08.10.09高二历史《第11课物理学的重大进展》

1、【课程标准课程标准】 了解经典力学的主要内容，认识其在近代了解经典力学的主要内容，认识其在近代 自然科学理论发展中的历史地位。自然科学理论发展中的历史地位。 高中历史必修3 第三单元 主讲教师：刘洋主讲教师：刘洋 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 一、经典力学一、经典力学 背景：背景：文艺复兴运动的兴起文艺复兴运动的兴起 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 一、经典力学一、经典力学 背景：背景：文艺复兴运动的兴起文艺复兴运动的兴起 奠基者奠基者伽利略伽利略（16世纪末世纪末17世纪初世纪初） 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校

2、 意大利物理学家和天文学意大利物理学家和天文学 家，他开创了以实验事实为根家，他开创了以实验事实为根 据并具有严密逻辑体系和数学据并具有严密逻辑体系和数学 表述形式的近代科学，被誉为表述形式的近代科学，被誉为 “近代科学之父近代科学之父”。他第一个。他第一个 用望远镜对准天空进行观测，用望远镜对准天空进行观测， 并把哥白尼的学说推向最终胜并把哥白尼的学说推向最终胜 利。利。 伽利略（伽利略（15641642） 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 一、经典力学一、经典力学 背景：背景：文艺复兴运动的兴起文艺复兴运动的兴起 奠基者奠基者伽利略伽利略（16世纪末世纪末17世纪初

3、世纪初） 1.伽利略的科学贡献：伽利略的科学贡献： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 发现自由落体定律；发现自由落体定律； 外力是改变运动状态的原因；外力是改变运动状态的原因； 利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人；利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人； 证明了哥白尼证明了哥白尼“日心说日心说”的正确性。的正确性。 1.伽利略的科学贡献：伽利略的科学贡献： 一、经典力学一、经典力学 背景：背景：文艺复兴运动的兴起文艺复兴运动的兴起 奠基者奠基者伽利略伽利略（16世纪末世纪末17世纪初世纪初） 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 2.伽利略的

4、研究的历史意义：伽利略的研究的历史意义： 一、经典力学一、经典力学 背景：背景：文艺复兴运动的兴起文艺复兴运动的兴起 奠基者奠基者伽利略伽利略（16世纪末世纪末17世纪初世纪初） 1.伽利略的科学贡献：伽利略的科学贡献： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 2.伽利略的研究的历史意义：伽利略的研究的历史意义： 开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑 体系的体系的近代科学近代科学，奠定经典力学的基础。，奠定经典力学的基础。 一、经典力学一、经典力学 背景：背景：文艺复兴运动的兴起文艺复兴运动的兴起 奠基者奠基者伽利略伽利略（16世纪末世纪末

5、17世纪初世纪初） 1.伽利略的科学贡献：伽利略的科学贡献： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 经典力学的建立经典力学的建立牛顿牛顿 一、经典力学一、经典力学 背景：背景：文艺复兴运动的兴起文艺复兴运动的兴起 奠基者奠基者伽利略伽利略（16世纪末世纪末17世纪初世纪初） 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 牛顿出生于英国的牛顿出生于英国的 林肯郡，林肯郡，1665年毕业于年毕业于 剑桥大学三一学院，获剑桥大学三一学院，获 得学士学位。三年后又得学士学位。三年后又 获得文学硕士学位。牛获得文学硕士学位。牛 顿曾经长期担任英国皇顿曾经长期担任英国皇 家

6、学会会长，他还担任家学会会长，他还担任 过英国议会议员，授予过英国议会议员，授予 爵士称号。爵士称号。1727年，他年，他 病逝，被安葬于威斯敏病逝，被安葬于威斯敏 斯特教堂。斯特教堂。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高在牛顿时代，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；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牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物 理学思想。理学思想。 牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的 物理学思维，谁企图在

7、真理的认识的领域内要物理学思维，谁企图在真理的认识的领域内要 人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上 帝的哈哈大笑中垮台。帝的哈哈大笑中垮台。 爱因斯坦爱因斯坦 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 经典力学的建立经典力学的建立牛顿牛顿 成就：成就： 提出物体运动三大定律；提出物体运动三大定律； 万有引力定律；万有引力定律； 形成了以实验为基础、以数学为表达形式的形成了以实验为基础、以数学为表达形式的 经典力学体系。经典力学体系。 一、经典力学一、经典力学 标志：标志：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理 湖南省长沙市一中卫星远程学

