爱因斯坦与牛顿的一生1精品PPT课件

【答案】D
学以致用
【3】关于伽利略理想实验,下列认识正确的是：
A.理想实验是不科学的假想实验。
牛 B.理想实验所得到的结论是不可靠的。
顿 C.理想实验是一种科学方法。 第 D.牛顿第一定律描述的是一种理想化状态。
一 【4 】火车在长直轨道上匀速行驶,坐在车厢内的一人将手中 的钥匙相对车竖直上抛,钥匙将落在
定 所以撕成两截。
律
惯性现象的应用与防止
牛 顿 第 一 定 律
小结
亚里士多德
伽利略
笛卡尔
提出问题，引起争议
创立方法，引导方向
补充完善，深化知识
牛
顿
第
牛顿
系统总结，形成定律
一
定 牛顿第一定律： 律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作
用在它上面的力迫使它改变这种状态。
物体的惯性及应用
学以致用
一 问题：1.怎样解释撕纸游戏呢？
定
2.运动和力之间到底有什么关系呢？
律
第四章 牛顿运动定律
1 牛顿第一定律
一、历史回顾
牛 顿 第 一 定 律
伽利略（1564-1642）
1642-1727
一、历史回顾
1.亚里士多德的观点 （2000多年前古希腊）
——力是维持物体运动状态的原因。
牛
一切运动物体终将归于静止。
牛 动情况得出怎样的判断？
顿 （1）细线竖直悬挂：静止或匀速直线运动；
第 （2）细线向图中左方偏
一 斜：向左减速或向右加速；
定
（3）细线向图中右方偏 斜：向左加速或向右减速 。
律
1、不要做刺猬，能不与人结仇就不与人结仇，谁也不跟谁一辈子，有些事情没必要记在心上。 2、相遇总是猝不及防，而离别多是蓄谋已久，总有一些人会慢慢淡出你的生活，你要学会接受而不是怀念。 3、其实每个人都很清楚自己想要什么，但并不是谁都有勇气表达出来。渐渐才知道，心口如一，是一种何等的强大! 4、有些路看起来很近，可是走下去却很远的，缺少耐心的人永远走不到头。人生，一半是现实，一半是梦想。 5、你心里最崇拜谁，不必变成那个人，而是用那个人的精神和方法，去变成你自己。 6、过去的事情就让它过去，一定要放下。学会狠心，学会独立，学会微笑，学会丢弃不值得的感情。 7、成功不是让周围的人都羡慕你，称赞你，而是让周围的人都需要你，离不开你。

“让人们欢呼这样一位多 么伟大的人类荣耀在世界 的存在。”
印象牛顿
印象一：伟大的天才
伟大的天才
领域
成
就
数学
提出二项式定理和微积分的初步算法
物光 理学 学力
学
天文学
1）制作折射望远镜，对太阳光进行反射实验，证明日光由七色光组成，说 明物体颜色的形成原理； 2）在《关于光和色的新理论》中提出光的 “微粒说”。
1936年，苏富比拍卖公司拍卖，惊奇地发现 了牛顿留下的50多万英文单词的炼金术手稿 和100多万单词的神学手稿。
手稿被凯恩斯购得。1942年他在英国皇家 学会发表演说：“我不认为任何人在看完 那一箱文件之后，还会把他看成是那样一 位道德高尚的伟人。”
印象牛顿
印象一：伟大的天才 印象二：隐秘的斗士
——王洪鹏《牛顿学说在中国的早起传播及其影响》
伟大的天才 伟大的成就 伟大的方法
伟大的影响
数学、物理学、天文学 经典力学是对自然科学 的第一次理论概括
数学与实验相结合； 归纳-演绎法，开创近 代科学研究方法
推动近代自然科学发展 推动工业革命 推动启蒙运动 推动政治民主化
赫胥黎曾说：牛顿作为至高天才的代价就是无法 发展出友情、爱情、父爱等许多值得拥有的事物。
——波斯坦《剑桥欧洲经济史第六卷》
牛顿意识(理性思考、规律探寻 )
伟大的天才
伟大影响三：思想近代化角度—— 推动启蒙运动
材料一：英国诗人蒲柏为牛顿写的墓志铭 ：“自然与自然的法则 在黑夜隐藏，上帝说，让牛顿出世！世界一片光。 ”
材料二：从最广泛的意义来说，法是由事物的性质产生出来的必然 关系。在这个意义上，一切存在物都有它们的法；物质世界有它的 法；……人类有他们的法。

