人教版必修三第11課《物理學(xué)的重大進(jìn)展》課件

1、被譽(yù)為“現(xiàn)代最偉大的物理學(xué)家之一”的霍金于2018年3月14日去世人教版高中歷史必修3第四單元第11課愛(ài)因斯坦郎之萬(wàn)洛侖茲普朗克玻爾玻恩泡利海森伯薛定諤康普頓狄拉克埃倫費(fèi)斯特布拉格德拜居里夫人一張匯聚了物理學(xué)界智慧之腦的“明星照” 第五屆索爾維會(huì)議發(fā)軔于愛(ài)因斯坦和波爾關(guān)于量子力學(xué)的大辯論。時(shí)值1927年，恰逢牛頓逝世200周年,牛頓的理論此時(shí)遭到了物理學(xué)界強(qiáng)烈的質(zhì)疑。 而在黑暗的中世紀(jì)，每一場(chǎng)辯論都可能以生命為代價(jià)，每一次對(duì)權(quán)威的質(zhì)疑都需要堅(jiān)定信念、鼓足勇氣海佩蒂亞，亞歷山卓希臘時(shí)期女?dāng)?shù)學(xué)家、物理學(xué)家，發(fā)明了天體觀測(cè)儀及比重儀。因其是異教徒，公元415年被狂熱基督教徒用貝殼挖肉殺死。阿斯科里，

2、意大利科學(xué)家，因其認(rèn)為大地是球形，并提出了“地球”的概念，1327年被宗教裁判所處以火刑。騎士階級(jí)以及與它相勾結(jié)的天主教，基于十分庸俗而兇惡的專制主義和神秘主義，阻撓著對(duì)自然事實(shí)做執(zhí)著的考察與探討。 日湯淺光朝:解說(shuō)科學(xué)文化史年表思考：阻礙中世紀(jì)歐洲科學(xué)發(fā)展的因素有哪些？教會(huì)淫威、神學(xué)思想、專制主義一、“重大進(jìn)展”前的舉步維艱凡是運(yùn)動(dòng)的物體，一定有推動(dòng)者在推著它運(yùn)動(dòng)。若你看到一個(gè)東西在移動(dòng)，你就會(huì)尋找一個(gè)推動(dòng)它的東西。當(dāng)沒(méi)什么東西推它時(shí)，它就會(huì)停止移動(dòng)，是一個(gè)推著一個(gè)，不能無(wú)限制地追溯上去，“必然存在第一推動(dòng)者”。落體的速度與重量成正比。 亞里士多德思考：亞里士多德關(guān)于運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)建立在什么基礎(chǔ)

3、上？直覺(jué)、觀察、思辨、演繹二、“重大進(jìn)展”時(shí)的勇攀高峰據(jù)說(shuō)，1590年伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里士多德“物體落地的速度和重量成比例”的學(xué)說(shuō)，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。 思考：伽利略關(guān)于運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)是建立在什么基礎(chǔ)上？觀察、實(shí)驗(yàn)、邏輯伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡伽利略觀察到的月亮“發(fā)現(xiàn)”：發(fā)現(xiàn)了自由落體等物理學(xué)定律，改變了傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)觀念?！伴_(kāi)創(chuàng)”：開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)。“奠基”：為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。（1564-1642年）1633年以“反對(duì)教皇、宣揚(yáng)邪學(xué)”被羅馬宗教裁判所判處終生監(jiān)禁。1638年以后，雙目

4、逐漸失明。1642年1月8日逝世。第二年，艾薩克牛頓誕生了。三個(gè)蘋(píng)果，改變了世界。第一個(gè)給夏娃，開(kāi)啟人類起源大門(mén)；第二個(gè)給牛頓，發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力；第三個(gè)給喬布斯，引領(lǐng)了一場(chǎng)觸屏手機(jī)革命。物體運(yùn)動(dòng)三大定律萬(wàn)有引力定律經(jīng)典力學(xué)體系以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)以數(shù)學(xué)為表達(dá) 如果說(shuō)我看得比別人更遠(yuǎn)些,那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?。?643-1727年）1687年2)內(nèi)容：1)創(chuàng)立標(biāo)志：1687年發(fā)表自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理提出了物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律等，形成了以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系。物理學(xué)的重大進(jìn)展經(jīng)典力學(xué)牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)體系 物體運(yùn)動(dòng)三大定律：慣性定律， 作用力與反作用力定律， 加速度定律2

