第11課《物理學(xué)的重大進(jìn)展》課件

主要從三個(gè)領(lǐng)域介紹——⑴物理學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展；⑵生物學(xué)關(guān)于人類生命的起源⑶三次科技革命的成果及對社會(huì)發(fā)展的影響。第四單元近代以來世界的科學(xué)發(fā)展歷程8/8/2023主要從三個(gè)領(lǐng)域介紹——第四單元7/31/20231近代以來世界的科學(xué)發(fā)展歷程科學(xué)勃興進(jìn)展輝煌轉(zhuǎn)化生產(chǎn)科技革命文藝復(fù)興思想解放----經(jīng)典力學(xué)、相對論和量子論、進(jìn)化論----三次科技革命科技?xì)v程8/8/2023近代以來世界的科學(xué)發(fā)展歷程科學(xué)勃興進(jìn)展輝煌轉(zhuǎn)化生產(chǎn)2第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展8/8/2023第11課7/31/202331、伽利略——經(jīng)典力學(xué)的奠基者（1564—1642）伽利略折射式望遠(yuǎn)鏡一、經(jīng)典力學(xué)8/8/20231、伽利略——經(jīng)典力學(xué)的奠基者（1564—1642）伽利略折4一.經(jīng)典力學(xué)(16世紀(jì)末到18世紀(jì)初）1.經(jīng)典力學(xué)的奠基者----(1)近代科學(xué)產(chǎn)生的背景：伽利略A.（社會(huì)前提：）文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的影響B(tài).（物質(zhì)條件：根本原因）資本主義發(fā)展為其提供了物質(zhì)基礎(chǔ)

C.科學(xué)家勇于探索的精神(2)成就：①物理學(xué)證實(shí)：外力不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因發(fā)現(xiàn)了自由落體定律通過實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了勻速運(yùn)動(dòng)和勻加速運(yùn)動(dòng)定律8/8/2023一.經(jīng)典力學(xué)(16世紀(jì)末到18世紀(jì)初）1.經(jīng)典力學(xué)的奠基者5

（2）伽利略主張“在實(shí)驗(yàn)中和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論在書中去找”的具體表現(xiàn)有哪些？

科學(xué)的真理不應(yīng)在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)中和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論中去找。真正的哲學(xué)是寫在那本經(jīng)常在我們眼前打開著的最偉大的書面里的。這本書就是宇宙，就是自然本身，人們必須去讀它。

——伽利略（1）伽利略認(rèn)為研究自然界的方法是什么？進(jìn)行系統(tǒng)的觀察和實(shí)驗(yàn)自由落體、勻速和加速運(yùn)動(dòng)定律等8/8/2023

（2）伽利略主張“在實(shí)驗(yàn)中和以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論在書中去找”6

開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，為后來經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。意義②天文學(xué)

伽利略利用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)許多星體，證明了哥白尼“日心說”的正確性。成就

伽利略的這些發(fā)現(xiàn)和觀點(diǎn)，摧毀了教會(huì)的信條而證明了哥白尼學(xué)說的正確。意義8/8/2023開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)72、經(jīng)典力學(xué)的建立1.建立(1)標(biāo)志：1687年，牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。（2）內(nèi)容：1）物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬有引力定律。2）對物理學(xué)一些基本概念作出了定義。（3）意義：人類認(rèn)識(shí)自然的歷史上對自然規(guī)律第一次進(jìn)行的理論性概括和總結(jié)。2.應(yīng)用：根據(jù)牛頓理論的推測，發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星。3.特征（1）注重實(shí)驗(yàn)。（2）數(shù)學(xué)化4.意義（1）牛頓力學(xué)對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合（2）經(jīng)典力學(xué)及其后物理學(xué)的眾多研究成果，促進(jìn)了資本主義的兩次科技革命的出現(xiàn)。(3)使科學(xué)擺脫了神學(xué)的束縛，成為近代科學(xué)形成的標(biāo)志。

三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的問題，在當(dāng)時(shí)卻是根本無法認(rèn)識(shí)和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。

——《大國崛起》解說詞8/8/20232、經(jīng)典力學(xué)的建立1.建立(1)標(biāo)志：1687年，牛頓發(fā)表《8

然而，科學(xué)總是向前發(fā)展的。20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(shí)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。8/8/2023然而，科學(xué)總是向前發(fā)展的。20世紀(jì)初，在牛頓經(jīng)典9經(jīng)典力學(xué)的適用范圍

