第11课-物理学的重大进展（改）省赛一等奖

第11课物理学的重大进展◆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【课程标准】1、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。2、知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。第一篇章走进科学时代—经典力学的建立经济基础：新航路开辟后，各国通过海外殖民扩张与掠夺，大量资本积累促进了资本主义经济的迅速发展；政治基础：资本主义制度在英国确立；思想基础：文艺复兴和宗教改革运动解放了人们的思想，启蒙运动逐渐兴起和发展,科学逐渐从神学的桎梏中解放出来；理论基础：以伽利略为代表的科学家勇于探索的努力，奠定了经典力学的理论基础。（伽利略、笛卡尔、开普勒）（一）经典力学的建立：1、背景：牛顿所处时代（17世纪中叶至18世纪初）个人小档案姓名艾萨克·牛顿国籍英国出生地英格兰林肯郡出生日期1643年1月4日逝世日期1727年3月31职业物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家宗教信仰基督教名人名言问题探究：巨人包括哪些人？牛顿的成就与前人研究成果有什么关系？

哥白尼提出日心说，否定亚里士多德的地心说，掀起天文学的革命，从根本上动摇了宗教神学的理论基础。

信奉“日心说”的布鲁诺(1548--1600)被教会以火刑处死。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。

—“近代科学之父”伽利略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。“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：通过观察和实验近代科学在继承中发展伽利略（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。（一）经典力学的建立：标志：内容：特点：2、牛顿创立经典力学1687年《自然哲学的数学原理》运动三大定律和万有引力定律以实验为基础，以数学为表达形式（特点）的牛顿力学体系，即经典力学体系。物体运动天体运动问题探究：牛顿经典力学的影响材料一三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。牛顿通过自己的伟大著作宣告了科学时代的来临。他告诉世人：自然界存在着规律，而且规律是能够被认识的。——《大国崛起》解说词绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而且永远是相同的和不动的。——《自然哲学的数学原理》绝对时空观材料二用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置—海王星这一体系对解释和预见物理现象，具有决定意义。材料四：注：左上角为牛顿，伏案写作者为伏尔泰艾赛亚·柏林曾说:“牛顿思想的冲击是巨大的；无论对它们的理解正确与否，启蒙运动的整个纲领，尤其是法国，是有意识地以牛顿的原理和方法为基础的，同时，它从他那惊人的成果中获得了信心并由此产生了深远的影响。”——王斯德主编:《世界通史》牛顿的科学成就激发了人类理性，促进了启蒙运动的发展。材料三“许多历史学家认为，如果从近代科学的角度看，正是牛顿开启了工业革命的大门。”——《大国崛起》解说词牛顿的科学成就开启了工业革命的大门；推动了生产力的进步和资本主义的发展。牛顿的科学成就开启了工业革命的大门；推动了生产力的进步和资本主义的发展①推动了物理学自身的发展,标志着近代科学的形成。②这一体系对解释和预见物理现象，具有决定意义。①冲击了宗教神学，使科学摆脱了神学的束缚向前发展。②推动了启蒙运动的发展和人们的思想解放。牛顿经典力学体系的影响3、经济发展：1、自然科学：2、思想认识：“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。”——《大国崛起》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。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！19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，年轻的普朗克和他的老师发生了一段对话：普朗克：“老师，我准备把我的一生都献给物理学！”老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”

