课《物理学的重大进展》.ppt

人教版历史必修3 第11课物理学的重大进展 1 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 2 知道相对论 量子论的主要内容 认识其意义 学习目标 学习重点 伽利略对物理学发展的重大贡献 经典力学的建立 相对论的提出 量子论的诞生 学习难点 爱因斯坦的相对论 探究交流 1 近代科学之父 是谁 为什么他有这样的称谓 2 相对论与牛顿经典力学有何关系 3 物理学的发展给我们怎样的启示 学习展示 1 近代科学之父 是谁 为什么他有这样的称谓 一 经典力学 1 产生背景 2 文艺复兴 地理大发现和宗教改革运动的影响 3 伽利略的贡献及作用 1 新兴的资产阶级对自然科学的迫切需要 一 经典力学 1 产生背景 2 文艺复兴 地理大发现和宗教改革运动的影响 3 伽利略的贡献及作用 贡献 认识到 观察和实验 实验证实外力 原因 发现自由落体定律等 制作天文望远镜 观察天体 证明日心说的正确性 作用 开创 为 奠定基础 1 新兴的资产阶级对自然科学的迫切需要 伽利略所做的两个铁球同时落地实验 有人记载伽利略曾在意大利比萨斜塔上作过自由落体的实验 结果两个重量相差10倍的球同时落地 证明了亚里士多德的观点是错误的 两个铁球同时落地 伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法 是人类思想史上最伟大的成就之一 而且标志着物理学的真正开端 这个发现告诉我们 根据直接观察所得出的直觉的结论 不是常常可靠的 因为它们有时会引到错误的线索上去 人的思维创造出一直在改变的一个宇宙图景 伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它 这就是伽利略的发现的重大意义 爱因斯坦 物理学的进化 伽利略 1564 1642 伟大的意大利物理学家和天文学家 他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学 被誉为 近代科学之父 他第一个把望远镜对准天空进行观测 出版了 星空使者 一书 1632年 他出版了 关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话 把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段 伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭 17岁进比萨大学学医 但他对物理和数学很有兴趣 他做了大量的实验和研究工作 首次用自制的天文望远镜细心地观察了天体 宣告了和哥白尼学说完全相符的结论 伽利略把他在望远镜中所观察到的壮丽景象 到处宣传 并用观察到的事实和力学原理作了严密的论证 进一步维护和发展了哥白尼的体系 教会向伽利略发出多次警告 但是他无视这一警告 发表了 关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话 的巨著 从实践和理论的高度批驳了地球中心说 伽利略的 异端 活动引起了教会的恐慌 罗马教皇向宗教裁判所带头提出控诉 于是这位体弱抱病的科学家被送进了监牢 遭到审讯 以至被终身软禁 软禁期间 他继续研究物理学 写出 关于两门新科学的谈话和数学证明 一 经典力学 1 产生背景 2 牛顿经典力学 牛顿出生于英国的林肯郡 1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院 获得学士学位 三年后又获得文学硕士学位 牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长 他还担任过英国议会议员 授予爵士称号 1727年 他病逝 被安葬于威斯敏斯特教堂 这是一种极高的荣誉 牛顿 1642 1727 牛顿是生活在地球上的影响最大的科学家之一 他是遗腹子 生于伽利略逝世的那一天 牛顿的背景为天才如何能在逆境中出人头地提供了一个客观范例 牛顿少年时代即表现出手工制作精巧机械的才能 虽然他是个聪明伶俐的孩子 但并未引起他的老师们的注意 他在学校的成绩不好 他体弱多病 性格腼腆 学习成绩是班上倒数几名 还经常受顽皮学生的欺侮 但他在制作模型上表现出心灵手巧 成年时 母亲令其退学 因为希望儿子成为一名出色的农夫 十分幸运的是他的主要天赋不满足于他在农业方面发挥 他被证明不是一个好农夫 干活漫不经心 而且脾气急躁 于是他又被送回学校 18岁那年他进入了剑桥大学 极快地通晓了当时已知的自然与数学知识 之后转入个人的专门研究 牛顿 1642 1727 著作 自然哲学的数学原理 1687 他提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律 创建牛顿力学体系 海王星的发现 我不知道世人对我是怎样看的 不过我只觉得自己像是一个在海滨玩耍的孩子 有幸拾到光滑美丽的石子 但真理的大海 我还没有发现 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 牛顿名言 胜利者往往是从坚持最后五分钟的时间中得来成功 你若想获得知识 你该下苦功 你若想获得食物 你该下苦功 你若想得到快乐 你也该下苦功 因为辛苦是获得一切的定律 一 经典力学 1 产生背景 1 创立 1687 自然哲学的数学原理 物体运动三大定律和万有引力定律 2 牛顿经典力学 2 意义 对解释和预见物理现象 有决定意义 二 相对论的创立 1 创立背景 经典力学无法解释一些新问题 过去的物理学都以牛顿的理论为基础 认为时间和空间是绝对的 两者是没有任何直接联系的 似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟 在任何情况下 它的速率永远都是相同的 世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准 经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的 在这里 时间和空间被认为是绝对的 是与物质运动无关的因素 因此 一旦物理学研究的这种基础发生变化 如所研究的物质是以光速或接近光速运动时 经典物理学的某些结论就变得不准确 二 相对论的创立 1 创立背景 