《人民版必修三专题七第一课近代物理学奠基人和革命者（共34张PPT）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人民版必修三专题七第一课近代物理学奠基人和革命者（共34张PPT）（27页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、 近代物理学近代物理学的的 奠基人和革命者奠基人和革命者伽利略：伽利略：通过观察、实验和推理，得出结论：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。保持不变地持续运动下去。突出成就：突出成就：创立自由落体定律创立自由落体定律一、经典力学体系的创立和发展一、经典力学体系的创立和发展1 1、经典力学的奠基者、经典力学的奠基者伽利略伽利略亚里士多德：亚里士多德：力学观：力学观：必须有力作用在物体上，必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。体就会静止。亚里士多德（前亚里士多德（
2、前384384前前322322年），年），古希腊古希腊斯吉塔斯吉塔拉人，世界古代史上最伟拉人，世界古代史上最伟大的大的哲学家哲学家、科学家科学家和和教教育家育家之一。是之一。是柏拉图柏拉图的学的学生，生，亚历山大亚历山大的老师。的老师。公公元前元前335335年，他在雅典办年，他在雅典办了一所叫了一所叫吕克昂吕克昂的学校，的学校，被称为被称为逍遥学派逍遥学派。马克思马克思曾称亚里士多德是曾称亚里士多德是古希腊古希腊哲学哲学家中最博学的人物，家中最博学的人物，恩格斯恩格斯称他是古代的称他是古代的黑格黑格尔尔 惯性定律惯性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反作用定律物理运动物理运动三大
3、定律三大定律万有引力万有引力定律定律经经典典力力学学体体系系2 2、经典力学的建立者经典力学的建立者牛顿牛顿 牛顿力学体系及数学、牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著载在他的科学巨著自然自然哲学的数学原理哲学的数学原理中。中。牛顿的成就与前人研究成果的关系牛顿的成就与前人研究成果的关系?“巨人肩上的思索巨人肩上的思索”牛顿曾谦逊地说：牛顿曾谦逊地说：“如果我比如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。人们的肩上。”近代科学在否定中发展，在继承中发展，近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合中发展。在综合中发展。
4、前人基础（伽利略、前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒）；注重实验。笛卡尔、开普勒）；注重实验。牛顿成功的条件：牛顿成功的条件：关系：关系：经典力学体系的历史地位经典力学体系的历史地位 理论的综合理论的综合：牛顿力学体系对自然界的力学现：牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对自象做出了系统、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。然界认识史上的第一次理论大综合。经典力学体系的建立经典力学体系的建立标志着近代科学的形成标志着近代科学的形成。实践的验证实践的验证：根据万有引力定律，人们准确地算：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率
5、，正确地解释了潮汐的出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王成因。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王星。星。17811781年天王星被发现，年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果确，大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为之所以不理想
6、，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，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。
7、力学又创造了新的奇迹。海王星和冥王星的发现海王星和冥王星的发现哈雷慧星轨道的推算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，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16821682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75757676年，由年，由此预言它将在此预言它将在17581758年再次出现。年再次出现。5353年以后的年以后的17581758年（当时哈雷年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。已去世），这颗彗
8、星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。有引力定律的科学性。牛顿捡到了哪些牛顿捡到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美丽的美丽的贝壳贝壳”？“我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时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。未探明的真理之海。”牛顿临终遗言牛顿临终遗言 (万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性定律、加速度定律、作用和反作用定律。定律、加速度定律、作用
9、和反作用定律。)标志：标志：关于正常光谱能量分布定律关于正常光谱能量分布定律 的理论的理论二、现代物理学理论的发展二、现代物理学理论的发展影响：影响：标志着人类对客观规律的认识，开始从标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界宏观世界深入到深入到微观世界微观世界。改变了近代物理学中的传统观念。改变了近代物理学中的传统观念,使物使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革。理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革。1、量子论的诞生与发展、量子论的诞生与发展普朗克普朗克发展发展：（1 1）德国德国爱因斯坦：解释光电爱因斯坦：解释光电 效应，得出光具有效应，得出光具有波粒二象性波粒二象性；（2 2）