1.只適用于宏觀物體（宏觀世界）的運(yùn)動(dòng);2.只適用于低速運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)，是絕對的時(shí)空論8/8/2023經(jīng)典力學(xué)的適用范圍7/31/202310二、相對論的創(chuàng)立（19世紀(jì)末20世紀(jì)初）1、創(chuàng)立的歷史背景

19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展

經(jīng)典力學(xué)無法解釋高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象2、相對論的提出及主要內(nèi)容

1905年剛剛得到博士學(xué)位的愛因斯坦發(fā)表的一篇題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》的文章，提出了著名的相對論，引發(fā)了20世紀(jì)物理學(xué)的另一場革命。

（1）相對論的提出（19世紀(jì)末，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個(gè)重大事件，即X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動(dòng)搖。物理學(xué)家門曾認(rèn)為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上出現(xiàn)了動(dòng)搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機(jī)”。）8/8/2023二、相對論的創(chuàng)立（19世紀(jì)末20世紀(jì)初）1、創(chuàng)立的歷史背景11愛因斯坦（1879-1955）

德國偉大的物理學(xué)家。1905-1915年提出了相對論，發(fā)展了牛頓力學(xué)。1933年因遭德國法西斯迫害前往美國，后入美國籍。

20世紀(jì)最后一期《時(shí)代》周刊評(píng)述他說：“天才，政治難民，人道主義者，原子和宇宙謎的開啟者，以其最偉大的思想和無與倫比的形象獨(dú)占鰲頭。”8/8/2023愛因斯坦德國偉大的物理學(xué)家。1905-1915年提出12

廣義相對論認(rèn)為：空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。

狹義相對論認(rèn)為：時(shí)間和空間隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)；質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增大。2、相對論的主要內(nèi)容：8/8/2023廣義相對論認(rèn)為：空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)13

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(shí)間”會(huì)因速度快慢而改變的結(jié)論。

相對論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一個(gè)小時(shí)；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測定也是一個(gè)小時(shí)。但是由地面上的人員，來測定在宇宙飛船中播放的時(shí)間呢？根據(jù)牛頓的理論，因?yàn)闀r(shí)間是絕對的，所以也是一小時(shí)；但是愛因斯坦的理論則認(rèn)為應(yīng)該是一個(gè)多小時(shí)，因?yàn)闀r(shí)間是相對的，在不同速度下測量時(shí)間，長度是不一樣的。什么是狹義相對論？8/8/2023愛因斯坦1905年提出的相對論，后來稱作狹義相對論，14

相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時(shí)空觀，但并非全盤否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而狹義相對論反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對論的一種特例（物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包括在相對論體系中。3、相對論和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系8/8/2023相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時(shí)空觀，但并非全盤否15

相對論的提出是物理學(xué)思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。即：揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，樹立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)人類思想史上最偉大的成就之一。

相對論也發(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，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。4、相對論的意義8/8/2023相對論的提出是物理學(xué)思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典16三、普朗克——量子學(xué)說的創(chuàng)始人誕生1900年，為了解決熱輻射理論上的疑點(diǎn)，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說。內(nèi)容：輻射是由具有能量的基本單位量子實(shí)現(xiàn)的。發(fā)展愛因斯坦用量子論解釋光電效應(yīng)，波粒二象性。玻爾提出有關(guān)原子的量子理論。20世紀(jì)30年代，量子力學(xué)建立起來。意義①使人類對微觀世界的基本認(rèn)識(shí)取得革命性進(jìn)步。②量子論與相對論構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。③彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)微觀世界方面的不足。④開闊視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。8/8/2023三、普朗克——量子學(xué)說的創(chuàng)始人誕生1900年，為了解決熱輻射17經(jīng)典力學(xué)小結(jié)：力學(xué)的進(jìn)展歷程——、量子力學(xué)相對論力學(xué)經(jīng)典力學(xué)的奠基17世紀(jì)初經(jīng)典力學(xué)的建立17世紀(jì)后期相對論20世紀(jì)初量子論20世紀(jì)初伽利略（意）牛頓（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）8/8