近代物理学的奠基人和革命者-课件

1942年1月8日在英国牛津出生，曾先后毕 业于牛津大学和剑桥大学，并获剑桥大学 哲学博士学位。
他在21岁时就不幸患上了会使肌肉萎缩的 卢伽雷氏症，演讲和问答只能通过语音合 成器来完成。
英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教 授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家， 是本世纪享有国际盛誉的伟人之一，被称 为在世的最伟大的科学家，还被称为“宇 宙之王”。
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。
2 狭义相对论（1905年提出），以光速永不改变、相对 性原则来推论，得到“时间”会因速度快慢而改变的结 论。
相对论的例子：一卷录音 带，如果在地面上播放需要一 个小时；在快速飞行的宇宙飞 船里播放，宇宙飞船里的人测 定也是一个小时。但是由地面 上的人员，来测定在宇宙飞船 中播放的时间呢？根据牛顿的 理论，因为时间是绝对的，所 以也是一小时；但是爱因斯坦 的理论则认为应该是一个多小 时，因为时间是相对的，在不 同速度下测量时间，长度是不 一样的。
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33、告诉你使我达到目标的奥秘吧，我唯一的力量就是我的坚持精神。
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34、成大事不在于力量的大小，而在于能坚持多久。
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35、一个人所能做的就是做出好榜样，要有勇气在风言风语的社会中坚定地高举伦理的信念。
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36、即使在把眼睛盯着大地的时候，那超群的目光仍然保持着凝视太阳的能力。
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37、你既然期望辉煌伟大的一生，那么就应该从今天起，以毫不动摇的决心和坚定不移的信念，凭自己的智慧和毅力，去创造你和人类的快乐。
他被誉为“在世的最伟大的科学 家”“另一个爱因斯坦”“不折不扣的生 活强者”“敢于向命运挑战的人”。

“三个苹果”改变世界
第一个
—— 诱惑了夏娃，世界便有了人类
第二个
——砸醒了牛顿，人类便有了近代科学
第三个
—— 成就了乔布斯，人类便有了精彩生活
——近代物理学的奠基人和革命者
பைடு நூலகம்
一、“苹果”的诱惑
诱惑
亚当夏娃的故事
二、“苹果”的思考
（一）“苹果”的思考之一 —— 经典力学
牛顿26岁担任剑桥大学教授；29岁被接 纳为皇家学会会员； 60岁当选为皇家学会主 席,62岁受封为爵士，在所有的自然科学家中，
（2）意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的
重要思想。
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1999年12月26日美国《时 代周刊》将爱因斯坦评为“世纪 伟人”，认为相对论不仅揭开了 原子和宇宙的秘密，而且对社会 和文化也产生了深远影响:“相对 论间接地为道德、艺术和政治方 面的新相对主义铺平了道路。”
量子理论让人们从根本上改变了近代物 理学中的传统观念，使物理学乃至整个自然 科学的观念都发生了重大变革。
爱因斯坦 E=mc2
改变人类100年
狭义相对论发表100周年，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。
（三）“苹果”的思考之三——相对论
（1）内容：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。
（2）牛顿力学与狭义相对论的关系 时空观
牛顿力学 绝对时空观
狭义相对论 相对时空观
运动观
宏观 物体
低速运动 高速运动
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（三）“苹果”的思考之三——相对论
（1）内容： 广义相对论认为，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 的情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。空间、时间不是 独立的实在，它们是物质存在的形式。

进步
2．如图是国际物理年标识，为纪念某科学理论诞生100周
年，联合国确定2005年为国际物理年。与之相关的科学
家是（ C）
A．牛顿 B．达尔文 C．爱因斯坦 D．普朗克
3. 年，在诺贝尔奖各奖项即将揭晓之际，诺贝尔 会 评出了诺贝尔奖百余年 上“最受尊崇的”三位获奖者。 其中之一是1921年物理学奖得主阿尔伯特·爱因斯坦。“爱 因斯坦是一个造物者！”这是著名华裔物理学家、诺贝尔奖 得主杨振宁对爱因斯坦的评价。杨振宁在这里高度评价爱因 斯坦，主要依据是他（ ） A．否定了牛顿力学体系 DB．创立了现代物理学 C．改变了人们的思维模式 D．提出了相对论
狭义相对论发表100周年，
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的意义。
⑶相对论建立的意义
①是对近代物理学理论框架的重大突破，深刻揭示了空间和时间 的本质属性。
②全新的时空观、运动观和物质观的形成，是人类思想发 展史中的一次根本性变革。
量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人 类开始从宏观世界深入到微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成原 子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子 技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。
②内容
时间和空间都与物质运动有关
时间和空间随着物质运动速度的变化而变化
E=mc2
修正了牛顿力学的绝对时空观
③狭义相对
论的影响
继承和发展了牛顿力学
奠定了利用原子能的理论基础
(2)广义相对论
①提出：1916年
②内容
③意义： 第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想
爱因斯坦关于相对论的比喻，为了对这深奥理论做通俗的说明， 他曾风趣地对一名男青年说：“我打个比方，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，同样的时间你 觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得 长久。”形象地说明了时空相对性。

