科学和理性之光近代物理学的奠基人和革命者市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

科学和理性之光科学和理性之光 近代物理学奠基人和革命者近代物理学奠基人和革命者海宁市南苑中学海宁市南苑中学 赵宇赵宇第1页一天一个善于思索一天一个善于思索人坐在花园里，看人坐在花园里，看到一个苹果偶然落到一个苹果偶然落地，这个善于思索地，这个善于思索人头脑开了窍，以人头脑开了窍，以后这个人成为了近后这个人成为了近代伟大物理学家，代伟大物理学家，同时也给人类思想同时也给人类思想史发展带来了转折史发展带来了转折 一个伟大科学家与苹果故事一个伟大科学家与苹果故事第2页 16421642年年1212月月2525日，牛顿出生，日，牛顿出生，只有三磅重，谁也没有料到这个只有三磅重，谁也没有料到这个看起来微不足道小东西会成为了看起来微不足道小东西会成为了一位科学巨人一位科学巨人.一、光芒初现一、光芒初现第3页牛顿站在了哪些巨人肩上？牛顿站在了哪些巨人肩上？“我之所以能比他人看得远些，是我之所以能比他人看得远些，是因为我站在巨人们肩上。因为我站在巨人们肩上。”牛顿牛顿第4页 经过经过“两个铁两个铁球同时落地球同时落地”试验，试验，推翻了亚里士多德推翻了亚里士多德“物体落下速度和物体落下速度和重量成百分比重量成百分比”学学说。说。第5页 “我之所以能比他人看得远些，是我之所以能比他人看得远些，是因为我站在巨人们肩上。因为我站在巨人们肩上。”牛顿牛顿牛顿对前人科学结果持什么态度？牛顿对前人科学结果持什么态度？尊重和继承尊重和继承第6页 “我好像是一个在海边玩耍孩子，不时我好像是一个在海边玩耍孩子，不时为拾到比通常更光滑石子或更漂亮贝壳而为拾到比通常更光滑石子或更漂亮贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前是完全未探明欢欣鼓舞，而展现在我面前是完全未探明真理之海。真理之海。”牛顿临终遗言牛顿临终遗言牛顿捡到了哪些牛顿捡到了哪些“光滑石子光滑石子”和和“漂亮漂亮贝壳贝壳”？第7页物理运动物理运动三大定律三大定律万有引力万有引力定律定律经典力学体系经典力学体系作用力与反作用力定律作用力与反作用力定律惯性定律惯性定律加速度定律加速度定律自然哲学数学原理自然哲学数学原理 （16871687）第8页 三百年前，人类思想还充满着迷信和恐惧，水为三百年前，人类思想还充满着迷信和恐惧，水为何往低处流？太阳为何升起落下？这些今天看来简何往低处流？太阳为何升起落下？这些今天看来简单之极问题，在当初却是根本无法认识和把握。直单之极问题，在当初却是根本无法认识和把握。直到牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。到牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。大国崛起讲解词 探究牛顿力学体系主要意义：探究牛顿力学体系主要意义：对自然界力学做了系统合理说明，完成了人类对自然界认识史上第一次理论大综合，是人类对自然界认识史上一次飞跃。第9页 既然物质世界有着如此自然规律，那么在既然物质世界有着如此自然规律，那么在人类社会发展中，也应该有类似规律存在。只人类社会发展中，也应该有类似规律存在。只要能将牛顿破解自然之谜科学方法，利用于人要能将牛顿破解自然之谜科学方法，利用于人类社会，那么社会发展规律也能被把握，人类类社会，那么社会发展规律也能被把握，人类就能够握住自己命运咽喉。就能够握住自己命运咽喉。以后历史学家和哲以后历史学家和哲学家把这种世界观称为学家把这种世界观称为“理性主义理性主义”。大国崛起讲解词大国崛起讲解词 牛顿科学成就促进了牛顿科学成就促进了启蒙运动启蒙运动深入发展深入发展第10页 依据万有引力定律，人们准确地算出地球平均密度和扁依据万有引力定律，人们准确地算出地球平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐成因。依据这一定律，人们还发觉平率，正确地解释了潮汐成因。依据这一定律，人们还发觉了海王星、冥王星，预测哈雷彗星。了海王星、冥王星，预测哈雷彗星。第11页 19 19世纪末，面对经典物理学近乎完美发展，世纪末，面对经典物理学近乎完美发展，有物理学家表示：有物理学家表示：“19“19世纪已经将物理大厦全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部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。厦。”高速运动微观粒子发生现象，是经典力学无法解释！高速运动微观粒子发生现象，是经典力学无法解释！你认为牛顿力学体系完美了吗？你认为牛顿力学体系完美了吗？这些人认为牛顿力学体系将物理学发展到什么程度？这些人认为牛顿力学体系将物理学发展到什么程度？第12页从宏观世界到微观世界普朗克：19发表关于正常光谱能量分布定律理论标志着量子理论诞生。意义：人类对客观规律认意义：人类对客观规律认识，开始从识，开始从宏观世界深入宏观世界深入到微观世界到微观世界19，爱因斯坦成功解释光电效应二、星光璀璨二、星光璀璨第13页相对论相对论狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论理性质疑理性质疑第14页 “爱因斯坦相对论是人类思想史上最伟爱因斯坦相对论是人类思想史上最伟大成就之一，可能就是最伟大成就，它不大成就之一，可能就是最伟大成就，它不是发觉一个孤岛，是发觉一个孤岛，而是发觉了新科学思想而是发觉了新科学思想新大陆。