经典力学无法解释一些新问题 2 创立 20C初 爱因斯坦 爱因斯坦 1879 1955 1879年3月14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中 1894年举家迁居意大利米兰 1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学 1901年入瑞士国籍 1914年任柏林大学教授 1933年因受纳粹迫害而移居美国 1940年入美国国籍 1955年4月18日逝世 爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家 他不但创立了相对论 还提出了光量子的概念 得出了光电效应的基本定律 并揭示了光的波粒二重性本质 为量子力学的建立奠定了基础 为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖 同时 他还证明了热的分子运动论 提出了测定分子大小的新方法 20世纪初 爱因斯坦从相对论的思想出发 提出了著名的质量能量公式 揭示出人类可以将物质的部分质量直接转换为巨大的 并能被人类直接利用的能量 这为核开发提供了理论依据 然而就是这样一位光彩夺目的人物 爱因斯坦年幼时也未显出智力超群 相反 到了四岁多还不会说话 家里人甚至担心他是个低能儿 在整个中小学时代却常常被斥为 生性孤僻 智力迟钝 心不在焉 想入非非 中学毕业前夕 校方甚至断言他未来将 一事无成 勒令他退了学 16岁那年 他以同等学历报考大学 尽管物理 数学成绩很好 但由于需要死记硬背的科目考砸了锅 只得名落孙山 第二年进入大学后 他擅自 刷掉了 很多课程 只以 极大的兴趣 去听某些课和在家里自学 曾被数学教授称为 懒狗 曾因做实验出事故受到处分 还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行 大学毕业时几位同窗好友都留校当了助教 他却因得不到教授们的赏识而遭到了 毕业即失业 的命运 这种种亲身经历 使爱因斯坦对教育的总体印象一直不佳 正因为如此 成名后的爱因斯坦通过自身的体验和长期的观察 形成了一种与众不同的教育观点 知识是死的 而学校却要为活人服务 这是爱因斯坦对于学校教育的基本看法 他反对把学校仅仅看做是传授知识的工具 更反对把学生 当作死的工具来对待 他认为 学校的目的始终应当是 青年人在离开学校时 是作为一个和谐的人 而不是作为一个专家 成功的秘诀 一个爱说废话而不爱用功的青年 整天缠着大科学家爱因斯坦 要他公开成功的秘诀 爱因斯坦厌烦了 便写了一个公式给他 A x y z爱因斯坦解释道 A代表成功 x代表艰苦的劳动 y代表正确的方法 z代表什么 青年迫不及待地问 代表少说废话 爱因斯坦说 作为科学家的爱因斯坦 他是窥见上帝秘密的人 作为思想家的爱因斯坦 他是窥见人间秘密的人 有高度社会责任感的人 通常是具有良心的智识者 让我们轻轻地伸出我们的手 抚摸一下爱因斯坦的滚烫的良心 1939年8月2日 爱因斯坦出于对人类命运的极大关注 写信给罗斯福总统建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹 后来 当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后 爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中 自认一生最大错误就是建议研制原子弹 他痛心地说 早知如此 我宁可当个修表匠 爱因斯坦就核武器问题的懊悔 代表了人类良知的高度 是人类良心发出的最强音 听爱因斯坦的自责之声 我们明白人类良知之宝贵 请记住爱因斯坦的话吧 没有能独立思考和独立判断的有创造性的个人 社会的向上发展是不可想象的 在 世纪思想家的画廊中 爱因斯坦 就是公正 善良 真理的化身 他的品格与天地日月相争辉 他的科学贡献 人类将万世景仰 1955年4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿 遵照他的遗嘱 不发讣告 不举行公开葬礼 不建坟墓 不立纪念碑 火化时按照他的书面遗嘱 免除所有花卉布置以及所有音乐典礼 骨灰撒在永远对人保密的地方 为的是不使任何地方成为圣地 遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼 我们全都获益不浅 全世界都感谢他的教诲 那专属他个人的东西 早已传遍广大人群 他像行将陨灭的彗星 光华四射 把无限的光芒同他的光芒永相连结 他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑 应该进行研究 所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来 并切成200片带走 但至今没有结论 二 相对论的创立 1 创立背景 经典力学无法解释一些新问题 狭义相对论 广义相对论 1 是 重大革命 2 否定了 2 创立 20C初 爱因斯坦 3 意义 3 发展了 4 推动了 爱因斯坦 1879 1955 德国伟大的物理学家 20世纪最后一期 时代 周刊评述他说 天才 政治难民 人道主义者 原子和宇宙谜的开启者 以其最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头 学习展示2 相对论和经典力学有何关系 1 相对论否定了经典力学的绝对时空观 2 相对论发展了牛顿力学 牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例 包括在相对论体系中 3 牛顿力学是整个力学的基础 牛顿所创造的概念 至今仍指导着人们的物理学思想 三 量子论的诞生与发展 1 背景 1 19C末 20C初 深入到原子内部 2 微观的粒子运动不能用经典力学来解释 2 诞生 1900 德国物理学家普朗克 3 发展 1 爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应 2 丹麦玻尔提出有关原子的量子理论 三 量子论的诞生与发展 1 背景 2 诞生 1900 德国物理学家普朗克 3 发展 1 使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步 2 与相对论一起