雷实验”，即“以太漂移”实验。实验结果证
明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相
反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以
太”之间没有相对运动。因而，根本找不到
“以太”或“绝对静止的空间”。由于这个实
验在理论上简单易懂，方法上精确可靠，所以， 实验结果否定“以太”之存在是勿庸置疑的。
• 迈克耳逊一莫雷实验使科学家处于左右 为难的境地。他们或者须放弃曾经说明 电磁及光的许多现象的以太理论。如果 他们不敢放弃以太，那末，他们必须放 弃比“以太学”更古老的哥白尼的地动 说。经典物理学在这个著名实验面前， 真是一筹莫展。
堂。会上，英国著名物 理学家W．汤姆生（即 开尔文勋爵）发表了新
年祝词。他在回顾物理
学所取得的伟大成就时
说，物理大厦已经落成， 所剩只是一些修饰工作。
“物理学的晴空上出现了两朵乌 云”
• 同时，他在展望20世纪物理学前景时， 却若有所思地讲道：“动力理论肯定了 热和光是运动的两种方式，现在，它的 美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩 了，”
5. 《物体的惯性是否决定其内能》：建立在狭 义相对论基础上，表明质量和能量可互换， 后来推出最著名的科学方程：E=mc2。（11 月）
19世纪末的物理学状况
• 物理学发展到19世纪末期，可以说是达 到相当完美、相当成熟的程度。一切物 理现象似乎都能够从相应的理论中得到 满意的回答。
• 力学
– 一切力学现象原则上都能够从经典力学得到 解释，牛顿力学以及分析力学已成为解决力 学问题的有效的工具。
– “第一朵乌云出现在光的波动理论上，” – “第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克
斯韦-玻尔兹曼理论上。”
第一朵乌云—— 迈克耳逊－莫雷 实验与“以太”说破灭

微积分方法上，牛顿所作出的极端重要的贡献是，他不但 清楚地看到，而且大胆地运用了代数所提供的大大优越于几何 的方法论。他以代数方法取代了卡瓦列里、格雷哥里、惠更斯 和巴罗的几何方法，完成了积分的代数化。从此，数学逐渐从 感觉的学科转向思维的学科。
微积产生的初期，由于还没有建立起巩固的理论基础，被 有受别有用心者钻空子。更因此而引发了著名的第二次数学危 机。这个问题直到十九世纪极限理论建立，才得到解决。
在爱因斯坦小的时候，有一天德皇军队通过慕尼黑的市街，好奇的人们都涌向窗前喝彩助兴， 小孩子们则为士兵发亮的头盔和整齐的脚步而向往，但爱因斯坦却恐惧得躲了起来，他既瞧不起 又害怕这些“打仗的妖怪”，并要求他的母亲把他带到自己永远也不会变成这种妖怪的国土去。 中学时，母亲满足了爱因斯坦的请求，把他带到意大利。爱因斯坦放弃了德国国籍，可他并不申 请加入意大利国籍，他要做一个不要任何依附的世界公民……大战过后，爱因斯坦试图在现实的 基础上建立他的世界和平的梦想，并且在“敌国”里作了一连串“和平”演说。他的思想和行动， 使他险遭杀身之祸：一个抱有帝国主义野心的俄国贵族女刺客把枪口偷偷对准了他；德国右翼刺 客们的黑名单上也出现了阿尔伯特·爱因斯坦的名字；希特勒悬赏两万马克要他的人头。为了使自 己与这个世界保持“和谐”，爱因斯坦不得不从意大利迁到荷兰，又从荷兰迁居美国，而且加入 了美国国籍。他认为，在美国这个国度里，各阶级的人们都能在勉强过得去的友谊中共存下去。 （节选自《应用写作》学术月刊1985年第5-6期《爱因斯坦的反省》）
牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。
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创建微积分 牛顿在数学上最卓越的成就是创建微积分。他超越前人的 功绩在于，他将古希腊以来求解无限小问题的各种特殊技巧统 一为两类普遍的算法－－微分和积分，并确立了这两类运算的 互逆关系，如：面积计算可以看作求切线的逆过程。