8、校湖南省长沙市一中卫星远程学校 经典力学中应注意的地方：经典力学中应注意的地方： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1.特征：特征： 经典力学中应注意的地方：经典力学中应注意的地方： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1.特征：特征： 注重实验注重实验 数学化数学化 经典力学中应注意的地方：经典力学中应注意的地方： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1.特征：特征： 注重实验注重实验 数学化数学化 经典力学中应注意的地方：经典力学中应注意的地方： 2.适用范围：适用范围： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远

9、程学校 1.特征：特征： 注重实验注重实验 数学化数学化 经典力学中应注意的地方：经典力学中应注意的地方： 2.适用范围：适用范围： 宏观物体（宏观世界）的运动；宏观物体（宏观世界）的运动； 物体运动的低速状态，是绝对的时空论。物体运动的低速状态，是绝对的时空论。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1.背景：背景： 19世纪科学得到了飞速发展；经典力学无世纪科学得到了飞速发展；经典力学无 法解释研究中遇到的一些新问题。法解释研究中遇到的一些新问题。 二、相对论的创立二、相对论的创立 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1.背景：背景： 19世纪科学

10、得到了飞速发展；经典力学无世纪科学得到了飞速发展；经典力学无 法解释研究中遇到的一些新问题。法解释研究中遇到的一些新问题。 二、相对论的创立二、相对论的创立 2.相对论的提出及主要内容：相对论的提出及主要内容： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1.背景：背景： 19世纪科学得到了飞速发展；经典力学无世纪科学得到了飞速发展；经典力学无 法解释研究中遇到的一些新问题。法解释研究中遇到的一些新问题。 二、相对论的创立二、相对论的创立 2.相对论的提出及主要内容：相对论的提出及主要内容： 1905年，爱因斯坦提出年，爱因斯坦提出狭义相对论狭义相对论和光速和光速 不变原理。不变

11、原理。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1.背景：背景： 19世纪科学得到了飞速发展；经典力学无世纪科学得到了飞速发展；经典力学无 法解释研究中遇到的一些新问题。法解释研究中遇到的一些新问题。 二、相对论的创立二、相对论的创立 2.相对论的提出及主要内容：相对论的提出及主要内容： 1905年，爱因斯坦提出年，爱因斯坦提出狭义相对论狭义相对论和光速和光速 不变原理。不变原理。 1916年，他完成了年，他完成了广义相对论广义相对论的最终形式。的最终形式。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 狭义相对论认为：狭义相对论认为： 时间和空间随着物质运动时间

12、和空间随着物质运动 速度的变化而变化，发生尺缩速度的变化而变化，发生尺缩 效应和钟慢效应；效应和钟慢效应； 质量会随着物体运动速度质量会随着物体运动速度 增大而增大。增大而增大。 广义相对论认为：广义相对论认为： 空间和时间的性质不仅取空间和时间的性质不仅取 决于物质的运动情况，也取决决于物质的运动情况，也取决 于物质本身的分布状态于物质本身的分布状态 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1.背景：背景： 二、相对论的创立二、相对论的创立 2.相对论的提出及主要内容：相对论的提出及主要内容： 3.相对论建立的意义相对论建立的意义: 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市

13、一中卫星远程学校 3.相对论建立的意义相对论建立的意义: 相对论的提出是物理学领域的一次重大革相对论的提出是物理学领域的一次重大革 命。命。 它否定经典力学的绝对时空论，深刻地揭它否定经典力学的绝对时空论，深刻地揭 示了空间、时间的本质属性。示了空间、时间的本质属性。 它发展了牛顿力学，推动物理学发展到一它发展了牛顿力学，推动物理学发展到一 个新的高度。个新的高度。 1.背景：背景： 二、相对论的创立二、相对论的创立 2.相对论的提出及主要内容：相对论的提出及主要内容： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 相对论打破了牛顿以来传统的绝对时相对论打破了牛顿以来传统的绝对时

14、空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力空观，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例（物体展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体 低速运动状态），包括在相对论体系中。低速运动状态），包括在相对论体系中。 相对论和经典力学的关系相对论和经典力学的关系 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 湖

