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6.2 影响世界发展进程的科学巨人 教学课件(人民版选修4)


课时二 影响世界发展进程的科学巨人

课程标准 了解牛顿、爱因斯坦等人成长历程及主要科学成就,认识他 们在社会发展中的作用。 内容解读 1.牛顿与经典力学体系。

2.爱因斯坦与相对论。

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知识点一

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牛顿——宇宙定律的发现者 力学 理论体系,发现了宇宙定

1.总评:建立了完整的

律,是16~17世纪科学的集大成者。

2 . 求学 :出身英国一自耕农家庭,在剑桥大学读书时受巴
罗教授赏识被举荐为研究生。在家乡避瘟疫的时间他在 自然科学领域思考,踏进了很多前人未涉足的领域。

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3.成就 (1)物理学 ①发现了 万有引力 定律,综合并表达了惯性、加速度、 作用与反作用经典力学三定律。 ② 1687 年 《 自 然 哲 学 的 数 学 原 理 》 发 表 , 标 志 着 天体力学 诞 生 ; “ 牛 顿 力 学 ” 体 系 的 建 立 标 志 着 近代科学 体系的形成。

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(2)天文学
①用 万有引力 定律说明,星体运动和地面上的物体运

动都受力学规律的支配。 ②用 数学 的方法精确计算和解决天体运动的问题。 (3)数学:发现二次项定理,创立 微积分 元。 (4)光学:发现白光由各种不同颜色的光组成;制成第一架反 射望远镜;提出光的“ 微粒说 ”。 (5)其它:当选为议会议员后,兴趣转向政治和神学。 1727年 在伦敦去世,被葬于威斯敏斯特大教堂。
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,开辟数学新纪

牛顿力学是整个物理学和天文学的基础,也是现代众多工程 技术的理论基础。

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知识点二

爱因斯坦——追寻空间和时间的本质

1.狭义相对论 (1)1879年出生于德国 犹太人 家庭,大学毕业后对传统 物理学进行了突破性研究。 (2)1905年发表《论动体的电动力学》论文,创立 狭义 相 对论;认为时间、空间、物质和物质运动不可分割;空间 和时间随物质的 运动 而变化。

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2.广义相对论 (1) 1916 年发表《广义相对论基础》,解释了加速运动 和 万有引力 的问题,揭示了时空结构与物质分布之 间的关系,指出 匀引起的。 (2)1938年导出物体运动方程,进一步揭示了时空、物质、 万有引力 是时间和空间的性质不均

运动和引力之间的统一性。 (3)相对论和 量子理论 一起构成了现代物理学的两大支
柱。
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3.其它成就 (1)他提出质量与能量之间存在的内在联系,为 原子能 利 用提供了理论依据。 (2)以量子论完满地解释光电效应等,发展了 1921年以其光子理论而获得诺贝尔物理学奖。 量子 统计,

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4.捍卫和平 (1)认为 战争与和平 问题是人类的首要问题,并为此 反战宣言

多方呼吁奔走。 (2)一战爆发后,公开发表 。 (3)二战中,为美国用 原子弹 轰炸日本城市表示强烈不 满。 核战争

(4)二战后,为反对
法西斯主义

和 反 对 美 国 国 内

而斗争。

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爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家,也是具有高度责任心的 社会活动家。

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5.科学改变世界 (1)成为促进社会 量。 (2)为丰富人们的精神生活、提高科学文化和社会管理水平、 促进人类精神文明,创造了有利条件。 经济结构 和上层建筑变革的重要力

(3)已经并将继续以其自身的伟大力量,改变着世界。

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拓展1 正是在物理学领域,牛顿进行了最有意义的研究。在这

方面,他以伽利略的研究为基础,将后者的成果发展到
辉煌的顶点。伽利略主要关心的是地球的运动,牛顿则 发现了有关宇宙本身的定律。 (1)牛顿经典力学诞生的客观条件是什么? (2)想一想牛顿物理分析法的特征是什么? 答案 (1)继承前人的科研成果;科技自身发展的要求。

(2)利用数学作完整的推演;注重实验。
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拓展2
我们被放在这犹如戏院的世界上,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??

——英国哲学家体谟
材料是对哪位科学家诞生之前的社会的描述?为什么? 答案 牛顿。经典力学(《自然哲学的数学原理》)是人类

历史上对自然规律第一次进行的理论性概括和总结。

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拓展3
读图:

为什么将牛顿称之为“近代科学之父”?爱因斯坦为什么 被视为20世纪最伟大的科学家?
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答案

牛顿在数学和物理学方面都取得了卓越成就,其中最

辉煌的成就是建立经典力学的理论体系,他还是微积分的创 立者之一。牛顿力学是经典力学和天文学的基础,也是现代

工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。爱因斯坦创
立的相对论,是人类认识自然过程的一次飞跃。这一理论成 为今天原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础。