制作 折射望远镜 ，对太阳光进行反射实验，证明日光 由七色光组成，说明 物体颜色的形成原理 ；
”。
力 创立了物体运动 三定律 和 万有引力 定律； 学 《 自然哲学中的数学原理 》,标志着经典力学理论体
系的建立。 制作了世界上第一架 反射望远镜 考察行星运动，解 天文学 释了潮汐现象 、 地球的圆扁形状 等问题。
1687 出版《自然哲学中的数学原理》 1727 去世 依据年表，结合所学知识，分析牛顿取得成就的时代背景。
（从政治、经济、思想等角度进行分析）
牛顿所处的时代背景
1. 政治经济上：英国资产阶级革命也正蓬勃展开 ，资产阶级为了更好地发展经济，赢得更广阔 的市场，渴求科学知识。 2. 思想上：14世纪以来，文艺复兴、宗教改革、 造成的思想解放和观念启蒙，给英国以及欧洲 带来了精神文化的空前繁荣； 3. 科学上：自然科学获得新的生命并蓬勃成长， 但对于自然和自然规律的认识仍然不完整。
18世纪60年代：英国开始工 业革命
牛顿在社会发展中的作用 • 1牛顿力学 体系完成了 科技发展史 人类对自然 界认识史上 的第一次理 论大综合。 3牛顿的科 学成就为英 国工业革命 提供科学理 人类文明史 论。 2牛顿“归 纳—演绎” 等科研方法 对近代科学 研究有引导 意义。 4牛顿的科 学成就促进 了启蒙运动 的进一步发 展
1916 37岁 发表总结性论文提出
广义相对论
。
1919 40岁 其理论被视为“人类思想史中最伟大的成就之一”。 1921 43岁 在 宇宙学 统一场论 等物理学其他领域已进行了深入研 究。11月9日因光电效应 研究而获得1921年诺贝尔物理学 奖。 1925 46除了关于量子力学的完备性问题、引力波以及广义相对论的 — 76岁 运动问题以外，爱因斯坦几乎把他全部的科学创造精力都用 于统一场论的探索。

3、成绩平平、自学能力强。在整个 中小学时代常常被斥为“生性孤 僻、智力迟钝”，“不守纪律、 心不在焉、想入非非”。
二、爱因斯坦的科学成就
1、提出相对论
（1）狭义相对论 1905年《物体的电力学》发表，提出匀速运动体
系的狭义相对论，标志着狭义相对论的提出 内容：两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。 在相对性原理中，质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是
（三）个性特征
1、和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也 未显出智力超群，相反，到了四 岁多还不会说话，家里人甚至担 心他是个低能儿。爱因斯坦小时 候头很大，形狀也奇怪，4岁还不 会说话；行为迟钝，他說話所用 的 時間比起別的孩子要多得多。
2、孤独：他不愿和其他孩子在一 起玩耍，总喜欢一个人玩，并且 老是陷在沉思之中，如痴如呆。
爱因斯坦的“时空弯曲”概念
2、光的量子论（获得诺贝尔奖）
1）、普朗克提出量子假说。
2）、爱因斯坦提出光的量子理论－解释光电效应 1921年因光电效应研究获诺贝尔物理学奖。
量子力学标志着人类对客观规律的认识，开始从 宏观世界深入到微观世界。 今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能， 航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。
3、提出了著名的质能关系式：E=mc2，质能关系式 对后来发展的原子能事业起到了指导作用 4 。 1916年在辐射量子方面提出引力波理论。 5 古希腊亚里士多德的著作《物理学》
哥白尼－太阳中心说，打破地心学说
开普勒－行星按一定轨道运行
伽利略－宣传“日心说”、望远镜 、温度 计、落体定律：自由落体，匀速运动，匀加 速运动。经典力学基础奠基者，是近代物理 的开端
爱因斯坦根据相对论的观点提出 质能转换理论后，曾致信美国总 统罗斯福，建议美国研制原子弹 ，以便在二战中尽快战胜法西斯 国家。45年8月 美国 先后在日本 的广岛、长畸投下两颗原子弹， 加速了日本法西斯的投降，但对 无辜平民的伤害也同样令全世界 震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。 从这件事中，我们能得到什么启 发？我们应如何对待科学的发展 ？ 爱因斯坦作为一个杰出的科学 家为人类的和平作了哪些努力？

