近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌

近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌科學(xué)革命物理學(xué)生物學(xué)技術(shù)革命三次工業(yè)革命第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

知道經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容,伽利略、牛頓對經(jīng)典力學(xué)建立的主要貢獻(xiàn)；認(rèn)識經(jīng)典力學(xué)在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。

知道相對論、量子論的主要內(nèi)容；了解愛因斯坦建立相對論和光的量子理論、普朗克提出量子假說等史實；認(rèn)識相對論、量子論提出的意義。感受伽利略、愛因斯坦等科學(xué)家不迷信權(quán)威、為科學(xué)而不斷探索創(chuàng)新的進(jìn)取精神?！督虒W(xué)指導(dǎo)意見》中的學(xué)習(xí)要求一近代物理學(xué)的奠基人和革命者第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二托斯卡納勝跡-比薩斜塔[意]亞里士多德［希］伽利略[意]【為什么伽利略被稱為經(jīng)典力學(xué)的奠基人】近代科學(xué)的研究方法：伽利略的突出成就：近代以來的科學(xué)依靠科學(xué)實驗來檢驗和發(fā)展科學(xué)理論，而不像古代學(xué)者那樣只是依靠直觀感受和哲學(xué)思辨對自然界提出種種猜測?！滩膶?dǎo)語科學(xué)實驗自由落體定律第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二牛頓之“?！钡?頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

牛頓曾謙遜地說：“如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因為我站在巨人們的肩上?！薄九ｎD力學(xué)體系】內(nèi)容：地位運動三定律萬有引力定律伽利略、笛卡爾開普勒《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》F=ma；F=GM1M2/R2加速度定律萬有引力定律牛頓之“?！钡?頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

材料一：

1687年，牛頓的科學(xué)巨著《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》發(fā)表，牛頓的力學(xué)理論體系確立起來，這是人類認(rèn)識史上對自然規(guī)律的第一次理論上的概括和總結(jié)，所以有人把它譽為“從古到今最偉大的科學(xué)巨著”。經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位材料二：

《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》的貢獻(xiàn)不僅使牛頓聞名世界，也使世人對宇宙的認(rèn)識有了革命性的轉(zhuǎn)變，還對科學(xué)產(chǎn)生了革命性的影響，同時這本書也打開了工業(yè)革命的大門。牛頓除了解決潮汐如何產(chǎn)生、彗星如何劃越天空等困惑人類的古老問題外……若沒有這樣的了解，大自然的各種力就不會得到利用，而這正是工業(yè)革命的成就：它將人類從黑暗中，從對大自然的奇想中，拉往科技時代，拉向操控宇宙之力的時代。（1）完成了人類對自然界認(rèn)識上的第一次理論大綜合；（2）體現(xiàn)了自然科學(xué)驚人的預(yù)見力和巨大的理論指導(dǎo)意義。（3）標(biāo)志著近代科學(xué)的誕生；打開了工業(yè)革命的大門。第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二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)驗證了萬有引力定律的科學(xué)性。第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

當(dāng)?shù)聡奈锢韺W(xué)家普朗克年輕時向他的老師求教，是選擇音樂還是物理學(xué)作為自己終身的職業(yè)時，得到的答復(fù)是：“物理學(xué)基本是一門已經(jīng)完成了的科學(xué)，因此，對于物理學(xué)的研究實際上是不會有多大成果的?！?/p>

當(dāng)時許多物理學(xué)家認(rèn)為：“19世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈?！?/p>

質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系真的是最完美的物理學(xué)理論嗎？第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

背景：經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)

經(jīng)典物理學(xué)是以日常生活中常見的低速運動的物體為研究對象的，一旦進(jìn)入光速運動時，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確

