《物理学的重大进展》

主要从三个领域介绍——⑴物理学领域的重大进展；⑵生物学关于人类生命的起源⑶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制作、执教：双峰三中朱小红科学技术发展过程及其特征A.17世纪初，伽利略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，为经典力学创立奠定基础；1687年，牛顿出版《自然哲学的数学原理》一书，标志着经典力学体系建立；20世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观，进一步发展了牛顿力学体系；20世纪30年代，量子力学建立，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。B.1859年，达尔文发表《物种起源》，创立生物进化论。有力挑战了封建神学创世说。C.18世纪80年代，蒸汽机问世，蒸汽时代到来。19世纪晚期，发电机问世，电气时代到来。1946年，美国研制成第一台电子计算机，奠定了现代信息技术的基础。1905年，年仅26岁的爱因斯坦先后发表了5篇具有划时代意义的论文，为相对论的建立奠定了基础，为量子理论的发展做出了突出贡献。为纪念这一伟大贡献100周年，全球物理学界一致呼吁把2005年定为“世界物理年”。第11课

物理学的重大进展课程标准: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。知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。一、经典力学（牛顿）1.产生背景：（1）文艺复兴运动的影响（2）伽利略的贡献及作用——经典力学的奠基者a.伽利略的贡献：①物理学方面：发现了自由落体定律。②天文学方面：用自制的天文望远镜证明了哥白尼“日心说”的正确性。b.作用：①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”；②为经典力学创立和发展奠定了基础。一、经典力学（牛顿）1.产生背景经典力学的奠基者——伽利略（17C初）2.经典力学的建立——牛顿（17C晚期）（1）建立标志：1687年，《自然哲学的数学原理》，物体运动三大定律和万有引力定律（2）特征：以实验为基础，以数学为表达形式。（3）意义：对解释和预见物理现象，具有决定性意义（发现了海王星）。标志着近代科学的形成。二、相对论的创立（爱因斯坦）1.产生背景：19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题。2.创立：20世纪初，爱因斯坦3.内容：包括狭义相对论和广义相对论4.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论，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。（3）相对论也发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中。（4）推动物理学发展到一个新的高度。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。1.背景：（1）19C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2.诞生：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。三、量子论的诞生与发展1900年,德国物理学家普朗克提出1.背景2.诞生：3.发展：三、量子论的诞生与发展1900年,德国物理学家普朗克提出爱因斯坦、玻尔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;（3）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；（4）推动了物理学的进步，改变了人们认识世界的角度和方式。

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。今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。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、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。量子论和相对论在现实生活中的运用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）1.爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为①否定了经典力学的绝对时空观②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性③打破了经典力学体系的局限性④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界

A、①②③B、②③④C、①③④D、①②④2.现代物理学的基础是

A、牛顿力学B、相对论

C、量子假说D、量子理论、相对论3、海王星的发现是根据

A、哥白尼日心说的推算

B、牛顿理论的推测

C、法拉第演说计算

D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示4、下列表述不正确的是

A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础

B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象

C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的

D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步5.经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是①注重实验②数学化③体现微观世界④经验法

A.①②B.①③C.②③D.①②④A6.下列物理学成就取得的先后顺序排列正确的是①落体定律②万有引力定律③狭义相对论④量子论

A.①②③④B.①③②④C.②①④③D.①②④③D7.牛顿在科学上贡献是多方面的，最重要的是在力学方面，下面关于牛顿的表述不正确的是

A.除了力学方面的重大贡献，还是微积分的发明人之一

B.著有科学巨著《自然哲学的数学原理》C.他推测出了海王星和冥王星的存在

D.他提出了三大定律和万有引力定律C8.有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说：“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。”此语意指

A．绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦

B．相对论有悖于人们的常理

C．经典物理与人们的日常生活很近

D．伟大的科学家不如著名艺术家B9.作为1918年获诺贝尔物理学奖的德国科学家普朗克，1913年曾亲赴瑞士，礼聘尚是一介书生的爱因斯坦，并称其为“当代哥白尼”。爱因斯坦因此对普朗克执弟子礼。纳粹横行期间，普朗克和大多数德国知识分子一样，对纳粹暴行保持沉默。对此，爱因斯坦表示永不原谅，从此再未与普朗克进行联系。这是因为爱因斯坦

