歷史4.11物理學重大進展課件人教新課標必修三

第11課牛頓：經典力學愛因：相對論的創(chuàng)立普朗克：量子論的誕生與發(fā)展本課主要內容一.經典力學(16世紀末到18世紀初）1.經典力學的奠基者----伽利略(1)近代科學產生的背景：A.（社會前提：）文藝復興運動的影響發(fā)展為其B.（物質條件：根本原因）提供了物質基礎C.科學家勇于探索的精神(2)成就：①物理學證實：外力不是維持運動狀態(tài)的原因，只是改變運動狀態(tài)的原因發(fā)現了 落體定律通過實驗，證實了勻速運動和勻加速運動定律伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學家和天文學家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數學表述形式的近代科學，被譽為“近代科學之父”。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測，

了《星空使者》一書。1632年他

了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的》把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。（約前384——前322）是古希臘著名的哲學家、科學家和教育家，成為古希臘最博學的人。的力學觀：他認為地球上的物體運動有天然運動和受迫運動，物體的受迫運動是推動者加于被推動者的，推動者一旦停止推動，運動就會停止。如：“推箱子”的例子。（即，外力是維持運動狀態(tài)的原因）伽利略對

力學觀的否定的力學觀：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就會。如：“推箱子”的例子伽利略通過觀察、實驗和推理，得出結論：如果運動物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運動下去。距離與所用時間的平方成正比，而物量無關，這。從而了錯誤結論。認為：物體“落體的速度與重量成正比”伽利略通過實驗發(fā)現：物體下落時的伽利略曾在體下落的速度與物體的質意大利比薩斜塔就是著名的

落體定律上作過落體這個持續(xù)了1900年之久的的實驗。結果兩個重量相差10倍的球同時，從而證明了亞里士多德的觀點是錯誤的。

科學的真理不應在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應該在實驗中和以實

礎的理論中去找。真正的哲學是寫的就是，人們略（（12））礎的理驗然中界和的以方實法驗是為什基么？體表現有哪些？眼前打開著的最偉大宇宙

身利伽伽利利略略認為研在究實自論

中去找”的具進行系統(tǒng)的觀察和實驗落體、勻速和加速運動定律等開創(chuàng)了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系的近代科學，為后來經典力學的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎。意義②天文學伽利略利用望遠鏡發(fā)現許多星體，證明了哥白尼

“日心說”的正確性。成就伽利略的這些發(fā)現和觀點，摧毀了的信條而證明了哥白尼學說的正確。意義公元前4世紀，創(chuàng)立了“地心說”。亞里士多德認為，宇宙是一個有限的球體，分為天地兩層，地球位于宇宙中心，所以日月圍繞地球運行，物體總是落向地面。是上帝推動了恒星天層，才帶動了所有的天層。人類居住的地球，巍然不動地居于宇宙中心。托勒密：古希臘地理學家，天文學家，數學家。一生著述甚多，其中，《天文學大成》主要論述了他所創(chuàng)立的地心說。哥白尼：曾潛心研究過“地心說”，做了許多筆記和計算，并開始用儀器觀測天象，頭腦里開始孕育新的天文體系。在1543年的《天體運動論》中，哥白尼向人們描述了他的宇宙圖景：位于宇宙的中心，有五顆當時已知的行星和地球圍繞旋轉。布魯諾極力宣揚日心說”，受到，的

，裁判所布魯諾火刑，布魯諾以輕蔑的態(tài)度聽完書后，正義凜然地說：“

對我宣讀判詞，比我聽判詞還要感到恐懼”。行刑前，劊子手舉著火把問布魯諾：“你的已經來臨，還有什么要說的嗎？”布魯諾滿懷信心莊嚴地宣布：“即將過去，黎明即將來臨，真理終將戰(zhàn)勝！”他最后高呼：“火，不能征服我，未來的世界會了解我，會知道價值?！保担矚q的布魯諾在熊熊烈火中英勇就義。他死后，甚至害怕人們搶走這位偉大思想家的骨灰來紀念他，匆匆忙忙把他的骨灰連同泥土一起拋撒在臺伯河中。1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡（后被稱為伽利略望遠鏡），并用來觀測天體，他發(fā)現了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。1610年，伽利略發(fā)現了木星的四顆