在這種背景下，量子論與相對論應(yīng)運而生

以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)無法解釋19世紀(jì)末以來的物理學(xué)新發(fā)現(xiàn)，如：微觀世界、原子、宇宙放射線、高速光學(xué)元素的放射性、電子運動、黑體輻射、光電效應(yīng)等等第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二量子論:物體在發(fā)射輻射時和吸收輻射時,以一定的數(shù)值的數(shù)倍進(jìn)行能量交換.提出”能量原子”標(biāo)志：《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》內(nèi)容：愛因斯坦成功解釋光電效應(yīng)（諾貝爾物理學(xué)獎）發(fā)展：從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念(開始從宏觀世界深入到微觀世界),使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念發(fā)生了重大變革影響：量子論的誕生第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

愛因斯坦1905年提出的相對論，后來稱作狹義相對論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到“時間”會因速度快慢而改變的結(jié)論。

相對論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一個小時；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測定也是一個小時。但是由地面上的人員，來測定在宇宙飛船中播放的時間呢？根據(jù)牛頓的理論，因為時間是絕對的，所以也是一小時；但是愛因斯坦的理論則認(rèn)為應(yīng)該是一個多小時，因為時間是相對的，在不同速度下測量時間，長度是不一樣的。狹義相對論法國協(xié)和式飛機(jī)上的鐘就比地球上的鐘慢.第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二廣義相對論:

物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強(qiáng)度。廣義相對論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。第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二1919年5月，英國派出了兩支遠(yuǎn)征隊分赴非洲和南美兩地觀察日全食，經(jīng)過認(rèn)真的研究得出最后的結(jié)論是：星光在太陽附近的確發(fā)生了一點七秒的偏轉(zhuǎn)。第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二太陽能電池、防盜報警器和照相機(jī)的測光表者是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)的；新中國在20世紀(jì)60年代成功爆炸了第一顆原子彈，這是對愛因斯坦相對論的應(yīng)用。

核能利用了這樣一個物理現(xiàn)象：當(dāng)鈾原子發(fā)生裂變時，總質(zhì)量的微量損失可以轉(zhuǎn)變成能量，其依據(jù)正是著名等式E=mc2

。如今，核能為英國提供了25%的電力；全球定位系統(tǒng)———GPS的應(yīng)用也已普及化了，許多城市的公共汽車、出租車上都安裝了它。早期的GPS接收器確定物體位置的誤差是在15米范圍內(nèi)，這個誤差可以用愛因斯坦相對論來修正?！瓙垡蛩固沟目茖W(xué)理論在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用的具體例子。第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二牛頓力學(xué)體系、狹義相對論和廣義相對論的關(guān)系項目區(qū)別（適用范圍）關(guān)系（地位）牛頓力學(xué)體系與狹義相對論牛頓。狹義狹義相對論與廣義相對論狹義廣義宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律微觀物體高速運動的客觀規(guī)律狹義相對論打破絕對時間和絕對空間，牛頓力學(xué)是相對論的一種特例。但不是對牛頓力學(xué)全盤否定,而是繼承和發(fā)展廣義相對論第一次闡述四維時空和物質(zhì)分布相聯(lián)系的的重要思想。適用于高速運動中的勻速運動體系適用于高速運動中的加速運動體系比一比第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二科學(xué)家主要成就意義伽利略牛頓普朗克近代物理學(xué)發(fā)展過程中的主要成就及意義自由落體定律為經(jīng)典力學(xué)奠定基礎(chǔ)《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（物體運動三大定律和萬有引力定律）標(biāo)志著牛頓力學(xué)體系的形成

