蒋丽物理学的重大进展

1、第第11课课 物理学的物理学的重大进展重大进展山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue第一个第一个“苹果苹果” 诱惑了夏娃，使人类有了智慧之源诱惑了夏娃，使人类有了智慧之源第二个第二个“苹果苹果” 砸醒了牛顿，使人类有了近代科学砸醒了牛顿，使人类有了近代科学第三个第三个“苹果苹果” 成就了乔布斯，使人类有了精彩生活成就了乔布斯，使人类有了精彩生活“三个苹果三个苹果”改变了世界改变了世界山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue 物理学的重大进展物理学的重大进展课标要求：课标要求

2、： 了解了解经典力学经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。论发展中的历史地位。 知道知道相对论、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。当当 邂逅科学邂逅科学山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue单元总体知识结构单元总体知识结构 科科学学理理论论科科学学成成果果物理学物理学生物学生物学经典力学（从伽利略到牛顿）经典力学（从伽利略到牛顿）相对论（爱因斯坦）相对论（爱因斯坦）量子论（普朗克）量子论（普朗克）进化论（达尔文与赫胥黎）进化论（达尔文与赫胥黎

3、）“蒸汽时代蒸汽时代”（瓦特）（瓦特）“电气时代电气时代”（法拉第、西门子等）（法拉第、西门子等）信息时代信息时代现代物理学现代物理学（两大支柱）（两大支柱）传统科学传统科学基本属于现象的描述和经验的总结，基本属于现象的描述和经验的总结， 没有形成系统的理论和相对独立的没有形成系统的理论和相对独立的 科学体系。科学体系。近代科学近代科学是在收集材料的基础上，从现象深是在收集材料的基础上，从现象深 入到本质，从经验定律上升为系统入到本质，从经验定律上升为系统 的科学理论。的科学理论。阅读单元导言，回答问题：阅读单元导言，回答问题：1 1、结合导言和所学知识，思考：促成近代科学、结合导言和所学知识

4、，思考：促成近代科学技术迅速发展的思想因素是什么？技术迅速发展的思想因素是什么？文艺复兴以后，面向现实世界、重视实践的风气。文艺复兴以后，面向现实世界、重视实践的风气。2 2、近代时期哪些学科领域取得了巨大成就？、近代时期哪些学科领域取得了巨大成就？数学、物理学、生物学、化学数学、物理学、生物学、化学3 3、科学技术的发展怎样推动了人类社会的进步？、科学技术的发展怎样推动了人类社会的进步？1818世纪中期世纪中期 “ “蒸汽时代蒸汽时代”；1919世纪晚期世纪晚期 “ “电气时代电气时代”2020世纪末世纪末 “ “信息时代信息时代”山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongSheng

5、NingYangDiSiZhongXue怀疑怀疑（背景）（背景）16-1916-19世纪世纪近代物理学近代物理学探索探索（成就）（成就）进步进步（影响）（影响）19-2019-20世纪初世纪初现代物理学现代物理学 物理学的重大进展物理学的重大进展经典力学体系经典力学体系自然科学自然科学思想认识思想认识社会发展社会发展相对论和量子论相对论和量子论对经典力学对经典力学体系的怀疑体系的怀疑自然科学自然科学思想认识思想认识经济发展经济发展对中世纪世对中世纪世界观的怀疑界观的怀疑 科学技术是第一生产力科学技术是第一生产力 阅读课文，思考：图中人物分别是谁？他们对近阅读课文，思考：图中人物分别是谁？他们对

6、近代物理学的发展所作出的最重大贡献分别是什么？代物理学的发展所作出的最重大贡献分别是什么？为经典力学为经典力学奠定基础奠定基础伽利略伽利略牛牛 顿顿形成经典形成经典力学体系力学体系爱因斯坦爱因斯坦提出相对论，提出相对论，发展牛顿力学发展牛顿力学普朗克普朗克提出量子假说、提出量子假说、量子论诞生量子论诞生山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue “ “凡是运动的物体，一定有推动凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动。若你看到一个东西者在推着它运动。若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东在移动，你就会寻找一个推动它的东西。当没

