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Physics,專題七 近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌,power,informationize,life sciences,科學(xué) 革命,技術(shù) 革命,物理學(xué)領(lǐng)域,生物學(xué)領(lǐng)域,經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展（從伽利略到牛頓）,量子理論的誕生（從普朗克到愛因斯坦）,相對論的建立（愛因斯坦）,進(jìn)化論理論（達(dá)爾文與赫胥黎）,萬能原動機(jī)與“蒸汽機(jī)時代”（瓦特）,電力的廣泛應(yīng)用與“電氣時代”（法拉第、西門子等）,現(xiàn)代信息技術(shù)與信息時代,,,,現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展,,,,,,,,,,,,項(xiàng)目,傳統(tǒng)科學(xué),近代科學(xué),考察對象,把自然界作為一個整體,把自然界劃分為不同的領(lǐng)域和側(cè)面，分門別類加以研究，逐步形成以某一類自然現(xiàn)象為研究對象的自然科學(xué)的各門學(xué)科。,研究手段,依靠直觀感受和哲學(xué)思辨對自然界提出種種猜測,依靠科學(xué)實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)和發(fā)展科學(xué)理論，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法使科學(xué)知識日益精確化。,,科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系,科學(xué)——依賴學(xué)者的潛心研究。技術(shù)——依賴工匠對各種實(shí)用技藝的繼承和發(fā)展。科學(xué)與技術(shù)相分離。,科學(xué)與技術(shù)從一開始就相互聯(lián)系，并逐步走向密切結(jié)合，技術(shù)在科學(xué)的指導(dǎo)和推動下取得了長足進(jìn)步。,,第一節(jié) 近現(xiàn)代物理學(xué)的奠基人和革命者,【考試說明】 A、近代科學(xué)技術(shù) （1）經(jīng)典力學(xué) B、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) （1）相對論,近現(xiàn)代物理學(xué)的奠基人和革命者,二、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展,1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略（意大利、17世紀(jì)）,一、近現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展過程,經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀(jì)初）,經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）,從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到相對論、量子論（19世紀(jì)末～20世紀(jì)初）,伽利略（意）,牛頓（英）,愛因斯坦（德） 普朗克（德）,2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓（英國、17世紀(jì)末）,三、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展,1、量子理論的誕生和發(fā)展——普郎克（德國、1900年）,2、相對論的建立——愛因斯坦（德國、20世紀(jì)初）,背景：,受文藝復(fù)興、宗教改革影響，科學(xué)逐漸從神學(xué)的桎梏中解放出來； 資本主義發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；科學(xué)家勇于探索的精神。,,1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略（意大利）,（1）伽利略的成果,A、物理方面： B、天文學(xué)方面：,（2）伽利略的貢獻(xiàn),突出成果——創(chuàng)立自由落體定律,制造天文望遠(yuǎn)鏡、證明哥白尼“日心說”的正確性,A、他的發(fā)現(xiàn)和他開始的科學(xué)研究方法，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端. B、為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ) C、開創(chuàng)了近代科學(xué)，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”。,實(shí)驗(yàn),計算,亞里士多德： 力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動，沒有力的作用，物體就會靜止。,伽利略： 通過觀察、實(shí)驗(yàn)和推理，得出結(jié)論：如果運(yùn)動物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運(yùn)動下去。 突出成就：創(chuàng)立自由落體定律,1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。,1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。 他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。,伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡,伽利略的手稿,牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，獲得學(xué)士學(xué)位。三年后又獲得文學(xué)碩士學(xué)位。牛頓曾經(jīng)長期擔(dān)任英國皇家學(xué)會會長，他還擔(dān)任過英國議會議員，授予爵士稱號。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽(yù)。,經(jīng)典力學(xué)體系,,,1、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓,1687《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》 ——無論從科學(xué)史還是整個人類的文明史來看這都是一本劃時代的巨著。 標(biāo)志經(jīng)典力學(xué)體系初步形成標(biāo)志科學(xué)時代的開始。