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,第七單元 近代以來世界的科學歷程,科學勃興 進展輝煌,轉(zhuǎn)化生產(chǎn) 科技革命,文藝復興 思想解放,,,經(jīng)典力學、相對論和量子論、進化論（1、2課）,三次科學技術革命（3課）,科技歷程,科學是指運用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn) 實世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的知識體系。 技術泛指根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然科學原理而發(fā)展 成的各種工藝操作方法與技能。 近代科學是在收集材料的基礎上，從現(xiàn)象深入到本 質(zhì)，從經(jīng)驗定律上升為系統(tǒng)的科學理論。 傳統(tǒng)科學基本屬于現(xiàn)象的描述和經(jīng)驗的總結，沒有 形成系統(tǒng)的理論和相對獨立的科學體系。,,16世紀中期以后 為什么科學會出現(xiàn)新時期？ （即近代自然科學開始產(chǎn)生）,資產(chǎn)階級在經(jīng)濟上和政治上對自然科學的迫切需要 資本主義的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎 自然科學自身發(fā)展的需要 文藝復興、地理大發(fā)現(xiàn)和宗教改革地推動 科學家勇于探索和創(chuàng)新的精神,第11課 物理學的重大進展,判天地之美，析萬物之理。 ——莊子,下落的蘋果,升空的“神五”,探究： 他們分別是什么人？有什么貢獻？,一、經(jīng)典力學,1、伽利略：（16世紀末17世紀初） ①貢獻：發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學定律 物理學：落體定律、勻速運動、勻加速運動定律 天文學：用自己制造的望遠鏡證明了哥白尼的“日心說” ②意義：開創(chuàng)以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學，為經(jīng)典力學的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎,,伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學家和天文學家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學表述形式的近代科學，被譽為“近代科學之父”。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。,伽利略對亞里士多德力學觀的否定,亞里士多德的力學觀：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就會靜止。如：“推箱子”的例子,伽利略通過觀察、實驗和推理，得出結論：如果運動物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運動下去。,你認為伽利略能夠確定加速運動定律的關鍵途徑是什么？你有何啟示？,實驗；計算 實踐是檢驗真理的唯一標準,,哥白尼提出太陽中心說從根本上動搖了宗教神學的理論基礎,1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡。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鏡,伽利略的手稿,,經(jīng)典力學中應注意的地方 1.特征 ： 1）注重實驗 2）數(shù)學化 2.適用范圍：只適用于宏觀物體（宏觀世界）的運動; 只適用于物體運動的低速狀態(tài)，是絕對的時空論,2、牛頓： 貢獻： ①創(chuàng)立了經(jīng)典力學（標志：《自然哲學的數(shù)學原理》） ②提出物體機械運動的三大定律和萬有引力定律及物理 學的一些基本概念 意義： 海王星的發(fā)現(xiàn)證明了牛頓理論的預見性、科學性。 標志著近代科學的形成，推動了物理學的發(fā)展,質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學體系是最完美的物理學理論嗎？,19世紀末，面對經(jīng)典物理學近乎完美的發(fā)展，有的物理學家表示：“19世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學家只是修飾和完美這座大廈?！?高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，是經(jīng)典力學無法解釋的！,,牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經(jīng)長期擔任英國皇家學會會長，他還擔任過英國議會議員，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。,牛頓（ 1642—1727）,牛頓（1642-1727） 著作：《自然哲學的數(shù)學原理》 （1687）他提出了物體機械運動的三大定律和萬有引力定律，創(chuàng)建牛頓力學體系。,海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn),1、背景：經(jīng)典物理學的危機,19世紀末三大發(fā)現(xiàn)：x射線、放射性和電子 經(jīng)典力學無法解釋研究中的新問題，如：黑體輻射、光電效應等等 2、相對論的提出及主要內(nèi)容： 1905年，愛因斯坦提出狹義相對論和光速不變原理。 1916年，他完成了廣義相對論的最終形式。這被看作人類思想史上最偉大的成就之一。,二、相對論的創(chuàng)立 愛因斯坦,相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態(tài)），包括在相對論體系中。