必修311物理学的重大进展

1、单元线索单元线索 物理学领域的重大进展；物理学领域的重大进展； 生物学关于人类生命的起源生物学关于人类生命的起源 三次科技革命的成果及对社会发三次科技革命的成果及对社会发 展的影响。展的影响。第四单元第四单元近代以来世界的科学发展历程近代以来世界的科学发展历程探究：他们分别是什么人？有什么贡献？探究：他们分别是什么人？有什么贡献？第第1111课课 物理学的重大进展物理学的重大进展伽利略伽利略 牛顿牛顿 爱因斯坦爱因斯坦 普朗克普朗克课程标准课程标准 了解了解经典力学的主要内容，经典力学的主要内容，认识认识其在近代其在近代自然科学理论发展中的历史地位。自然科学理论发展中的历史地位。一一. . 近

2、代物理学：经典力学近代物理学：经典力学（一）背景：（一）背景：1.1.文艺复兴、地理大发现和宗教改革解放思想文艺复兴、地理大发现和宗教改革解放思想2. 2. 资本主义发展（根）资本主义发展（根）3.3.科学家勇于探索的精神科学家勇于探索的精神意大利物理学家、天文意大利物理学家、天文学家和哲学家，学家和哲学家，近代实近代实验科学的先驱者验科学的先驱者。1564156416421642一一. . 近代物理学：经典力学的诞生近代物理学：经典力学的诞生（二）代表人物及其成就：（二）代表人物及其成就：1.1.伽利略伽利略经典力学的奠基者经典力学的奠基者一一. . 近代物理学：经典力学的诞生近代物理学：经

3、典力学的诞生（二）代表人物及其成就：（二）代表人物及其成就：1. 1.伽利略伽利略经典力学的奠基者经典力学的奠基者成就：成就：物理学物理学外力不是维持运动状态的原因，只是外力不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因改变运动状态的原因发现了自由落体定律发现了自由落体定律天文学：自制望远镜，证明了哥白尼天文学：自制望远镜，证明了哥白尼“日心说日心说”的的“正确性正确性”。伽利略对亚里士多德力学观的否伽利略对亚里士多德力学观的否定定 亚里士多德的力学观：必须有力作用在亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。如：体

4、就会静止。如：“推箱子推箱子”的例子的例子 伽利略通过伽利略通过观察、实验和推理观察、实验和推理，得出结论：，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地地持续运动持续运动下去。下去。 有人记载伽利略曾在有人记载伽利略曾在意大利比萨斜塔上作过自意大利比萨斜塔上作过自由落体的实验。结果两个由落体的实验。结果两个重量相差重量相差10倍的球同时落倍的球同时落地，证明了亚里士多德的地，证明了亚里士多德的观点是错误的。观点是错误的。“两个铁球同时落地！两个铁球同时落地！” 提出日心说，否定亚里士多德、提出日心说，否定亚里士多德、托勒密托勒密的地心说，掀起的地心

5、说，掀起天文学的革天文学的革命命，从根本上动摇了宗教神学的理，从根本上动摇了宗教神学的理论基础。论基础。 信奉信奉“日心说日心说”的的布鲁诺布鲁诺(1548-1600)(1548-1600)被教会以火刑处死。被教会以火刑处死。哥白尼（哥白尼（1473-15431473-1543） 16321632年他出版了年他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话的对话16331633年，罗马教皇召令伽里略到罗马受审，强年，罗马教皇召令伽里略到罗马受审，强迫他签字迫他签字“悔过悔过”并放弃哥白尼学说。伽利略受审近并放弃哥白尼学说。伽利略受审近300300年后，即年后，即192