,2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓（英國）,（2）牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位,牛頓（ 1642—1727）,①牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。,②標(biāo)志近代科學(xué)的形成。,③具有驚人的預(yù)見性和巨大的理論指導(dǎo)意義,A、準(zhǔn)確算出了地球的平均密度和扁平率； B、正確地解釋了潮汐的成因； C、發(fā)現(xiàn)了海王星；,三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的問題，在當(dāng)時卻是根本無法認(rèn)識和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。 ——《大國崛起》解說詞,哈雷慧星軌道的推算,長期以來，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75—76年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。53年以后的1758年（當(dāng)時哈雷已去世），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了萬有引力定律的科學(xué)性。,作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，馬褲也不紐扣，就走進(jìn)了餐廳。有一次，他在向一位姑娘求婚時思想又開了小差，他腦海了只剩下了無窮量的二項(xiàng)式定理。他抓住姑娘的手指，錯誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因此終生未娶。他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過許多的笑話。一次他邊讀書邊煮雞蛋，等他揭開鍋想吃雞蛋時，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時，牛頓突然想到一個問題，便獨(dú)自進(jìn)了內(nèi)室，朋友等了他好久就自己動手把那份雞全吃不告而別了。,牛頓軼聞趣事,,英國著名詩人亞歷山大·波普曾寫過一首贊美牛頓的詩： 自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。 上帝說：“讓牛頓去吧!”于是，一切成為光明。,,牛頓獲得巨大成就的原因,1、具有虛懷若谷、謙虛好學(xué)精神； 2、勇于探索的科學(xué)精神； 3、科學(xué)的研究方法； 4、甘于寂寞，獻(xiàn)身科學(xué)的精神等； 5、吸收伽利略等前人的研究成果； 6、有利的社會環(huán)境：啟蒙運(yùn)動、英國資產(chǎn)階級革命的洗禮,,二、愛因斯坦 的相對論；,1、背景：（簡單了解一下） 19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)人們對物質(zhì)的認(rèn)識深入到了原子內(nèi)部。 但大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行描述。 這就需要人們對微觀世界開展研究。,量子論和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成標(biāo)志著人類對于客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。 量子力學(xué)和狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。,普朗克，生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎。他的父親是一位杰出的法律教授。普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠懇、忠于職守，他的業(yè)余愛好是音樂，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；另一項(xiàng)業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登山運(yùn)動。,量子力學(xué)的創(chuàng)立者,,二、量子理論；,2、過程： 3、標(biāo)志： 4、發(fā)展：,斯蒂芬——普朗克。,1900年《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》。,（1）德國愛因斯坦：解釋光電效應(yīng)，得出光具有波粒二象性； （2）法國德布羅意：提出物質(zhì)波理論； （3）奧德物理學(xué)家：建立量子力學(xué)。,影響：改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念,使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念發(fā)生了重大變革。標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。,⑴狹義相對論,①創(chuàng)立,1905年愛因斯坦發(fā)表《 》，創(chuàng)立了狹義相對論,②內(nèi)容：,,時間和空間都與物質(zhì)運(yùn)動有關(guān),時間和空間隨著物質(zhì)運(yùn)動速度的變化而變化,③影響：,,打破了牛頓經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀,繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué),奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ),論動體的電動力學(xué),如果一個人以光的速度運(yùn)動，他將看到一幅什么樣的世界景象呢？,質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接近光速時，質(zhì)量趨于無窮大 ，時間停止為零。E=mc^2,為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對一名男青年說：“我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時間覺得長久?！睈垡蛩固拐f：“這就是我的相對論內(nèi)容?！?(2)廣義相對論,①提出：1916年,②內(nèi)容：,③意義：,第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想,A.物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的，而是彎的。 B.