7、什么东西推它时，它就会停西。当没什么东西推它时，它就会停止移动，是一个推着一个，不能无限止移动，是一个推着一个，不能无限制地追溯上去，制地追溯上去，“必然存在必然存在第一推动第一推动者者” ;“落体的速度与重量成正比落体的速度与重量成正比”思考：亚里士多德关于运动的观点是建立在什么基础上？思考：亚里士多德关于运动的观点是建立在什么基础上？直觉和观察直觉和观察 亚里士多德亚里士多德山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue15901590年，伽利略做比萨斜塔实验年，伽利略做比萨斜塔实验思考：伽利略关于运动的观点是建立在什么基础上？思考：伽

8、利略关于运动的观点是建立在什么基础上？实验和观察实验和观察 阿波罗阿波罗1515号的宇航员大卫号的宇航员大卫斯科特斯科特19711971年年8 8月月2 2日在无日在无空气月球表面上使用一把锤子和一根羽毛重复了这个试验，空气月球表面上使用一把锤子和一根羽毛重复了这个试验，证明且让地球上的电视观众亲眼看到了两个物体同时掉落证明且让地球上的电视观众亲眼看到了两个物体同时掉落在月球表面上。在月球表面上。 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。伽利略的折射式望远镜伽利略的折

9、射式望远镜伽利略的手稿伽利略的手稿山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue木星和它的伽利略卫星木星和它的伽利略卫星 16101610年，伽利略用望远镜年，伽利略用望远镜发现有发现有4 4颗卫星围绕着木星转。颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全这一发现震动了整个欧洲和全球科学界。球科学界。 伽利略是第一位利用望远伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发镜观察天体的人。目前人类发现的现的1616颗木星卫星中，有颗颗木星卫星中，有颗叫叫“伽利略卫星伽利略卫星”。 山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongSheng

10、NingYangDiSiZhongXue 他又发现他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕，为哥白尼的地球绕着太阳公转的着太阳公转的“日心说日心说”找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。不准外出。16421642年，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：年，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确地球确实在围着太阳转！实在围着太阳转！”他还重复着这样一句话：他还重复着这样一句话：“追求科学需要特殊的勇气追求科学需要特殊的勇气。”伽利略因支持哥白尼的日心说而接受教廷审讯伽利略因支持哥白尼的日心说而接受教廷审讯 163

11、31633年，罗马召令伽利略到罗马受审。伽利略受审近年，罗马召令伽利略到罗马受审。伽利略受审近300300年后，年后，即即19281928年，罗马教皇才在公开集会上承认对伽利略的审判是错误年，罗马教皇才在公开集会上承认对伽利略的审判是错误的的 。山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue创立科学的研究方法：创立科学的研究方法：物理学：物理学：天文学：天文学：实验和观察实验和观察发现自由落体定律等。发现自由落体定律等。自制望远镜观察天体，证明了哥白尼自制望远镜观察天体，证明了哥白尼“日日心说心说”的正确性。的正确性。1 1、伽利略奠定基础

12、、伽利略奠定基础（1 1）成就：）成就：一、近代物理学一、近代物理学经典力学经典力学山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue 科学的真理不应在古科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在去找，而应该在实验实验中和中和以实验为基础的理论中去以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开的本经常在我们眼前打开的最伟大的书里的。这本书最伟大的书里的。这本书就是就是宇宙宇宙，就是，就是自然本身自然本身，人们必须去读它。人们必须去读它。 伽利略伽利略（2）意义：开创了）意

13、义：开创了以实验事实为根据以实验事实为根据并具有并具有严密逻辑体严密逻辑体系系的近代科学，为后来的近代科学，为后来经典力学经典力学的创立和发展奠定了基础。的创立和发展奠定了基础。山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue 牛顿说：牛顿说：“我所以有这样的成就，是因为我我所以有这样的成就，是因为我站在站在巨人们巨人们的肩膀上的缘故。的肩膀上的缘故。”山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue怀怀 疑疑 中世纪的神学世界观及中世纪的神学世界观及其对人们思想认识的束缚其对人们思想认识的

14、束缚探究：探究：1 1、经典力学体系建立的历史背景是什么？经典力学体系建立的历史背景是什么？ （近代自然科学形成的背景（近代自然科学形成的背景/为什么会怀疑）为什么会怀疑）思想条件：思想条件：经济条件：经济条件：主观条件：主观条件：文艺复兴的推动文艺复兴的推动资本主义的发展资本主义的发展科学家的探索科学家的探索一、近代物理学一、近代物理学经典力学经典力学2 2、牛顿创立经典力学、牛顿创立经典力学山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue探索探索 2、成就：经典力学体系的建立成就：经典力学体系的建立（1 1）奠基）奠基伽利略伽利略科学研究

