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1、第11课 物理学的重大进展,第一个“苹果”诱惑了夏娃，使人类有了智慧之源,第二个“苹果”砸醒了牛顿，使人类有了近代科学,第三个“苹果” 成就了乔布斯，使人类有了精彩生活,“三个苹果”改变了世界,物理学的重大进展,课标要求：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。,当 邂逅科学,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,三次科学技术革命,科技历程,怀疑 （背景）,16-19世纪近代物理学,探索 （成就）,进步 （影响）,19-20世纪初现代物理学,物理学的重大进展,经典力学体系
2、,自然科学 思想认识 社会发展,相对论和量子论,对经典力学体系的怀疑,自然科学 思想认识 经济发展,对中世纪世界观的怀疑,科学技术是第一生产力,“凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动。若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东西。当没什么东西推它时，它就会停止移动，是一个推着一个，不能无限制地追溯上去，“必然存在第一推动者” ;“落体的速度与重量成正比”,思考：亚里士多德关于运动的观点是建立在什么基础上？,直觉和观察,1590年，伽利略做比萨斜塔实验,思考：伽利略关于运动的观点是建立在什么基础上？,实验和观察,阿波罗15号的宇航员大卫斯科特1971年8月2日在无空气月球表面上使用一把
3、锤子和一根羽毛重复了这个试验，证明且让地球上的电视观众亲眼看到了两个物体同时掉落在月球表面上。,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。1642年，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！”他还重复着这样一句话：“追求科学需要特殊的勇气。”,体会伽利略身上所蕴含的什么样的科学精神？,创立科学的
4、研究方法：物理学：天文学：,实验和观察,发现自由落体定律等。,自制望远镜观察天体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。,1、伽利略奠定基础,（1）成就：,一、近代物理学经典力学,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。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开的最伟大的书里的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。 伽利略,（2）意义：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。,牛顿说：“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。”,怀 疑,中世纪的神学世界观及其对人们思想认识的束缚,探
5、究：1、经典力学体系建立的历史背景是什么？（近代自然科学形成的背景/为什么会怀疑）,思想条件：,经济条件：,主观条件：,文艺复兴的推动,资本主义的发展,科学家的探索,一、近代物理学经典力学,2、牛顿创立经典力学,探索 2、成就：经典力学体系的建立,（1）奠基伽利略,科学研究领域的成就：,自主探究： 经典力学体系的建立过程中哪两位科学家起到了关键的作用？ 他们在科学研究领域有哪些成就？ P54-55,C 开创近代科学的研究方法：观察实验和逻辑论证。,A 物理学：力与运动状态的关系，自由落体定律,B 天文学：自制望远镜，证实了“日心说”,2、牛顿创立经典力学,一、近代物理学经典力学,（2）建立牛顿
6、,B、建立起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。,A、1687年，出版自然哲学的数学原理，提出运动三大定律和万有引力定律。,站在巨人的肩膀上,探索 2、成就：经典力学体系的建立,科学研究领域的成就：,物体运动+天体运动,一、近代物理学经典力学,2、牛顿创立经典力学,（三）天文学： A、1781年，发现 “天王星” B、1846年，发现“海王星”,探索 2、成就：经典力学体系的建立,C、1930年，发现“冥王星”，2006年被排除于“九大行星”,一、近代物理学经典力学,标志： 内容： 特点： 意义：局限：,2、牛顿创立经典力学,1687年自然哲学的数学原理,运动三
7、大定律和万有引力定律,以实验为基础，以数学为表达形式,只适用宏观世界低速运动状态，绝对的时空观无法解释微观高速运动现象。,（1）对解释和预见物理现象有决定意义，是经典物理学和天文学的基础，标志着近代科学的形成。 （2）为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础； （3）牛顿力学和热学引发了第一次工业革命；,1895年德国物理学家伦琴 发现X射线，1901年获诺奖,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。”,？,1897年汤姆逊用实验发现电子,1906年获诺贝尔奖,1898年12月26日,居里夫妇发现镭，1903