空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況。 C.空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強(qiáng)度。,愛因斯坦相對論的意義： 是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時間的可變性，時空的變化和時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運(yùn)動和狀態(tài)密不可分。 這種全新的時空觀、運(yùn)動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。 與量子理論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。,成功的秘訣 一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學(xué)家愛因斯坦，要他公開成功的秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一 個公式給他：A＝x＋y＋z 愛因斯坦解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動，y代表正確的方法……” “z代表什么？”青年迫不及待地問?！按砩僬f廢話?！睈垡蛩固拐f。,近代物理學(xué)發(fā)展過程中的主要成就及意義,自由落體定律,勻速運(yùn)動、勻加速運(yùn)動,用自制的望遠(yuǎn)鏡證明了哥白尼的“日心說”,,為經(jīng)典力學(xué)奠定基礎(chǔ),證明哥白尼的“日心說”的正確性,,《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》 （物體運(yùn)動三大定律和萬有引力定律）,運(yùn)動三定律是近代物理學(xué)的重要支柱,,相對性原理、光速不變原理 相對論（狹義、廣義）,,量子理論,愛因斯坦,近代物理學(xué)理論框架的重大突破,繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué) 構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架,經(jīng)典力學(xué)是近代自然科學(xué)理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系,為什么15世紀(jì)下半葉以后西方的科學(xué)技術(shù)取得了輝煌的成就？,a.歐洲中世紀(jì)時期農(nóng)業(yè)、手工業(yè)的發(fā)展，資本主義萌芽，為近代自然科學(xué)的興起奠定了物質(zhì)基礎(chǔ) （物質(zhì)基礎(chǔ)） b.新興資產(chǎn)階級在生產(chǎn)中的技術(shù)改造和要求掌握政權(quán)，對自然科學(xué)的迫切需要。（經(jīng)濟(jì)上和政治上） c.文藝復(fù)興以來，崇尚科學(xué)、知識、注重實(shí)驗(yàn)，鼓勵探索未知世界。（思想條件） d.新航路開辟，重商主義，殖民擴(kuò)張，資產(chǎn)階級為了滿足日益擴(kuò)大的市場需求，迫切需要革新科技來提高生產(chǎn)，征服世界。（生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)能力） e.科學(xué)家勇于探索的精神。,鞏固提高,1．近代科學(xué)形成的標(biāo)志是（ ） A.卡爾創(chuàng)立解析幾何 B.達(dá)爾文創(chuàng)立生物進(jìn)化論學(xué)說 C.牛頓力學(xué)體系的建立 D.道爾頓科學(xué)的原子論的建立,C,4．海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)（ ） A.哥白尼日心說的推算 B.牛頓理論的推測 C.法拉第學(xué)說的計算 D.愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示,2．實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)第一次理論性大綜合的是（ ） A．哈維的血液循環(huán)學(xué)說 B.法拉第的電磁感應(yīng)理論 C．牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系 D.愛因斯坦的相對論,3．近代科學(xué)進(jìn)入了全面繁榮的時代，各門自然科學(xué)的理論體系紛紛建立起來是在（ ） A. 17世紀(jì) B. 18世紀(jì) C. 19世紀(jì) D.20世紀(jì),C,B,C,7．與愛因斯坦創(chuàng)立的理論最早有直接聯(lián)系的是 （ ） A. 原子彈爆炸 B. 人造衛(wèi)星上天 C.電子計算機(jī)發(fā)明 D.收音機(jī)發(fā)明,6．和相對論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)框架的是（ ） A.牛頓力學(xué)理論 B.萬有引力理論 C. 量子理論 D.自由落體理論,5．指出“物質(zhì)間所存在的萬有引力，是由于物質(zhì)的存在和分布使時間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的”是（ ） A.牛頓力學(xué)理論 B.萬有引力理論 C.廣義相對論 D.狹義相對論,C,C,A,（2008上海）“月亮既不會掉下來，也不會離去，那是因?yàn)樗倪\(yùn)動正好抵消了地球的引力?！闭f這句話的科學(xué)家是 A.牛頓 B.波義耳 C.拉瓦錫 D.哥白尼,鏈接高考,A,（2008江蘇，15）一位科學(xué)家的墓碑上鐫刻著這樣的銘文：“他以神一般的力量，……第一個說明了行星的運(yùn)動和圖像。”這位科學(xué)家應(yīng)該是 A.伽利略 B.牛頓 C.愛因斯坦 D.普朗克,B,1 現(xiàn)代自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)革命的基礎(chǔ)是 A、牛頓力學(xué) B、相對論 C、量子假說 D、量子理論、相對論,D,2、下列表述不正確的是 A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ) B、經(jīng)典物理學(xué)所適用主要是日常生活中的物理現(xiàn)象 C、相對論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯誤的 D、量子理論使人類對微觀世界的基本認(rèn)識有了革命性的進(jìn)步,C,3、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù) A、哥白尼日心說的推算 B、牛頓理論的推測 C、法拉第演說計算 D、愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示,B,