蔣麗物理學(xué)的重大進(jìn)展

1、第第11課課 物理學(xué)的物理學(xué)的重大進(jìn)展重大進(jìn)展山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue第一個第一個“蘋果蘋果” 誘惑了夏娃，使人類有了智慧之源誘惑了夏娃，使人類有了智慧之源第二個第二個“蘋果蘋果” 砸醒了牛頓，使人類有了近代科學(xué)砸醒了牛頓，使人類有了近代科學(xué)第三個第三個“蘋果蘋果” 成就了喬布斯，使人類有了精彩生活成就了喬布斯，使人類有了精彩生活“三個蘋果三個蘋果”改變了世界改變了世界山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue 物理學(xué)的重大進(jìn)展物理學(xué)的重大進(jìn)展課標(biāo)要求：課標(biāo)要求

2、： 了解了解經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識其在近代自然科學(xué)理的主要內(nèi)容，認(rèn)識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。論發(fā)展中的歷史地位。 知道知道相對論、量子論相對論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識其意義。的主要內(nèi)容，認(rèn)識其意義。當(dāng)當(dāng) 邂逅科學(xué)邂逅科學(xué)山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue單元總體知識結(jié)構(gòu)單元總體知識結(jié)構(gòu) 科科學(xué)學(xué)理理論論科科學(xué)學(xué)成成果果物理學(xué)物理學(xué)生物學(xué)生物學(xué)經(jīng)典力學(xué)（從伽利略到牛頓）經(jīng)典力學(xué)（從伽利略到牛頓）相對論（愛因斯坦）相對論（愛因斯坦）量子論（普朗克）量子論（普朗克）進(jìn)化論（達(dá)爾文與赫胥黎）進(jìn)化論（達(dá)爾文與赫胥黎

3、）“蒸汽時代蒸汽時代”（瓦特）（瓦特）“電氣時代電氣時代”（法拉第、西門子等）（法拉第、西門子等）信息時代信息時代現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)代物理學(xué)（兩大支柱）（兩大支柱）傳統(tǒng)科學(xué)傳統(tǒng)科學(xué)基本屬于現(xiàn)象的描述和經(jīng)驗的總結(jié)，基本屬于現(xiàn)象的描述和經(jīng)驗的總結(jié)， 沒有形成系統(tǒng)的理論和相對獨立的沒有形成系統(tǒng)的理論和相對獨立的 科學(xué)體系。科學(xué)體系。近代科學(xué)近代科學(xué)是在收集材料的基礎(chǔ)上，從現(xiàn)象深是在收集材料的基礎(chǔ)上，從現(xiàn)象深 入到本質(zhì)，從經(jīng)驗定律上升為系統(tǒng)入到本質(zhì)，從經(jīng)驗定律上升為系統(tǒng) 的科學(xué)理論。的科學(xué)理論。閱讀單元導(dǎo)言，回答問題：閱讀單元導(dǎo)言，回答問題：1 1、結(jié)合導(dǎo)言和所學(xué)知識，思考：促成近代科學(xué)、結(jié)合導(dǎo)言和所學(xué)知識

4、，思考：促成近代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的思想因素是什么？技術(shù)迅速發(fā)展的思想因素是什么？文藝復(fù)興以后，面向現(xiàn)實世界、重視實踐的風(fēng)氣。文藝復(fù)興以后，面向現(xiàn)實世界、重視實踐的風(fēng)氣。2 2、近代時期哪些學(xué)科領(lǐng)域取得了巨大成就？、近代時期哪些學(xué)科領(lǐng)域取得了巨大成就？數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)3 3、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展怎樣推動了人類社會的進(jìn)步？、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展怎樣推動了人類社會的進(jìn)步？1818世紀(jì)中期世紀(jì)中期 “ “蒸汽時代蒸汽時代”；1919世紀(jì)晚期世紀(jì)晚期 “ “電氣時代電氣時代”2020世紀(jì)末世紀(jì)末 “ “信息時代信息時代”山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongSheng

5、NingYangDiSiZhongXue懷疑懷疑（背景）（背景）16-1916-19世紀(jì)世紀(jì)近代物理學(xué)近代物理學(xué)探索探索（成就）（成就）進(jìn)步進(jìn)步（影響）（影響）19-2019-20世紀(jì)初世紀(jì)初現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)代物理學(xué) 物理學(xué)的重大進(jìn)展物理學(xué)的重大進(jìn)展經(jīng)典力學(xué)體系經(jīng)典力學(xué)體系自然科學(xué)自然科學(xué)思想認(rèn)識思想認(rèn)識社會發(fā)展社會發(fā)展相對論和量子論相對論和量子論對經(jīng)典力學(xué)對經(jīng)典力學(xué)體系的懷疑體系的懷疑自然科學(xué)自然科學(xué)思想認(rèn)識思想認(rèn)識經(jīng)濟發(fā)展經(jīng)濟發(fā)展對中世紀(jì)世對中世紀(jì)世界觀的懷疑界觀的懷疑 科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力 閱讀課文，思考：圖中人物分別是誰？他們對近閱讀課文，思考：圖中人物分別是誰？他們對