5、)內(nèi)容：1)創(chuàng)立標(biāo)志：1687年發(fā)表自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理提出了物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律等，形成了以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系。物理學(xué)的重大進(jìn)展經(jīng)典力學(xué)牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)體系 顯著特征 1）注重實(shí)驗(yàn) 2）數(shù)學(xué)化適用范圍 只適用于宏觀物體（宏觀世界）的運(yùn)動(dòng); 只適用于物體運(yùn)動(dòng)的低速狀態(tài)，是絕對(duì)的時(shí)空論物理學(xué)的重大進(jìn)展經(jīng)典力學(xué)牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)體系 3）意義:對(duì)解釋和預(yù)見(jiàn)物理現(xiàn)象有決定性意義；（根據(jù)萬(wàn)有引力定律海王星的發(fā)現(xiàn)）實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次理論性大綜合；標(biāo)志著近代科學(xué)的形成有人說(shuō)：“三個(gè)蘋(píng)果的出現(xiàn)，改變了世界?！?第一個(gè)誘惑了夏娃， 第二個(gè)砸醒了牛頓， 第三個(gè)曾屬于史蒂夫-

6、喬布斯的掌握。近代科學(xué)開(kāi)端的標(biāo)志：天文學(xué)革命近代科學(xué)正式形成的標(biāo)志：經(jīng)典力學(xué)體系的建立 亞里士多德認(rèn)為地球是個(gè)正球體，兩千年來(lái)人們對(duì)此深信不疑。牛頓卻說(shuō)地球是個(gè)扁球體，像個(gè)大桔子。法國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)三次實(shí)地測(cè)量，終于證實(shí)了牛頓的看法。 哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是7576年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。 1705年49歲的哈雷卻要預(yù)言53年以后的事，可1758年這顆彗星果然如期出現(xiàn)，并被命名為哈雷彗星。1781年1846年海王星解釋和預(yù)見(jiàn)牛頓為工業(yè)革命創(chuàng)造了一把科學(xué)的鑰匙，瓦特拿著這把鑰匙開(kāi)啟了工業(yè)革命的大門(mén)。 電視紀(jì)錄片大國(guó)崛起解說(shuō)詞這些開(kāi)國(guó)元?jiǎng)讉冊(cè)陉U

7、述美國(guó)的政治機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，堅(jiān)持依照平順運(yùn)行、自我調(diào)節(jié)的宇宙模型。在這群打下美國(guó)江山的人的眼中，確保政治穩(wěn)定的平衡狀態(tài)可直接模擬太陽(yáng)系平衡的自然引力。伍德羅威爾遜稍后會(huì)寫(xiě)道：“美國(guó)憲法臣服于牛頓的理論?！?美愛(ài)德華多尼克機(jī)械宇宙艾薩克牛頓、 皇家學(xué)會(huì)與現(xiàn)代世界的誕生牛頓的成就證明，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和理論綜合可以推翻一些宗教觀念法國(guó)啟蒙思想家把牛頓學(xué)說(shuō)中的部分思想上升到意識(shí)形態(tài)的高度，作為批判當(dāng)時(shí)法國(guó)社會(huì)唯一有效的羅馬教的權(quán)威，政治上的專制主義。 鄭曉松牛頓力學(xué)革命之于法國(guó)啟蒙運(yùn)動(dòng)的意義思考：牛頓的學(xué)說(shuō)有何歷史意義？ 經(jīng) 濟(jì)：為工業(yè)革命提供科學(xué)理論基礎(chǔ)。 政 治：為美國(guó)政治機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。 思 想：