5、牛顿力学体系建立的意义是什么？ （1）、对生产力-推动力工业革命发展。 牛顿-瓦特。 （2）、对未来世界-惊人的预见力和理论指 导意义（海王星的发现、潮汐现象）。 （3）、对自然科学-牛顿力学体系是近代 自然科学形成的标志。 (4)、对思想-启蒙运动-戊戌变法的舆论来 源,牛顿的万有引力传入中国，康有为、梁 启超和谭嗣同等人，从牛顿学说中寻找维
（2015〃江苏单科〃15）“科学革命引发了观念形态的 革命：宗教神秘主义的面纱和覆盖真相的无知之幕被理 性之手撩开一角，传统的权威受到撼动，人类第一次从 对自然恐惧的阴影下走出来，重新审视自身的价值和能 力。”此处“科学革命”的代表人物是 A．牛顿 B．达尔文 C．爱因斯坦 D．普朗克
（A）
（2015〃福建文综〃22）16、17世纪欧洲学者质疑、改 变和放弃了欧洲所继承知识中最神圣化的认识。科学革 命的思想巨变使他们重新考察和描述宇宙的性质及其力 量。在这里，对宇宙的性质及其力量作出“革命”性描 述的理论是 A．进化论 B．万有引力定律 C．量子论 D．相对论
对自然科学；对生产力；对思想„„
（一）经典力学体系的创立和发展
2.牛顿力学体系
牛顿运动三 定律
惯性定律
加速度定律 作用和反作用力定律
（1）产生过程
万有引力定律
（2）理论的科 学性和预见性
①准确算出了地球的平均密度 和扁平率 ②正确地解释了潮汐的成因 ③发现了海王星
（一）经典力学体系的创立和发展
（A）
知识延伸：中国古代科技特点与西方近代科技比较
中国古代科技 西方近代科技
重经验： 是对生产经验 重实验： 注重观察和实验与 的总结和对自然现象的直 严密逻辑体系相结合。(属理 接描述，缺乏理论探索。 论科学) (属应用科学) 技术化倾向严重，封闭

（2）理论的科学 性和预见性
②正确地解释了潮汐的成因 ③发现了海王星
经典力学体系的历史地位
英国著名的哲学家休谟曾说：“我们被放在这有如戏院 的世界上，每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道， 我们既没有足够的智慧预见未来，也没有能力防止那些使我 们不断受伤害的不幸事件发生。我们被悬挂在永恒的疑惧之 中……” ——《大国崛起》解说词 三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么 往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的 问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现， 人类才终于结束了这种状态。 ——《大国崛起》解说词
——牛顿临终遗言 （1）牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和 “美丽的贝壳”？ （2）他是怎么捡到这些“光滑的石子” 和“美丽的贝壳”的？ （3）他捡拾这些“石子”和“贝壳”的 过程给我们哪些启示？
2.牛顿力学体系
惯性定律
牛顿运动三 定律
加速度定律 作用和反作用力定律
（1）产生过程
万有引力定律 ①准确算出了地球的平均密度 和扁平率
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。
（三）相对论的建立
1、狭义相对论。
1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力 学》，创立了狭义相对论。 狭义相对论的基础：相对性原理 光速不变原理
狭义相对论认为：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。
爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家， 他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念， 得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒 二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为 此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还 证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的 新方法。

近代以来科学技术的辉煌
——近代物理学的奠基人和革命者
一个伟大的科学家与苹果的故事
一天一个善于思考 的人坐在花园里， 看到一个苹果的偶 然落地，这个善于 思考的人的头脑开 了窍，后来这个人 成为了近代伟大的 物理学家，同时也 给人类思想史的发 展带来了转折 ……
一、光芒初现
1642年12月25日，牛顿出生， 只有三磅重，谁也没有料到这个 看起来微不足道的小东西会成为 了一位科学巨人.
你认为牛顿的力学体系完美了吗？
高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法 解释的！
二、星光璀璨 从宏观世界到微观世界
普朗克：1900年发表《关
于正常光谱能量分布定律 的理论》标志着量子理论 的诞生。
意义：人类对客观规律的 认识，开始从宏观世界深 入到微观世界
1905年，爱因斯坦成功解释光电效应
理性的质疑
“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。”
——牛顿临终遗言
牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美 丽的贝壳”？
经
惯性定律
典 力
物理运动 三大定律
加速度定律
学 体
万有引力 定律
作用力与反作用力定律
系
《自然哲学的数学原理》 （1687）
既然物质世界有着如此的自然规律，那么 在人类社会的发展中，也应该有类似的规律存 在。只要能将牛顿破解自然之谜的科学方法， 运用于人类社会，那么社会发展的规律也能被 把握，人类就可以握住自己的命运咽喉。 后来 的历史学家和哲学家把这种世界观称为“理性 主义”。
——《大国崛起》解说词
牛顿的科学成就促进了启蒙运动的进一步发展