晴空飘来两朵乌云

经典物理学出现危机19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是射线、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”。第二篇章穿越时空的梦想—相对论个人小档案姓名阿尔伯特·爱因斯坦国籍美国、瑞士双重国籍民族、籍贯犹太人德国生卒日期1879年3月14日-1955年4月18日毕业院校黎世联邦理工学院职业科学家、思想家、哲学家主要成就提出相对论（狭义相对论、广义相对论）、质能方程式E=mc^2,解释光电效应,推动量子力学的发展。1921获诺贝尔物理学奖爱因斯坦（1879-1955）美籍德国物理学家。创立了相对论。1921年，因在研究光电效应方面的成就获得诺贝尔奖。1933年，因受纳粹政权迫害，迁居美国。相对论提出：20世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出。内容：①狭义相对论：质量会随着物体运动速度增大而增大；时间和空间随着物质运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。②广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。时间内容牛顿的绝对时空观17世纪时间和空间与物质运动无关狭义相对论广义相对论问题探究：经典力学与相对论主要观点的比较1905年时间和空间与物质运动有关1916年空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。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。材料一：假如在太阳系外类地行星上发现了智慧动物，人类派出两名宇航员乘坐以光子火箭推进的飞船去探访。两名宇航员在地球上用过早点后上午8点动身，11点即达目的地，晚上9点半回到地球。虽然两名宇航员仅仅感到只用了1天的时间，但是回到家后却惊讶地发现，自己的子女已经超过自己的年龄，因为地球上已经过去了41年的时间。这种“山中方一日，世上已千年”的境遇实在令人稀奇。——《光子火箭的奇迹》探究思考：“山中方一日，世上已千年”的情况有可能发生吗？并说明理由。有可能。理由：狭义相对论认为，物体运动时，空间和时间会随着物体运动速度的变化而变化。即会发生尺缩效应和钟慢效应。当速度增大时，时间将会变慢；当速度达到光速时，时间也就停止了”。材料二：有一次，爱因斯坦与卓别林同时出席一个宴会，他们都受到热烈欢迎。卓别林笑着说：“大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你”。探究思考：⑴你对“大家欢迎你是因为他们都不理解你”这句话是怎么理解的。⑵相对论与日常经验相悖，但它却被证实是正确的。这给我们怎样的启示？⑶相对论和牛顿力学的关系？（1）“欢迎”是因为爱因斯坦创立的相对论是物理学领域的一次革命，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。“不理解”是因为相对论与人们日常经验不相符，甚至有着尖锐的冲突。（2）启示：①不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识并不一定是正确的。要学会辩证地看问题。②人们对任何新生事物的认识都有一个极其艰难的过程。（3）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。第三篇章微观世界的奥秘—量子理论个人小档案姓名普朗克国籍德国外文名MaxPlanck生卒日期毕业院校黎世联邦理工学院职业物理学家主要成就展开1858年4月23日－1947年10月4日量子力学的创始人，1918年获得诺贝尔物理学奖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二、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（使人类认识由宏观到微观）②与相对论一起,构成现代物理学的基础1900,德国物理学家普朗克现代物理学对人类文明的影响相对论也为人们提供了辩证地看待世界的途径。它不仅仅是物理学本身的革命，更深远的意义在于思想领域的深刻震动和反思。它影响了整个科学，影响了整个世界。——威尔·杜兰《世界文明史》对人类认识：开拓了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。人类迈向太空卫星定位系统GPS核电站核磁共振的医学图像显示装置计算机芯片高精度原子钟激光技术对人类生活：直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的生活。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末经典物理学危机课堂小结人类科学时代开始牛顿力学只能解释宏观物体低速运动的规律；量子论只能解释相对论微观粒子高速运动的规律；既能解释宏观物体低速运动的规律、又能解释微观粒子高速运动的规律。（光速运动或接近光速运动的物质）中国古代科技特点与西方近代科技比较中国古代科技西方近代科技重经验：

是对生产经验的总结和对自然现象的直接描述，缺乏理论探索。(属应用科学)重实验：注重观察和实验与严密逻辑体系相结合。(属理论科学)技术化倾向严重，封闭性强。重理论、重分析(从理论高度概括分析)、形成近代科学研究方法。重实用，服务于农业生产和统治需要服务于工业生产和经济的发展。1、（2008·江苏单科·15）一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：“他以神一般的力量，……第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是A．伽利略 B．牛顿C．爱因斯坦 D．普朗克B2、（2010·江苏单科·20）“把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主要是由下列哪一问题引起的？A．研究热辐射 B．揭示时空本质属性C．解释光电效应D．预测未知行星方位A3、（2011·江苏单科）菲利普·费尔南德兹一阿迈斯托在评价某科学家时指出：在他的宇宙里，“每一种现象都带有欺骗性。物质和能量可以相互转换。双胞胎以不同的速度衰老。平行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙。”这位科学家是A．伽利略 B．达尔文C．牛顿 D．爱因斯坦D4、（2011·全国新课标文综·35）哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为近代以来最伟大的科学家，其理论的共同之处是A．得到了科学实验的验证 B．改变了人类对自然世界的认识C．推动了技术的重大突破 D．科学地概括出物质运动的定律B5、（2012·浙江文综卷·20）在古代，通才式的大师频出，而进入近代后此类大师越来越少。一般认为，达·芬奇是“最后一个百科全书式的人物”。其重要原因是A．在人类历史