物理学的重大进展

关于物理学的重大进展第一页，共三十四页，编辑于2023年，星期二【课程标准】

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。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第二页，共三十四页，编辑于2023年，星期二古希腊科学家亚里士多德物理学的曲折发展“落体的速度与重量成正比”？“物体从来都是静止的，除非你用力推它才开始运动”第三页，共三十四页，编辑于2023年，星期二1.背景

2.

牛顿的经典力学—经典力学—量子论的诞生与发展—相对论的创立物理学的重大进展1.背景

2.创立

3.意义1.背景

2.诞生

3.发展

4.意义第四页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

一．经典力学1.产生背景：①文艺复兴运动的影响;②资本主义的发展。（1）经典力学奠基者2.产生过程伽利略a.成就：①发现自由落体定律

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。为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。b.研究方法：观察和实验第五页，共三十四页，编辑于2023年，星期二（2）经典力学建立者

一．经典力学1.产生背景：2.产生过程（1）经典力学奠基者伽利略牛顿a.成就：①创立了经典力学体系（标志：《自然哲学的数学原理》）②提出物体运动的三大定律和万有引力定律等b.经典力学建立的意义：①解释和预见许多物理现象。②根据万有引力发现海王星。③标志着近代科学的形成，推动了物理学的发展。第六页，共三十四页，编辑于2023年，星期二3.经典力学中应注意的地方（1）显著特征

a.注重实验

b.数学化（2）适用范围

只适用于宏观物体（宏观世界）的运动;

只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论

一．经典力学第七页，共三十四页，编辑于2023年，星期二伽利略（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和数学表述形式的近代科学，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，出版了《星空使者》一书。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。第八页，共三十四页，编辑于2023年，星期二1610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”。

木星和它的伽利略卫星

第九页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

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，伽伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！”他的努力没有白费，越来越多的人开始探索星空和科学！第十页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。

——伽利略“近代科学之父”伽俐略第十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期二1590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。第十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期二牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，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，这是一种极高的荣誉。牛顿（1642—1727）第十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期二这就是牛顿在

剑桥的苹果树牛顿家里的苹果树第十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期二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，微粒说天文学：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

——形成经典力学体系第十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

第一件，用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，说地球是个扁球体，象只大桔子。此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。历史上证实牛顿力学的三件事第十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期二第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他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75—76年，由此预言它将在1758年再次出现。哈雷1705年发表这个预言，当时他已49岁，却要预言53年以后的事，岂非耸人听闻？可是1758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。第十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期二1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。1848年9月23日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就看到了一颗新的行星—海王星。第三件：用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置第十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

1727年3月20日，伟大的牛顿逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上镌刻着：

让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在！第十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期二二、相对论的创立经典力学无法解释一些新问题20世纪初，爱因斯坦

——狭义相对论（1905），广义相对论（1916）1.创立背景：2.创立：3.意义：①相对论的提出是物理学领域的一次重大革命②它否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性③发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中推动物理学发展到一个新高度第二十页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

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。

1933年受希特勒迫害离开德国移居美国,爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。爱因斯坦（1879-1955）第二十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期二爱因斯坦（1879-1955）1905-1915年提出了相对论，发展了牛顿力学。

相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。第二十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期二●相对论和经典力学有何关系？1.相对论否定了经典力学的绝对时空观；2.相对论发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例；3.牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。相对论和经典力学是继承与发展的关系第二十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。

1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。第二十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期二①19C末-20C初,人们对物质的认识深入到原子内部②微观的粒子运动不能用经典力学来解释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③20世纪30年代，量子力学建立起来三、量子论的诞生与发展1.背景：2.诞生:3.发展：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，相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。③它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。1900,德国物理学家普朗克提出量子假说，标志量子论诞生。第二十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期二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。第二十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

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）第二十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期二

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。第二十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期二物理学发展的过程经典力学奠基者（17世纪初）经典力学建立者（17世纪晚期）从经典力学发展到相对论、量子论（19世纪末～20世纪初）伽利略（意）牛顿

（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）“近代科学之父”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。标志着物理学的真正开端，为牛顿经典力学的创立奠定基础。对自然规律第一次进行的理论性概括和总结，标志着近代科学的形成。实现了物理学上的第一次飞跃。海王星的发现是证明牛顿力学定律有效性的最成功范例。相对论：否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示时间和空间的本质属性；发展了牛顿力学，将其概括在子相对论力学中，推动物理学发展到新高度。量子论：使人类对微观世界的认识有了革命性的进步。两者构成了现代物理学的基础。第二十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期二思考总结——

物理学的发展给了我们什么样的启示？敢于质疑，勇于创新，实践出真知.第三十页，共三十四页，编辑于2023年，星期二1、17世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时期，其原因不包括A、资本主义经济发展的要求B、科学家的艰苦努力C、理性主义的确立D、工业资本主义的推动随堂练习D第三十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期二2、（2008年江苏高考）一位科学家