6、近代物理學(xué)的發(fā)展所作出的最重大貢獻(xiàn)分別是什么？代物理學(xué)的發(fā)展所作出的最重大貢獻(xiàn)分別是什么？為經(jīng)典力學(xué)為經(jīng)典力學(xué)奠定基礎(chǔ)奠定基礎(chǔ)伽利略伽利略牛牛 頓頓形成經(jīng)典形成經(jīng)典力學(xué)體系力學(xué)體系愛因斯坦愛因斯坦提出相對論，提出相對論，發(fā)展牛頓力學(xué)發(fā)展牛頓力學(xué)普朗克普朗克提出量子假說、提出量子假說、量子論誕生量子論誕生山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue “ “凡是運動的物體，一定有推動凡是運動的物體，一定有推動者在推著它運動。若你看到一個東西者在推著它運動。若你看到一個東西在移動，你就會尋找一個推動它的東在移動，你就會尋找一個推動它的東西。當(dāng)沒

7、什么東西推它時，它就會停西。當(dāng)沒什么東西推它時，它就會停止移動，是一個推著一個，不能無限止移動，是一個推著一個，不能無限制地追溯上去，制地追溯上去，“必然存在必然存在第一推動第一推動者者” ;“落體的速度與重量成正比落體的速度與重量成正比”思考：亞里士多德關(guān)于運動的觀點是建立在什么基礎(chǔ)上？思考：亞里士多德關(guān)于運動的觀點是建立在什么基礎(chǔ)上？直覺和觀察直覺和觀察 亞里士多德亞里士多德山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue15901590年，伽利略做比薩斜塔實驗?zāi)辏だ宰霰人_斜塔實驗思考：伽利略關(guān)于運動的觀點是建立在什么基礎(chǔ)上？思考：伽

8、利略關(guān)于運動的觀點是建立在什么基礎(chǔ)上？實驗和觀察實驗和觀察 阿波羅阿波羅1515號的宇航員大衛(wèi)號的宇航員大衛(wèi)斯科特斯科特19711971年年8 8月月2 2日在無日在無空氣月球表面上使用一把錘子和一根羽毛重復(fù)了這個試驗，空氣月球表面上使用一把錘子和一根羽毛重復(fù)了這個試驗，證明且讓地球上的電視觀眾親眼看到了兩個物體同時掉落證明且讓地球上的電視觀眾親眼看到了兩個物體同時掉落在月球表面上。在月球表面上。 16091609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。月面圖。伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡伽利略的折

9、射式望遠(yuǎn)鏡伽利略的手稿伽利略的手稿山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue木星和它的伽利略衛(wèi)星木星和它的伽利略衛(wèi)星 16101610年，伽利略用望遠(yuǎn)鏡年，伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)有4 4顆衛(wèi)星圍繞著木星轉(zhuǎn)。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這一發(fā)現(xiàn)震動了整個歐洲和全球科學(xué)界。球科學(xué)界。 伽利略是第一位利用望遠(yuǎn)伽利略是第一位利用望遠(yuǎn)鏡觀察天體的人。目前人類發(fā)鏡觀察天體的人。目前人類發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)的1616顆木星衛(wèi)星中，有顆顆木星衛(wèi)星中，有顆叫叫“伽利略衛(wèi)星伽利略衛(wèi)星”。 山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongSheng

10、NingYangDiSiZhongXue 他又發(fā)現(xiàn)他又發(fā)現(xiàn)太陽上有黑子，月球上有山脈太陽上有黑子，月球上有山脈，為哥白尼的地球繞，為哥白尼的地球繞著太陽公轉(zhuǎn)的著太陽公轉(zhuǎn)的“日心說日心說”找到了有力證據(jù)。宗教法庭把他軟禁在家，找到了有力證據(jù)。宗教法庭把他軟禁在家，不準(zhǔn)外出。不準(zhǔn)外出。16421642年，伽利略臨死前仍不屈服，堅定地說：年，伽利略臨死前仍不屈服，堅定地說：“地球確地球確實在圍著太陽轉(zhuǎn)！實在圍著太陽轉(zhuǎn)！”他還重復(fù)著這樣一句話：他還重復(fù)著這樣一句話：“追求科學(xué)需要特殊的勇氣追求科學(xué)需要特殊的勇氣?！辟だ砸蛑С指绨啄岬娜招恼f而接受教廷審訊伽利略因支持哥白尼的日心說而接受教廷審訊 163