15、南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 1955年爱因斯坦逝世于普林斯顿。年爱因斯坦逝世于普林斯顿。 遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开 葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。为的是葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。为的是 不使任何地方成为圣地。不使任何地方成为圣地。 他的主治医生贺维博士认为如此伟他的主治医生贺维博士认为如此伟 大的大脑，应该进行研究，所以他便把大的大脑，应该进行研究，所以他便把 爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成 200片带走。但至今没有结论。片带走。但至今没有结论。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一

16、中卫星远程学校 1.背景：背景： 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。世纪初，电子和放射性的发现。 实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的 理论来说明。理论来说明。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。世纪初，电子和放射性的发现。 实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的 理论来说明。理论来说明。 湖南省长

17、沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 1900年，德国年，德国普朗克普朗克提出提出量子假说量子假说。 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。世纪初，电子和放射性的发现。 实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的 理论来说明。理论来说明。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 1900年，德国年，德国普朗克普朗克提出提出量子假说量子假说。 爱因斯坦解释光电效应；波尔提出量子理论。爱因斯坦

18、解释光电效应；波尔提出量子理论。 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。世纪初，电子和放射性的发现。 实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的 理论来说明。理论来说明。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 1900年，德国年，德国普朗克普朗克提出提出量子假说量子假说。 爱因斯坦解释光电效应；波尔提出量子理论。爱因斯坦解释光电效应；波尔提出量子理论。 20世纪世纪30年代，量子力学建立。年代，量子力学建立。 三、量子论的诞生与发展三、量子论

19、的诞生与发展 19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。世纪初，电子和放射性的发现。 实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的 理论来说明。理论来说明。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 生于德国基尔。生于德国基尔。 1879年普朗克在慕尼年普朗克在慕尼 黑大学获得博士学位黑大学获得博士学位 后，先后在慕尼黑大后，先后在慕尼黑大 学和基尔大学任教。学和基尔大学任教。 由于量子假说，普朗由于量子假说，普朗 克获得克获得1918年诺贝尔年诺贝尔 物理学奖。物理学奖。 普朗克（普朗克（18581947） 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖

20、南省长沙市一中卫星远程学校 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 3.意义：意义： 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 3.意义：意义： 20世纪最深刻最有成就的科学理论之一；世纪最深刻最有成就的科学理论之一； 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观 世界深入到了微观世界；世界深入到了微观世界； 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发

21、展 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 3.意义：意义： 20世纪最深刻最有成就的科学理论之一；世纪最深刻最有成就的科学理论之一； 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观 世界深入到了微观世界；世界深入到了微观世界； 和相对论一起构成现代物理学的基础；和相对论一起构成现代物理学的基础； 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 3.意义：意义： 20世纪最深刻最有成就的科学理论之一；世纪最深刻最有成就的科学理论之一； 湖南省长沙市一中卫星远程学

22、校湖南省长沙市一中卫星远程学校 标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观 世界深入到了微观世界；世界深入到了微观世界； 和相对论一起构成现代物理学的基础；和相对论一起构成现代物理学的基础； 推动了物理学自身的发展，开阔了人们的视推动了物理学自身的发展，开阔了人们的视 野，改变了人们认识世界的角度和方式。野，改变了人们认识世界的角度和方式。 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展 2.诞生过程：诞生过程： 1.背景：背景： 3.意义：意义： 20世纪最深刻最有成就的科学理论之一；世纪最深刻最有成就的科学理论之一； 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市

23、一中卫星远程学校 不确定原则是量子论中最重要的原则之不确定原则是量子论中最重要的原则之 一。它指出，不可能同时精确地测量出粒子一。它指出，不可能同时精确地测量出粒子 的动量和位置，因为在测量过程中仪器会对的动量和位置，因为在测量过程中仪器会对 测量过程产生干扰，测量其动量就会改变其测量过程产生干扰，测量其动量就会改变其 位置，反之亦然。位置，反之亦然。 不确定性原则使人类对微观世界的认识不确定性原则使人类对微观世界的认识 受到了绝对的限制，并告诉我们要想丝毫不受到了绝对的限制，并告诉我们要想丝毫不 影响结果，我们就无法进行测量。影响结果，我们就无法进行测量。 湖南省长沙市一中卫星远程学校湖南省长沙市一中卫星远程学校 哥本哈根派说，没有测量之前，一个粒子哥本哈根派说，没有测量之前，一个粒子 的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠 加。比如一个放射性原子，它何时衰变是完全加。比如一个放射性原子，它何时衰变是完全 概率