许多现存的科学进展组合在一起。牛顿,科学的基本定义 科学是崇尚真理和真实的人们的，永无止境地探索、实践，阶段性地趋于逼近真理，阶段性地解释和揭示真理的阶段性、发展性、历史性、辩证性、普遍性、特殊性、信息性等特点，尽可能不包含自相矛盾的知识体系,且是一项永远造福人类社会的高尚事业。,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。经反复核算，观测无误。,因为太阳系中还有一颗未知行星，没有考虑到它对天王星的引力作用。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,本专题总体知识结构,科学 革命,技术 革命,物理学 领域,生物学 领域,经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）,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）,进化论理论（达尔文与赫胥黎）,万能原动机与“蒸汽机时代”（瓦特）,电力的广泛应用与“电气时代”（法拉第、西门子等）,现代信息技术与信息时代,现代物理学理论的发展,世界近代科学是从中世纪神学中解放出来从而得到发展的。17世纪牛顿力学体系的建立，将天上和地上的物质运动第一次加以理论性的概括和综合，反映了宏观物体低速运动的客观规律，是近代科学形成的标志；哈维的血液循环标志现代生物学的建立。19世纪初到20世纪初,科学技术长足发展，细胞学说、生物进化论、相对论等突出成就；第一次工业革命的开展，人类进入到蒸汽时代。法拉第发现电磁感应，以电的发明为特征的第二次工业革命推进到电气时代。科学发展并和技术相结合推动了人类社会的进步。到20世纪40、50年代，电子计算机的应用等使人类进入到第三次工业革命（科技革命）时期。,中学物理与STS教育：陈报南,伽利略（15641642），伟大的意大利物理学家和天文学家，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”。他第一个用望远镜进行观测，出版了星空使者一书。,比萨斜塔，伽利略在此做过落体实验,我之所以能比别人看得远些，是因