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1、第第1课近代物理学的奠基人和革命者课近代物理学的奠基人和革命者导学目标导学目标课程标准课程标准重点难点重点难点1.了了解解经典力学的主要内容。典力学的主要内容。2认识其在近代自然科学理其在近代自然科学理论发展中的展中的历史地位。史地位。3知道相知道相对论、量子、量子论的主要的主要内容，内容，认识其意其意义。1.经经典力学、相典力学、相对论和量子和量子论的主要内容。的主要内容。(重点重点)2掌握掌握经典力学、相典力学、相对论、量子量子论的的历史地位及意史地位及意义。 (难点点)要点一认识史上的飞跃要点一认识史上的飞跃经典力学的建立经典力学的建立1背景背景(1)在在中中世世纪纪的的欧欧洲洲， 的的
2、学学说说长长期期被被教教会会奉为教条。奉为教条。(2)伽利略在观察、实验和推理的基础上，创立了伽利略在观察、实验和推理的基础上，创立了 ，推翻了亚里士多德的学说。，推翻了亚里士多德的学说。(3) 等人的研究奠定了基础。等人的研究奠定了基础。亚里士多德里士多德自由落体定律自由落体定律笛卡笛卡尔尔自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理加速度定律加速度定律3意义意义(1)对对自自然然界界的的 做做出出了了系系统统、合合理理的的说说明明，从从而而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。(2)它它的的确确立立使使 和和天天文文学学在在理理论论上上达达到到
3、了了相相当当完完备备的的程度，同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。程度，同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。(3)为为人人们们准准确确计计算算地地球球的的平平均均密密度度和和扁扁平平率率、正正确确解解释释潮潮汐成因、发现汐成因、发现 提供了理论指导。提供了理论指导。力学力学现象象力学力学海王星海王星要点二驱走乌云的太阳要点二驱走乌云的太阳量子力学与量子论量子力学与量子论1诞诞生生：1900年年，德德国国物物理理学学家家 提提出出了了量量子子概概念念，他他在在关关于于正正常常光光谱谱能能量量分分布布定定律律的的理理论论中中阐阐述述了了这这一思想，标志着量子理论的诞生。一思想，
4、标志着量子理论的诞生。2发展发展(1)德德国国科科学学家家爱爱因因斯斯坦坦：将将量量子子理理论论推推广广到到光光学学中中，成成功地解释了功地解释了 ，得出光具有波粒二象性的结论。，得出光具有波粒二象性的结论。(2)法国物理学家德布罗意：提出法国物理学家德布罗意：提出 理论。理论。(3)奥地利、德国的物理学家建立了奥地利、德国的物理学家建立了 。普朗克普朗克光光电效效应物物质波波量子力学量子力学3意义意义(1)量量子子力力学学成成为为反反映映自自然然界界基基本本规规律律的的理理论论体体系系，指指导导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。(2)量量子子理理
5、论论让让人人们们从从根根本本上上改改变变了了近近代代物物理理学学中中的的传传统统观观念念，使使物物理理学学乃乃至至整整个个 的的观观念念都都发发生生了了重重大大变革。变革。自然科学自然科学3影响影响(1)是是对近近代代物物理理学学理理论框框架架的的重重大大突突破破，形形成成全全新新的的时空空观、运、运动观和物和物质观。(2)是是人人类思思想想发展展史史中中的的一一次次根根本本性性变革革，对整整个个自自然然科科学和哲学都学和哲学都产生了极其深生了极其深远的影响。的影响。(3)相相对论同量子理同量子理论一起，构成了一起，构成了现代物理学的基本框架。代物理学的基本框架。 助学助记助学助记深深层层点点
6、拨拨 牛牛顿顿力力学学体体系系是是人人类类对对自自然然规规律律进进行行的的第第一一次次理理论论性性概概括括和和总总结结，它它以以实实验验为为基基础础、以以数数学学为为表表达达形形式式，是是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。概念释义概念释义 “牛顿经典力学牛顿经典力学”牛牛顿顿经经典典力力学学体体系系是是一一个个以以实实验验为为基基础础、以以数数学学为为表表达达形形式式的的力力学学体体系系。牛牛顿顿力力学学体体系系对对自自然然界界的的力力学学现现象象做做了了系系统统的的、合合理理的的说说明明，从从而而完完成成了了人人类类对对自
