1、近代以来科学技术的辉煌,专题七,科学线索：1、伽利略是经典力学奠基者，他的落体定律和匀速、加速运动概念，标志着物理学的真正开端。2、牛顿是经典力学的建立者，他的物体机械运动三大定律和万有引力定律，标志着近代物理学的形成。3、爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论，是物理学思想的一次重大革命。 相对论否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示时间和空间的本质属性，即时空的可变性及时空变化的联系性，树立起新的时空观、运动观和物质观。量子论及在其基础上发展起来的量子力学，促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学分支的发展，使人类对客观物质世界的认识，由宏观世界深入到微观世界。4、以物理学革命为先导，带动了化
2、学、生物学、天文学、地理学等学科的理论也都发生了革命性的突破。5、生物进化论的诞生，破解了生命起源之迷，给基督教神学以致命打击，在科学界和思想界产生了巨大深远震动。,技术线索：主要讲了近代以来的三次科技革命。1、蒸汽时代。瓦特改良的蒸汽机，被称为万能蒸汽机，是工业革命中最伟大的发明，他解决了工业发展的动力问题，从此工业革命轰轰烈烈的开展起来，人类社会进入“蒸汽时代”。轮船、火车的出现，把原来彼此隔离的世界联系起来，改变了世界的格局。2、电气时代。电气技术的应用，引发了第二次工业革命，人类社会进入“电气时代”。电力成为 工业发展的主要动力。电灯、电话、电报、电车、电影、无线电、广播电台的相继问世
3、，改善了信息交流，便捷了交通运输，加强了世界各地联系，丰富了人们的娱乐生活，使世界面貌大为改观。3、信息时代。互联网的诞生，标志着信息时代到来，人类进入信息化社会。人类正面临一个蓬勃发展的全新的文明形态。网络与社会生活融为一体，把人类推向一个新的生活空间。,近代物理学 的奠基人和革命者,第一课,经典力学体系的创立和发展,量子理论的诞生(从普朗克到爱因斯坦),相对论的建立（爱因斯坦）,现代物理学理论的发展,本课知识结构,近代物理学的奠基人和革命者,伽利略对亚里士多德力学观的否定,牛顿对前人科学理论的发展,（一）经典力学体系的创立和发展,1、牛顿对前人科学理论的发展（1）经典力学体系的主要内容,（
4、2）经典力学体系的历史地位,经典力学体系,2、牛顿对前人科学理论的发展 （1）经典力学体系的主要内容,牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著自然哲学的数学原理中。,（2）经典力学体系的历史地位,理论的综合：牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。,实践的验证：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王星。,（二）现代物理学理论的发展-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
5、电动力学，创立了狭义相对论。,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。,狭义相对论的基础：相对性原理 光速不变原理,2、广义相对论1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论。,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情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特
6、例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。,3、相对论与牛顿力学的关系：,4、相对论建立的意义,爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。这种全新的时空观、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，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。,第二 课 追寻生命的起源,2007-05-05 10:44:15 南方都市报报道: 3日晚，美国共 和党10名总统竞选人齐聚里根总统图书馆，举行首轮集 体电视辩论。10人中有3人不认同进化论，而倾向于“智 能设计论”。这种理论由宗教保守派推出，
7、宣称生命由某 种超级智慧设计，并非源于物种进化。,多利(克隆羊),达尔文和进化论,1、拉马克的生物进化观,提出了生物是从低级向高级发展进化的观点，肯定了环境对物种变化的影响。,拉马克（17441829）,关于达尔文达尔文（18091882）出生在英国，祖父和父亲都是有名的医生。他从小就活泼好动，喜欢采集昆虫，特别热衷于打猎和骑马旅行.16岁时，为了让他将来继承祖业，父亲送他到爱西堡大学学医。但他对医学并不感兴趣，常到海边向人学习采集生物标本，对动物进行解剖、分类和作观察记录。19岁那年，达尔文又进入剑桥大学学习神学。在这期间，他结识了一些朋友。从他们那里，他学会了如何发掘并鉴定地质矿物标本等，
8、为他将来从事自然科学的研究打下了基础。,22岁那年，经朋友推荐，达尔文以博物学者的身份登上了“贝格尔”号远航考察船，随船进行为期5年的科学考察。那时候，达尔文还相信生物是由上帝创造的。每到一个地方，达尔文都要仔细考察当地动物、植物资源。许多实例引起他的思考，并使他对“上帝造物论”产生了怀疑。,达尔文（18091882）,在南美洲，达尔文发现了古犰狳的化石。它们与现代生活的犰狳十分相似，但又有不同。这是否说明现代的动物是由古代的动物发展而来的呢？在加拉帕戈斯群岛上，达尔文发现，这里不同岛上的地雀各有其特点。这种现象使达尔文想到物种可能在不断地变化着。各地的所见所闻，都说明随着时间的推移，生物是在
