必修三第十一课,物理学的重大发展

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1、物理学（经典力学、相对论、量子论）生物学（进化论）三次科技革命的发明创造（蒸汽机、电力、计算机）第四单元第四单元 近代以来世界的科学发展历程近代以来世界的科学发展历程科学理论科学技术第11课 物理学的重大发展第12课 探索生命起源之迷第13课 从蒸汽机到互联网科学勃兴 进展辉煌转化生产 科技革命文艺复兴 思想解放-经典力学、相对 论和量子论、进化论-三次科技革命科技历程近代科学开端的标志：天文学革命近代科学正式形成的标志：经典力学体系的建立近代科学：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科学一、经典力学一、经典力学的创立1、近代自然科学产生的背景 资本主义工业和商品经济的发展为近

2、代 自然科学的产生奠定物质基础并成为主 要动力。 新兴的资产阶级在经济上和政治上对自 然科学的迫切需要 文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推 动 优秀科学家的实践和刻苦钻研一、经典力学（二）经典力学的奠基者伽利略（一）经典力学体系建立的背景伽利略（15641642）， 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。伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭。1

3、7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了天体 ，宣告了和哥白尼学说完全相符的结论。伽利略把他在望 远镜中所观察到的壮丽景象，到处宣传，并用观察到的事 实和力学原理作了严密的论证，进一步维护和发展了哥白 尼的体系。教会向伽利略发出多次警告，但是他无视这一 警告，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。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，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究 物理学，写出关于

4、两门新科学的谈话和数学证明。1、伽利略的贡献物理学证实：外力不是维持运动状态的 原因，只是改变运动状态的原因亚里士多德的力学观：他认 为必须有力作用在物体上，物 体才会运动，没有力的作用， 物体就会静止。（即外力是维 持运动状态的原因）如：“推箱子”的例子亚里士多德， 古希腊著名的哲学家、科学家和教育家，古希腊最博学的人。1、伽利略的贡献物理学证实：外力不是维持运动状态的 原因，只是改变运动状态的原因发现了自由落体定律亚里士多德认为：物体“落体的速度与重量成正比”据说伽利略 曾在意大利比萨 斜塔上作过自由 落体的实验。结 果两个重量相差 10倍的球同时落 地，从而证明了 亚里士多德的观 点是错

5、误的。1、伽利略的贡献物理学证实：外力不是维持运动状态的 原因，只是改变运动状态的原因发现了自由落体定律天文学用自制的望远镜发现了许多肉眼 看不见的星体证明了哥白尼“日心说”的正确性地心说中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一 个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是 盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央， 日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的“宇宙帐篷说”。 后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系 逐渐深入人心，托马斯阿奎那将亚里士多德理论 融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位 。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类 及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上 帝

6、的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外 层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。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。哥白尼（1473-1543）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u由于宣传哥白尼学说，1616年，宗教裁判所责令 伽利略保持沉默。关于托勒密和哥白尼两大世 界体系的对话被认为违反禁令。 u伽利略被召到罗马，囚禁缺席审判苦刑恐吓 当众跪着忏悔终身监禁，他的书也被列为禁

7、书。 u1642年，在贫病交加中逝世，享年78岁。 u1983年，罗马教廷正式承认，350年前宗教裁判 所的审判是错误的。“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”伽利略受审2 2、主要意义、主要意义（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。 （2）为后来经典力学的创立 和发展奠定了基础。伽利略被称为“近代科学之父”一、经典力学（二）经典力学的奠基者伽利略（一）经典力学体系建立的背景（三）经典力学的建立者 牛顿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

8、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（ 16421727）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

9、顿便 开始在班里崭露头角，尤其在制作模型上表现出 心灵手巧 .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。1、牛顿的贡献1687年，出版了自然哲学的数学原 理一书，提出物体运动的三大定律和万 有引力定律。而三大定律和万有引力定律 标志着形成了一个以实验为基础，以数学 为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学 体系。（1）力学方面：经典力学的特征经典力学的特征 ： 1

