单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Physics,专题七 近代以来科学技术的辉煌,power,informationize,life sciences,Physics 专题七 近代以来科学技术的辉煌powerin,1,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,量子理论的诞生,相对论的建立,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,科学技术物理学领域生物学领域经典力学体系的创立和发展量子理论,2,项目,传统科学,近代科学,考察对象,研究手段,科学与技术的关系,整体考察,分门别类,直观感受，哲学思辨,科学实验，科学理论,两者相分离,密切结合,项目传统科学近代科学考察对象研究手段科学与技术的关系整体考察,3,第1节 近现代物理学的奠基人和革命者,伽利略,牛顿,爱因斯坦,普朗克,第1节 近现代物理学的奠基人和革命者伽利略牛顿爱因斯坦普朗克,4,二、经典力学体系的创立和发展,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）,现代物理学,（19世纪末20世纪初）,伽利略（意）,牛顿（英）,爱因斯坦（德）,普朗克（德）,背景：,二、经典力学体系的创立和发展一、近现代物理学的发展过程经典力,5,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。,近代物理学产生的原因有哪些？,从公元476年西罗马帝国灭亡到十五世纪中叶的中世纪,6,二、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）,现代物理学,（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,普朗克（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。,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（,7,1、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,1、经典力学的奠基者伽利略（意大利）（1）伽利略的成果A,8,1590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。,1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的,9,1609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,1609年，伽利略创制了天文望远镜。伽利,10,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。,牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学三,11,惯性定律,加速度定律,作用力和反作用力定律,物理运动三大定律,万有引力定律,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。,惯性定律加速度定律作用力和反作用力定律物理运动三大定律万有引,12,2、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,2、经典力学的建立者牛顿（英国）（2）牛顿经典力学体系的,13,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。,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,14,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。,我之所以,能比别人看得远,些，是因为我站在,巨人们的肩上。,牛顿,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,英国著名诗人亚历山大波普曾写过一首赞美牛顿的诗：我之,15,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？,19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：“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。”,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，,相对论与量子论,应运而生,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？19,16,二、量子理论,1、背景：,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。,二、量子理论1、背景：量子论和相对论是现代物理学的两,17,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,普朗克，生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博,18,二、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,（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,。,二、量子理论2、过程：斯蒂芬普朗克。1900年关于正常,19,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。”,狭义相对论创立1905年爱因斯坦发表,20,(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。,(2)广义相对论提出：1916年内容：意义：第一次阐述,21,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。,牛顿力学,反映的是,宏观物体低速运动,的客观规律，而,狭义相对论,反映的是,物体高速运动,的客观规律，是对牛顿力学的,继承和发展。,牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。,探究：,相对论与牛顿力学的关系：,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定,22,狭义相对论发表100周年，,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。,狭义相对论发表100周年，,23,1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统，建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹。,1945年8月，美国先后在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。,他痛心地说：,“,早知如此，我宁可当个修表匠！,”,1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写,24,1955年4月18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，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。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。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：,我们全都获益不浅，全世界都感谢他的教诲；那专属他个人的东西，早已传遍广大人群。,他像行将陨灭的彗星，光华四射，把无限的光芒同他的光芒永相连结。,他