8、為啟蒙運(yùn)動(dòng)理性認(rèn)識(shí)提供方法。物理學(xué)的重大進(jìn)展經(jīng)典力學(xué) 探討：牛頓何以能創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)？我不知道世人對(duì)我是怎樣看的，不過(guò)我只覺(jué)得自己像是一個(gè)在海濱玩耍的孩子，有幸拾到光滑美麗的石子，但真理的大海，我還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。我所以有這樣的成就，是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募绨蛏系木壒?。?jīng)濟(jì):資本主義的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)思想:文藝復(fù)興、宗教改革等思想解放運(yùn)動(dòng)的影響前人基礎(chǔ)：伽利略為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。 經(jīng)典物理學(xué)是以日常生活中常見(jiàn)的低速運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)為研究對(duì)象的，在這里，時(shí)間和空間被認(rèn)為是絕對(duì)的，是與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的因素。似乎宇宙間存在著一個(gè)永遠(yuǎn)走動(dòng)著的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)都是相同的，世界上的一切運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上

9、都以它為度量標(biāo)準(zhǔn)。 因此，一旦物理學(xué)研究的這種基礎(chǔ)發(fā)生變化，如所研究的物質(zhì)是以光速或接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確。 “物理學(xué)危機(jī)”1現(xiàn)代物理學(xué)的產(chǎn)生 普朗克、愛(ài)因斯坦 愛(ài)因斯坦（1879-1955）普朗克（18581947）相對(duì)論的創(chuàng)立 1.背景 1）19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展； 2）物理學(xué)研究中遇到了一些經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋的新問(wèn)題。2.相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容 20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論狹義相對(duì)論認(rèn)為：時(shí)間和空間隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)；質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增大。E = M . C2廣義相對(duì)論認(rèn)為：空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅

10、取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。相對(duì)論 1.背景 1）19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展； 2）物理學(xué)研究中遇到了一些經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋的新問(wèn)題。2.相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容 20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論3.相對(duì)論的歷史意義 1）是物理學(xué)思想的一次重大革命 2）相對(duì)論也發(fā)展了牛頓力學(xué)，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。 3）再次改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方法。 推動(dòng)了人類第三次科技革命 絕對(duì)的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無(wú)關(guān)而且永遠(yuǎn)是相同的和不動(dòng)的。 牛頓自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理絕對(duì)的時(shí)空觀（1879-1955年）狹義相對(duì)論（1905年提出）：質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大

11、而增大；時(shí)間和空間隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。廣義相對(duì)論：空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。A=X+Y+Z A代表成功，X代表艱苦的勞動(dòng)，Y代表正確的方法Z代表少說(shuō)廢話。 相對(duì)論打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，但并非全盤(pán)否定牛頓力學(xué)。 牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而狹義相對(duì)論反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對(duì)牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。 牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一種特例（物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包括在相對(duì)論體系中。相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系運(yùn)動(dòng)物體上顯示的時(shí)間地球上顯示的時(shí)間質(zhì)量隨速度增大而增大當(dāng)速度接近光速時(shí)時(shí)間變慢質(zhì)量增加 物

12、理學(xué)危機(jī) 2 19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。但大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。這就需要人們對(duì)微觀世界開(kāi)展研究。 三、量子論的誕生與發(fā)展1.背景： 電子和放射線的發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了原子的大門(mén) 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典力學(xué)原理說(shuō)明2、誕生：1900年，德國(guó)普朗克提出量子假說(shuō)3、發(fā)展： 愛(ài)因斯坦利用量子理論成功解釋光電效應(yīng) 玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論 20世紀(jì)30年代，量子力學(xué)建立4、影響：使人類對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)取得革命性的進(jìn)步，是20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一量子論與相對(duì)論共同構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，彌補(bǔ)了經(jīng)