11、31633年，羅馬召令伽利略到羅馬受審。伽利略受審近年，羅馬召令伽利略到羅馬受審。伽利略受審近300300年后，年后，即即19281928年，羅馬教皇才在公開集會上承認(rèn)對伽利略的審判是錯誤年，羅馬教皇才在公開集會上承認(rèn)對伽利略的審判是錯誤的的 。山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue創(chuàng)立科學(xué)的研究方法：創(chuàng)立科學(xué)的研究方法：物理學(xué)：物理學(xué)：天文學(xué)：天文學(xué)：實驗和觀察實驗和觀察發(fā)現(xiàn)自由落體定律等。發(fā)現(xiàn)自由落體定律等。自制望遠(yuǎn)鏡觀察天體，證明了哥白尼自制望遠(yuǎn)鏡觀察天體，證明了哥白尼“日日心說心說”的正確性。的正確性。1 1、伽利略奠定基礎(chǔ)

12、、伽利略奠定基礎(chǔ)（1 1）成就：）成就：一、近代物理學(xué)一、近代物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue 科學(xué)的真理不應(yīng)在古科學(xué)的真理不應(yīng)在古代圣人的蒙著灰塵的書上代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在去找，而應(yīng)該在實驗實驗中和中和以實驗為基礎(chǔ)的理論中去以實驗為基礎(chǔ)的理論中去找。真正的哲學(xué)是寫在那找。真正的哲學(xué)是寫在那本經(jīng)常在我們眼前打開的本經(jīng)常在我們眼前打開的最偉大的書里的。這本書最偉大的書里的。這本書就是就是宇宙宇宙，就是，就是自然本身自然本身，人們必須去讀它。人們必須去讀它。 伽利略伽利略（2）意義：開創(chuàng)了）意

13、義：開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)以實驗事實為根據(jù)并具有并具有嚴(yán)密邏輯體嚴(yán)密邏輯體系系的近代科學(xué)，為后來的近代科學(xué)，為后來經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue 牛頓說：牛頓說：“我所以有這樣的成就，是因為我我所以有這樣的成就，是因為我站在站在巨人們巨人們的肩膀上的緣故。的肩膀上的緣故。”山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue懷懷 疑疑 中世紀(jì)的神學(xué)世界觀及中世紀(jì)的神學(xué)世界觀及其對人們思想認(rèn)識的束縛其對人們思想認(rèn)識的

14、束縛探究：探究：1 1、經(jīng)典力學(xué)體系建立的歷史背景是什么？經(jīng)典力學(xué)體系建立的歷史背景是什么？ （近代自然科學(xué)形成的背景（近代自然科學(xué)形成的背景/為什么會懷疑）為什么會懷疑）思想條件：思想條件：經(jīng)濟條件：經(jīng)濟條件：主觀條件：主觀條件：文藝復(fù)興的推動文藝復(fù)興的推動資本主義的發(fā)展資本主義的發(fā)展科學(xué)家的探索科學(xué)家的探索一、近代物理學(xué)一、近代物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)2 2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue探索探索 2、成就：經(jīng)典力學(xué)體系的建立成就：經(jīng)典力學(xué)體系的建立（1 1）奠基）奠基伽利略伽利略科學(xué)研究

15、領(lǐng)域的科學(xué)研究領(lǐng)域的成就成就：2 2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)一、近代物理學(xué)一、近代物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)（17世紀(jì)晚期）世紀(jì)晚期）山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue（2）建立建立牛頓牛頓 B、建立起建立起以實驗為基礎(chǔ)以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式以實驗為基礎(chǔ)以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式（特點）（特點）的牛頓力學(xué)體系，即的牛頓力學(xué)體系，即經(jīng)典力學(xué)體系經(jīng)典力學(xué)體系。 A、1687年，出版年，出版自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，提出提出運動三大定律和萬有引力定律運動三大定律和萬有引力定律。站在巨人站在巨人的肩膀上的肩膀上2 2、經(jīng)典力學(xué)體系的

16、建立、經(jīng)典力學(xué)體系的建立科學(xué)研究領(lǐng)域的科學(xué)研究領(lǐng)域的成就成就：物體運動物體運動+ +天體運動天體運動一、近代物理學(xué)一、近代物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)（17世紀(jì)晚期）世紀(jì)晚期）山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue（三）天文學(xué)：（三）天文學(xué)：A A、17811781年，發(fā)現(xiàn)年，發(fā)現(xiàn) “ “天王星天王星”B B、18461846年，發(fā)現(xiàn)年，發(fā)現(xiàn)“海王星海王星”C C、19301930年，發(fā)現(xiàn)年，發(fā)現(xiàn)“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：經(jīng)典力學(xué)體系的建立成就：經(jīng)典力學(xué)體系的建立一、近代物理學(xué)