10、.注重实验2.数学化（2）在光学方面，牛顿发现了日光是由不同的 颜色即不同波长的光构成的，奠定了光谱分析的基 础，制作了牛顿色盘。他在1704年出版了光学 一书，创立了光的“微粒说”。（3）在数学方面，他与莱布尼兹几乎同时创立 了微积分学。（4）在天文学领域，他在1671年创制了反射望 远镜。我不知道世人对我是怎样看的，不过我只 觉得自己好像是一个在海滨玩耍的孩子，有幸 拾到光滑美丽的石子，但真理的大海，我还没 有发现。我所以有这样的成就，是因为我站在 巨人们的肩膀上的缘故。牛顿海王星和冥王星的发现2、经典力学的影响对解释和预见物理现象有决定性意义 （发现了海王星、冥王星） 实现了自然科学的第

11、一次理论性大综 合；标志着近代科学的正式形成 牛顿力学和热学引发了第一次技术革 命，使人类进入蒸汽时代 用数学方法精确描述宇宙运行的自然 法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学 奠定了科学基础“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 牛顿力学体系是人类认识史上对自然规律的第 一次理论概括和综合，把神从无生命领域驱逐 出去，使科学摆脱神学的束缚，引起人类认识 史上的飞跃。练习1他的墓志铭上写着这样的话：他以超乎寻常人的智力， 用他所发明的数学方式，第一个证明了“行星的运动和图像， 彗星的轨道和大海的潮汐”

12、。此人可能是： A哥白尼 B牛顿 C达尔文 D普朗克B2伏尔泰认为：“如果全部自然界，一切行星，都要服从永恒 的规律，而有一个小动物，五尺来高，却可以不把这些定律放 在眼中，完全任意地为所欲为，那就太奇怪了。”伏尔泰所说的 “永恒定律”是指 A伏尔泰提倡的自然权利说 B爱因斯坦的相对论 C牛顿的万有引力定律 D达尔文的进化论C3“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。”；而达尔文被当时的支持者称为“生物学领域的牛顿”。这说 明二者的学说都 成为了宗教改革的指导思想 否定了基督教神学的权威 促进了人类的思想解放 反映

13、了工业资产阶级的要求 A B C DB二、相对论经典力学的适用范围1. 只适用于宏观物体（宏观世界） 的运动;2. 只适用于低速运动的物质，是绝 对的时空论。一、相对论的创立（一）相对论创立的背景（1）经典力学体系建立在日常生活中常见的 低速运动的物质之上，认为时间和空间是绝 对的，两者是没有任何直接联系的。 (2)19世纪科学得到了飞速发展，物理学研究 深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展 到整个宇宙。物理学研究中遇到了一些经典 力学无法解释的新问题。正当此时，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

14、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”。19世纪的理论物理学达到了巅峰状态。在人们 的心目中，经典物理学已经达到了近乎完美的程度 。物理学危机一、相对论的创立（一）相对论创立的背景（一）相对论的创立者 爱因斯坦艾伯特爱因斯坦（ 18791955）， 1879年3月14日诞 生在德国乌尔姆的 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。而且，就是这样一位光彩夺目的人物，在整个中 小学时代却常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”， “不守纪律、心不在焉。想入非非”。中学毕业前 夕，校方

15、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，他仍然不愿意强迫自己去适应那种被动的、 刻板的、纯粹按部就班的学习生活，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。和牛顿一样，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。 在四年大学生活中，他仍然不是“好学生”：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。大 学毕业时几位同窗好友都留校当了助教，他却因得 不到教授们的赏识而遭到了“毕业即失业”的命运。 这种种亲身经历，使爱因斯坦对教育的总体印象一 直不佳。正因为如此，成名后的爱因斯坦通过自身 的体验和长期的观察，形成了一种与众不同的教育 观点。 “知识是死的；而学校却要为活人服务。”这是爱 因斯坦对于学校教育的基本看法。他反对把学校仅 仅看做是传授知识的工具，更反对把学生“当作死 的工具来对待”。他认为：“学校的目的始终应当是 ：青年人在离开学校时，是作为一个和谐的人，而 不是作为一个专家。” 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