，為哥白尼學說找到了確鑿的

，標志著哥白尼學說開始

勝利。借助于望遠鏡，伽利略還先后發(fā)現了土星光環(huán)、

黑子、

的自轉、金星和水星的盈虧現象、以及

是由無數恒星組成等等。

這些發(fā)現開辟了天文學的新時代。為了紀念伽利略的功績，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四命名為伽利略

。人們爭相傳頌：“哥倫布發(fā)現了

，伽利略發(fā)現了新宇宙”。伽利略受審牛頓：（1642—1727）著名的英國科學家，在物理學、數學、天文學等許多方面作出了卓越的貢獻。2、牛頓創(chuàng)立經典力學牛頓是

地球上的影響最大的科學家之一。生于伽利略逝世的那一天。牛頓少年時代即

手工制作精巧機械的才能。雖然他是個聰明伶俐的孩子，但并未引起他的老師們的注意。他在學校的成績不好，他體弱多病，性格靦腆。學習成績是班上倒數幾名，還經常受頑皮學生的欺侮。直到有一次跟同學打架。據說那個男孩在牛頓的肚于上踹了一腳，于是牛頓把他

地揍了一頓，并把他的鼻于摁在教堂的墻上蹭來蹭去。從此之后，牛頓便開始在班里嶄露頭角，尤其在制作模型上

心靈手巧

。成年時，母親令其退學，因為希望兒子成為一名出色的農夫。十分幸運的是他的主要天賦不滿足于他在農業(yè)方面發(fā)揮。他被證明不是一個好農夫，干活漫不經心，而且脾氣急躁。于是他又被送回學校，

18歲那年他進入了

大學，極快地通曉了當時已知的自然與數學知識，之后轉入個人的專門研究。牛頓力學的奠基作：《自然哲學的數學原理》經典力學的建立(1)標志：1687年，牛頓《自然哲學的數學原理》律義。。4.意義牛頓力學對自然界的力學現象做了系統(tǒng)合理的說明，從而完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合經典力學及其后物理學的眾多研究成果，促進了的兩次科技(3)使科學擺脫了

的的出現。，成為近代科學形成的標志。三百年前，人類的思想還充斥著

和恐懼，水為什么往低處流？ 為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的問題，在當時卻是根本無法認識一和把握的。直到牛頓出現，人類才終于結束了這種狀態(tài)?！洞髧绕稹方庹f詞3.特征（2）數學化“我不知道世人對我是怎樣看法，但是在我看來，我不過象一個在海濱玩耍的孩子，為時而發(fā)現一塊比平常光滑的石子或美麗的貝殼而感到高興；但那浩瀚的真理之海洋，卻還在 面前末曾發(fā)現呢？”

我所以有這樣的成就，是因為我站在巨人的肩膀上的緣故?！ｎD臨終遺言思考：“光滑的石子和美麗的貝殼”指什么？牛頓遺言給了

怎樣的感悟？二、相對論的創(chuàng)立1、創(chuàng)立的歷史背景發(fā)生的現象2、相對論的提出及主體的電動力

》的文章，提出了著名的相對論，了20世紀物理學的另一場

。（19世紀末，物理學界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，即X19世紀科學得到射線、放射性和電子的發(fā)現。這三大發(fā)現使得原子不經典力學無法解可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學家門曾認為的 經基本上完成了的經典物理學體系，從根本（1）相對論的提出上出現了動搖，這就是所謂的“物理學

”。）1905年剛剛得到表的一篇題為《論動愛恩

：(1879～1955)物理學家，猶太人，現代物理學的開創(chuàng)者和奠基人，相對論——“質能關系”的提出者，“決定論量子力學詮釋”的捍衛(wèi)者。狹義相對論