即将14岁的时候，牛顿有了一个微妙的转折， 学校的一个高年级的小霸王无缘无故踢了牛顿肚 子一脚。这一下，牛顿像复苏的火山似的爆发了， 他不顾一切反扑过去支制服了这个高大男孩。最 关键的是，这次打架唤醒了牛顿强烈的自我意识， 他开始用心钻研功课，并且进步之快令人惊讶不 已。
1654年，德国的工程师盖里克做了著名的马德堡 半球实验，当事情传到英国以后，极大地激发了牛顿 对科学实验的兴趣，牛顿开始投入对科学的探索。
巴罗不久被选拔为皇家教堂祭司，他趁机将牛顿 的望远镜介绍给了国王。牛顿应邀将他的望远镜送到 皇家学会展出，引起了轰动，因此不久被提名加入皇 家学会。1672年1月11日，牛顿顺利通过选拔，正式 成为会员，此时的牛顿还不满30周岁。
作为对皇家学会的回报，牛顿将题为《关于光和色的新 理论》的论文交给了皇家学会，这是牛顿正式发表的第一 篇论文。核心是：白色的光是通常的颜色，它是由折射率 不同的光线按一定比例组合而成的。然而观点一经提出， 便遭到罗伯特·胡克的无情批驳。胡克此人多才多艺、研究 广泛，但特点是聪明而善妒，能察觉到许多真理，却缺乏 数学才能对之作不出严密的论证，而当别人证明时，他又 不服气，常常挑起科学成果论战。牛顿数学很好，所以一 直遭其排挤。
1674年底，牛顿发表《解释光的性质的假说》，提出光 的本质微粒说，而胡克和惠更斯更倾向于光的波动说，于 是历史上著名的光的波粒之争在双方之间展开，由于微粒 说能解释更多现象，所以牛顿的微粒说最终取胜。他带来 的另一个结果是—牛顿在学术界声望日隆。
令人难以理解的是，在专注的学术研究和艰苦的争论的 同时，牛顿还狂热的投入炼金术。他将可能的时间几乎全 部用于炼金术，甚至有时一天只吃一顿饭。根据牛顿研究 者的估计，牛顿一生断断续续用于炼金术的时间加起来超 过十年。从事炼金术成为伴随牛顿一生的一项与学术无关 的活动。但其目的又是什么？

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2．牛顿力学 (1)三大定律：1687年，牛顿在科学巨著《自然哲学中的数 学原理》中，确定了解决万有引力问题的__物__体__运__动_____ __三__定__律___，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。 (2)体系形成：把伽利略和开普勒等人提出的理论加以科学 整理，从而构成一个完整的力学理论体系。 (3)地位：牛顿力学成为经典力学理论，居于物理学的统治 地位，直到爱因斯坦相对论的提出和__量__子__力__学__的建立才 打破了这种绝对权威。
从学生时代起，就养成了勤奋学习的习惯；在科学研究 上，是一个专注的科学家和勤奋的探索者。 2．科学的研究方法 以___实__验___作为得出科学概念的方法，这种方法被后人总 结为“_归__纳__—__演__绎__法___”。 3．严肃的科学态度 在实验中得出结论后，还要在进一步的实验中证明自己所 得结论的正确性。
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【史论总结】 牛顿被称为“近代科学之父”的原因 (1)牛顿是举世闻名的英国物理学家、天文学家和数学家， 在多个领域多有建树，对近现代科学的发现影响深远。 (2)在天文学方面，他解释了潮汐现象，指出潮汐的大小不 但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系；牛顿从理 论上推测出地球不是正球体。 (3)在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建 立了三条运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力 学的理论体系。
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主题二 评价牛顿
【史料探究】 史料一 爱因斯坦说：“在牛顿时代，牛顿的道路是一位 具有最高思维能力和创造力的人所能发现的惟一道路；牛 顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。” 1942年，爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年撰写了一篇文 章，对牛顿的一生作了如下评价：“只有把他的一生看作 为永恒真理而斗争的舞台上之一幕才能理解他。”