第11课_物理学的重大发展(人教版)

1、第第1111课课 物理学的重大进展物理学的重大进展他们是谁？他们是谁？伽利略、伽利略、课标要求：课标要求：了解了解伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献；伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献；认识认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。知经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。知道道相对论、量子论相对论、量子论的主要内容，认识其意义。的主要内容，认识其意义。牛顿牛顿、爱因斯坦、爱因斯坦、 普朗克普朗克一、经典力学一、经典力学1 1、奠基者、奠基者伽利略伽利略 思考：为什么思考：为什么16c16c中期科学会出现新发展？中期科学会出现新发展？（1 1）背景）背景文艺复兴、宗教改革等思想解

2、放运动的文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响和推动影响和推动1564-16421564-1642伽利略对亚里士多德力学观的否定伽利略对亚里士多德力学观的否定 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：体就会静止。如：“推箱子推箱子”的例子。的例子。 伽利略通过观察、实验和推理，得出结伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持不变地持续运动持续运动下去。下去。 A.A. 物理学方面物理学方面 （2 2）贡

3、献）贡献外力是改变运动状态的原因；外力是改变运动状态的原因；发现自由落体定律等定律；发现自由落体定律等定律； 意义：意义： 奠定经典力学的基础，开创了近代科学。奠定经典力学的基础，开创了近代科学。对地球认识的变化对地球认识的变化Columbuss journey was hard because many of his seamen were afraid that the world was flat and that they would fall off the edge.麦哲伦与胡安麦哲伦与胡安塞巴斯蒂安塞巴斯蒂安埃尔卡诺（西班牙人）埃尔卡诺（西班牙人）地心说地心说 中世纪时，基督教会

4、宣扬的宇宙观是宇宙是一中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的“宇宙帐宇宙帐篷说篷说”。后来，。后来，亚里士多德亚里士多德和和托勒密托勒密所提出的希所提出的希腊宇宙体系（地心说）逐渐深入人心，腊宇宙体系（地心说）逐渐深入人心，托马斯托马斯阿阿奎那奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心

5、的思心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。的运行，注视着人类的一举一动。 哥白尼提出哥白尼提出“太阳中心说太阳中心说”从根本上动摇了从根本上动摇了宗教神学的理论基础宗教神学的理论基础 1512 1512年哥白尼迁到波兰年哥白尼迁到波兰的一个古代城堡的一个古代城堡弗隆堡。弗隆堡。在城堡的西北角，有一座箭在城堡的西北

6、角，有一座箭楼。这座箭楼，就是举世闻楼。这座箭楼，就是举世闻名的天文学家哥白尼观察天名的天文学家哥白尼观察天文的天文台、天文学史上著文的天文台、天文学史上著名的名的“哥白尼塔哥白尼塔”。无论盛。无论盛夏或严冬，他用自制的、粗夏或严冬，他用自制的、粗劣的仪器，不分昼夜地观察劣的仪器，不分昼夜地观察天文，完成了对天体的观测，天文，完成了对天体的观测，写成了不朽的巨著写成了不朽的巨著天体运天体运行论行论。 哥白尼塔哥白尼塔 16091609年，伽利略创制了天文望远镜。他年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。月面图。伽利略的折

7、射式望远镜伽利略的折射式望远镜伽利略的手稿伽利略的手稿 伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭。伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭。1717岁进比萨大岁进比萨大学学医，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，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

8、哥白尼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，发表了告，发表了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话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。伽利略的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。伽利略的的“异端异端”活动引起了教会的恐慌，活动引起了教会的恐慌，罗马教皇向宗教裁判罗马教皇向宗教裁判所带头提出控诉，于是这位体弱多病的科学家被送进了监所带头提出控诉，于是这位体弱多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，他继续研究牢，遭

9、到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究物理学，写出物理学，写出关于两门新科学的谈话和数学证明关于两门新科学的谈话和数学证明。伽利略受审伽利略受审（2 2）贡献）贡献 B.B. 天文学方面天文学方面 利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人；利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人；证明了哥白尼证明了哥白尼“日心说日心说”的正确性；的正确性；一、经典力学一、经典力学2 2、建立者、建立者牛顿牛顿思考：思考： 身前身后，牛顿为什么总赢身前身后，牛顿为什么总赢得掌声不断、鲜花无数？得掌声不断、鲜花无数？物理学的成就：物理学的成就： （1 1）物体运动）物体运动三大定律三大定律；万有引力定律；万有引

