第7讲-近代以来世界科学发展历程.pptx

第7讲 近代以来世界的科学发展历程;物理学的重大进展 一、经典力学 1、经典力学的重要奠基者伽利略（1564—1642） （1）背景： ①由于宗教神学的封闭和禁锢，中世纪的科学技术发展缓慢。 ②随着资本主义萌芽和文艺复兴运动的兴起，解放了人们的思想（科学从神学的桎梏中解放出来），推动了科学研究。文艺复兴以后，面向现实世界、重视实践的风气促进了近代科学技术的迅速发展，科学研究的范围也不断扩大。 ③16世纪末17世纪初，意大利科学家伽利略等人已经认识到，为了解自然界，必须进行系统的观察和实验。 （2）伽利略的物理学成就： ①通过实验证实，外力并不是维持运动状态的原因，知识改变运动状态的原因。 ②发现自由落体定律等物理学定律。 ③用自己制造的望远镜发现了许多用肉眼看不见的星体，摧毁了教会的信条，证明了哥白尼“日心说”的正确性。 ;（3）意义： ①改变了古希腊哲学家自亚里士多德以来有关运动的观念。 ②开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为牛顿经典力学的创立奠定了基础，标志着近代物理学的真正开端，被誉为“近代科学之父”。 ③他的发现以及他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一。 亚里士多德认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就会停止；落体的速度与重量成正比。伽利略自由落体定律：物体从静止状态开始下落运动，物体运动的距离同下落的时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关。 2、经典力学体系的创立 （1）背景： ①政治：资本主义制度逐步确立，给科学研究提供了较为宽松的环境。 ②经济：新航路开辟和殖民扩张，推动了资本主义大发展，为科学研究提供了雄厚的物质基础。;③思想：文艺复兴和启蒙运动，解放了人们的思想，人们更注重对自然和宇宙的探索。文艺复兴后期近代自然科学的兴起，为科学家的进一步研究奠定了基础。 ④研究基础：在研究伽利略自由落体的基础上，英国科学家牛顿（1643—1727）得出了惯性定律和加速度定律。在笛卡尔等人对碰撞运动的研究基础上，总结出作用力与反作用力定律。在德国开普勒（1571—1630）发现行星运动三大规律的基础上，牛顿运用自己创造的微积分做计算工具，得出万有引力定律。17世纪60年代，牛顿和德国数学家莱布尼茨分别独立创立了微积分。 开普勒行星运动三定律：①轨道定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。②面积定律：对于任何一个星星来说，它与太阳的连线在相等的时间扫过的面积相等。③周期定律：所有行星轨道的长半轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。 （2）建立标志：1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》，提出物体运动三大定律和万有引力定律。牛顿确立的三大定律和万有引力定律成为经典力学建立的标志。 （3）内容： ①牛顿第一定律（惯性定律）：一切物体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 ;②牛顿第二定律（加速度定律）：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 ③牛顿第三定律（作用与反作用定律）：两个物体之间的作用和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。 ④万有引力定律：任何两个物体之间都有引力存在，引力大小与彼此吸引的物体的质量体积成正比，而与两物体间距离的平方成反比。 （4）经典力学的显著特征：注重实验，数学化，实验与数学紧密结合；研究对象是人们有直接经验的宏观世界，反映的是宏观物体低速运动的客观规律。 （5）意义： ①物理学：经典力学把地球上的物体运动和天体运动概括到同一个理论之中，实现了自然科学的第一次理论性的大综合，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系（即经典力学体系），是近代科学形成的重要标志。标志着人类科学时代的开始。 ②生产力：是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学及与之有关的工程技术（如机械、土木建筑、交通运输等）的理论基础，促进了两次科技革命的出现和发展。牛顿力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类进入蒸汽时代。;③预见性：这一体系对解释和预见物理现象，具有重要意义。根据牛顿力学体系，人们发现了海王星和冥王星。 ④思想解放：从此，科学摆脱神学向前发展，促进了人类思想的进一步解放；为启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础；为其他学科的发展提供了科学的思想方法。 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！世界一片光明。 二、爱因斯坦创立相对论 1、历史背景 （1）19世纪末，科学飞速发展。一方面，人们对物质世界的认识已经深入到围观层次（如发现了放射线、原子和电子等）；另一方面扩展到整个宇宙，天体物理学取得长足进步。随着光学等