9、逐渐进化的。但是，当时达尔文还不能说明引起生物进化的原因。考察归来，达尔文就开始研究这个问题。达尔文耐心地收集资料和证据。他访问过农夫、 种子供应店店主和家畜、家禽饲养人。他还亲自饲养鸽子，观察家鸽在人工饲养下所产生的变异.经过大量的观察和研究，达尔文终于成功地用自然选择学说解释了生物进化的原因，并于1859年出版了物种起源这部巨著，引起极大的反响。达尔文的进化论被恩格斯赞誉为19世纪自然科学的三大发现之一。,“贝格尔号”舰的航行,2、达尔文的生物进化观,自然界中生物的物种是不断进化的，是不断从低级向高级发展的。自然界进化的规则是物竞天择，适者生存。,1859年11月24日清晨，雾霭中，伦敦几
10、家书店的门口人声鼎沸，人们争先恐后地排队购买刚出版的新书物种起源。初版1250本书在发行的当天就被销售一空。书中的观点震撼了世界，动摇了禁锢人们思想许多个世纪的特创论。引自科学简史,物种起源一书为什么能引起人们的热情？什么观点震撼了世界？,达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了（适者生存）。,结合上述背景材料和教材有关达尔文科学探索过程的资料达尔文的科学探索过程给了我们哪些启发？,在达尔文的自传中，他这样总结自己的一生，“最
11、重要的是，爱好科学不厌深思勤勉观察和收集资料相当的发明能力和常识”。,达尔文尊重事实、勇于探索的科学精神。,1863年，赫胥黎发表人类在自然界中的位置，通过比较解剖学的研究，论证了“人的构造和其他动物一样，尤其和猿更接近”。它使人猿同祖论进一步得到了确立，促进了进化论的传播。,造物主的落幕,赫胥黎（18251895）,以上两图是当时宗教人士为讽刺达尔文所作,科学理论传播的艰难,科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源,根本分歧:生命是自然界进化的结果，还是上帝创造的产物,根源：生产力的发展情况。古代生产力的落后，人们对自然认识的有限性。,你的祖父是猴子变过来的吗？ 1860年6月30日，英国
12、教会在牛津大学精心策划了一场关于进化论的辩论会， 这就是在人类科技史上著名的“人类起源大论战”。,生命起源产生的重大影响,1、挑战了封建神学，否定了神创说，促进了人类认识的飞跃；2、把发展变化思想引入生物界，开创了生物科学发展的新时代；,3、对处于国家危亡时期的中国思想界也产生巨大震动。救亡图存的变法运动和革命运动蓬勃兴起。,对地球认识的变化,海王星和冥王星的发现,哈雷慧星轨道的推算,长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现。53年以后的175
13、8年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。,牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？,“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,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
14、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,牛顿的成就与前人研究成果的关系,“巨人肩上的思索” 牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”,近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合 中发展,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？,19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：“19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厦。”,高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！,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
15、相对论对人类生活的巨大改变。,关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，100年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到今天，这里还有很多内容没有被我们悟透。,这个“优美的理论”包含了哪些主要内容呢？让我们一起来领略相对论的奥妙。,“天上方一日，人间已一年”,乘坐“光子火箭”的星际旅行,乘坐“光子火箭”以光速作星际旅行，回到地球时，我们会发现什么变化？,这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。,爱因斯坦关于相对论的比喻。为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经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。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”,爱因斯坦的“时空弯曲”概念,相对论的现实意义举例相对论能修正GPS（全球定位系统）全球定位系统GPS的应用也已普及化了，许多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的GPS接收器确定物体位置的误差是在15米范围内，这个误差可以用爱因斯坦相对论来修正。,