6、81928年，罗马教皇才在公开集会上承认对伽利年，罗马教皇才在公开集会上承认对伽利略的审判是错误的略的审判是错误的 。 伽利略被认为是真正具有近代科学精神的第一人，主要是因为他 A引发近代自然科学革命 B推翻天主教会的宇宙观 C继承和发展了哥白尼的思想 D开创了从实验中认识自然的方法 伽利略被称为“天上的哥伦布”，这是因为他 A发现落体定律 B为经典力学奠基 C在天文学方面作出贡献 D注重实践和实验一一. . 近代物理学：经典力学的诞生近代物理学：经典力学的诞生（二）代表人物及其成就：（二）代表人物及其成就：2、牛顿、牛顿经典力学的创立者经典力学的创立者牛顿时代的时代特征牛顿时代的时代特征 资

7、本主义工场手工业迅速发展资本主义工场手工业迅速发展资本主义制度在英国确立资本主义制度在英国确立启蒙运动兴起启蒙运动兴起伽利略及前人研究的科技成果伽利略及前人研究的科技成果2、牛顿、牛顿经典力学的创立者经典力学的创立者一一. . 近代物理学：经典力学的诞生近代物理学：经典力学的诞生（二）代表人物及其成就：（二）代表人物及其成就：成就：成就：数学数学：二项式定理，微积分二项式定理，微积分天文学天文学：发明反射式望远镜等发明反射式望远镜等物理学：物理学： 光学：光学：发现太阳光的光谱，光微粒说发现太阳光的光谱，光微粒说 力学：创立力学：创立经典力学体系经典力学体系 2、牛顿、牛顿经典力学的创立者经典

8、力学的创立者一一. . 近代物理学：经典力学的诞生近代物理学：经典力学的诞生经典力学体系：经典力学体系： 形成标志：形成标志：16871687自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理 内容：阐述物体运动三大定律；万有引力定律内容：阐述物体运动三大定律；万有引力定律 特点：特点：以实验为基础，以数学为表达形式，以实验为基础，以数学为表达形式，只适用只适用于于宏观低速运动宏观低速运动 意义：意义： 对解释（潮汐等）和预见（发现海王星等）物理现象，具有决定的意义。 B B、是人类对自然界认识史上的第一次理论大综合、是人类对自然界认识史上的第一次理论大综合促进促进英国工业革命，英国工业革命，启蒙运动，成为

9、近代科学启蒙运动，成为近代科学形成的标志形成的标志 历史学家认为：“17世纪后期科学革命的胜利为启蒙运动提供了先决条件。”据此判断，启蒙运动在科学思想方面最重要的先驱者是 A、达尔文 B、牛顿 C、伽利略 D、爱因斯坦 “牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。”这主要说明牛顿的发现 A.推动了天文学的发展 B.使人类彻底摆脱了神学的影响 C.促进了人类的思想解放 D.使人类开始关注现实世界 第一件，用牛顿力学第一件，用牛顿力学算算出地球的形状象只桔子出地球的形状象只桔子。古希腊的亚里士多德认为地古希腊的亚里士多德认为地

10、球是个正球体。牛顿却根据球是个正球体。牛顿却根据他的力学，说地球是个扁球他的力学，说地球是个扁球体，象只大桔子。法国科学体，象只大桔子。法国科学家经过三次实地测量，终于家经过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。证实了牛顿的看法。历史上证实牛顿历史上证实牛顿力学的三件事力学的三件事第二件，第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了遵循力学规律。

11、他的好友哈雷用牛顿力学算出了16821682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75757676年，年，由此预言它将在由此预言它将在17581758年再次出现。哈雷年再次出现。哈雷17051705年发表这年发表这个预言，当时他已个预言，当时他已4949岁，却要预言岁，却要预言5353年以后的事，岂年以后的事，岂非耸人听闻？可是非耸人听闻？可是17581758年这颗彗星果然如期出现，并年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。被命名为哈雷彗星。第三件：第三件： 用牛顿力学算出用牛顿力学算出了一颗未知行了一颗未知行星星海王星海王星的的位置位置“物理学危机”