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牛顿力学体系

【角度1】牛顿力学体系的主要内容有哪些?
提示 ①牛顿第一定律,又称惯性定律:一切物体在不

受外力作用时,总是保持匀速直线运动或静止状态,直
到有外力迫使它改变这种状态为止。

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②牛顿第二定律,又称加速度定律:物体运动的加速度与作
用于物体上所有外力的合力成正比,与物体的质量成反比, 加速度的方向与外力合力的方向相同。 ③牛顿第三定律,又称作用力与反作用力定律:两个物体间 的作用力和反作用力总是在同一直线上,大小相等,方向相

反。
④万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。它是牛顿在当 时天文学和力学成就的基础上,主要根据开普勒三定律、落 体运动规律和牛顿第二定律等,对天体的运动和地面上物体 的运动进行长期观察和研究所得出的结果。
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【角度2】牛顿力学体系的意义有哪些? 提示 ①牛顿力学体系正确地反映了客观物体低速运动

的客观规律,它把过去一向认为是截然无关的地球上的 物体运动规律和天体运动规律概括在一个统一的理论之

中,实现了自然科学的第一次理论性的大综合。
②这是人类对自然界认识的一个飞跃。牛顿力学是整个 物理学和天文学的基础,也是现代一切机械、土木建筑、 交通运输等工程技术的理论基础。

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1.阅读下面材料:
材料 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唯一道路;牛顿所 创造的概念,至今仍然指导着我们的物理学思想。 请回答:

“牛顿时代”是什么样的时代?牛顿有什么贡献?

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答案

时代:17世纪中叶至18世纪20年代,处于资本主义手

工工场时期,资产阶级文化在逐渐发展。贡献:提出物体机 械运动的三大定律和万有引力定律,是人类认识史上对自然

规律的第一次理论性的概括和综合。

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爱因斯坦与相对论

【角度1】相对论的提出有何意义? 提示 相对论严格地考察了时间、空间、物质和物质运

动的这些物理学的基本概念,给出了科学而系统的时空
观和物质观,从而使物理学在逻辑上成为完美的科学体 系。相对论的创立,改变了人类对自然的认识,开创了 物理学的新纪元,几乎整个 20 世纪物理学的创造历程, 都由他的巨手在指引着前进的方向。

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【角度2】相对论与牛顿力学有何关系? 提示 (1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定

律,这些定律有一个不容忽视的前提,即物质运动是在
低速情况下,这些定律才适用。

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(2)相对论否定了牛顿的绝对时空观,提出时空不是绝对不变 的,而是随物质的运动而变化,物质质量随运动的速度变化 而变化,并提出了质能转化原理,奠定了利用原子能的理论 基础,加深了人们对物质和运动的认识,在科学、哲学上有

重大意义。
(3)相对论发展了牛顿力学,把牛顿力学概括在相对论力学中, 牛顿力学只是相对论力学在低速运动状态时的一个特例。

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2.阅读下面材料: 材料 爱因斯坦讲过这样一个故事:在未来的某一天,有

一对20岁的孪生兄弟,弟弟乘宇宙飞船以29万千米/秒的速

度飞行,哥哥留在地球上,50年以后,弟弟还是一个30多
岁的年轻人!原来,对于乘坐以光速运行的飞船的弟弟来 讲,才刚刚过了十几年。 请回答: 爱因斯坦讲的故事阐述了他的哪一著名理论?这一理论有 何价值?

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答案

相对论。

价值:揭示了时空结构(四维空间)同物质分布的关系,指出了 物质间所存在的万有引力,是由于物质的存在和分布使时间 和空间的性质不均匀(即时空弯曲)而引起的。相对论的提出是 物理学思想的一场重大革命,相对论既是原子内部的微观物

理学的基础,也是天体物理学和宇宙学的基础。

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特别提醒 相对论从内容和思想来看发展了牛顿力学,把牛顿力学

概括在相对论力学中,牛顿力学只是相对论力学在低速运动
状态下的一个特例。但并不是说,牛顿在历史上的光辉被相 对论抹掉了。牛顿所创造的力学概念至今仍是物理学的重要 思想。

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【学习思考】 为什么说牛顿诞生的时代正是欧洲科学界发生巨大变革

的时代?
答案提示 17世纪中期,欧洲历史正处于一个巨大的转

折和变化时期。当时英国正处在资产阶级革命的风暴中; 欧洲的启蒙运动也在发动阶段。而在自然科学方面,哥 白尼的 “ 太阳中心说 ” ,伽利略的自由落体定律和加速

度概念,开普勒、布鲁诺、培根等科学家的发现,都预
示着科学界一个革命时代的来临。

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【自我测评】 列举牛顿和爱因斯坦的主要科学成就。 答案提示 (1)牛顿:万有引力定律及惯性定律、加速度

定律、作用反作用定律等。 (2)爱因斯坦:狭义相对论、广义相对论、光量子假说等。

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【材料阅读与思考】 阅读爱因斯坦的信,结合本课的内容,谈谈你对这封信 的认识与看法。

答案提示

这是一道开放题。它集中体现了爱因斯坦这

位科学家对科学技术在给人类带来便利、进步的同时, 对历史进程中所凸显的世界性问题的忧虑、关注和对未 来解决这些问题的期盼。

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