,3、相對論與牛頓力學的關系：,4、相對論建立的意義,相對論的提出是對近代物理學思想的一次重大革命， 它否定經(jīng)典力學的絕對時空論，深刻地揭示了空間、時間的本質(zhì)屬性。 它發(fā)展了牛頓力學，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。,,狹義相對論認為：時間和空間都與物質(zhì)的運動有關，隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化。,愛因斯坦關于相對論的比喻。 為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風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：“當然坐在火爐上烤的時間覺得長久。”愛因斯坦說：“這就是我的相對論內(nèi)容?！?這個故事形象地說明了時間和空間的相對性。,,廣義相對論認為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結構取決于物質(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。,狹義相對論發(fā)表100周年， 也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦， 但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。,相對論的現(xiàn)實意義舉例——相對論能修正GPS（全球定位系統(tǒng)） 全球定位系統(tǒng)———GPS的應用也已普及化了，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。,,三、量子論的誕生與發(fā)展,2、過程,愛因斯坦提出了光的量子理論,1、背景： ①19世紀末20世紀初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)。 ②實驗表明微觀粒子的運動不能用宏觀物體的運動規(guī)律進行描述。,1900年，德國普朗克提出量子假說,一門新的物理學分支——量子力學最終建立。,玻爾提出有關原子的量子理論,3、意義 （1）20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一,（2）標志著人類對客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到了微觀世界,（3）在量子論基礎上發(fā)展起來的量子力學極大地促進了原子物理、固體物理和原子核物理等科學的發(fā)展 （4）對化學、生物學、醫(yī)學等科學領域都產(chǎn)生了重大影響，帶來了許多劃時代的技術創(chuàng)新，這直接推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活,量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。 量子力學和狹義相對論結合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技術等奠定了理論基礎。,今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機到核能，航天，生物技術，幾乎沒有哪個領域不依賴于量子論。,物理學發(fā)展的過程,小結：物理學的發(fā)展給了我們什么樣的啟示？,敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，實踐出真知,普朗克（1858—1947）生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。他的父親是一位杰出的法律教授。普朗 克家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)藝術才干；另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登 山運動。,,科學線索： 1、伽利略是經(jīng)典力學奠基者，他的落體定律和勻速、加速運動概念，標志著物理學的真正開端。 2、牛頓是經(jīng)典力學的建立者，他的物體機械運動三大定律和萬有引力定律，標志著近代物理學的形成。 3、愛因斯坦的相對論和普朗克的量子論，是物理學思想的一次重大革命。 相對論否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀，深刻地揭示時間和空間的本質(zhì)屬性，即時空的可變性及時空變化的聯(lián)系性，樹立起新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀。量子論及在其基礎上發(fā)展起來的量子力學，促進了原子物理、固體物理和原子核物理等科學分支的發(fā)展，使人類對客觀物質(zhì)世界的認識，由宏觀世界深入到微觀世界。 4、以物理學革命為先導，帶動了化學、生物學、天文學、地理學等學科的理論也都發(fā)生了革命性的突破。 5、生物進化論的誕生，破解了生命起源之迷，給基督教神學以致命打擊，在科學界和思想界產(chǎn)生了巨大深遠震動。,技術線索： 主要講了近代以來的三次科技革命。 1、蒸汽時代。瓦特改良的蒸汽機，被稱為萬能蒸汽機，是工業(yè)革命中最偉大的發(fā)明，他解決了工業(yè)發(fā)展的動力問題，從此工業(yè)革命轟轟烈烈的開展起來，人類社會進入“蒸汽時代”。輪船、火車的出現(xiàn)，把原來彼此隔離的世界聯(lián)系起來，改變了世界的格局。 2、電氣時代。電氣技術的應用，引發(fā)了第二次工業(yè)革命，人類社會進入“電氣時代”。電力成為 工業(yè)發(fā)展的主要動力。電燈、電話、電報、電車、電影、無線電、廣播電臺的相繼問世，改善了信息交流，便捷了交通運輸，加強了世界各地聯(lián)系，豐富了人們的娛樂生活，使世界面貌大為改觀。 3、信息時代。互聯(lián)網(wǎng)的誕生，標志著信息時代到來，人類進入信息化社會。人類正面臨一個蓬勃發(fā)展的全新的文明形態(tài)。網(wǎng)絡與社會生活融為一體，把人類推向一個新的生活空間。,