专题七第一课近代物理学奠基人和革命者课件(人民版必修三)

1、专题七 近代以来科学技术的辉煌第一课 近代物理学的奠基人和革命者 （1 1）了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学）了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。理论发展中的历史地位。 （2 2）知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。）知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。下落的苹果下落的苹果升空的升空的“神五神五”举例：生活中的物理现象举例：生活中的物理现象 伽利略（伽利略（1564164215641642），伟大的），伟大的意意大利大利物理学家和天文学家，他开创了以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实验事实为根据并具有严密逻辑

2、体系和数学表述形式的近代科学，被誉为数学表述形式的近代科学，被誉为“近近代科学之父代科学之父”。他第一个把。他第一个把望远镜望远镜对准对准天空进行观测，出版了天空进行观测，出版了星空使者星空使者一一书。书。16321632年，他出版了年，他出版了关于托勒密和关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话哥白尼两大世界体系的对话，把哥白，把哥白尼学说推到了最终胜利的阶段。尼学说推到了最终胜利的阶段。一、认识史上的飞跃一、认识史上的飞跃英国著名诗人亚历山大英国著名诗人亚历山大波普曾写过一首赞美牛顿的诗：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。自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：上

3、帝说：“让牛顿去吧！让牛顿去吧！”于是，一切成为光明。于是，一切成为光明。我之所以能比别人我之所以能比别人看得远些，是因为我站看得远些，是因为我站在巨人们的肩在巨人们的肩上。上。 牛顿牛顿 三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么往低处流往低处流, ,太阳为什么升起落下太阳为什么升起落下, ,这些在今天看来简单至极的这些在今天看来简单至极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现，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。人类才终于结束了这种状态。大国崛起大国崛起解说词解说词看书回答：牛顿力学

4、产生前有哪些学说？看书回答：牛顿力学产生前有哪些学说？亚里士亚里士多德多德伽利略伽利略力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运力学观：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。动，没有力的作用，物体就会静止。“物体下落的速度和重量成比例物体下落的速度和重量成比例”的学说。的学说。力学观：如果运动物体不受阻碍，它将速度保力学观：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。持不变地持续运动下去。自由落体定律。自由落体定律。 15901590年，伽利略在比萨斜塔上做了年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落两个铁球同时落地地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德的著名实

5、验，从此推翻了亚里士多德“物体落地的速物体落地的速度和重量成比例度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了的学说，纠正了这个持续了19001900年之久年之久的错误结论。的错误结论。 16091609年，伽利略创制了天文望远镜。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。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折射式望远镜伽利略的手稿伽利略的手稿天文学方面：自制望远镜，证明了哥白尼的天文学方面：自制望远镜，证明了哥白尼的“日心日心说说”的正确性。的正确性。 哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的理论基础哥白尼提出太阳中心说

6、从根本上动摇了宗教神学的理论基础 归纳总结：归纳总结：牛顿力学体系牛顿力学体系形成条件形成条件主要内容主要内容形成标志形成标志前人的基础（伽利略、笛卡尔等）；前人的基础（伽利略、笛卡尔等）；注重试验；注重试验；牛顿运动的三定律（惯性、加速度、作用牛顿运动的三定律（惯性、加速度、作用力和反作用力定律）、万有引力定律力和反作用力定律）、万有引力定律16871687年年自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理牛顿力学体系建立的意义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。重要支柱。 对自然界的力学现象做了系统合理的说明，

7、从而完成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。了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。 是近代科学形成的标志。是近代科学形成的标志。推动了第一次工业革命。推动了第一次工业革命。 牛顿的运动三定律牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为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。整个近代物理学的重要支柱。 牛顿力学体系牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统合理的说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。合。 标志着经典力学体系的形

8、成，标志着近代科学的形标志着经典力学体系的形成，标志着近代科学的形成。成。 分析牛顿力学体系在近代自然科学理论发展中的历史分析牛顿力学体系在近代自然科学理论发展中的历史地位。地位。 具有惊人的预见性和巨大的理论指导意义。具有惊人的预见性和巨大的理论指导意义。 A A. .准确算出了地球的平均密度和扁平率准确算出了地球的平均密度和扁平率B B. .正确地解释了潮汐的成因正确地解释了潮汐的成因C C. .发现了海王星、冥王星发现了海王星、冥王星 普朗克，生于基尔，在慕尼黑普朗克，生于基尔，在慕尼黑大学获得博士学位。由于量子论的大学获得博士学位。由于量子论的创立，普朗克获得创立，普朗克获得19181

9、918年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖。某父亲是杰出的法律教授。理学奖。某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干；另一业余爱好是他一直坚持的登山运动。登山运动。 二、驱走乌云的太阳驱走乌云的太阳量子力学的创立者量子力学的创立者（1 1）诞生：）诞生： 19001900年普朗克年普朗克关于正常光谱能量分布定律的理论关于正常光谱能量分布定律的理论 “物体在发射辐射和吸收辐射时，以一定数值的整数倍物体在发射辐射和

10、吸收辐射时，以一定数值的整数倍进行能量交换。正如物质是由一个个原子组成的一样，能量进行能量交换。正如物质是由一个个原子组成的一样，能量也是由一份份也是由一份份能量原子能量原子构成的，这就是构成的，这就是量子量子 。”（2 2）发展：）发展： 19051905年，爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应，年，爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应，指出光具有波粒二象性；指出光具有波粒二象性； 19231923年，德布罗意提出了物质波理论，认为微观粒子具年，德布罗意提出了物质波理论，认为微观粒子具有波动性；有波动性； 量子论确实深奥难懂，甚至连量子论奠基人之一的玻量子论确实深奥难懂，甚至连量子论