103

，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。然而就是這樣一位光彩奪目的人物，愛因

年幼

時也未顯出智力超群，相反，到了四歲多還不會說話，

家里人甚至擔心他是個低能兒。在整個中小學時代卻常常被斥為“生性孤僻、智力遲鈍”，“心不在焉，想入

非非”。中學畢業(yè)前夕，校方甚至斷言他未來將“一事

無成”，勒令他退了學。進入大學后，他擅自“刷掉了”很多課程，只以“極大的

”去聽某些課和在家里自

學。曾被數學教授稱為“懶狗”，曾因做實驗出事故受

到處分，還曾被物理教授認為不適宜學物理而應當改行。他認為：“學校的目的始終應當是：青年人在離開學校

時，是作為一個和諧的人，而不是作為一個

。”成功的秘訣一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學家愛因

，要他公開成功的秘訣。愛因

厭煩了，便寫了一

個公式給他：A＝x＋y＋z

愛因

解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動，y代表正確的方法……”

“z代表什么？”青年迫不及待地問?！按砩僬f廢話。”愛因斯坦說有高度社會責任感的人，通常是具有良心的智識者。讓

輕輕地伸出

，撫摸一下愛因

的滾燙的良心：

，愛因出于對人類命運的極大關注，寫信給羅斯福總統(tǒng)建議

務必搶在

德國之前制造出 ；后來，當

真的從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因

陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認一生最大錯誤就是建議研制原子彈。他痛心地說，“早知如此，我寧可當個修表匠！”愛因

就核

問題的懊悔，代表了人類良知的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。聽愛因

的自責

，

明白人類良知之寶貴1955年

4月18日因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開

，不建墳墓，不立紀念碑。遺囑：免除所有花卉布置以及所有音樂典對人

的地方，為的是不使任何地方成為火化時按照他的禮。骨灰撒在。他的主治醫(yī)生賀維博士認為如此偉大的大腦，應該進行研究，所以他便把愛因

的大腦保留了下來，并切成200片帶走。但至今沒有結論。（2）相對論的內容狹義相對論認為，物體運動時，質量會隨著物體運動速度增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動的變化而變化，即會發(fā)生尺縮效應和鐘慢效應。（1905年）廣義相對論認為，空間和時間的性質不僅取決于物質的運動情況，也取決于物質本身的分布狀態(tài)。（1916年）相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態(tài)），包括在相對論體系中。3、相對論與牛頓力學的關系4、相對論的意義相對論的提出是物理學思想的一次重大，它否定了經典力學的絕對時空論，從本質上修正了由狹隘經驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性。即：

揭示了時空的可變性、時空變化的聯(lián)系性，樹立了新的時空觀、運動觀、物質觀。這一理論被后人譽為20世紀人類思想史上最偉大的成就之一。愛因的相對論也發(fā)展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。三、量子論的誕生與發(fā)展（19世紀30年代）1、誕生的背景19世紀末20世紀初，電子和放射性的發(fā)現，打開了原子的大門，使人們對物質的認識深入到了原子

。大量的實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律進行描述。量子論在這種背景下誕生。德國著名的物理學家普朗克年輕時曾向他的老師表示要獻身于理論物理學，老師勸他說：“年輕人，物理學是一門已經完成了的科學，不會再有多大的發(fā)展了，將一生獻給這門學科，太可惜了?！?9世紀理論物理學達到了巔峰狀態(tài)，……。在人們的心目中，古典物理學已經達到了近乎完美的程度。2、量子論的誕生、發(fā)展和量子力學（1）誕生1900年，德國物理學家普朗克提出量子假說， 了量子論的誕生。普朗克：德國物理學家，量子物理學的開創(chuàng)者和奠基人，1918年物理學獎的獲得者。其偉大成就是創(chuàng)立了量子理論，這是物理學史上的一次巨大

。從此結束了經典物理學一統(tǒng)天下的局面。（2）發(fā)展愛因利用量子論成功地解釋了光電效應出現的現象及光的本質，進一步推動了量子論的發(fā)展。丹麥物理學家玻爾把量子論用于原子結構的研究，創(chuàng)立了原子結構的理論。經過這些科學家的共同努力，到1925年左右量子力學最終建立。量子力學是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學。量子力學：是研究微觀粒子的運動規(guī)律的物理學分支學科，它主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論，它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。3、量子論和量子力學的影響量子論使人類對微觀世界的基本認識取得

