人教版高中歷史必修3第11課：物理學的重大發(fā)展(共53張PPT)2

第四單元

近代以來世界的科學歷程⑴物理學領域的重大進展；⑵生物學關于人類生命的起源；⑶三次科技革命的成果及對社會發(fā)展的影響。——物理學（經(jīng)典力學、相對論、量子論）——生物學（進化論）——三次科技革命的發(fā)明創(chuàng)造（蒸汽機、電力、計算機）第四單元近代以來世界的科學發(fā)展歷程科學理論科學技術第11課物理學的重大發(fā)展第12課探索生命起源之迷第13課從蒸汽機到互聯(lián)網(wǎng)敘述經(jīng)典力學產(chǎn)生的歷史背景。列舉伽利略的物理學成就；列舉牛頓的物理學成就。概括說明經(jīng)典力學的特征和歷史影響。敘述相對論力學創(chuàng)立的時代背景。列舉德國物理學家愛因斯坦的物理學貢獻。比較牛頓經(jīng)典力學和愛因斯坦相對論的異同。敘述量子論誕生的時代背景。列舉普朗克物理學貢獻并說明量子論的歷史意義。正確理解量子論和相對論的地位和影響。舉例說明在“探索生命起源”問題上，教會禁錮的表現(xiàn)。探究宗教與科學在人類起源問題上產(chǎn)生分歧的原因。敘述拉馬克生物進化論觀點產(chǎn)生的時代背景。敘述拉馬克生物進化論的觀點。敘述達爾文生物進化論的觀點。對達爾文生物進化論的理解。敘述生命起源理論誕生的歷史意義。敘述“蒸汽時代”到來的歷史背景，蒸汽時代的基本表現(xiàn)，蒸汽時代的到來所產(chǎn)生的歷史影響。敘述電氣革命出現(xiàn)的歷史背景，敘述電氣革命期間的基本表現(xiàn)，電氣革命出現(xiàn)所產(chǎn)生的歷史影響。比較“蒸汽時代”和電氣時代的異同。敘述信息技術發(fā)展的主要表現(xiàn)，概括信息化時代給人們帶來的影響。第11課物理學的重大發(fā)展伽利略牛頓愛因斯坦普朗克1.產(chǎn)生背景：①文藝復興運動的影響;資本主義的發(fā)展②伽利略的貢獻及作用——經(jīng)典力學重要奠基者2.牛頓經(jīng)典力學①基礎:②創(chuàng)立:③意義:伽利略的研究成果1687,《自然哲學的數(shù)學原理》物體運動三大定律和萬有引力定律對解釋和預見物理現(xiàn)象有決定意義一、經(jīng)典力學一、經(jīng)典力學1、16世紀末17世紀初物理學發(fā)展歷史條件（1）新興的資產(chǎn)階級在經(jīng)濟上和政治上對自然科學的迫切需求。（2）自然科學自身發(fā)展的需要。（3）中世紀農(nóng)業(yè)、手工業(yè)的發(fā)展所奠定的基礎。（4）文藝復興、地理大發(fā)現(xiàn)和宗教改革的推動。（5）科學家勇于的探索精神。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(jù)并具有嚴密邏輯體系和數(shù)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，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。古希臘科學家亞里士多德物理學的曲折發(fā)展“落體的速度與重量成正比”？“物體從來都是靜止的，除非你用力推它才開始運動”1590年，伽俐略在斜塔的頂層做自由落體運動實驗，讓兩個重量相差10倍的鐵球，同時從塔頂落下，結(jié)果兩球同時著地，因而，雄辯地一舉推翻了束縛人們近2000年的希臘學者亞里士多德關于重量不同的物體，其下落的速度也不相同的“物體下落速度與重量成正比”的理論。伽俐略開創(chuàng)了實驗物理的新時代，為經(jīng)典力學的創(chuàng)立奠定基礎。

1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。伽利略的折射式望遠鏡伽利略的手稿1610年，伽利略用望遠鏡發(fā)現(xiàn)有4顆衛(wèi)星圍繞著木星轉(zhuǎn)。這一發(fā)現(xiàn)震動了整個歐洲和全球科學界。伽利略是第一位利用望遠鏡觀察天體的人。目前人類發(fā)現(xiàn)的16顆木星衛(wèi)星中，有４顆叫“伽利略衛(wèi)星”。

木星和它的伽利略衛(wèi)星

他又發(fā)現(xiàn)太陽上有黑子，月球上有山脈，為哥白尼的地球繞著太陽公轉(zhuǎn)的“日心說”找到了有力證據(jù)。宗教法庭把他軟禁在家，不準外出。８年多后，伽利略臨死前仍不屈服，堅定地說：“地球確實在圍著太陽轉(zhuǎn)！”他的努力沒有白費，越來越多的人開始探索星空和科學！

