人教版必修3 第11課 物理學(xué)的重大進展 課件（25張）.ppt

第11課物理學(xué)的重大進展 高二歷史必修 課程標準 了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容 認識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位 知道相對論 量子論的主要內(nèi)容 認識其意義 近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程及其特征 1 17世紀初 伽利略開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學(xué) 為經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立奠定基礎(chǔ) 1687年 牛頓出版 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 一書 標志著經(jīng)典力學(xué)體系建立 20世紀初 愛因斯坦提出相對論 否定了牛頓的絕對時空觀 進一步發(fā)展了牛頓力學(xué)體系 20世紀30年代 量子力學(xué)建立 彌補了經(jīng)典力學(xué)在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足 2 1859年 達爾文發(fā)表 物種起源 創(chuàng)立生物進化論 有力挑戰(zhàn)了封建神學(xué)創(chuàng)世說 3 18世紀80年代 蒸汽機問世 蒸汽時代到來 19世紀晚期 發(fā)電機問世 電氣時代到來 1946年 美國研制成第一臺電子計算機 奠定了現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ) 科學(xué)領(lǐng)域 近代自然科學(xué)是以天文學(xué)的革命為開端的 哥白尼 太陽中心說 1543年 布魯諾 1548 1600 信奉太陽中心 開普勒 行星沿橢圓形軌道繞太陽運行 1609年 伽利略 自制天文望遠鏡進行天文觀察 哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸 伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙 1609年 經(jīng)典力學(xué)的奠基和建立 伽利略和牛頓 17世紀 從經(jīng)典力學(xué)到相對論 愛因斯坦 19世紀末到20世紀初 量子論的誕生和發(fā)展 普朗克 19世紀末到20世紀初 一 經(jīng)典力學(xué) 牛頓 1 產(chǎn)生背景 1 文藝復(fù)興運動的影響 2 伽利略的貢獻及作用 經(jīng)典力學(xué)的奠基者 伽利略的貢獻 創(chuàng)立科學(xué)的研究方法 物理學(xué)方面 發(fā)現(xiàn)了自由落體定律 天文學(xué)方面 用自制的天文望遠鏡證明了哥白尼 日心說 的正確性 開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學(xué) 被譽為 近代科學(xué)之父 為經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 作用 1590年 伽俐略在斜塔的頂層做自由落體運動實驗 讓兩個重量相差10倍的鐵球 同時從塔頂落下 結(jié)果兩球同時著地 因而 雄辯地一舉推翻了束縛人們近2000年的希臘學(xué)者亞里士多德關(guān)于重量不同的物體 其下落的速度也不相同的 物體下落速度與重量成正比 的理論 伽俐略開創(chuàng)了實驗物理的新時代 為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定基礎(chǔ) 1609年 伽利略繪制的月面圖 伽利略的折射式望遠鏡 伽利略的手稿 1610年 伽利略用望遠鏡發(fā)現(xiàn)有4顆衛(wèi)星圍繞著木星轉(zhuǎn) 這一發(fā)現(xiàn)震動了整個歐洲和全球科學(xué)界 伽利略是第一位利用望遠鏡觀察天體的人 目前人類發(fā)現(xiàn)的16顆木星衛(wèi)星中 有 顆叫 伽利略衛(wèi)星 2 牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué) 1687年 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 運動三大定律和萬有引力定律 以實驗為基礎(chǔ) 以數(shù)學(xué)為表達形式 標志 內(nèi)容 特點 意義 局限 1 對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定意義 是經(jīng)典物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ) 標志著近代科學(xué)的形成 2 為啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定科學(xué)基礎(chǔ) 3 牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了第一次工業(yè)革命 只適用宏觀世界低速運動狀態(tài) 絕對的時空觀無法解釋微觀高速運動現(xiàn)象 牛頓 1642 1727 牛頓出生于英國的林肯郡 1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院 獲得學(xué)士學(xué)位 三年后又獲得文學(xué)碩士學(xué)位 牛頓曾經(jīng)長期擔任英國皇家學(xué)會會長 他還擔任過英國議會議員 授予爵士稱號 1727年 他病逝 被安葬于威斯敏斯特教堂 這是一種極高的榮譽 歷史上證實牛頓力學(xué)的三件事 第一件 用牛頓力學(xué)算出地球的形狀象只桔子 古希臘的亞里士多德認為地球是個正球體 兩千年來人們對此深信不疑 牛頓卻根據(jù)他的力學(xué) 說地球是個扁球體 象只大桔子 此言一出 學(xué)界嘩然 地球那么大 牛頓又從不出遠門 他憑什么說地球有點扁 可是法國科學(xué)家經(jīng)過三次實地測量 終于證實了牛頓的看法 用力學(xué)能算出地球的形狀 真是個奇跡 第二件 用牛頓力學(xué)算出了哈雷彗星回歸周期長期以來到 人們一直認為彗星是神秘的 根本不能用科學(xué)來說明 牛頓說 既然彗星也是天體 就必然遵循力學(xué)規(guī)律 他的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道 指出它的回歸周期是75 76年 由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn) 哈雷1705年發(fā)表這個預(yù)言 當時他已49歲 卻要預(yù)言53年以后的事 豈非聳人聽聞 可是1758年這顆彗星果然如期出現(xiàn) 并被命名為哈雷彗星 第三件 用牛頓力學(xué)算出了一顆未知行星的位置 1781年 發(fā)現(xiàn) 天王星 1846年發(fā)現(xiàn) 海王星 1930年發(fā)現(xiàn) 冥王星 2006年排除于九大行星外 二 相對論的創(chuàng)立 20世紀初愛因斯坦 1 背景 19c末 物理學(xué)危機 狹義相對論和廣義相對論 2 內(nèi)容 19世紀 隨著物理學(xué)研究的進展 經(jīng)典力學(xué)無法解釋面臨的新問題 1879年生于德國 是舉世聞名的德裔美國科學(xué)家 現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人 愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學(xué) 后在大學(xué)任教 1914年任皇家物理研究所所長兼柏林大學(xué)教授 1921年獲諾貝爾物理學(xué)獎 1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)x射線 19世紀末 面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展 有的物理學(xué)家表示 19世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成 今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈 1897年湯姆遜用實驗發(fā)現(xiàn)電子 1898年12月26日 居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳 但是x射線 放射性和電子的發(fā)現(xiàn) 引發(fā)了物理學(xué)危機 2 廣義相對論 1916年空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動情況 也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài) 空間 尺縮效應(yīng) 時間 鐘慢效應(yīng) 質(zhì)量 質(zhì)增效應(yīng) 否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 將經(jīng)典力學(xué)概括于相對論力學(xué)體系之中 推動物理學(xué)發(fā)展 1 狹義相對論 1905年 物體運動時 質(zhì)量會隨著物體運動速度的增大而增加 空間和時間也會隨著物體運動速度的變化而變化 即會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng) 2 內(nèi)容 3 意義 是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命 它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 深刻揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性 它發(fā)展了牛頓力學(xué) 將其概括在相對論力學(xué)之中 推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度 