相對論（狹義、廣義）量子理論愛因斯坦標(biāo)志人類邁入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)時代構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱經(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小結(jié)觀念變革（光電效應(yīng)）第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二3（2008廣東卷）19世紀(jì)，西方人宗教信仰的虔誠度降低。與這一趨勢形成無關(guān)的科學(xué)家是（）A、牛頓 B、達(dá)爾文 C、愛因斯坦 D、伽利略1.（2008江蘇高考）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2.（2008上海卷）“月亮即不會掉下來，也不會離去，那是因為它的運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4、從經(jīng)典力學(xué)到相對論的發(fā)展，說明：①科學(xué)成就是“站在巨人肩膀上”的發(fā)現(xiàn)②人類對自然界的認(rèn)識是隨著時代前進(jìn)而不斷發(fā)展的③人類開始從宏觀世界深入微觀世界認(rèn)識客觀規(guī)律④科學(xué)的發(fā)展是無止境的、無權(quán)威的A、①③④B、①②④C、②③④D、①②③考一考BACB第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二材料一牛頓的名言：我所做成了的事，都是由于我耐心的思考。如果說我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因為站在巨人肩上的緣故。我不過就像是一個在海濱玩耍的小孩，為不時發(fā)現(xiàn)一塊比尋常更為光滑的石子或一片比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜，而對于展現(xiàn)在我面前浩瀚的真理的海洋，我還沒有發(fā)現(xiàn)呢。材料二牛頓（1642年～1727年）生活的時代，英國皇家學(xué)會還在以觀察來驗證科學(xué)概念的方法，而牛頓則將實驗作為得出科學(xué)概念的主要途徑，這種研究方法被后人總結(jié)為“歸納——演繹”法。材料三歐洲的科學(xué)革命在很大程度上應(yīng)歸功于同時發(fā)生的經(jīng)濟(jì)革命?！?jīng)濟(jì)上的進(jìn)步導(dǎo)致技術(shù)上的進(jìn)步；后來轉(zhuǎn)而又促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展和受到科學(xué)的促進(jìn)?！?/p>

——斯塔夫里阿諾斯《全球通史》我來當(dāng)老師寫一寫

根據(jù)三則材料，你可以從哪些角度設(shè)計考題？第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二4、結(jié)合所學(xué)知識，指出“牛頓生活的時代”是怎樣的時代。牛頓之后物理學(xué)有什么重大突破？1、根據(jù)材料一并結(jié)合所學(xué)知識，列舉兩位影響了牛頓的“巨人”。2、根據(jù)材料一并結(jié)合所學(xué)知識，回答牛頓發(fā)現(xiàn)了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？3、根據(jù)材料回答牛頓為什么能發(fā)現(xiàn)“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？或者根據(jù)材料并結(jié)合所學(xué)知識，回答牛頓獲得巨大成就的原因。5、牛頓身上有哪些優(yōu)秀品質(zhì)值得我們學(xué)習(xí)？或優(yōu)秀的科學(xué)家應(yīng)該具備怎樣的素質(zhì)？……如：第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二謝謝大家第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

“我好像是一個在海邊玩耍的孩子，不時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海。”

——牛頓臨終遺言①牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？②他是怎么撿到這些“光滑石子”和“美麗貝殼”的？③他撿拾這些“石子”和“貝殼”的過程給我們哪些啟示？第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

愛因斯坦說，在牛頓（1642年～1727年）時代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念至今仍然指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。（1）“牛頓時代”是什么樣的時代？（2）牛頓在哪些科學(xué)領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)？試舉兩例成就。（3）有人認(rèn)為相對論的建立使牛頓在歷史上的光輝被抹掉了。這種觀點是否正確？為什么？

練一練第26頁，共28頁，2023年，2月20日，星期二

閱讀材料愛因斯坦說，在牛頓時代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的惟一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。請回答：⑴“牛頓時代”是什么樣的時代？

⑵牛頓在哪些科學(xué)領(lǐng)域有突出貢獻(xiàn)？試舉兩例成就。

17世紀(jì)中葉至18世紀(jì)20年代；資本主義不斷發(fā)展，啟蒙思想興起與傳播，近代科學(xué)不斷取得進(jìn)展。

數(shù)學(xué)方面，建立微積分學(xué)，使精密的測量和變量計算有了可能。力學(xué)方面，提出物體機(jī)械運動的三大定律和萬有引力定律，