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驗為基礎的理論中去找。

——伽利略“近代科學之父”伽俐略

伽利略對經(jīng)典力學奠基作出的貢獻：（1）為了解自然界，必須進行系統(tǒng)觀察和試驗（2）通過實驗證實，外力并不是維持運動狀態(tài)的原因，只是改變運動狀態(tài)的原因；（3）通過實驗，他發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學定律，大大改變了古希臘哲學家亞里士多德以來有關運動的觀念；（4）開創(chuàng)了以實驗事實為依據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學，為后來經(jīng)典力學的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎；（5）伽利略是利用望遠鏡觀察天體并取得大量成果的第一人；牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經(jīng)長期擔任英國皇家學會會長，他還擔任過英國議會議員，授予爵士稱號。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽。牛頓（1642—1727）這就是牛頓在

劍橋的蘋果樹牛頓家里的蘋果樹牛頓有哪些重要貢獻？

其中最重要的是什么？數(shù)學：二項式定理，微積分光學：發(fā)現(xiàn)太陽光的光譜，微粒說天文學：發(fā)明反射式望遠鏡等力學：《自然哲學的數(shù)學原理》

物體運動三大定律；萬有引力定律

——形成經(jīng)典力學體系

牛頓的成果牛頓的貢獻經(jīng)典力學體系物理運動三大定律1.萬有引力定律2.慣性定律加速度的比例定律作用和反作用定律1、經(jīng)典力學體系——標志近代科學的形成2、促進了資本主義的兩次科技革命的出現(xiàn)

第一件，用牛頓力學算出地球的形狀象只桔子。古希臘的亞里士多德認為地球是個正球體，兩千年來人們對此深信不疑。牛頓卻根據(jù)他的力學，說地球是個扁球體，象只大桔子。此言一出，學界嘩然。地球那么大，牛頓又從不出遠門，他憑什么說地球有點扁？可是法國科學家經(jīng)過三次實地測量，終于證實了牛頓的看法。用力學能算出地球的形狀，真是個奇跡。歷史上證實牛頓力學的三件事第二件，用牛頓力學算出了哈雷彗星回歸周期長期以來到，人們一直認為彗星是神秘的，根本不能用科學來說明。牛頓說，既然彗星也是天體，就必然遵循力學規(guī)律。他的好友哈雷用牛頓力學算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75—76年，由此預言它將在1758年再次出現(xiàn)。哈雷1705年發(fā)表這個預言，當時他已49歲，卻要預言53年以后的事，豈非聳人聽聞？可是1758年這顆彗星果然如期出現(xiàn)，并被命名為哈雷彗星。1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學家用牛頓力學計算它的軌道，可是計算結(jié)果總是同觀測紀錄不大相符。經(jīng)反復核算，觀測無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學上面？科學家大膽猜想計算結(jié)果之所以不理想，是因為太陽系中還有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對天王星的引力作用。他們用牛頓力學算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。1848年9月23日，柏林天文臺臺長用望遠鏡對準那個位置，一下子就看到了一顆新的行星—海王星。第三件：用牛頓力學算出了一顆未知行星的位置

1727年3月20日偉大的牛頓逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上鐫刻著：

讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經(jīng)在世界上存在！近代科學開端的標志：

天文學革命近代科學正式形成的標志：

經(jīng)典力學體系的建立近代科學：以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學表述形式的科學二、相對論的創(chuàng)立經(jīng)典力學無法解釋一些新問題20世紀初，愛因斯坦——狹義相對論，廣義相對論1.創(chuàng)立背景：2.創(chuàng)立：3.意義：①是物理學領域的一次重大革命②否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀③發(fā)展了牛頓力學④推動物理學發(fā)展到一個新高度1879年生于德國，是舉世聞名的德裔美國科學家，現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者和奠基人。愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學，后在大學任教，1914年任皇家物理研究所所長兼柏林大學教授。1921年獲諾貝爾物理學獎。

1933年受希特勒迫害離開德國移居美國,愛因斯坦在物理學的許多領域都有貢獻，比如建立狹義相對論并推廣為廣義相對論、提出光的量子概念，并以量子理論解釋光電效應、輻射過程、固體比熱等。愛因斯坦（1879-1955）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，這樣的改變還將繼續(xù)下去。1905年，愛因斯坦26歲，接連寫下4篇改變整個20世紀物理學面貌的論文：1.光的量子說（解釋光電效應）2.布朗運動（證明分子的存在）3.狹義相對論（修正了牛頓力學）4.質(zhì)能互換律（E=mc2）

1916年，愛因斯坦發(fā)表了廣義相對論基礎，最具創(chuàng)見也是最偉大的貢獻：5.廣義相對論（取代了牛頓的萬有引力理論）1905

神奇的一年

愛因斯坦1905年提出的相對論，后來稱作狹義相對論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到“時間”會因速度快慢而改變的結(jié)論。

