第11课 物理学的重大进展

1、 文艺复兴以来，由于人的思想从宗教束缚中解放出来，重视实践和理论的结合，科学技术得以迅速发展，尤其是欧洲的自然科学取得了巨大成就，在数学、生物学、物理学、化学等众多领域，理论研究取得了很多划时代的成果。 导入新课 哥白尼画像 第谷画像 正在观测月亮的伽利略 思考中的牛顿 伟大的科学家爱因斯坦 （1）识记：识记伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克等物理学家对物理学发展所作出的重大成就。 （2）理解：理解经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位；相对论和量子论诞生的原因、意义。 （3）探究经典力学体系的特点，比较相对论、量子论与牛顿力学的关系。 （4）思考“日心说”与“地心说”相比的进步性，探究经典力

2、学体系的特点、影响。1、知识与能力教学目标 （1）引导学生回忆初中物理知识来促进本课的学习。 （2）通过学生预习（围绕4个物理学家，自制小课件）、课堂展示本课主要内容，促进同学的互相学习。教师给予必要的补充。2、过程与方法 （1）科学真理需要勇于探索、执著追求的精神。 （2）科学理论在不断完善、创新，人类对客观规律的认识不断深入。3、情感态度与价值观 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。 物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。重点 难点教学重难点第11课物理学的重大发展经典力学 相对论的创立 量子论的诞生与发展本课主要内容一、经典力学 1、经典力

3、学的重要奠基者伽利略 文艺复兴运动的影响，即解放了人们的思想，推动了科学研究。 （1）经典力学兴起的背景（2）物理学成就和意义 发现自由落体定律等物理学定律 成就内容解析 开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。意义（3）天文学成就和意义 伽利略利用自制望远镜发现许多星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。成就 伽利略的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。 意义 公元前4世纪，亚里士多德创立了“地心说”。亚里士多德认为，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。地球之外有9

4、个等距离天层，各个天层自己都不会运动，是上帝推动了恒星天层，才带动了所有的天层。人类居住的地球，巍然不动地居于宇宙中心。 托勒密：古希腊地理学家，天文学家，数学家。一生著述甚多，其中，天文学大成主要论述了他所创立的地心说。他是世界上第一个系统研究日月星辰的构成和运动方式并作出成就的科学家。此书被尊为天文学的标准著作，直到16世纪哥白尼的日心说发表，地心说才被推翻。 托勒密的成角日晷仪 哥白尼：曾潜心研究过“地心说”，做了许多笔记和计算，并开始用仪器观测天象，头脑里开始孕育新的天文体系。在1543年出版的天体运动论中，哥白尼向人们描述了他的宇宙图景：太阳位于宇宙的中心，有五颗当时已知的行星和地球

5、围绕太阳旋转。 伽利略：意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。1609年，伽利略创制了天文望远镜，1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。 人们利用伽利略望眼镜来观测星球 牛顿：（16421727）著名的英国科学家，在物理学、数学、天文学等许多方面作出了卓越的贡献。 2、牛顿创立经典力学 牛顿力学的奠基作：自然哲学的数学原理 1687年牛顿发表自然哲学的数学原理，提出物体运动三大定律和万有引力定律。（1）标志（2）意义 经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。 促进了天文学发展：根据牛顿力学体

6、系，人们发现了海王星和冥王星。 促进了光学、电磁学等与力学的统一，推动了物理学的发展。 促进了资本主义的两次科技革命的出现和发展。 天王星和海王星 天王星和海王星的发现 18世纪以前，人们都以为土星就是太阳系的边界。随着观测技术的进步，人类对太阳系的认识有了突破。1781年，英国天文学家赫舍尔在用望远镜观察天空时，发现在土星之外的金牛座群星中有一颗既不像恒星又不是彗星的星星，后来英国天文学家麦斯克雷弄清楚了它是一颗前所未知的行星，新行星以希腊神话中的萨都恩神（土星以此命名）的父亲、天神乌兰纳斯来命名，中文译为天王星。其后人们按照当时的观测编制了天王星的运行表。 但到了1830年，人们发现它的实

