第11课物理学的重大进展

单元线索——

◆

物理学领域的重大进展；

◆生物学关于人类生命的起源

◆三次科技革命的成果及对社会发展的影响。第四单元近代以来世界的科学发展历程哥白尼(1473—1543)提出“太阳中心说”

(1513年)沉重地打击了教会的宇宙观。从根本上动摇了宗教神学的理论基础。探究：他们分别是什么人？有什么贡献？第11课物理学的重大进展伽利略牛顿爱因斯坦普朗克◆经典力学的奠基和建立

——伽利略和牛顿(17世纪)◆从经典力学到相对论

——爱因斯坦(19世纪末到20世纪初)◆量子论的诞生和发展

——普朗克(19世纪末到20世纪初)(一)经典力学伽利略(1564—1642)牛顿(1642—1727)伽利略（1564—1642），伟大的意大利物理学家和天文学家，他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，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测。1632年，他出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。◆经典力学的奠基者——伽利略木星和它的伽利略卫星

1610年，伽利略用望远镜发现有4颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球科学界。伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发现的16颗木星卫星中，有４颗叫“伽利略卫星”。

他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的“日心说”找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。８年多后，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！”

“两个铁球同时落地！”1590年，伽俐略在斜塔的顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚人们近2000年的希腊学者亚里士多德关于重量不同的物体，其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时代，为经典力学的创立奠定基础。采用的方法：通过观察和实验◆经典力学的建立者——牛顿牛顿(1642—1727)牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝被安葬于威斯敏斯特教堂。牛顿有哪些重要贡献？

其中最重要的是什么？数学：二项式定理，微积分光学：发现太阳光的光谱天文学：发明反射式望远镜等力学：《自然哲学的数学原理》

物体运动三大定律；万有引力定律

——形成经典力学体系◆经典力学的建立者——牛顿①基础:②创立:伽利略的研究成果1687《自然哲学的数学原理》物体运动三大定律和万有引力定律。③意义:对解释和预见物理现象有决定意义;标志着近代科学的形成。人物贡献影响经典力学奠基者建立者伽利略牛顿标志：1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》成就：物体运动三大定律；万有引力定律；形成了以实验为基础、以数学为表达形式的经典力学体系；①创立科学的研究方法：实验和观察。②物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。③天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼“日心说”的正确性。

对解释和预见物理现象有决定意义;标志着近代科学的形成；促进了两次科技革命的出现。

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,(近代科学之父)为经典力学的创立和发展奠定了基础。开辟了天文学的新时代。解析低速运动、宏观世界物理现象。无法解释微观高速运动现象。“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”

19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。(二)相对论的创立——爱因斯坦爱因斯坦(1879-1955)1879年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学，后在大学任教，1914年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。1921年获诺贝尔物理学奖。作为科学家的爱因斯坦，他是窥见上帝秘密的人；作为思想家的爱因斯坦，他是窥见人间秘密的人。1905年，爱因斯坦26岁，接连写下3篇改变整个20世纪物理学面貌的论文：1.光的量子说（解释光电效应2.狭义相对论（修正了牛顿力学）3.质能互换律（E=mc2）1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献：5.广义相对论1905

神奇的一年地球上显示的时间运动物体上显示的时间当速度接近光速时当速度达到光速时：质量增加——物体变重时间变慢——钟慢效应长度变短——尺缩效应钟表不走——时间停止质量：相对论和经典力学的关系

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例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。(二)相对论的创立——爱因斯坦1、提出：20世纪初，爱因斯坦发表《论动体的电动力学》2、内容：

1905年爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。

1916年他完成了广义相对论的最终形式。这被看作人类思想史上最伟大的成就之一

3、意义：

①是物理学领域的一次重大革命；②否定了经典力学的绝对时空观；③发展了牛顿力学；④推动物理学发展到一个新高度加热到不同温度的物体发出不同颜色的光科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量子假说：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。

普朗克生于德国基尔。1879年在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。普朗克是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。

普朗克（1858—1947）(三)量子论的诞生与发展

1、背景：

①

19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。②实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的理论来说明。2、诞生：1900,德国物理学家普朗克3、发展：①爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应②丹麦玻尔提出有关原子的量子理论4、意义：①使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步②与相对论一起,构成现代物理学的基础

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对于客观规律的认识，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、晶体技术和激光技术等奠定了理论基础。经典力学：解析低速运动、宏观世界物理现象近代物理学相对论：微观世界、高速运动量子论：解释微观世界物理现象现代物理学为相对论的提出奠定基础继承和发展了经典力学经典力学、相对论、量子论的关系：19C末经典物理学危机经典力学伽利略奠基牛顿创立标志：特点：以

为基础,以

为表达形式贡献物理学：发现

定律天文学：证明

的正确影响开创了重

和重

的近代科学为

的创立奠定了基础影响：对解释和预见物理现象具有

意义相对论创立：20世纪初,

创立,包括

相对论和

相对论意义否定了经典力学的

时空观,揭示了时空的

性内涵：时空会随物体

的变化而变化,出现

效应量子论1900年

提出量子假说发展爱因斯坦提出

的量子理论

玻尔提出

的量子理论诞生：影响：＝现代物理学基础△本课知识网络自由落体日心说实验逻辑经典力学1687年,牛顿