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是对近代物理学理论框架是对近代物理学理论框架重大突破重大突破；是人类是人类思想发展史思想发展史中一次中一次根本性变革根本性变革；与量子论一起组成了当代物理学基本框架。与量子论一起组成了当代物理学基本框架。阅读材料并结合所学知识讨论相对论建立意义阅读材料并结合所学知识讨论相对论建立意义第15页成就成就成就成就近代物理学革命者近代物理学奠基人近代物理学奠基人近代物理学奠基人近代物理学奠基人科学家科学家科学家科学家科学结果意义意义意义意义 伽利略伽利略牛顿牛顿爱因斯坦爱因斯坦普朗克普朗克牛顿运动牛顿运动三大定律；三大定律；万有引力万有引力定律。定律。对自然界力学做了系统合理说对自然界力学做了系统合理说明，完成了人类对自然界认识明，完成了人类对自然界认识史上第一次理论大综合史上第一次理论大综合人类人类认识史上飞跃认识史上飞跃促进了促进了理性理性时代时代到来到来 量子概念量子概念标志着人类对客观标志着人类对客观规律规律认识认识，开始从，开始从宏观世界宏观世界深入深入到微到微观世界观世界狭义相对论狭义相对论（1905）和）和广义相对论广义相对论（1916）是对近代物理学理是对近代物理学理论框架重大突破，论框架重大突破，是人类是人类思想发展史思想发展史中一次中一次根本性变革根本性变革。知识归纳：知识归纳：自由落体定律自由落体定律科学发展科学发展思想进步思想进步第16页 伽利略伽利略 牛顿牛顿 普朗克普朗克 爱因斯坦爱因斯坦你在这些人物身上能感受到哪些科学精神？你在这些人物身上能感受到哪些科学精神？善于善于继承，勇于承，勇于质疑疑权威，勇于探索威，勇于探索创新新第17页 托勒密创造了一个宇宙，他连续了一托勒密创造了一个宇宙，他连续了一千四百年。牛顿也创造了一个宇宙，连续千四百年。牛顿也创造了一个宇宙，连续了三百年。爱因斯坦又创造了一个宇宙，了三百年。爱因斯坦又创造了一个宇宙，我还不能告诉你们我还不能告诉你们它会连续多久它会连续多久。萧伯纳萧伯纳相对论会是物理学发展终点吗？相对论会是物理学发展终点吗？三、未来之光三、未来之光 第18页 斯蒂芬斯蒂芬威廉威廉霍霍金金，被称为在世最伟，被称为在世最伟大科学家，他被誉为大科学家，他被誉为继爱因斯坦之后世界继爱因斯坦之后世界上最著名科学思想家上最著名科学思想家和最出色理论物理学和最出色理论物理学家。家。第19页科学是在对经典不停科学是在对经典不停继承继承和和理性质疑理性质疑中向前发展！中向前发展！第20页祝同学们学业有成！祝同学们学业有成！第21页狭义相对论 19，爱因斯坦发表了论动体电动力学，创建了狭义相对论。狭义相对论认为狭义相对论认为：时间和空间时间和空间都与物都与物质运动相关，伴随物质运动速度改变质运动相关，伴随物质运动速度改变而而改变改变。第22页这个故事形象地说明了时间和空这个故事形象地说明了时间和空间相对性。间相对性。为了对这一深奥理论做通俗说明，爱因斯为了对这一深奥理论做通俗说明，爱因斯坦曾经幽默地对一名男青年说：坦曾经幽默地对一名男青年说：“我打个比喻，我打个比喻，比如你比如你屁股坐在火炉上烤屁股坐在火炉上烤和和坐在公园柳荫下与坐在公园柳荫下与女士谈情说爱女士谈情说爱，那么，一样时间你以为哪一个，那么，一样时间你以为哪一个更长？更长？”男青年说：男青年说：“当然坐在火炉上烤时间当然坐在火炉上烤时间以为长久。以为长久。”爱因斯坦说：爱因斯坦说：“这就是我相对论这就是我相对论内容。内容。”第23页钟慢现象：钟慢现象：运动钟比静止钟走得慢，运动钟比静止钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走越慢，靠而且，运动速度越快，钟走越慢，靠近光速时，钟就几乎停顿了。近光速时，钟就几乎停顿了。第24页 “人们不要认为，牛顿伟大工作能被人们不要认为，牛顿伟大工作能被这一理论或者任何别理论所代替。他伟大这一理论或者任何别理论所代替。他伟大而明晰观念，作为自然哲学领域里整个近而明晰观念，作为自然哲学领域里整个近代概念基础，将永远保持它独特意义。代概念基础，将永远保持它独特意义。”爱因斯坦爱因斯坦狭义相对论与牛顿经典力学之间是什么关系？狭义相对论与牛顿经典力学之间是什么关系？继承和发展继承和发展思索：爱因斯坦相对论创建是不是意味着思索：爱因斯坦相对论创建是不是意味着牛顿力学消亡？牛顿力学消亡？第25页广义相对论（19）现实现实空间空间不是平坦，而不是平坦，而是是弯曲弯曲，物体，物体使周围时空弯使周围时空弯曲。这种弯曲曲。这种弯曲可使从它旁边可使从它旁边经过光线，改经过光线，改变路径。变路径。第26页 材料：195月，英国派出了两支远征队分赴非洲和南美两地观察日全食。此行是为了验证一个德国人奇怪理论。结果在拍摄到两张重合底片上能够清楚地看到一条笔直星光在穿过阴影中太阳时，竟然发生了偏转，偏转角是1.7秒，与爱因斯坦计算结果完全一致。爱因斯坦预言：遥远星光假如擦过太阳爱因斯坦预言：遥远星光假如擦过太阳表面将会发生表面将会发生1.7 秒秒偏转。偏转。第27页