7、际运行情况与运行表所推算的数值存在着明显的差别，根据万有引力理论，这种“越轨”现象使天文学家们考虑到在它的附近可能有一颗未知的行星干扰着它的运动。根据万有引力定律，人们可以从天王星的行为中推算出这颗未知行星的位置。1845年10月，英国剑桥大学学生亚当斯首先得出了计算结果，但未被引起重视。1846年8月，法国天文学家勒维烈经过自己的计算，公布了这颗未知行星的轨道参数。三个多星期后，德国天文学家加勒根据勒维烈计算的数据果真找到了这颗行星，这就是海王星。海王星的发现是牛顿力学在天文学运用上的伟大胜利，它标志着天体力学已趋于成熟。 视频：爱因斯坦相对论理论二、相对论的创立1、创立的历史背景 19世纪

8、科学得到了飞速发展 经典力学无法解释高速运动的微观粒子发生的现象2、相对论的提出及主要内容 1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为论动体的电动力学的文章，提出了著名的相对论，引发了20世纪物理学的另一场革命。 （1）相对论的提出 爱恩斯坦：(18791955)美国物理学家，犹太人，现代物理学的开创者和奠基人，相对论“质能关系”的提出者，“决定论量子力学诠释”的捍卫者。 狭义相对论认为，物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。 广义相对论认为，空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分

9、布状态。（2）相对论的内容 相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定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起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。即：揭示了时空的可变性、时空变化的联系性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦的相对论也发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。3、相对论的意义三、量子论的诞生与发展 1、诞生的背景 19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。 大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏

10、观物体的运动规律进行描述。量子论在这种背景下诞生。2、量子论的诞生、发展和量子力学 1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，宣告了量子论的诞生。（1）诞生 普朗克：德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基人，1918年诺贝尔物理学奖的获得者。其伟大成就是创立了量子理论，这是物理学史上的一次巨大变革。从此结束了经典物理学一统天下的局面。 普朗克近像（2）发展 爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。 丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，创立了原子结构的理论。 经过这些科学家的共同努力，到1925年左右量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界

11、粒子运动规律的科学。 量子力学：是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。3、量子论和量子力学的影响 量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。 量子论与相对论一起构成现代物理学的基础，并弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。它们推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。 物理学的发展给一方面为人类的发展作出了巨大贡献，加快了人类文明的进程；另一方面众多物理学家在探究问题时所展现出

12、的敢于质疑，勇于创新，实践出真知的精神值得我们学习！课堂小结1.（2007年高考历史广东卷）20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是（ ）A电的发明和利用 B量子论的提出和发展C经典力学的发展 D原子能在军事上的应用 解析：此题可以用排除法获得答案，A早在19世纪70年代人们就已经发明了电；C是说力学的再发展并没有引起大的变革；D只是把科技跨区域运用到军事上。这样排除下来自然就的得到正确的答案B。B高考链接2.（2006年普高四川卷） “作为一位杰出的科学家，她一生所做出的贡献卓越非凡，是世界上第一个两次诺贝尔奖获得者。”这是对居里夫人的高度评价。她卓越非凡的贡

13、献是（ ） A.建立了科学的原子论 B.建立了系统的电磁学理论 C. 发现了元素周期律 D. 发现了放射性元素钋和镭 解析：此题比较容易，居里夫人的发明这是众所周知的钋和镭。D3.（ 2006年普高）海王星的发现是根据（ ）A.哥白尼日心说的推算 B.牛顿理论的推测C.法拉第学说的计算 D.爱因斯坦对时间、空间属性的揭示 解析：此题是考查学生的历史再现能力，在课本上有正确答案，人们根据牛顿的万有引力定律发现了太阳系的第七大行星海王星。B1、狭义相对论和广义相对论有什么区别？ 答案提示：狭义相对论讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，广义相对论则推广到具有加速度的参照系中（非

14、惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。课堂练习 相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。 狭义相对论最著名的推论是质能公式，它可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。 2、为什么16世纪中期以后科学会出现新时期？ 文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响。 资本主义的发展提供了物质基础。 科学家勇于的探索精神。 3、伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？物理学 落体定律、匀速运动匀加速运动，发现科学研究方法。天文学 用自制望远镜观测天体，并证明了“日心说”。 4、牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？形成经典力学体系 力学；微积分的发明；发现太阳光的光谱；发明反射式望远镜等。力学物体运动三大定律万有引力定律本课测评 相对论和量子论的出现有什么意义？ 答案提示：相对论和量子论发现人们日