衛(wèi)星定位系統(tǒng)gps 相對論的應(yīng)用 普朗克 1858年 1947年 出生于德國荷爾施泰因 是德國著名的物理學(xué)家和量子力學(xué)的重要創(chuàng)始人 因發(fā)現(xiàn)能量量子而對物理學(xué)的進展做出了重要貢獻 并在1918年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎 慕尼黑的物理學(xué)教授菲利普 馮 約利曾勸說普朗克不要學(xué)習(xí)物理 他認為 這門科學(xué)中的一切都已經(jīng)被研究了 只有一些不重要的空白需要被填補 把一生奉獻給物理學(xué) 實在是太可惜了 這也是當時許多物理學(xué)家所堅持的觀點 但是普朗克回復(fù)道 我并不期望發(fā)現(xiàn)新大陸 只希望理解已經(jīng)存在的物理學(xué)基礎(chǔ) 或許能將其加深 加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光 科學(xué)家們?yōu)榱丝偨Y(jié)熱輻射規(guī)律 推導(dǎo)出兩個公式 但這兩個公式的計算結(jié)果總是與實驗結(jié)果不相符合 1900年 為了解決熱輻射理論上的疑點 德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說 輻射像物質(zhì)一樣 是由具有能量的基本單位量子來實現(xiàn)的 三 量子論的誕生與發(fā)展 1 背景 1 19世紀末20世紀初 人們對物質(zhì)的認識深入到了原子的內(nèi)部 2 微觀的粒子運動不能用經(jīng)典力學(xué)的理論來說明 2 成就 提出 1900年 德國物理學(xué)家普朗克提出量子假說 標志量子論的誕生 發(fā)展 愛因斯坦用量子論成功解釋了 光電效應(yīng) 丹麥物理學(xué)家玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論 20世紀30年代 量子力學(xué)建立起來 擺放數(shù)十億個微處理器 晶體管 的英特爾芯片 激光 電子顯微鏡下的病毒 原子鐘 我們的現(xiàn)代文明 從電腦 電視 手機到核能 航天 生物技術(shù) 幾乎沒有哪個領(lǐng)域不依賴于量子論 3 意義 1 使人類對微觀世界的基本認識取得革命性的進步 開闊了人們的視野 改變了人們認識世界的角度和方式 2 成為20世紀最深刻 最有成就的科學(xué)理論之一 與相對論一起 構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ) 彌補了經(jīng)典力學(xué)在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足 推動了物理學(xué)自身的進步 近代物理學(xué) 經(jīng)典力學(xué) 相對論 量子論的關(guān)系 經(jīng)典力學(xué) 解釋低速運動 宏觀世界物理現(xiàn)象 鞏固練習(xí) 1 16 17世紀歐洲學(xué)者質(zhì)疑 改變和放棄了歐洲所繼承知識中最神圣化的認識 科學(xué)革命的思想巨變使他們重新考察和描述宇宙的性質(zhì)及其力量 在這里 對宇宙的性質(zhì)及其力量作出 革命 性描述的理論是 a 進化論b 萬有引力定律c 量子論d 相對論 解析 進化論產(chǎn)生時間是19世紀中期 故a項錯誤 萬有引力定律是牛頓力學(xué)內(nèi)容 產(chǎn)生時間是17世紀 研究對象符合材料 宇宙的性質(zhì)及其力量 故b項正確 量子論 相對論產(chǎn)生時間是20世紀 與材料時間不符 故c d項錯誤 b 2 17世紀 處于科學(xué)革命中的西歐 肯定自然知識的實用價值 以及肯定它對科技進步的前景所包含的意義 已經(jīng)成為普遍接受的常識 但科學(xué)的素養(yǎng)對于人類 以及對于人類所處的環(huán)境實際產(chǎn)生的作用還是很小 這一現(xiàn)象說明 a 民眾僅從實用角度理解科學(xué)革命b 科學(xué)素養(yǎng)的提高不受社會重視c 科學(xué)革命只影響到知識階層d 科學(xué)方法已獲得廣泛認同 解析 注意關(guān)鍵詞 普遍接受 常識 等關(guān)鍵詞 可以判定科學(xué)方法已獲得廣泛認同 故選d 從關(guān)鍵句 以及肯定它對科技進步的前景所包含的意義 可見不僅是從 實用角度 排除a 科學(xué)素養(yǎng)作用還很小不能等同于科學(xué)素養(yǎng)的提高不受社會重視 排除b c錯誤明顯 排除 d 3 托馬斯 庫恩在 科學(xué)革命的結(jié)構(gòu) 中認為 思想和科學(xué)的進步是由新范式代替舊范式所構(gòu)成的 當舊的范式變得日益不能解釋新的或新發(fā)現(xiàn)的事實時 能用更加令人滿意的方法來說明那些史實的范式就取代了它 下列對應(yīng)不能支持該論斷的是 a 愛因斯坦的相對論 普朗克的量子理論b 拉馬克的進化學(xué)說 達爾文的進化論c 牛頓力學(xué)體系 愛因斯坦的相對論d 伽利略自由落體定律 萬有引力定律 解析 根據(jù) 當舊的