15、领域的科学研究领域的成就成就：2 2、牛顿创立经典力学、牛顿创立经典力学一、近代物理学一、近代物理学经典力学经典力学（17世纪晚期）世纪晚期）山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue（2）建立建立牛顿牛顿 B、建立起建立起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（特点）（特点）的牛顿力学体系，即的牛顿力学体系，即经典力学体系经典力学体系。 A、1687年，出版年，出版自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理，提出提出运动三大定律和万有引力定律运动三大定律和万有引力定律。站在巨人站在巨人的肩膀上的肩膀上2 2、经典力学体系的

16、建立、经典力学体系的建立科学研究领域的科学研究领域的成就成就：物体运动物体运动+ +天体运动天体运动一、近代物理学一、近代物理学经典力学经典力学（17世纪晚期）世纪晚期）山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue（三）天文学：（三）天文学：A A、17811781年，发现年，发现 “ “天王星天王星”B B、18461846年，发现年，发现“海王星海王星”C C、19301930年，发现年，发现“冥王星冥王星”， 2006 2006年被排除于年被排除于“九大行星九大行星”2、成就：经典力学体系的建立成就：经典力学体系的建立一、近代物理学

17、一、近代物理学经典力学经典力学 用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。长期以来到，人们一直。长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿说，认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。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75767576年，由年，由此预言它将在此预言它将在17581758年再次出现。哈雷年再次出现。哈雷1705

18、1705年发表这个预言，当时他已年发表这个预言，当时他已4949岁，却要预言岁，却要预言5353年以后的事，岂非耸人听闻？可是年以后的事，岂非耸人听闻？可是17581758年这颗彗星年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。牛顿力学剥掉了彗星的神秘外果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。牛顿力学剥掉了彗星的神秘外衣，对它的运行作出了科学预见，这是一个奇迹。衣，对它的运行作出了科学预见，这是一个奇迹。 用牛顿力学算出了一用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。颗未知行星的位置。17811781年天王星被发现，科学家年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同

19、观测可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复核纪录不大相符。经反复核算，观测无误。那问题是算，观测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？否出现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果之所以大胆猜想计算结果之所以不理想，不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文台台长在

20、收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星海王星海王星。牛顿力学又创。牛顿力学又创造了新的奇迹。造了新的奇迹。 有了牛顿力学，秀才不出门，能知地球事，能知天上事。牛顿力学创造有了牛顿力学，秀才不出门，能知地球事，能知天上事。牛顿力学创造的一次又一次奇迹，使科学享有崇高的威望。的一次又一次奇迹，使科学享有崇高的威望。山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue标志：标志：内容：内容：特点：特点：意义：意义

21、：局限：局限：2 2、牛顿创立经典力学、牛顿创立经典力学16871687年年自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理运动三大定律和万有引力定律运动三大定律和万有引力定律以实验为基础，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宏观世界宏观世界低速运动低速运动状态，绝对的时空观无状态，绝对的时空观无法解释法解释微观微观高速运动高速运动现象。现象。（1 1）对解释和预见物理现象有决定意义对解释和预见物理现象有决定意义，是经典物理学，是经典物理学和天文学的基础，标志着近代科学的形成。和天文学的基础，标志着近代科学的形成。（2 2）为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础；）为启蒙思想和唯物主义

22、哲学奠定科学基础；（3 3）牛顿力学和热学引发了第一次工业革命；）牛顿力学和热学引发了第一次工业革命； 1919世纪末，世纪末，面对经典物理面对经典物理学近乎完美的学近乎完美的发展，有的物发展，有的物理学家表示：理学家表示：“1919世纪已经世纪已经将物理大厦全将物理大厦全部建成，今后部建成，今后物理学家只是物理学家只是修饰和完美这修饰和完美这座大厦。座大厦。” ” ？18951895年德国物理学家伦琴年德国物理学家伦琴发现发现X X射线，射线，19011901年获诺奖年获诺奖18971897年汤姆逊用实验发现年汤姆逊用实验发现电子电子,1906,1906年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖1898189