8、年获诺贝尔奖,1900年的4月，热力学的奠基人，著名的开尔文男爵在一个科学报告会上作了一篇名为在热和光动力理论上空的19世纪乌云的演讲。在这篇演讲中提到，在光学和热学领域，各有一个实验现象还无法用牛顿经典理论来解释，因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌云。当时的人们普遍比较乐观，认为这两朵乌云迟早会云开雾散，最终被经典理论很好的解释。但是，后来的事实证明，正是这两朵乌云引发了磅礴的大雨，使牛顿的经典时空观在科学领域发生了倾覆。而这两朵乌云引发的两场理论革命相对论和量子论，正是现代科学的基石。,怀 疑,19世纪，科学飞速发展经典力学体系的无法解释一些新问题,探究：1、近代物理学发展到现
9、代物理学的历史背景？（经典力学遭遇挑战的原因）,自身局限：,思想条件：,主观条件：,宏观、低速、绝对时空观,生产力的进一步发展（两次工业革命）,科学家的探索精神（怀疑、求真）,启蒙运动的影响（理性主义）,经济条件：,自身需要：,研究领域的拓展 物理学危机,二、现代物理学相对论和量子论,探索 2、成就之一：相对论,狭义相对论：打破了绝对时空观，同时也适用于物体高速运动状态,探究：爱因斯坦的相对论对经典力学有哪些突破?,经典力学的局限： 适用于低速运动状态 绝对时空观,广义相对论：进一步深化了对时间、空间和引力现象 的认识。,A、1905年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速恒定假设。（质量、空间、时间
10、随着运动速度的变化而变化，即尺缩效应和钟慢效应） B、1916年，爱因斯坦提出广义相对论（时间和空间的结构和性质不仅取决于物体的运动状态，也取决于物质本身的分布状态，即时空可以扭曲）,二、现代物理学相对论和量子论,经典力学,狭义相对论,广义相对论,影响：否定了经典力学的绝对时空观，弥补了经典力学在宏观物体高速运动研究的不足。,3.相对论提出的历史意义,（1）相对论的提出是物理学领域的一次重大革命，他否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性。（2）发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到了新的高度。,1、背景:2
11、、提出: 3、内容：,19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释面临的新问题,20世纪初，爱因斯坦（德）提出相对论,时间：钟慢效应,质量：质增效应,空间：尺缩效应,否定了经典力学 的绝对时空观,将经典力学概括于相对论力学体系之中，推动物理学的发展,（1）狭义相对论：1905年 物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加； 空间和时间也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。 （2）广义相对论：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。,为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁
12、股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”,二、现代物理学相对论和量子论,现代物理学量子论,怀 疑,探究：1、量子论提出的历史背景是什么？,理论条件：,电子和放射线的发现,人们的科学思想进一步提升,思想条件：,经济条件：,社会经济迅速发展，社会生产力的需求,二、现代物理学相对论和量子论,探索 2、成就之二：量子论,二、现代物理学相对论和量子论,2.量子论的诞生、发展和量子力学,1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说,爱因斯坦利用量子理论成功解释了光电效应； 玻尔提出了
13、有关原子的量子理论； 20世纪30年代，量子力学建立,（1） 诞生：,（2） 发展：,开阔视野，改变了人们认识世界的_ 和_。,进步：3、现代物理学两大支柱建立的影响,B、思想认识：,A、自然科学：,相对论的提出是物理学思想的一项重大革命。否定，深刻地揭示了 。它也发展了 ， 推动 。P56第一段,量子论使人类对微观世界的基本认识取得了革命性的进步，与相对论一起构成现代物理学的基础，弥补了 ，推动了 。P57第二段,经典力学： 解释低速运动、宏观世界物理现象,近代物理学,相对论： 高速运动,量子论： 解释微观世 界物理现象,现代物理学,为相对论提出奠定基础,继承和发展了经典力学,经典力学、相对
14、论、量子论的关系：,19世纪物理学危机,1.学者陈衡哲在西洋史中写道：“科学与文艺是文化的双翼，缺了一样，那个文化便成为畸形的了。科学是偏向理性的，文艺是偏于情感的。”基于这样的认识，对启蒙运动兴起所起作用最大的莫过于：A.牛顿 B.达尔文 C.达芬奇 D.莎士比亚 2.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,3. “这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。”这一“发现”指的是A经典力学 B进化论 C相对论 D量子论,4.（2010天津文综11）20世纪初，提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是（ ）A普朗克 B麦克斯韦 C玻尔 D爱因斯坦,谢 谢 观 看,