17、一、近代物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué) 用牛頓力學(xué)算出了哈雷彗星的回歸周期用牛頓力學(xué)算出了哈雷彗星的回歸周期。長期以來到，人們一直。長期以來到，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來說明。牛頓說，認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，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)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)算出了算出了16821682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75767576年，由年，由此預(yù)言它將在此預(yù)言它將在17581758年再次出現(xiàn)。哈雷年再次出現(xiàn)。哈雷1705

18、1705年發(fā)表這個預(yù)言，當(dāng)時他已年發(fā)表這個預(yù)言，當(dāng)時他已4949歲，卻要預(yù)言歲，卻要預(yù)言5353年以后的事，豈非聳人聽聞？可是年以后的事，豈非聳人聽聞？可是17581758年這顆彗星年這顆彗星果然如期出現(xiàn)，并被命名為哈雷彗星。牛頓力學(xué)剝掉了彗星的神秘外果然如期出現(xiàn)，并被命名為哈雷彗星。牛頓力學(xué)剝掉了彗星的神秘外衣，對它的運行作出了科學(xué)預(yù)見，這是一個奇跡。衣，對它的運行作出了科學(xué)預(yù)見，這是一個奇跡。 用牛頓力學(xué)算出了一用牛頓力學(xué)算出了一顆未知行星的位置。顆未知行星的位置。17811781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計算它的軌道，用牛頓力學(xué)計算它的軌道，可是計算結(jié)果總是同

19、觀測可是計算結(jié)果總是同觀測紀(jì)錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核紀(jì)錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀測無誤。那問題是算，觀測無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？法國的勒維列和英國的亞法國的勒維列和英國的亞當(dāng)斯堅信牛頓力學(xué)的正確，當(dāng)斯堅信牛頓力學(xué)的正確，大膽猜想計算結(jié)果之所以大膽猜想計算結(jié)果之所以不理想，不理想，是因為太陽系中還有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對天王星的引力作是因為太陽系中還有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對天王星的引力作用。他們用牛頓力學(xué)算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。用。他們用牛頓力學(xué)算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文臺臺長在

20、收到勒維列來信的當(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)勒日，柏林天文臺臺長在收到勒維列來信的當(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星海王星海王星。牛頓力學(xué)又創(chuàng)。牛頓力學(xué)又創(chuàng)造了新的奇跡。造了新的奇跡。 有了牛頓力學(xué)，秀才不出門，能知地球事，能知天上事。牛頓力學(xué)創(chuàng)造有了牛頓力學(xué)，秀才不出門，能知地球事，能知天上事。牛頓力學(xué)創(chuàng)造的一次又一次奇跡，使科學(xué)享有崇高的威望。的一次又一次奇跡，使科學(xué)享有崇高的威望。山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue標(biāo)志：標(biāo)志：內(nèi)容：內(nèi)容：特點：特點：意義：意義

21、：局限：局限：2 2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)16871687年年自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(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(dá)形式以實驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式只適用只適用宏觀世界宏觀世界低速運動低速運動狀態(tài)，絕對的時空觀無狀態(tài)，絕對的時空觀無法解釋法解釋微觀微觀高速運動高速運動現(xiàn)象?，F(xiàn)象。（1 1）對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定意義對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定意義，是經(jīng)典物理學(xué)，是經(jīng)典物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。和天文學(xué)的基礎(chǔ)，標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。（2 2）為啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定科學(xué)基礎(chǔ)；）為啟蒙思想和唯物主義

22、哲學(xué)奠定科學(xué)基礎(chǔ)；（3 3）牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了第一次工業(yè)革命；）牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了第一次工業(yè)革命； 1919世紀(jì)末，世紀(jì)末，面對經(jīng)典物理面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：理學(xué)家表示：“1919世紀(jì)已經(jīng)世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全將物理大廈全部建成，今后部建成，今后物理學(xué)家只是物理學(xué)家只是修飾和完美這修飾和完美這座大廈。座大廈?！?” ？18951895年德國物理學(xué)家倫琴年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)X X射線，射線，19011901年獲諾獎年獲諾獎18971897年湯姆遜用實驗發(fā)現(xiàn)年湯姆遜用實驗發(fā)現(xiàn)電子電子,1906,1906年獲諾貝爾獎年獲諾貝爾獎1898189