23、8年年1212月月2626日日, ,居里夫妇居里夫妇发现发现镭镭，19031903年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖 然而，科学总是向前发展的。然而，科学总是向前发展的。2020世纪初，在牛顿经世纪初，在牛顿经典物理学达到顶峰，形成一种权威的时候，科学上一系典物理学达到顶峰，形成一种权威的时候，科学上一系列无法解释的现象越来越需要科学本身的发展来解决。列无法解释的现象越来越需要科学本身的发展来解决。 1900年的年的4月，热力学的奠基人，著名的开尔文男爵在一个科学报告会月，热力学的奠基人，著名的开尔文男爵在一个科学报告会上作了一篇名为上作了一篇名为在热和光动力理论上空的在热和光动力理论上空的19世纪乌云

24、世纪乌云的演讲。的演讲。 在这篇演讲中提到，在这篇演讲中提到，在光学和热学领域，各有一个实验现象还无法用牛顿在光学和热学领域，各有一个实验现象还无法用牛顿经典理论来解释，因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌云。经典理论来解释，因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌云。山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue 19001900年的年的4 4月，热力学的奠基人，著名的开尔文男爵月，热力学的奠基人，著名的开尔文男爵在一个科学报告会上作了一篇名为在一个科学报告会上作了一篇名为在热和光动力理论上在热和光动力理论上空的空的191

25、9世纪乌云世纪乌云的演讲。在这篇演讲中提到，在光学和的演讲。在这篇演讲中提到，在光学和热学领域，各有一个实验现象还无法用牛顿经典理论来解热学领域，各有一个实验现象还无法用牛顿经典理论来解释，因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌释，因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌云。当时的人们普遍比较乐观，认为这两朵乌云迟早会云云。当时的人们普遍比较乐观，认为这两朵乌云迟早会云开雾散，最终被经典理论很好的解释。但是，后来的事实开雾散，最终被经典理论很好的解释。但是，后来的事实证明，正是这两朵乌云引发了磅礴的大雨，使牛顿的经典证明，正是这两朵乌云引发了磅礴的大雨，使牛顿的经典时空观在科学领

26、域发生了倾覆。而这两朵乌云引发的两场时空观在科学领域发生了倾覆。而这两朵乌云引发的两场理论革命理论革命相对论和量子论，正是现代科学的基石。相对论和量子论，正是现代科学的基石。山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue怀怀 疑疑1919世纪，科学飞速发展经典力学体系世纪，科学飞速发展经典力学体系的无法解释一些新问题的无法解释一些新问题探究：探究：1 1、近代近代物理学发展到物理学发展到现代现代物理学物理学的历史背景的历史背景？（？（经典力学遭遇挑战的原因）经典力学遭遇挑战的原因）自身局限：自身局限：思想条件：思想条件：主观条件：主观条件：

27、宏观、低速、绝对时空观宏观、低速、绝对时空观生产力的进一步发展生产力的进一步发展（两次工业革命）（两次工业革命）科学家的探索精神科学家的探索精神（怀疑、求真）（怀疑、求真）启蒙运动的影响启蒙运动的影响（理性主义）（理性主义）经济条件：经济条件：自身需要：自身需要：研究领域的拓展研究领域的拓展 物理学危机物理学危机二、现代物理学二、现代物理学相对论和量子论相对论和量子论穿越时空的梦想穿越时空的梦想相对论的例子：相对论的例子：爱因斯坦为爱因斯坦为说明相对论讲了这样一个故事，说明相对论讲了这样一个故事，在未来的某一时间里，有一对在未来的某一时间里，有一对岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞岁的孪生兄弟，弟弟乘

28、宇宙飞船以万千米秒的速度飞行，船以万千米秒的速度飞行，哥哥留在地球上，年以后，哥哥留在地球上，年以后，当哥哥已经变成白发老人时，他当哥哥已经变成白发老人时，他去迎接回到地球上的弟弟，却发去迎接回到地球上的弟弟，却发现弟弟还是一个多岁的年轻现弟弟还是一个多岁的年轻人人天上一日，地上一年天上一日，地上一年什么是狭义相对论？什么是狭义相对论？ 爱因斯坦爱因斯坦19051905年提出的相年提出的相对论，后来称作对论，后来称作狭义相对论，以狭义相对论，以光速永不改变、光速永不改变、相对性原则来推相对性原则来推论，得到论，得到“时间时间”会因速度快慢而会因速度快慢而改变改变的结论。的结论。什么是广义相对论