相對論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一個小時；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測定也是一個小時。但是由地面上的人員，來測定在宇宙飛船中播放的時間呢？根據(jù)牛頓的理論，因為時間是絕對的，所以也是一小時；但是愛因斯坦的理論則認為應該是一個多小時，因為時間是相對的，在不同速度下測量時間，長度是不一樣的。什么是狹義相對論？什么是廣義相對論？廣義相對論是新的萬有引力概念

廣義相對論的重要結(jié)論是，加速運動與引力場的運動是等價的，要區(qū)別是由慣性力或者引力所產(chǎn)生的運動是不可能的。對此，愛因斯坦作了一個比喻。假想有一個人乘摩天樓的電梯自由降落，人不會感到自己在下降，因為這時電梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在電梯里不存在地球引力。

廣義相對論則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系）。

認為空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。狹義相對論討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。

認為時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化，會發(fā)生尺縮效應和鐘慢效應；質(zhì)量會隨著物體運動速度增大而增大。相對論的主要內(nèi)容：●相對論和經(jīng)典力學有何關系？1.相對論否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀；2.相對論發(fā)展了牛頓力學，牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例；3.牛頓力學是整個力學的基礎，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導著人們的物理學思想。經(jīng)典力學狹義相對論廣義相對論影響：否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀，彌補了經(jīng)典力學在宏觀物體高速運動研究的不足。很抱歉推翻了您的理論

愛因斯坦曾說道：“牛頓先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智力和創(chuàng)造力所能達到的巔峰。但是，當我們對宇宙萬物有了更深入的了解以后，這些觀念將會被一些更抽象的新觀念所取代?！币苍S將來某一天，會有一位少不更事的科學家說道：“愛因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智力和創(chuàng)造力所能達到的巔峰……

”

由于相對論的觀點與人們的日常經(jīng)驗不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一些科學家在內(nèi)的很多人的反對。

1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎章，結(jié)果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應理論的建立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論在物理學上卻非常合理且為實驗所證實。

愛因斯坦根據(jù)相對論的觀點提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美國總統(tǒng)羅斯福，建議美國研制原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)勝法西斯國家。1945年8月，美國先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。

當原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦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！”愛因斯坦就核武器問題的懊悔，代表了人類良知的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。聽愛因斯坦的自責之聲，我們明白人類良知之寶貴.

關于愛因斯坦的小故事多得不勝枚舉，無論是真是假，人們對一位偉大物理學家的崇拜是不會改變的。信不信由你：愛因斯坦小故事●用手推車推孩子散步，竟會由于專心思考問題，而一不小心把孩子推到水溝里；●陪太太看電影時，卻在電影院里用手電筒看書；●

1952年，以色列共和國請愛因斯坦去擔任總統(tǒng)，因為愛因斯坦是猶太人心目中的精神領袖，然而他沒有接受，覺得自己的個性并不適合處理行政?！袼┑囊m子左右腳常不同顏色；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斯坦，要他公開成功的秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一

個公式給他：A＝x＋y＋z愛因斯坦解釋道：“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

為紀念愛因斯坦對物理學的貢獻，聯(lián)合國教科文組織特選定相對論發(fā)表100周年暨愛因斯坦逝世50周年的05年為世界物理年，許多國家更將2005年定為愛因斯坦年。并透過展示物理在經(jīng)濟技術文化等方面的重要作用，爭取公眾對物理學的理解與支持，期使物理學能在21世紀得到全新的發(fā)展。尋找本世紀愛因斯坦，再創(chuàng)科學奇跡

1955年4月18日，愛因斯坦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，不舉行公開葬禮，不建墳墓，不立紀念碑。火化時按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及音樂典禮。骨灰撒在永遠對人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩結(jié)束了那樸素的葬禮：

我們?nèi)极@益不淺，

全世界都感謝他的教誨；

那專屬他個人的東西，

早已傳遍廣大人群。他像行將隕滅的彗星，光華四射，

把無限的光芒同他的光芒永相連結(jié)。（1879-1955）

最后把愛因斯坦的一句名言獻給同學們：“沒有能獨立思考和獨立判斷的有創(chuàng)造性的個人，社會的向上發(fā)展是不可想象的！”敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，實踐出真知①19C末-20C初,人們對物質(zhì)的認識深入到原子內(nèi)部②微觀的粒子運動不能用經(jīng)典力學來解釋①愛因斯坦利用量子論成功解釋了光電效應②丹麥玻爾提出有關原子的量子理論三、量子論的誕生與發(fā)展1.背景：2.誕生:3.發(fā)展：4.意義：①使人類對微觀世界的基本認識取得革命性進步②與相對論一起,構(gòu)成現(xiàn)代物理學的基礎1900,德國物理學家普朗克

普朗克生于德國基爾。1879年在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。由