23、8年年1212月月2626日日, ,居里夫婦居里夫婦發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)鐳鐳，19031903年獲諾貝爾獎年獲諾貝爾獎 然而，科學(xué)總是向前發(fā)展的。然而，科學(xué)總是向前發(fā)展的。2020世紀(jì)初，在牛頓經(jīng)世紀(jì)初，在牛頓經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到頂峰，形成一種權(quán)威的時候，科學(xué)上一系典物理學(xué)達(dá)到頂峰，形成一種權(quán)威的時候，科學(xué)上一系列無法解釋的現(xiàn)象越來越需要科學(xué)本身的發(fā)展來解決。列無法解釋的現(xiàn)象越來越需要科學(xué)本身的發(fā)展來解決。 1900年的年的4月，熱力學(xué)的奠基人，著名的開爾文男爵在一個科學(xué)報告會月，熱力學(xué)的奠基人，著名的開爾文男爵在一個科學(xué)報告會上作了一篇名為上作了一篇名為在熱和光動力理論上空的在熱和光動力理論上空的19世紀(jì)烏云

24、世紀(jì)烏云的演講。的演講。 在這篇演講中提到，在這篇演講中提到，在光學(xué)和熱學(xué)領(lǐng)域，各有一個實驗現(xiàn)象還無法用牛頓在光學(xué)和熱學(xué)領(lǐng)域，各有一個實驗現(xiàn)象還無法用牛頓經(jīng)典理論來解釋，因此稱為籠罩在牛頓經(jīng)典時空觀下科學(xué)領(lǐng)域的兩朵烏云。經(jīng)典理論來解釋，因此稱為籠罩在牛頓經(jīng)典時空觀下科學(xué)領(lǐng)域的兩朵烏云。山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue 19001900年的年的4 4月，熱力學(xué)的奠基人，著名的開爾文男爵月，熱力學(xué)的奠基人，著名的開爾文男爵在一個科學(xué)報告會上作了一篇名為在一個科學(xué)報告會上作了一篇名為在熱和光動力理論上在熱和光動力理論上空的空的191

25、9世紀(jì)烏云世紀(jì)烏云的演講。在這篇演講中提到，在光學(xué)和的演講。在這篇演講中提到，在光學(xué)和熱學(xué)領(lǐng)域，各有一個實驗現(xiàn)象還無法用牛頓經(jīng)典理論來解熱學(xué)領(lǐng)域，各有一個實驗現(xiàn)象還無法用牛頓經(jīng)典理論來解釋，因此稱為籠罩在牛頓經(jīng)典時空觀下科學(xué)領(lǐng)域的兩朵烏釋，因此稱為籠罩在牛頓經(jīng)典時空觀下科學(xué)領(lǐng)域的兩朵烏云。當(dāng)時的人們普遍比較樂觀，認(rèn)為這兩朵烏云遲早會云云。當(dāng)時的人們普遍比較樂觀，認(rèn)為這兩朵烏云遲早會云開霧散，最終被經(jīng)典理論很好的解釋。但是，后來的事實開霧散，最終被經(jīng)典理論很好的解釋。但是，后來的事實證明，正是這兩朵烏云引發(fā)了磅礴的大雨，使牛頓的經(jīng)典證明，正是這兩朵烏云引發(fā)了磅礴的大雨，使牛頓的經(jīng)典時空觀在科學(xué)領(lǐng)

26、域發(fā)生了傾覆。而這兩朵烏云引發(fā)的兩場時空觀在科學(xué)領(lǐng)域發(fā)生了傾覆。而這兩朵烏云引發(fā)的兩場理論革命理論革命相對論和量子論，正是現(xiàn)代科學(xué)的基石。相對論和量子論，正是現(xiàn)代科學(xué)的基石。山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue懷懷 疑疑1919世紀(jì)，科學(xué)飛速發(fā)展經(jīng)典力學(xué)體系世紀(jì)，科學(xué)飛速發(fā)展經(jīng)典力學(xué)體系的無法解釋一些新問題的無法解釋一些新問題探究：探究：1 1、近代近代物理學(xué)發(fā)展到物理學(xué)發(fā)展到現(xiàn)代現(xiàn)代物理學(xué)物理學(xué)的歷史背景的歷史背景？（？（經(jīng)典力學(xué)遭遇挑戰(zhàn)的原因）經(jīng)典力學(xué)遭遇挑戰(zhàn)的原因）自身局限：自身局限：思想條件：思想條件：主觀條件：主觀條件：