7、自然然界界认认识识史史上上的的第第一一次次理理论大综合。论大综合。 图解历史图解历史 归纳近代物理学成就归纳近代物理学成就历历史史认认识识 量量子子理理论论及及在在此此基基础础上上发发展展起起来来的的量量子子力力学学，极极大大地地促促进进了了原原子子物物理理、固固体体物物理理、原原子子核核物物理理等等学学科科的的发发展展，标标志志着着人人类类对对客客观观世世界界的的认认识识，开开始始从从宏宏观观世世界界深深入入到到微微观观世界，开创了物理学的新纪元。世界，开创了物理学的新纪元。误误区区警警示示 量量子子理理论论同同爱爱因因斯斯坦坦的的相相对对论论一一起起构构成成了了现现代代物物理理学学的的基基
8、本本理理论论框框架架，但但爱爱因因斯斯坦坦的的相相对对论论的的提提出出比比普普朗朗克克的量子理论要晚。的量子理论要晚。 易易混混易易错错 相相对对论论与与经经典典力力学学并并不不矛矛盾盾，而而是是对对经经典典力力学学的的继继承承和和发发展展。相相对对论论只只是是否否定定了了牛牛顿顿力力学学的的绝绝对对时时空空观观，并并没有否定整个牛顿力学。没有否定整个牛顿力学。概概念念释释义义 相相对对论论：爱爱因因斯斯坦坦相相对对论论包包括括狭狭义义相相对对论论和和广广义义相相对对论论。认认为为时时间间、空空间间和和物物体体的的质质量量随随着着物物体体运运动动速速度度的的变变化化而而变变化化，空空间间和和时
9、时间间不不可可能能离离开开物物质质而而独独立立存存在在，空空间间结构和性质取决于物质的分布。结构和性质取决于物质的分布。 构图解史构图解史 近现代物理学的三大理论成果近现代物理学的三大理论成果主题一近代物理学成就主题一近代物理学成就牛顿经典力学体系牛顿经典力学体系【史料探究史料探究】1牛顿经典力学成就牛顿经典力学成就材料材料下面是两幅纪念牛顿的邮票下面是两幅纪念牛顿的邮票思考思考两两幅幅图中中，图一一反反映映了了牛牛顿力力学学的的什什么么成成果果？图二二体体现了了这一成果的运用所取得的成就是什么？一成果的运用所取得的成就是什么？说明了什么？明了什么？答案答案图图一反映的是万有引力定律。一反映的
10、是万有引力定律。图二是指海王星的二是指海王星的发现。说明了牛明了牛顿力学具有惊人的力学具有惊人的预见力和巨大的理力和巨大的理论指指导意意义。2牛顿经典力学的影响牛顿经典力学的影响材料材料艺术家笔下的牛顿像神一样在制定宇宙规律艺术家笔下的牛顿像神一样在制定宇宙规律英国著名诗人亚历山大英国著名诗人亚历山大蒲伯曾写过一首赞美牛顿的诗：蒲伯曾写过一首赞美牛顿的诗：自自然然和和自自然然界界的的规规律律，隐隐藏藏在在黑黑暗暗里里。上上帝帝说说：“让让牛牛顿顿去吧！去吧！”于是一切成为光明。于是一切成为光明。思考思考为为什什么么说牛牛顿以以前前“自自然然和和自自然然界界的的规律律，隐藏藏在在黑黑暗暗里里”？
11、牛牛顿是怎是怎样让“一切成一切成为光明光明”的？的？答答案案牛牛顿以以前前的的中中世世纪欧欧洲洲，基基督督教教神神学学统治治一一切切，实行行愚愚民民政政策策；人人们普普遍遍认为一一切切都都是是由由上上帝帝创造造的的，都都是是不不可可知知的。的。牛牛顿的的经典典力力学学将将天天体体的的运运动和和地地球球上上物物体体的的运运动概概括括在在同同一一理理论之之中中，能能够完完整整地地解解释天天体体和和地地球球上上的的一一切切现象象，揭揭示示了了自自然然界界的的规律律。从从此此，科科学学摆脱脱了了神神学学的的束束缚向向前前发展展，同同时也打也打击了宗教神学，促了宗教神学，促进了人了人们思想的思想的进一步
12、解放。一步解放。【史论归纳史论归纳】牛顿力学体系的特征及其局限性牛顿力学体系的特征及其局限性(1)特特征征注注重重实实验验。实实验验可可以以进进一一步步揭揭示示客客观观现现象象和和过过程程之之间间的的逻逻辑辑关关系系，并并由由此此得得出出重重要要的的结结论论。力力学学体体系系的的数数学学化化。主主要要运运用用他他自自己己创创立立的的微微积积分分做做计计算算工工具具，这这种种数数学学化化源源于于自自然界内在的数学关系。然界内在的数学关系。(2)局限性：牛顿经典力学体系建立在日常生活中常见的低速局限性：牛顿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。在牛顿力学体系中，存在着绝对的静止和运
13、动的物质之上。在牛顿力学体系中，存在着绝对的静止和绝对的时间。这种绝对的时空观符合人们的日常经验，但无绝对的时间。这种绝对的时空观符合人们的日常经验，但无法解释高速运动的物体运动的规律和微观世界中的粒子，这法解释高速运动的物体运动的规律和微观世界中的粒子，这说明牛顿力学体系面临着危机和挑战。说明牛顿力学体系面临着危机和挑战。主题二现代物理学成就主题二现代物理学成就量子理论和相对论量子理论和相对论【史料探究史料探究】1量子理论的诞生量子理论的诞生材材料料英英国国著著名名物物理理学学家家汤汤姆姆生生在在展展望望20世世纪纪物物理理学学前前景景时时讲讲道道：“动动力力理理论论肯肯定定了了热热和和光光