13、典力學(xué)在認(rèn)識(shí)微觀世界和宏觀世界方面的不足。不僅推動(dòng)了物理學(xué)自身的發(fā)展，而且還開(kāi)闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。對(duì) 話 19世紀(jì)經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到巔峰狀態(tài)，在人們心目中，經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)達(dá)到近乎完美的程度。這時(shí)，年輕的普朗克和他的老師發(fā)生了一段對(duì)話：普朗克：“老師，我準(zhǔn)備把我的一生都獻(xiàn)給物理理論學(xué)！”老師：“年輕人，物理學(xué)是一門(mén)已經(jīng)完成了的學(xué)科，不會(huì)再有多大的發(fā)展，把一生都獻(xiàn)給這門(mén)學(xué)科，太可惜了?！?（1858-1947年）科學(xué)家們有哪些共同的精神品質(zhì)？量子假說(shuō)量子論敢于質(zhì)疑 批判繼承 獨(dú)立思考 重視實(shí)踐 淡泊名利 勤奮探索除了科學(xué)家積極探索，近現(xiàn)代物理學(xué)取得重大進(jìn)展的原因還有哪些？經(jīng)

14、濟(jì)的發(fā)展：三次科技革命等政治的進(jìn)步：民主制度的建立等政策的完善：重視、保護(hù)、獎(jiǎng)勵(lì)等思想的解放：三次思想解放運(yùn)動(dòng)等（文藝復(fù)興、宗教改革、啟蒙運(yùn)動(dòng)） 現(xiàn)代物理學(xué)的產(chǎn)生 現(xiàn)代物理學(xué)的價(jià)值 核能發(fā)電，核武器，激光，半導(dǎo)體元件以及今天的計(jì) 算機(jī)通信工程，假如沒(méi)有量子力學(xué)，所有這些工程都不可能發(fā)生。 楊振寧美與物理學(xué) 現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式，推動(dòng)了第三次科技革命。 托勒密創(chuàng)造了一個(gè)宇宙，他持續(xù)了一千四百年。牛頓也創(chuàng)造了一個(gè)宇宙，持續(xù)了三百年。愛(ài)因斯坦又創(chuàng)造了一個(gè)宇宙，我還不能告訴你們它會(huì)持續(xù)多久？愛(ài)因斯坦及相對(duì)論會(huì)是物理學(xué)的終極權(quán)威嗎？蕭伯納1930科學(xué)是在對(duì)經(jīng)典不斷的繼承和理性的

15、質(zhì)疑中向前發(fā)展！權(quán)威權(quán)威物理學(xué)的重大進(jìn)展正是在不斷挑戰(zhàn)、動(dòng)搖權(quán)威！ 你們的歷史老師 誰(shuí)企圖在真理和認(rèn)識(shí)的領(lǐng)域內(nèi)要人們認(rèn)為他是不可動(dòng)搖的權(quán)威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮臺(tái)。 愛(ài)因斯坦經(jīng)典力學(xué)小結(jié)：力學(xué)的進(jìn)展歷程、量子力學(xué)相對(duì)論力學(xué)經(jīng)典力學(xué)的奠基17世紀(jì)初經(jīng)典力學(xué)的建立17世紀(jì)后期相對(duì)論20世紀(jì)初量子論20世紀(jì)初伽利略（意）牛頓（英）愛(ài)因斯坦（德）普朗克（德）科學(xué)家主要成就意義伽利略落體定律為經(jīng)典力學(xué)奠定基礎(chǔ)勻速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡、關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話（天文方面）證明哥白尼的“日心說(shuō)”的正確性注重科學(xué)研究方法標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端牛頓自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律）標(biāo)志著牛頓力學(xué)體系的形成標(biāo)志著近代科學(xué)的形成愛(ài)因斯坦相對(duì)論（狹義、廣義）、光速不變?cè)恚ǚ穸诵拚私沂玖税l(fā)展了推動(dòng)）為現(xiàn)代自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)革命提供了重要的理論基礎(chǔ)成功解釋光電效應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象和光的本質(zhì)進(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展普朗克量子論揭示了沖擊了指出了 ）物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的主要成就及意義宇航員在月球上，將一個(gè)鐵球和一片鵝毛同時(shí)落下，結(jié)果同時(shí)到達(dá)地面。汽車在拐彎時(shí)傾斜加速，我們的身體為什么向后仰；而減速時(shí)向前傾長(zhǎng)相相同的兩個(gè)孿生兄弟，哥哥一天乘坐光速的宇宙