27、宏觀、低速、絕對時空觀宏觀、低速、絕對時空觀生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展（兩次工業(yè)革命）（兩次工業(yè)革命）科學(xué)家的探索精神科學(xué)家的探索精神（懷疑、求真）（懷疑、求真）啟蒙運動的影響啟蒙運動的影響（理性主義）（理性主義）經(jīng)濟條件：經(jīng)濟條件：自身需要：自身需要：研究領(lǐng)域的拓展研究領(lǐng)域的拓展 物理學(xué)危機物理學(xué)危機二、現(xiàn)代物理學(xué)二、現(xiàn)代物理學(xué)相對論和量子論相對論和量子論穿越時空的夢想穿越時空的夢想相對論的例子：相對論的例子：愛因斯坦為愛因斯坦為說明相對論講了這樣一個故事，說明相對論講了這樣一個故事，在未來的某一時間里，有一對在未來的某一時間里，有一對歲的孿生兄弟，弟弟乘宇宙飛歲的孿生兄弟，弟弟乘

28、宇宙飛船以萬千米秒的速度飛行，船以萬千米秒的速度飛行，哥哥留在地球上，年以后，哥哥留在地球上，年以后，當(dāng)哥哥已經(jīng)變成白發(fā)老人時，他當(dāng)哥哥已經(jīng)變成白發(fā)老人時，他去迎接回到地球上的弟弟，卻發(fā)去迎接回到地球上的弟弟，卻發(fā)現(xiàn)弟弟還是一個多歲的年輕現(xiàn)弟弟還是一個多歲的年輕人人天上一日，地上一年天上一日，地上一年什么是狹義相對論？什么是狹義相對論？ 愛因斯坦愛因斯坦19051905年提出的相年提出的相對論，后來稱作對論，后來稱作狹義相對論，以狹義相對論，以光速永不改變、光速永不改變、相對性原則來推相對性原則來推論，得到論，得到“時間時間”會因速度快慢而會因速度快慢而改變改變的結(jié)論。的結(jié)論。什么是廣義相對論

29、？什么是廣義相對論？廣義相對論是新的萬有引力概念廣義相對論是新的萬有引力概念 愛因斯坦闡述愛因斯坦闡述“萬有引力萬有引力”的本質(zhì)的本質(zhì)是導(dǎo)因于物質(zhì)的分布是導(dǎo)因于物質(zhì)的分布而彎曲了鄰近的時間而彎曲了鄰近的時間空間幾何結(jié)構(gòu)，從空間幾何結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)出比牛頓萬有引而導(dǎo)出比牛頓萬有引力定律更精確的理論，力定律更精確的理論，得到彎曲的四維時空得到彎曲的四維時空觀念，牛頓的萬有引觀念，牛頓的萬有引力理論成了廣義相對力理論成了廣義相對論中的一個特例。論中的一個特例。 廣義相對論的重要結(jié)論是，加速運動與引力廣義相對論的重要結(jié)論是，加速運動與引力場的運動是等價的，要區(qū)別是由慣性力或者引力場的運動是等價的，要區(qū)別是

30、由慣性力或者引力所產(chǎn)生的運動是不可能的。對此，愛因斯坦作了所產(chǎn)生的運動是不可能的。對此，愛因斯坦作了一個的比喻。假想有一個人乘摩天樓的電梯自由一個的比喻。假想有一個人乘摩天樓的電梯自由降落，人不會感到自己在下降，因為這時電梯和降落，人不會感到自己在下降，因為這時電梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在電梯里人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在電梯里不存在地球引力。不存在地球引力。 山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue探索探索 2、成就之一：相對論成就之一：相對論狹義相對論：狹義相對論：打破了絕對打破了絕對時空觀，同時也適用于物時

31、空觀，同時也適用于物體高速運動狀態(tài)體高速運動狀態(tài)探究：探究：愛因斯坦的相對論對經(jīng)典力學(xué)有哪些突破愛因斯坦的相對論對經(jīng)典力學(xué)有哪些突破? ? 經(jīng)典力學(xué)的局限：經(jīng)典力學(xué)的局限：適用于低速運動狀態(tài)適用于低速運動狀態(tài) 絕對時空觀絕對時空觀廣義相對論：廣義相對論：進(jìn)一步深化了對時間、空間和引力現(xiàn)象進(jìn)一步深化了對時間、空間和引力現(xiàn)象 的的認(rèn)識。認(rèn)識。 A A、19051905年，愛因斯坦提出狹義相對論和光速恒定年，愛因斯坦提出狹義相對論和光速恒定假設(shè)。（假設(shè)。（質(zhì)量、空間、時間隨著運動速度的變化質(zhì)量、空間、時間隨著運動速度的變化而變化，即尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)）而變化，即尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)） B B、1916

32、1916年，愛因斯坦提出廣義相對論（年，愛因斯坦提出廣義相對論（時間和空時間和空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不僅取決于物體的運動狀態(tài)，也間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不僅取決于物體的運動狀態(tài)，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)，即時空可以扭曲）取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)，即時空可以扭曲）二、現(xiàn)代物理學(xué)二、現(xiàn)代物理學(xué)相對論和量子論相對論和量子論山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)狹義相對論狹義相對論廣義相對論廣義相對論影響：否定了經(jīng)典影響：否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀，力學(xué)的絕對時空觀，彌補了經(jīng)典力學(xué)在彌補了經(jīng)典力學(xué)在宏觀物體高速運動宏觀物體高速運動研究的不