14、是是运运动动的的两两种种方方式式，现现在在，它它的的美美丽丽而而晴晴朗朗的的天天空空却却被被两两朵朵乌乌云云笼笼罩罩了了。”他他所所说说的的第第二二朵朵“乌乌云云”，尤尤以以黑黑体体辐辐射射理理论论出出现现的的“紫紫外外灾灾难难”最为突出。最为突出。思考思考(1)驱驱走第二走第二朵“乌云云”的太阳指什么？是的太阳指什么？是谁提出来的？提出来的？(2)这一理一理论的提出有何重大意的提出有何重大意义？答答案案(1)指指物物理理学学上上的的量量子子理理论。它它是是由由普普朗朗克克在在1900年年提提出的。出的。(2)量量子子理理论提提出出的的意意义：一一是是使使人人类对微微观世世界界的的基基本本认识
15、有有了了革革命命性性的的进步步；二二是是对化化学学、生生物物学学等等科科学学领域域都都产生生了了重重大大影影响响，推推动了了社社会会生生产力力的的发展展，从从根根本本上上改改变了了人人类的的物物质生生活活；三三是是它它们不不仅对物物理理科科学学本本身身，对自自然然科科学学，而且而且对整个人整个人类的思的思维都都产生了深生了深远影响。影响。2相对论的创立相对论的创立材材料料有有一一次次，爱爱因因斯斯坦坦与与卓卓别别林林同同时时出出席席一一个个宴宴会会，他他们们都都受受到到热热烈烈欢欢迎迎。卓卓别别林林笑笑着着说说：“大大家家欢欢迎迎我我是是因因为为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。
16、他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。”思考思考(1)相相对论与与日日常常经验相相悖悖，但但在在物物理理学学上上却却非非常常合合理理，这给我我们什么启示？什么启示？(2)为什么什么说相相对论的提出是物理学的提出是物理学领域的一次重大革命？域的一次重大革命？答答案案(1)这这就就提提醒醒我我们，不不要要被被常常识和和日日常常经验所所蒙蒙蔽蔽，常常识并并不不一一定定是是正正确确的的，要要学学会会辩证地地看看问题。同同时也也说明明人人们对任何新生事物的任何新生事物的认识都有一个极其都有一个极其艰难的的过程。程。(2)它它否否定定了了经典典力力学学的的绝对时空空观，深深刻刻地地揭揭示示了了时
17、间和和空空间的的本本质属属性性。它它也也发展展了了牛牛顿力力学学，将将其其概概括括在在相相对论力力学之中，推学之中，推动物理学物理学发展到一个新的高度。展到一个新的高度。地位地位量子量子论和相和相对论一起构成了一起构成了现代物理学的基代物理学的基础影响影响量子量子论是研究微是研究微观世界粒子运世界粒子运动规律的科学，量子律的科学，量子论对化学、化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等学科学等学科领域都域都产生了重大影响，生了重大影响，带来了来了许多划多划时代的技代的技术创新，使人新，使人类对微微观世界的世界的认识有了革命性的有了革命性的进步。步。【史论归
18、纳史论归纳】影响影响相相对论指出了指出了时间、空、空间和物体的和物体的质量不是量不是绝对不不变的，而的，而是随着物体的运是随着物体的运动而而发生生变化，打破了化，打破了传统的的绝对时空空观。相相对论发展了牛展了牛顿力学，将牛力学，将牛顿力学概括在相力学概括在相对论力学之中，力学之中，推推动物理学物理学发展到一个新的高度。展到一个新的高度。创立了一个全新的物理学立了一个全新的物理学世界，极大地世界，极大地扩展了物理学展了物理学应用的用的领域。相域。相对论打破了打破了经典典物理学物理学绝对化的思化的思维，为人人们提供了提供了辩证地看待世界的途径。地看待世界的途径。二者不二者不仅对物理学本身，物理学
19、本身，对自然科学，而且自然科学，而且对整个人整个人类的生的生活、思活、思维都都产生了不可磨生了不可磨灭的影响。的影响。记知识纲要记知识纲要背核心术语背核心术语1伽伽利利略略的的杰杰出出成成就就为牛牛顿经典典力力学学的的创立立奠奠定定了了基基础，标志志着着物物理理学学的的真真正正开开端端；牛牛顿力力学学体体系系的的建建立立标志志着着近代科学的形成，是近代科学的形成，是经典物理学的基典物理学的基础。2爱因因斯斯坦坦的的相相对论并并没没有有完完全全否否定定牛牛顿的的力力学学体体系系，而而应理理解解为相相对论发展展了了牛牛顿力力学学，将将牛牛顿力力学学概概括括在在相相对论力力学学之之中中，牛牛顿力力学学只只是是相相对论力力学学在在低低速速运运动状状态下的一个特例。下的一个特例。3量量子子论诞生生的的标志志是是1900年年量量子子假假说的的提提出出，而而狭狭义相相对论和广和广义相相对论的提出分的提出分别是是1905年和年和1916年。年。