12、u19世纪末，物理学家世纪末，物理学家表示：表示：“19世纪已经将物理大世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。厦。” u但是，但是，经典力学只适用于宏观世界，无法解释微观经典力学只适用于宏观世界，无法解释微观粒子现象。粒子现象。19世纪末世纪末20世纪初，世纪初，微观物理学界微观物理学界连续连续发生了三个重大事件，这就是发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子射线、放射性和电子的发现的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。经典物理学不变化的传统观念发

13、生了动摇。经典物理学体系，体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危物理学危机机”。u经典力学只适用于宏观物体低速运动，是一种绝对经典力学只适用于宏观物体低速运动，是一种绝对时空观：即时空是绝对的，与物质运动无关，且时时空观：即时空是绝对的，与物质运动无关，且时空之间没有任何直接联系。空之间没有任何直接联系。二二. . 现代物理学：相对论和量子论的诞生现代物理学：相对论和量子论的诞生（一）背景：（一）背景： 两次工业革命两次工业革命 牛顿力学的局限被发现（牛顿力学的局限被发现（19世纪末世纪末20世纪初世纪初物理学物理学危机）：危机）：经典力学只适用于宏观

14、低速世界，无法解释微观粒子经典力学只适用于宏观低速世界，无法解释微观粒子现象，催生量子理论现象，催生量子理论绝对时空观（即时空是绝对的，与物质运动无关，且绝对时空观（即时空是绝对的，与物质运动无关，且时空之间没有任何直接联系）催生相对论。时空之间没有任何直接联系）催生相对论。 科学家的探索精神（怀疑、求真）科学家的探索精神（怀疑、求真） 二二. . 现代物理学：相对论和量子论的诞生现代物理学：相对论和量子论的诞生（一）相对论：（一）相对论：1、诞生：、诞生：20C初，爱因斯坦（德）提出相对论。初，爱因斯坦（德）提出相对论。 空间和时间空间和时间的性质不仅取决于的性质不仅取决于物质的运动情况物质

15、的运动情况，也取，也取决于决于物质本身的分布状态物质本身的分布状态。内容内容A、物体运动时，、物体运动时，质量质量会随会随运动速度运动速度的增大而增加；的增大而增加；B、空间和时间空间和时间也会随着物体也会随着物体运动速度运动速度的变化而变化，即的变化而变化，即会发生会发生尺缩效应和钟慢效应。尺缩效应和钟慢效应。（2）广义相对论：）广义相对论：1916年年（1）狭义相对论：）狭义相对论：标志：标志：1905年年论动体的电动力学论动体的电动力学是物理学领域的一次重大革命。是物理学领域的一次重大革命。否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质

16、属性。间和空间的本质属性。发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。推动物理学发展到一个新的高度。二二. . 现代物理学：相对论和量子论的诞生现代物理学：相对论和量子论的诞生（一）相对论：（一）相对论：1、意义：、意义：二二. . 现代物理学：相对论和量子论的诞生现代物理学：相对论和量子论的诞生（二）（二）量子论的诞生与发展量子论的诞生与发展 ：提出：提出：19001900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，年，德国物理学家普朗克提出量子假说，标志量子论的诞生；标志量子论的诞生；发展：发展：爱因斯坦爱因斯坦用用量子论成功解

17、释量子论成功解释了了“光电效应光电效应”丹麦物理学家丹麦物理学家玻尔玻尔提出了有关提出了有关原子的量子理论原子的量子理论；2020世纪世纪3030年代年代，量子力学量子力学建立起来。建立起来。意义：意义：使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为成为2020世纪最深刻、最有成效的科学理论之一世纪最深刻、最有成效的科学理论之一 相对论和量子论的共同意义 构成了现代物理学的基础。 分别弥补经典力学在宏观高速世界和微观世界的不足。 开阔视野，改变思维方式（认识世界的角度和方式） 。 是人类思想史上的一次根本性变革：全新的时空是人类思想史上的一次根本性变革：全新的时空观、运动观和物质观，对自然科学和哲学等产生观、运动观和物质观，对自然科学和哲学等产生深远影响深远影响量子论和相对论在现实生活中的运用u今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。赖于量子论。u量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了还为电子技术