33、足。研究的不足。山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue3.相對論提出的歷史意義相對論提出的歷史意義（1）相對論的提出是物理學(xué)）相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次領(lǐng)域的一次重大革命重大革命，他否定，他否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空論，從了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀，深刻揭示了時起來的時空觀，深刻揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。間和空間的本質(zhì)屬性。（2）發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛）發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中，頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到了新的高度。推動物理學(xué)發(fā)

34、展到了新的高度。很抱歉推翻了您的理論很抱歉推翻了您的理論 愛因斯坦曾說道：愛因斯坦曾說道：“牛頓先生，牛頓先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智力和成就是您那個時代一個人的智力和創(chuàng)造力所能達(dá)到的顛峰，您所創(chuàng)造創(chuàng)造力所能達(dá)到的顛峰，您所創(chuàng)造的許多觀念直到今日都仍在引導(dǎo)我的許多觀念直到今日都仍在引導(dǎo)我們的物理思維。雖然我們知道，當(dāng)們的物理思維。雖然我們知道，當(dāng)我們對宇宙萬物有了更深入的了解我們對宇宙萬物有了更深入的了解以后，這些觀念將會被一些更抽象以后，這些觀念將會被一些更抽象的新觀念所取代。的新觀念所取代。” 也許將來某一天，會有一位少不也許

35、將來某一天，會有一位少不更事的科學(xué)家說道：更事的科學(xué)家說道：“愛因斯坦先愛因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理論，不過生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智您的成就是您那個時代一個人的智力和創(chuàng)造力所能達(dá)到的顛峰力和創(chuàng)造力所能達(dá)到的顛峰 ” ”愛因斯坦根據(jù)相對論的觀點提愛因斯坦根據(jù)相對論的觀點提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美國總統(tǒng)羅斯福，建議美國研制國總統(tǒng)羅斯福，建議美國研制原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)勝法西斯國家。勝法西斯國家。4545年年8 8月月 美國美國 先后在日本的廣島、長畸投下先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日

36、本法西兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。愛因害也同樣令全世界震驚。愛因斯坦為此非常懊悔。從這件事斯坦為此非常懊悔。從這件事中，我們能得到什么啟發(fā)？我中，我們能得到什么啟發(fā)？我們應(yīng)如何對待科學(xué)的發(fā)展？們應(yīng)如何對待科學(xué)的發(fā)展？ 科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟?，推動生?？萍寄茉旄Ｈ祟悾苿由a(chǎn)力水平的提高，但如果運產(chǎn)力水平的提高，但如果運用不當(dāng)，也會危害人類。用不當(dāng)，也會危害人類。山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue1 1、背景、背景:

37、:2 2、提出、提出: :3 3、內(nèi)容：、內(nèi)容：1919世紀(jì)，隨著物理學(xué)研究的進(jìn)展，經(jīng)典力學(xué)世紀(jì)，隨著物理學(xué)研究的進(jìn)展，經(jīng)典力學(xué)無法解釋面臨的新問題無法解釋面臨的新問題2020世紀(jì)初，愛因斯坦（德）提出相對論世紀(jì)初，愛因斯坦（德）提出相對論時間：鐘慢效應(yīng)時間：鐘慢效應(yīng)質(zhì)量：質(zhì)增效應(yīng)質(zhì)量：質(zhì)增效應(yīng)空間：尺縮效應(yīng)空間：尺縮效應(yīng)否定了經(jīng)典力學(xué)否定了經(jīng)典力學(xué)的的絕對時空觀絕對時空觀將經(jīng)典力將經(jīng)典力學(xué)概括于學(xué)概括于相對論力相對論力學(xué)體系之學(xué)體系之中，推動中，推動物理學(xué)的物理學(xué)的發(fā)展發(fā)展（1 1）狹義相對論：狹義相對論：19051905年年物體運動時，質(zhì)量會隨著物體運動速度的增大而增物體運動時，質(zhì)量會隨著

38、物體運動速度的增大而增加；加；空間和時間也會隨著物體運動速度的變化而變化，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)生即會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。（2 2）廣義相對論：廣義相對論：19161916年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，也取決于決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。二、現(xiàn)代物理學(xué)二、現(xiàn)代物理學(xué)相對論和量子論相對論和量子論山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)代物理學(xué)量子論量子論懷懷 疑疑探究：探究：1 1、量子論提出的歷史背