10、力定律； （2 2）形成了以实验为基础、以数学为表达形）形成了以实验为基础、以数学为表达形式的式的； 代表作：代表作：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理牛顿出生于英国的林肯郡，牛顿出生于英国的林肯郡，16651665年毕年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得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，授会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。予爵士称号。17271727年，他病逝，被安年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高葬于威斯敏斯特

11、教堂，这是一种极高的荣誉。的荣誉。（1 1）背景）背景1643-1727三大运动定律：三大运动定律： （一）惯性定律：（一）惯性定律：物体若不受力，则始物体若不受力，则始终保持原有的运动状态，即静止或作等速度终保持原有的运动状态，即静止或作等速度运动。运动。 （二）运动定律：（二）运动定律：物体受力必做加速度物体受力必做加速度运动，其加速度正比于作用力，反比于物体运动，其加速度正比于作用力，反比于物体的质量。的质量。 （三）作用与反作用定律：（三）作用与反作用定律：甲物体对乙甲物体对乙物体施力之同时，乙物体会对甲物体施以大物体施力之同时，乙物体会对甲物体施以大小相等、方向相反的另一个力。小相等

12、、方向相反的另一个力。经典力学中应注意的地方经典力学中应注意的地方 1.1.特征特征 ： 1 1）注重实验）注重实验 2 2）数学化）数学化 2.2.适用范围：适用范围：只适用于宏观物体（宏观世界）只适用于宏观物体（宏观世界）的运动的运动; ;只适用于物体运动的低速状态，是绝对只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论。的时空论。经典力学的意义：经典力学的意义： 海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。学性。 标志标志着近代科学的形成，推动了物理学的发着近代科学的形成，推动了物理学的发展。展。二、相对论的创立二、相对论的创立1 1、背景：经典物理学的危

13、机、背景：经典物理学的危机 19 19世纪末三大发现：世纪末三大发现：x x射线、放射性和射线、放射性和电子，经典力学无法解释研究中的新电子，经典力学无法解释研究中的新问题，如：黑体辐射、光电效应等。问题，如：黑体辐射、光电效应等。 2 2、过程、过程（1 1）19051905年提出狭义相对论；年提出狭义相对论；（2 2）19161916年，完成广义相对论的最终形式。年，完成广义相对论的最终形式。 （1 1）物理学领域的一次重大革命）物理学领域的一次重大革命( (否定？揭示？否定？揭示？) )；（2 2）发展了牛顿力学。）发展了牛顿力学。3 3、意义、意义1879-1955E=mc2也许全世界

14、只有也许全世界只有几十个人能完全几十个人能完全理解他的真谛，理解他的真谛，但这并不能掩盖但这并不能掩盖相对论对人类生相对论对人类生活的巨大改变。活的巨大改变。 19551955年年 4 4月月1818日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵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

15、者用歌德悼念席勒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：诗结束了那朴素的葬礼： 我们全都获益不浅，我们全都获益不浅， 全世界都感谢他的教诲；全世界都感谢他的教诲； 那专属他个人的东西，那专属他个人的东西， 早已传遍广大人群。早已传遍广大人群。 他像行将陨灭的彗星，光华四射，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。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，并切成行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成2

16、00200片带走。但至今没有结论。片带走。但至今没有结论。成功的秘诀成功的秘诀 一个爱说废话而不爱用功的青年，整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，便写了一的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一 个公个公式给他：式给他：A Ax xy yz z 爱因斯坦解释道：爱因斯坦解释道：“A A代表成功，代表成功，x x代表艰苦的劳动，代表艰苦的劳动，y y代表正代表正确的方法确的方法” “z” “z代表什么？代表什么？”青年青年迫不及待地问。迫不及待地问。“代表少说废话代表少说废话”爱因斯爱因斯坦说。坦说。1 1、背

17、景、背景 微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明2 2、诞生、诞生19001900年，普朗克年，普朗克提出量子假说，宣告量子论诞生提出量子假说，宣告量子论诞生(1)(1)爱因斯坦爱因斯坦成功解释光电效应；成功解释光电效应；(2)(2)玻尔玻尔提出有关原子的量子理论；提出有关原子的量子理论；(3)(3)2020世纪世纪3030年代，年代，量子力学建立。量子力学建立。三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展3 3、发展、发展1858-1947普朗克（普朗克（1858185819471947）生于基）生于基尔。尔。18791879年普朗克在慕尼黑大年普朗克在

18、慕尼黑大学获得博士学位后学获得博士学位后, ,先后在慕尼先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得量子论创立，普朗克获得19181918年诺贝尔物理学奖。他的父亲年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗是一位杰出的法律教授。普朗 克家是德国人所具有的最好品克家是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，质的范例：诚恳，忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这方他的业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。年的登山运动。 量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理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力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。定了理论基础。今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手