29、？什么是广义相对论？广义相对论是新的万有引力概念广义相对论是新的万有引力概念 爱因斯坦阐述爱因斯坦阐述“万有引力万有引力”的本质的本质是导因于物质的分布是导因于物质的分布而弯曲了邻近的时间而弯曲了邻近的时间空间几何结构，从空间几何结构，从而导出比牛顿万有引而导出比牛顿万有引力定律更精确的理论，力定律更精确的理论，得到弯曲的四维时空得到弯曲的四维时空观念，牛顿的万有引观念，牛顿的万有引力理论成了广义相对力理论成了广义相对论中的一个特例。论中的一个特例。 广义相对论的重要结论是，加速运动与引力广义相对论的重要结论是，加速运动与引力场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力场的运动是等价的，要区别是

30、由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个的比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由一个的比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。不存在地球引力。 山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue探索探索 2、成就之一：相对论成就之一：相对论狭义相对论：狭义相对论：打破了绝对打破了绝对时空观，同时也适用于物时

31、空观，同时也适用于物体高速运动状态体高速运动状态探究：探究：爱因斯坦的相对论对经典力学有哪些突破爱因斯坦的相对论对经典力学有哪些突破? ? 经典力学的局限：经典力学的局限：适用于低速运动状态适用于低速运动状态 绝对时空观绝对时空观广义相对论：广义相对论：进一步深化了对时间、空间和引力现象进一步深化了对时间、空间和引力现象 的的认识。认识。 A A、19051905年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速恒定年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速恒定假设。（假设。（质量、空间、时间随着运动速度的变化质量、空间、时间随着运动速度的变化而变化，即尺缩效应和钟慢效应）而变化，即尺缩效应和钟慢效应） B B、1916

32、1916年，爱因斯坦提出广义相对论（年，爱因斯坦提出广义相对论（时间和空时间和空间的结构和性质不仅取决于物体的运动状态，也间的结构和性质不仅取决于物体的运动状态，也取决于物质本身的分布状态，即时空可以扭曲）取决于物质本身的分布状态，即时空可以扭曲）二、现代物理学二、现代物理学相对论和量子论相对论和量子论山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue经典力学经典力学狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论影响：否定了经典影响：否定了经典力学的绝对时空观，力学的绝对时空观，弥补了经典力学在弥补了经典力学在宏观物体高速运动宏观物体高速运动研究的不

33、足。研究的不足。山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue3.相对论提出的历史意义相对论提出的历史意义（1）相对论的提出是物理学）相对论的提出是物理学领域的一次领域的一次重大革命重大革命，他否定，他否定了经典力学的绝对时空论，从了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻揭示了时起来的时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性。间和空间的本质属性。（2）发展了牛顿力学，将牛）发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到了新的高度。推动物理学发

34、展到了新的高度。很抱歉推翻了您的理论很抱歉推翻了您的理论 爱因斯坦曾说道：爱因斯坦曾说道：“牛顿先生，牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰，您所创造创造力所能达到的颠峰，您所创造的许多观念直到今日都仍在引导我的许多观念直到今日都仍在引导我们的物理思维。虽然我们知道，当们的物理思维。虽然我们知道，当我们对宇宙万物有了更深入的了解我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。的新观念所取代。” 也许将来某一天，会有一位少不也许

35、将来某一天，会有一位少不更事的科学家说道：更事的科学家说道：“爱因斯坦先爱因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理论，不过生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰力和创造力所能达到的颠峰 ” ”爱因斯坦根据相对论的观点提爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后，曾致信美出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制国总统罗斯福，建议美国研制原子弹，以便在二战中尽快战原子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。胜法西斯国家。4545年年8 8月月 美国美国 先后在日本的广岛、长畸投下先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日

36、本法西两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。从这件事斯坦为此非常懊悔。从这件事中，我们能得到什么启发？我中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？们应如何对待科学的发展？ 科学技术本身是一把双刃剑科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运产力水平的提高，但如果运用不当，也会危害人类。用不当，也会危害人类。山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue1 1、背景、背景:

37、:2 2、提出、提出: :3 3、内容：、内容：1919世纪，随着物理学研究的进展，经典力学世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释面临的新问题无法解释面临的新问题2020世纪初，爱因斯坦（德）提出相对论世纪初，爱因斯坦（德）提出相对论时间：钟慢效应时间：钟慢效应质量：质增效应质量：质增效应空间：尺缩效应空间：尺缩效应否定了经典力学否定了经典力学的的绝对时空观绝对时空观将经典力将经典力学概括于学概括于相对论力相对论力学体系之学体系之中，推动中，推动物理学的物理学的发展发展（1 1）狭义相对论：狭义相对论：19051905年年物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增物体运动时，质量会随着