39、景是什么？量子論提出的歷史背景是什么？理論條件：理論條件：電子和放射線的發(fā)現(xiàn)電子和放射線的發(fā)現(xiàn)人們的科學(xué)思想進(jìn)一步提升人們的科學(xué)思想進(jìn)一步提升思想條件：思想條件：經(jīng)濟條件：經(jīng)濟條件： 社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，社會生社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，社會生產(chǎn)力的需求產(chǎn)力的需求二、現(xiàn)代物理學(xué)二、現(xiàn)代物理學(xué)相對論和量子論相對論和量子論山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue探索探索 2、成就之二：量子論、成就之二：量子論二、現(xiàn)代物理學(xué)二、現(xiàn)代物理學(xué)相對論和量子論相對論和量子論2.量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)19001900年，德國物理

40、學(xué)家年，德國物理學(xué)家普朗克普朗克提出提出量子假說量子假說愛因斯坦利用量子理論成功解釋了光電效應(yīng)；愛因斯坦利用量子理論成功解釋了光電效應(yīng)；玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論；玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論；2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代，量子力學(xué)建立年代，量子力學(xué)建立（1 1） 誕生：誕生：（2 2） 發(fā)展：發(fā)展：山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue進(jìn)步：進(jìn)步：3 3、現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱建立的影響、現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱建立的影響B(tài) B、思想認(rèn)識：、思想認(rèn)識：A A、自然科學(xué)：、自然科學(xué)： 相對論的提出是物理學(xué)思想的一項重大革命。否相對論的提出是

41、物理學(xué)思想的一項重大革命。否定定，深刻地揭示了，深刻地揭示了 。它也發(fā)展了。它也發(fā)展了 ， 推動推動 。P56P56第一段第一段量子論量子論使人類對使人類對微觀世界微觀世界的基本認(rèn)識取得了革命性的的基本認(rèn)識取得了革命性的進(jìn)步，進(jìn)步，與相對論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，彌補了與相對論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，彌補了 ，推動了推動了 。P57P57第二段第二段山 東 省 寧 陽 第 四 中 學(xué)ShanDongShengNingYangDiSiZhongXue經(jīng)典力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)：解釋低速運解釋低速運動、宏觀世動、宏觀世界物理現(xiàn)象界物理現(xiàn)象近代物理學(xué)近代物理學(xué)相對論：相對論：高速運動高速運動量子論：量子

42、論：解釋微觀世解釋微觀世界物理現(xiàn)象界物理現(xiàn)象現(xiàn)現(xiàn)代代物物理理學(xué)學(xué)為相對論提為相對論提出奠定基礎(chǔ)出奠定基礎(chǔ)繼承和發(fā)展繼承和發(fā)展了經(jīng)典力學(xué)了經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)、相對論、量子論的關(guān)系：經(jīng)典力學(xué)、相對論、量子論的關(guān)系：1919世紀(jì)物理學(xué)危機世紀(jì)物理學(xué)危機中國中國古代科技特點與西方近代科技比較古代科技特點與西方近代科技比較中國古代科技中國古代科技西方近代科技西方近代科技重經(jīng)驗：重經(jīng)驗：是對生產(chǎn)經(jīng)是對生產(chǎn)經(jīng)驗的總結(jié)和對自然現(xiàn)驗的總結(jié)和對自然現(xiàn)象的直接描述，缺乏象的直接描述，缺乏理論探索。理論探索。( (屬應(yīng)用科屬應(yīng)用科學(xué)學(xué)) )重實驗：重實驗：注重觀察和實注重觀察和實驗與嚴(yán)密邏輯體系相結(jié)合。驗與嚴(yán)密邏輯體系

43、相結(jié)合。( (屬實驗科學(xué)屬實驗科學(xué)) )技術(shù)化傾向嚴(yán)重，技術(shù)化傾向嚴(yán)重，封閉性強。封閉性強。重理論、重分析重理論、重分析( (從理論高度概括分析從理論高度概括分析) )、形成近代科學(xué)研究方法。形成近代科學(xué)研究方法。重實用，重實用，服務(wù)于農(nóng)業(yè)生服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和統(tǒng)治需要產(chǎn)和統(tǒng)治需要服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟的服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟的發(fā)展。發(fā)展。經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)伽利略奠基伽利略奠基牛頓創(chuàng)立牛頓創(chuàng)立標(biāo)志：標(biāo)志：特點：特點： 以以 為基礎(chǔ)為基礎(chǔ), 以以 為表達(dá)形式為表達(dá)形式貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)物理學(xué)：物理學(xué)： 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) 定律定律天文學(xué)：天文學(xué)：證明證明 的正確的正確影響影響開創(chuàng)了重開創(chuàng)了重 和重和重 的近代科學(xué)的近代科學(xué)為為 的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)影響：影響： 對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象具有對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)