性的進步，成為20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。量子論與相對論一起構成現代物理學的基礎，并彌補了經典力學在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。它們推動了物理學自身的進步，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。域如果說文藝復興把神從人的精神領出去，那么把神從無生命的領域出去出去出去哥白尼把神從天文學領域牛頓達爾文把神從有生命的領域物理學的發(fā)展給一方面為人類的發(fā)展作出了巨大貢獻，加快了人類文明的進程；另一方面眾多物理學家在探究問題時所展現出的敢于質疑，勇于創(chuàng)新，實踐出真知的精神值得學習！A．電的發(fā)明和利用C．經典力學的發(fā)展B．量子論的提出和發(fā)展D．原子能在軍事上的應用1.（2007年高考歷史

卷）20世紀初，物理學本身發(fā)生了一場性的變化。下列選項中推動這一變化的是（

B）2.（

2006年普高）海王星的發(fā)現是根據（B

）A.哥白尼日心說的推算B.牛頓理論的推測C.法拉第學說的計算D.愛因 對時間、空間屬性的揭示2.（2006年普高

卷）“作為一位杰出的科學家，她一生所做出的貢獻卓越非凡，是世界上第一個兩次

獎獲得者?！边@是對居里夫人的高度評價。她卓越非凡的貢獻是（

）D建立了科學的原子論建立了系統(tǒng)的電磁學理論發(fā)現了元素周期律發(fā)現了放射性元素釙和鐳1、17世紀牛頓力學體系產生的根本原因是（

）A.B.伽利略、生產的迅速發(fā)展對力學提出了迫切要求勒等人的研究已有相當堅實的基礎C．牛頓個人具有的偉大天才和所作出的巨大努力

D．同時代的眾多著名科學家的協(xié)同一致的通力合作>2、經典力學的成

標志是（慣性定律的發(fā)現作用和反作用相等定律的發(fā)現

C．《自然哲學的數學原理》一書的D．萬有引力定律的發(fā)現3、19世紀末在物理學領域出現的的所謂“物理學”說明（

）①人們對自然的認識在不斷深入 ②經典力學并不是什么“經典”，并不科學③經典力學的絕對時空論是不正確的 ④物理學 一場重大革命A．①②③

B．②③④

C．①③④

D．①②④4、哥白尼“日心說”的正確性是指（

）A．它否定了“地球中心說”

B

客觀地揭示了地球行星和 的關系C．“日心說”是絕對科學的中心，摧毀了 的信條D.

是宇宙的5、中新社臺北四月十九日電世界第一高樓臺北101大樓十九日晚七時許，呼應“物理照亮世界”的活動，點亮燈光，凸現“E=mc2”，紀念偉大的科學家愛因相對一百

。相對論歷史意義有（

）①是物理學思想的一次重

②否定了經典力學的絕對時空論③深刻地揭示了時間和空間的本質屬性④樹立了新的時空觀、運動觀、物質觀B．①②③④

C．①③④

D．①②④A．①②③6、愛因的相對論力學和牛頓力學的關系是（）A.前者否定了后者C.前者補充了后者B.前者包容了后者D.前者發(fā)展了后者7、1983年羅馬梵蒂岡正式承認350年前

裁判所對伽利略的審判是錯誤的。據此回答，正確的是（

）①伽利略的“異端”活動引起了②《天體運行論》一書摧毀了的的信條》一書③《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的證明了哥白尼學說的正確④羅馬教皇無可奈何地承認了日心學說A.①②③

B.

①③④

C.②③④

D.①②④8、愛因 相對論的提出來，是物理學思想的一場重大革命。因為他（

）否定了牛頓的力學原理借鑒了德國科學家

的觀點揭示了時間、空間并非絕對不變的屬性修正了能量、質量互相轉化的理論1、狹義相對論和廣義相對論有什么區(qū)別？答案提示：狹義相對論的是勻速直線運動的參照系（慣性參照系）之間的物理定律，廣義相對論則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系），并在等效原理的假設下，廣泛應用于引力場中。相對論和量子力學是現代物理學的兩大基本