38、物体运动速度的增大而增加；加；空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生即会发生尺缩效应和钟慢效应尺缩效应和钟慢效应。（2 2）广义相对论：广义相对论：19161916年年空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于决于物质本身的分布状态物质本身的分布状态。二、现代物理学二、现代物理学相对论和量子论相对论和量子论山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue现代物理学现代物理学量子论量子论怀怀 疑疑探究：探究：1 1、量子论提出的历史背

39、景是什么？量子论提出的历史背景是什么？理论条件：理论条件：电子和放射线的发现电子和放射线的发现人们的科学思想进一步提升人们的科学思想进一步提升思想条件：思想条件：经济条件：经济条件： 社会经济迅速发展，社会生社会经济迅速发展，社会生产力的需求产力的需求二、现代物理学二、现代物理学相对论和量子论相对论和量子论山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue探索探索 2、成就之二：量子论、成就之二：量子论二、现代物理学二、现代物理学相对论和量子论相对论和量子论2.量子论的诞生、发展和量子力学量子论的诞生、发展和量子力学19001900年，德国物理

40、学家年，德国物理学家普朗克普朗克提出提出量子假说量子假说爱因斯坦利用量子理论成功解释了光电效应；爱因斯坦利用量子理论成功解释了光电效应；玻尔提出了有关原子的量子理论；玻尔提出了有关原子的量子理论；2020世纪世纪3030年代，量子力学建立年代，量子力学建立（1 1） 诞生：诞生：（2 2） 发展：发展：山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue进步：进步：3 3、现代物理学两大支柱建立的影响、现代物理学两大支柱建立的影响B B、思想认识：、思想认识：A A、自然科学：、自然科学： 相对论的提出是物理学思想的一项重大革命。否相对论的提出是

41、物理学思想的一项重大革命。否定定，深刻地揭示了，深刻地揭示了 。它也发展了。它也发展了 ， 推动推动 。P56P56第一段第一段量子论量子论使人类对使人类对微观世界微观世界的基本认识取得了革命性的的基本认识取得了革命性的进步，进步，与相对论一起构成现代物理学的基础，弥补了与相对论一起构成现代物理学的基础，弥补了 ，推动了推动了 。P57P57第二段第二段山 东 省 宁 阳 第 四 中 学ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue经典力学：经典力学：解释低速运解释低速运动、宏观世动、宏观世界物理现象界物理现象近代物理学近代物理学相对论：相对论：高速运动高速运动量子论：量子

42、论：解释微观世解释微观世界物理现象界物理现象现现代代物物理理学学为相对论提为相对论提出奠定基础出奠定基础继承和发展继承和发展了经典力学了经典力学经典力学、相对论、量子论的关系：经典力学、相对论、量子论的关系：1919世纪物理学危机世纪物理学危机中国中国古代科技特点与西方近代科技比较古代科技特点与西方近代科技比较中国古代科技中国古代科技西方近代科技西方近代科技重经验：重经验：是对生产经是对生产经验的总结和对自然现验的总结和对自然现象的直接描述，缺乏象的直接描述，缺乏理论探索。理论探索。( (属应用科属应用科学学) )重实验：重实验：注重观察和实注重观察和实验与严密逻辑体系相结合。验与严密逻辑体系

43、相结合。( (属实验科学属实验科学) )技术化倾向严重，技术化倾向严重，封闭性强。封闭性强。重理论、重分析重理论、重分析( (从理论高度概括分析从理论高度概括分析) )、形成近代科学研究方法。形成近代科学研究方法。重实用，重实用，服务于农业生服务于农业生产和统治需要产和统治需要服务于工业生产和经济的服务于工业生产和经济的发展。发展。经典力学经典力学伽利略奠基伽利略奠基牛顿创立牛顿创立标志：标志：特点：特点： 以以 为基础为基础, 以以 为表达形式为表达形式贡献贡献物理学：物理学： 发现发现 定律定律天文学：天文学：证明证明 的正确的正确影响影响开创了重开创了重 和重和重 的近代科学的近代科学为为 的创立奠定了基础的创立奠定了基础影响：影响： 对解释和预见物理现象具有对解释和预见物理现