10、法国德布罗意：提出）法国德布罗意：提出物质波理论物质波理论；（3 3）奥德物理学家：建立）奥德物理学家：建立量子力学量子力学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。但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。“天上方一日，人间已一年天上方一日，人间已一年”乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”的星际旅行的星际旅行 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”以光速作星际旅行，以光速作星际旅行，回到地球时，我们会发现什么变化？回到地球时，我们会发现什么变化？关于相对论，有人说：这个形式简
11、洁优美关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，100100年年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到今天，这里还有很多内容没有被秘，直到今天，这里还有很多内容没有被我们悟透。我们悟透。这个这个“优美的理论优美的理论”包含了哪些主要内容包含了哪些主要内容呢？让我们一起来领呢？让我们一起来领略相对论的奥妙。略相对论的奥妙。优美的理论优美的理论相对论相对论2 2、相对论的建立、相对论的建立-爱因斯坦爱因斯坦狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论相相对对论论打破经典力学的绝对时空观打破经典力学的绝对
12、时空观进一步深化对时间空间和引进一步深化对时间空间和引力现象的认识力现象的认识19051905年年论动体的电动力学论动体的电动力学时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。动速度的变化而变化。物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空空间弯曲间弯曲的程度体现为引力场强度。的程度体现为引力场强度。广义相对论第一次阐述了广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的四维时空和物质的分布相联系分布相联系的重要思想。的重要思想。爱
13、因斯坦的爱因斯坦的“时空弯曲时空弯曲”概念概念这个故事形象地说明这个故事形象地说明了时间和空间的相对了时间和空间的相对性。性。为了对这一深奥的理论做通俗的说明，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：爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在打个比方，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？时间你觉得哪一个更长？”男青年说：男青年说：“当当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯爱因斯坦说：坦说：“这就是我的相对论内容
14、。这就是我的相对论内容。”爱因斯坦关于相对论的比喻。爱因斯坦关于相对论的比喻。相对论打破了牛顿以来传统的绝对时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。空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力牛顿力学学反映的是反映的是宏观物体低速运动宏观物体低速运动的客观规律，的客观规律，而而狭义相对论狭义相对论反映的是反映的是物体高速运动物体高速运动的客的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛观规律，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。动状态），包括在相对论体系中。与与量子量子理论理论共同构成了现代
15、物理学的基本理论框共同构成了现代物理学的基本理论框架。架。相对论与牛顿力学的关系：相对论与牛顿力学的关系：相对论建立的意义相对论建立的意义 爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学爱因斯坦相对论的建立，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。运动和状态密不可分。这种全新的这种全新的时空观、运动观和物质观时空观、运动观和物质观的形的形成，是人类思想发展史中的一次根本性变革，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
16、的影对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。响。爱因斯坦的一生，在宇宙学、统一场论、爱因斯坦的一生，在宇宙学、统一场论、物理学哲学问题等许多方面开展了深入物理学哲学问题等许多方面开展了深入研究，他的思想至今仍然指导着前沿学研究，他的思想至今仍然指导着前沿学科前进的方向。爱因斯坦还是一位维护科前进的方向。爱因斯坦还是一位维护世界和平和支持人类正义事业的战士。世界和平和支持人类正义事业的战士。在两次世界大战期间，他抗议德国军国在两次世界大战期间，他抗议德国军国主义和希特勒法西斯的暴政。第二次世主义和希特勒法西斯的暴政。第二次世界大战以后，他又一再呼吁反对扩军备界大战以后，他又一再呼吁反对扩军备
17、战，反对将核武器用于战争。逝世后还战，反对将核武器用于战争。逝世后还捐出大脑供科学研究。作为一个有强烈捐出大脑供科学研究。作为一个有强烈社会责任心的科学家，爱因斯坦受到了社会责任心的科学家，爱因斯坦受到了各国人民的崇敬。各国人民的崇敬。爱因斯坦智商真实数值公布 普林斯顿医院的顶级医师 托马斯哈维把爱因斯坦的大脑悄悄带回家中，浸泡在消毒防腐药水里，后来又用树脂固化，再切成大约200片，并亲自动手研究大脑，同时也给科学界提供切片进行研究。哈维医师将爱因斯坦的大脑保存了四十多年，此间科学界对爱因斯坦的大脑进行了全面的研究。但据威尔特森研究的结果，爱因斯坦大脑左右半球的顶下叶区域，比常人大15，非常发
18、达。大脑后上部的顶下叶区发达，对一个人的数学思维、想象能力以及视觉空间认识，都发挥着重要的作用，这也解释了爱因斯坦为何具有独特的思维，才智过人。爱因斯坦大脑的另一个特点，是表层的很多部分没有凹沟（回间沟），这些凹沟就像脑中的路障，使神经细胞受阻，难以互相联系，如果脑中没有这些障碍，神经细胞就可以畅通无阻地进行联系，使得大脑的思维活跃无比。威尔特森的研究小组，把爱因斯坦的大脑与99名已死老年男女的脑部比较，得出了这一结论。但遗憾的是威尔特森的研究小组经过超过3000次的数据测试统计结果：爱因斯坦的智商只有：146。任意取100名普通人大脑按照当年的威尔特森规则智商有：125。经经典典力力学学体体系系的的创创立和发展立和发展量量子子理理论论的的诞诞生生(从从普普朗克到爱因斯坦朗克到爱因斯坦)相相对对论论的的建建立立（爱爱因因斯坦）斯坦）现现代代物物理理学学理理论论的的发展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是经典力学的奠伽利略是经典力学的奠基者基者(自由落体定律）自由落体定律）牛顿是经典力学的建牛顿是经典力学的建立者（立者（运动三定律和运动三定律和万有引力定律）万有引力定律）
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