A.成就已远远超过普朗克

B.坚持“吾爱吾师，吾尤爱真理”

C.已移居美国，联系不便

D.科学研究繁忙，无暇顾及B

伽利略（1564—1642）

意大利伟大的物理学家和天文学家，近代实验科学的先驱者。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。

伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭。17岁进比萨大学学医，但他对物理和数学很有兴趣。他做了大量的实验和研究工作，首次用自制的天文望远镜细心地观察天体，发现了许多用肉眼看不见的星体，发现了月球表面凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。1610年，伽利略发现了木星的四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，证明了哥白尼“日心说”的正确性。为了纪念他的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三、木卫四命名为伽利略卫星，并争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”

由于宣传哥白尼学说，教会向伽利略发出多次警告，责令伽利略保持沉默。但是他无视这一警告，1632年发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》的巨著，从实践和理论的高度批驳了“地球中心说”，宣传“日心说”。伽利略的“异端”活动引起了教会的恐慌，罗马教皇向宗教裁判所带头提出控诉，于是这位体弱抱病的科学家被送进了监牢，遭到审讯，苦刑恐吓，以至被终身监禁。他的书也被列为禁书。

1642年，在贫病交加中逝世，享年78岁。

1983年，罗马教廷正式承认，350年前宗教裁判所的审判是错误的（使伽利略蒙冤300多年）。伽利略受审1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。伽利略的折射式望远镜伽利略的手稿亚里士多德——古希腊最博学的人“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”,如“推箱子”。比萨斜塔

两个铁球同时落地！

（重量相差10倍）1604年，伽利略在比萨斜塔进行了一场著名的实验。

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）

牛顿是生活在地球上的影响最大的科学家之一。他是遗腹子，生于伽利略逝世的那一天。牛顿的背景为天才如何能在逆境中出人头地提供了一个客观范例。牛顿少年时代即表现出手工制作精巧机械的才能。虽然他是个聪明伶俐的孩子，但并未引起他的老师们的注意。他在学校的成绩不好，他体弱多病，性格腼腆。学习成绩是班上倒数几名，还经常受顽皮学生的欺侮。直到有一次跟同学打架。据说那个男孩在牛顿的肚于上踹了一脚，于是牛顿把他狠狠地揍了一顿，并把他的鼻于摁在教堂的墙上蹭来蹭去。从此之后，牛顿便开始在班里崭露头角。成年时，母亲令其退学，因为希望儿子成为一名出色的农夫。十分幸运的是他的主要天赋不满足于他在农业方面发挥。他被证明不是一个好农夫，干活漫不经心，而且脾气急躁。于是他又被送回学校，18岁那年他进入了剑桥大学，极快地通晓了当时已知的自然与数学知识，之后转入个人的专门研究。牛顿有哪些重要贡献？光学：牛顿色盘；“微粒说”。数学：微积分学；二项式定理。天文学：反射望远镜；潮汐，地球形状，岁差。物理学：运动定律；万有引力定律。牛顿（1642-1727）著作：《自然哲学的数学原理》（1687）他提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，创建牛顿力学体系。“物理学危机”19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：“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。”

但是，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”。过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，速率永远相同，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。

爱因斯坦（1879—1955）1879年诞生在德国的一个犹太人家中。1894年举家迁居意大利米兰。1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学。1901年入瑞士国籍；1914年任柏林大学教授，1933年因受纳粹迫害而移居美国，1940年入美国国籍，1955年4月18日逝世。爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。

然而就是这样一位光彩夺目的人物，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。在整个中小学时代却常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“心不在焉，想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。16岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理、数学成绩很好，但由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。第二年进入大学后，他擅自“刷掉了”很多课程，只以“极大的兴趣”去听某些课和在家里自学。曾被数学教授称为“懒狗”，曾因做实验出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。成功的秘诀

一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一

个公式给他：A＝x＋y＋z爱因斯坦解释道：“A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法……”

“z代表什么？”青年迫不及待地问。“代表少说废话。”爱因斯坦说。1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹；后来，当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地