標準物理學的重大進展

單元線索——1.物理學領域的重大進展；2.生物學關于人類生命的起源3.三次科技革命的成果及對社會發(fā)展的影響。第四單元近代以來世界的科學發(fā)展歷程【課程標準】

了解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容，認識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。探究：他們分別是什么人？有什么貢獻？第11課物理學的重大進展伽利略牛頓愛因斯坦普朗克

亞里士多德（約前384——前322）是古希臘著名的哲學家、科學家和教育家，成為古希臘最博學的人。亞里士多德的力學觀：他認為地球上的物體運動有天然運動和受迫運動，物體的受迫運動是推動者加于被推動者的，推動者一旦停止推動，運動就會停止。如：“推箱子”的例子。（即，外力是維持運動狀態(tài)的原因）提出日心說，否定亞里士多德的地心說，掀起天文學的革命，從根本上動搖了宗教神學的理論基礎。信奉“日心說”的布魯諾(1548--1600)被教會以火刑處死。哥白尼（1473--1543）懷疑（背景）16-19世紀近代物理學探索（成就）進步（影響）19-20世紀初現(xiàn)代物理學第11課物理學的重大進展經(jīng)典力學體系自然科學思想認識社會發(fā)展相對論和量子論對經(jīng)典力學體系的懷疑自然科學思想認識經(jīng)濟發(fā)展對中世紀世界觀的懷疑

科學技術是第一生產(chǎn)力懷疑中世紀的神學世界觀及其對人們思想認識的束縛探究：1、經(jīng)典力學體系建立的歷史背景是什么？（近代自然科學形成的背景/為什么會懷疑）思想條件：經(jīng)濟條件：主觀條件：文藝復興的推動資本主義的發(fā)展科學家的探索一、近代物理學——經(jīng)典力學伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學家和天文學家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學表述形式的近代科學，被譽為“近代科學之父”。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。科學的真理不應在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找。

——伽利略“近代科學之父”伽俐略牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經(jīng)長期擔任英國皇家學會會長，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。牛頓（1642—1727）牛頓有哪些重要貢獻？

其中最重要的是什么？數(shù)學：二項式定理，微積分光學：發(fā)現(xiàn)太陽光的光譜，微粒說天文學：發(fā)明反射式望遠鏡等力學：《自然哲學的數(shù)學原理》

物體運動三大定律；萬有引力定律

——形成經(jīng)典力學體系形成經(jīng)典力學體系意義：A、具有科學性和預見性。牛頓力學體系對解釋和預見物理現(xiàn)象具有決定性意義，根據(jù)牛頓力學體系，人們發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星。B、把地球上物體的力學和天體力學統(tǒng)一到一個基本的力學體系之中，正確地反映了宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，實現(xiàn)了自然科學的一次大綜合，是人類認識自然界的一次大飛躍。C、局限性：建立在日常生活中常見的低速運動的物質(zhì)之上，認為存在絕對靜止和絕對時間，然而，隨著科學的飛速發(fā)展，物理學出現(xiàn)一系列新現(xiàn)象，無法用經(jīng)典力學來解釋高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，這使其陷入危機，面臨著挑戰(zhàn)。D、標志著近代科學的形成。重要提示：牛頓經(jīng)典力學體系將天體的運動和地球上物體的運動概括在同一理論之中，從而否定神在自然界的統(tǒng)治地位，把造物主由無生命現(xiàn)象的領域中驅(qū)逐出去了!

（伽利略的實驗方法和邏輯體系為經(jīng)典力學奠定基礎；牛頓完成了經(jīng)典力學體系的建構(gòu)）推動了物理學自身的發(fā)展,促進了近代自然科學的進步。對解釋和預見物理現(xiàn)象有決定性意義；實現(xiàn)了自然科學的第一次理論性大綜合；）標志著近代科學的形成經(jīng)典力學體系的影響1、自然科學：重要提示：牛頓經(jīng)典力學體系將天體的運動和地球上物體的運動概括在同一理論之中，從而否定神在自然界的統(tǒng)治地位，把造物主由無生命現(xiàn)象的領域中驅(qū)逐出去了!

“牛頓的發(fā)現(xiàn)，給人類帶來從未有過的自信。曾經(jīng)匍匐在上帝腳下的人類，終于大膽地抬起頭來，開始用自己理性的眼光打量世界?！薄洞髧绕稹?、思想認識：3、經(jīng)濟發(fā)展：

推動了生產(chǎn)力的進步和資本主義的發(fā)展(第一次工業(yè)革命)

沖擊了宗教神學，推動了啟蒙運動的發(fā)展和思想解放懷疑經(jīng)典力學體系的無法解釋一些新問題探究：1、近代物理學發(fā)展到現(xiàn)代物理學的歷史背景？（經(jīng)典力學遭遇挑戰(zhàn)的原因）自身局限：思想條件：主觀條件：宏觀、低速、絕對時空觀生產(chǎn)力的進一步發(fā)展（兩次工業(yè)革命）科學家的探索精神（懷疑、求真）啟蒙運動的影響（理性主義）經(jīng)濟條件：自身需要：研究領域的拓展物理學危機二、現(xiàn)代物理學——相對論和量子論狹義相對論發(fā)表100周年，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。