11、奠基人之一的玻尔都说：尔都说：“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。理解量子论。”此情形并未能持久，此情形并未能持久，魔鬼喝道：魔鬼喝道：“嗬！让爱因斯坦问世！嗬！让爱因斯坦问世！”世界又变得难以捉摸。世界又变得难以捉摸。英国现代派诗人英国现代派诗人J.CJ.CSquireSquire三、爱因斯坦的三、爱因斯坦的“时空时空” ” 一沙一世界，一花一天堂。一沙一世界，一花一天堂。 无限掌中置，刹那成永恒。无限掌中置，刹那成永恒。 徐志摩徐志摩 译译 艾伯特艾伯特爱因斯坦（爱因斯坦（1879195518791955），），18791879年诞

12、生在德年诞生在德国乌尔姆的犹太人家中。国乌尔姆的犹太人家中。18941894年举家迁居米兰。年举家迁居米兰。19001900年毕年毕业于瑞士苏黎世工业大学。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。为此荣获建立奠定了基础。为此荣获19211921年的诺贝尔物理学奖。同年的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了热的

13、分子运动论，提出了测定分子大小的时，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。新方法。狭义相对论狭义相对论创立：创立：19051905年创立年创立内容内容时间和空间都与物质运动有关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时间和空间随着物质运动速度的变化而变化狭义相对狭义相对 论的影响论的影响修正了牛顿力学的绝对时空观修正了牛顿力学的绝对时空观继承和发展了牛顿力学继承和发展了牛顿力学奠定了利用原子能的理论基础奠定了利用原子能的理论基础20052005世界物理年世界物理年E=mcE=mc2 2(2)(2)广义相对论广义相对论提出：提出：19161916年年内容内

14、容意义：意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想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，他曾风趣地对一名男青年说：明，他曾风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁我打个比方，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，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？同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：男青年说：“当然坐在火当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。炉上烤的时间觉得长久。”形象地说明了时空相对性。形象地说明

15、了时空相对性。狭义相对论发表狭义相对论发表100100周年，周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变的意义。但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变的意义。 相对论建立的意义相对论建立的意义 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。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。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，

16、量子论的形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。技术等奠定了理论基础。 “ “爱因斯坦的相对论是人类思想史上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，而是发现成就，它不是发现

17、一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。了新的科学思想的新大陆。” （英国）皇家学会会长汤姆逊（英国）皇家学会会长汤姆逊 19551955年年4 4月月1818日爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于普林斯日爱因斯坦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，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。何地方成为圣地。 他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦

18、的大脑保留了下来，并切成研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200200片带走。但至今没有结论。片带走。但至今没有结论。 牛顿力学与爱因斯坦相对论的关系？牛顿力学与爱因斯坦相对论的关系？时空观时空观力学观力学观运动规律运动规律适用范围适用范围牛牛顿顿爱爱因因斯斯坦坦传统传统绝对时空观绝对时空观 认为时空会随物体认为时空会随物体速度变化而变化；速度变化而变化； 空间结构和性质取空间结构和性质取决于物质的分布。决于物质的分布。 牛顿力学牛顿力学 相对论力学相对论力学（包含牛顿力（包含牛顿力学）学） 宏观世界宏观世界低速运动低速运动 微观世界微观世界高速运动高速运动 （1 1）相对论否定

19、了经典力学的绝对时空观；）相对论否定了经典力学的绝对时空观；（2 2）但也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，）但也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。推动物理学发展到一个新的高度。 爱因斯坦相对论是对牛顿力学的继承与发展。爱因斯坦相对论是对牛顿力学的继承与发展。经典力学体经典力学体系的创立和系的创立和发展发展量子理论的诞生量子理论的诞生( (从普朗克到爱因从普朗克到爱因斯坦斯坦) ) 相对论的建立（爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）现代物理学现代物理学理论的发展理论的发展近近代代物物理理学学的的奠奠基基人人和和革革命命者者伽利略对亚里士多德力学观的否

20、定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牛顿对前人科学理论的发展 1.1.20102010年年7 7月月5 5日，欧洲航天局的宇宙探测卫星日，欧洲航天局的宇宙探测卫星“普朗普朗克克”，绘出了首幅宇宙全景，下列有关物理学家普朗，绘出了首幅宇宙全景，下列有关物理学家普朗克的介绍，不正确的是（克的介绍，不正确的是（ ） A A他是德国科学家他是德国科学家 B B他在他在19001900年提出量子假说年提出量子假说 C C他的理论否定了他的理论否定了“自然无跳跃自然无跳跃”的原则的原则 D D他的研究使人类对宏观世界的基本认识取得革命性他的研究使人类对宏观世界的基本认识取得革命性 进

21、步进步 D DC C2 2如图是国际物理年标识，为纪念某科学理论诞生如图是国际物理年标识，为纪念某科学理论诞生100100周周 年，联合国确定年，联合国确定20052005年为国际物理年。与之相关的科学年为国际物理年。与之相关的科学家是（家是（ ）A A牛顿牛顿 B B达尔文达尔文 C C爱因斯坦爱因斯坦 D D普朗克普朗克3.3.20092009年，在诺贝尔奖各奖项即将揭晓之际，诺贝尔基金会年，在诺贝尔奖各奖项即将揭晓之际，诺贝尔基金会评出了诺贝尔奖百余年历史上评出了诺贝尔奖百余年历史上“最受尊崇的最受尊崇的”三位获奖者。三位获奖者。其中之一是其中之一是19211921年物理学奖得主阿尔伯特年物理学奖得主阿尔伯特爱因斯坦。爱因斯坦。“爱爱因斯坦是一个造物者！因斯坦是一个造物者！”这是著名华裔物理学家、诺贝尔奖这是著名华裔物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁对爱因斯坦