1879年生于德國，是舉世聞名的德裔美國科學家，現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者和奠基人。愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學，后在大學任教，1914年任皇家物理研究所所長兼柏林大學教授。1921年獲諾貝爾物理學獎。

1933年受希特勒迫害離開德國移居美國,愛因斯坦在物理學的許多領域都有貢獻，比如建立狹義相對論并推廣為廣義相對論、提出光的量子概念，并以量子理論解釋光電效應、輻射過程、固體比熱等。愛因斯坦（1879-1955）1905年，愛因斯坦26歲，接連寫下4篇改變整個20世紀物理學面貌的論文：1.光的量子說（解釋光電效應）2.布朗運動（證明分子的存在）3.狹義相對論（修正了牛頓力學）4.質(zhì)能互換律（E=mc2）1916年，愛因斯坦發(fā)表了廣義相對論基礎，最具創(chuàng)見也是最偉大的貢獻：5.廣義相對論（取代了牛頓的萬有引力理論）1905

神奇的一年愛因斯坦1905年提出的相對論，后來稱作狹義相對論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到“時間”會因速度快慢而改變的結(jié)論。

相對論的例子：愛因斯坦的狹義相對論，在我們的日常生活中是很難理解的，因為我們?nèi)粘＝佑|的都是遠遠小于光速的運動，根本無法察覺到愛因斯坦相對論所描述的相對論效應：長度變短、時鐘變慢。但如果接近光速的運動能變成現(xiàn)實的話，會出現(xiàn)這樣的景象：一個人坐上接近光速的火箭高去作星際航行。一年后他回來了，發(fā)現(xiàn)兒子已經(jīng)是白發(fā)蒼蒼的老人，而自己還是那樣年輕。中國古代傳說中的“天上方一日，人間已一年”就可用相對論得到解釋。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，彷佛在電梯里不存在地球引力。

●相對論和經(jīng)典力學有何關系？1.相對論否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀；2.相對論發(fā)展了牛頓力學，牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例；3.牛頓力學是整個力學的基礎，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導著人們的物理學思想。當原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認一生最大錯誤就是建議研制原子彈。他痛心地說，“早知如此，我寧可當個修表匠！”愛因斯坦就核武器問題的懊悔，代表了人類良知的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。聽愛因斯坦的自責之聲，我們明白人類良知之寶貴.加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光

科學家們?yōu)榱丝偨Y(jié)熱輻射規(guī)律，推導出兩個公式。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。普朗克生于德國基爾。1879年在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠懇，忠于職守，他的業(yè)余愛好是音樂，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術才干；另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登山運動。

普朗克（1858—1947）

量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學和狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術、晶體技術和激光技術等奠定了理論基礎。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)勝法西斯國家。1945年8月，美國先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。小結(jié)：物理學發(fā)展的過程經(jīng)典力學奠基者（17世紀初）經(jīng)典力學建立者（17世紀晚期）從經(jīng)典力學發(fā)展到相對論、量子論（19世紀末～20世紀初）伽利略（意）牛頓（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）[本課小結(jié)]

經(jīng)典力學、相對論、量子論之間的關系：經(jīng)典力學改變了自古代中世紀以來人們的認識論和方法論；相對論發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中；量子論與相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基礎。下列事件按因果關系排列正確的是①牛頓力學體系的建立②愛因斯坦的相對論③啟蒙運動興起④三民主義解析：牛頓力學體系的建立，推動了當時的啟蒙運動，傳到東方后，有力地推動著中國的資產(chǎn)階級革命運動的發(fā)展，和三民主義的形成。同時牛頓的經(jīng)典物理學又是愛因斯坦相對論的基礎。B閱讀下列材料，回答問題：材料一16世紀末來華的耶穌會教士利瑪竇在一封信中說：“中國人非常博學，醫(yī)學、自然科學、數(shù)學、天文學都十分精通。他們以不同于我們西方人的方法正確地計算日食、月食?！保?）從醫(yī)學、數(shù)學、天文學三方面各舉一例證明利瑪竇的結(jié)論。（6分）醫(yī)學:《傷寒雜病論》或《本草綱目》數(shù)學:《九章算術》或珠算天文學:《石氏星表》或渾儀材料二由于歷史的巧合，近代科學在歐洲崛起與耶穌會傳教團在中國的活動大體同時，因而近代科學幾乎馬上與中國傳統(tǒng)科學相接觸?！罴s瑟《中國科學技術史》（2）“近代科學在歐洲崛起”的標志是什么？（3分）其主要條件有哪些？（2分）答：標志：牛頓力學。（3分）條件：資本主義的產(chǎn)生與發(fā)展；啟蒙運動進一步解放了人們的思想。（2分）材料三董仲舒是有漢一代最有影響的思想家，在當時就享有“群儒之首”的聲譽，在中國文化史上，也占有重要地位。……董仲舒學說的消極影響也是嚴重的……我們民族性格中的封閉自我，盲目自足，因循守舊，不思奮進等等劣根性，都與之直接相關。——馮天瑜等著