第課物理學的重大發(fā)展3

第四單元近代以來世界的科學發(fā)展歷程科學勃興進展輝煌轉化生產科技革命文藝復興思想解放----經典力學、相對論和量子論、進化論（11、12課）----三次科技革命（13課）科技歷程第一頁，編輯于星期五：二十一點七分。2016年09月15日，中秋夜。我國成功發(fā)射天宮二號。中國的航天事業(yè)再上一個高度。1969年7月阿姆斯特朗在月球表面進行了兩個半小時的月表行走第二頁，編輯于星期五：二十一點七分。第11課物理學的重大進展【課程標準】了解經典力學的主要內容，認識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位；知道相對論、量子論的主要內容，認識其意義。第四單元近代以來世界的科學發(fā)展歷程第三頁，編輯于星期五：二十一點七分。代表人物國別主要成就意義經典力學

1.物理學：

2.天文學：

1.為

的創(chuàng)立發(fā)展奠定基礎.2標志

的真正開端。

1.提出

2.形成

的牛頓經典力學體系是經典物理學和天文學基礎，是現代工程力學及工程技術理論基礎。標志著近代科學形成。一、自主學習：知識梳理伽利略牛頓意大利英國經典力學物理學

物體運動三大定律萬有引力定律以實驗為基礎，以數學為表達式發(fā)現自由落體定律制造望遠鏡，證實日心說第四頁，編輯于星期五：二十一點七分。相對論

是

思想的一次重大革命。發(fā)展了

，推動

發(fā)展到一個新的高度。量子論

量子假說極大促進了

、和

等科學的發(fā)展。

標志著人類對客觀規(guī)律的認識從深入到

國別主要成就意義愛因斯坦普朗克美籍德國人德國提出狹義相對論和廣義相對論；利用量子學說解釋光電效應微觀世界牛頓力學物理學物理學量子力學原子物理學代表人物宏觀世界第五頁，編輯于星期五：二十一點七分。為經典力學奠定基礎伽利略牛頓形成經典力學體系愛因斯坦提出相對論，發(fā)展牛頓力學普朗克提出量子假說、量子論誕生一、知識梳理第六頁，編輯于星期五：二十一點七分。二、重難點突破1．近代科學產生發(fā)展的原因材料一經過中世紀前期的漫長黑夜，自然科學逐漸復興。資本主義生產方式的產生和發(fā)展，不僅向自然科學提出大量的研究課題，還提供了豐富的經驗材料以及新的科學實驗條件。材料二英國于1474年頒布了第一部專利法，1624年又頒布了《壟斷法案》，被譽為具有現代意義的第一部專利法，美國于1790年、法國于1791年、荷蘭于1817年、德國于1877年都先后頒布了自己的專利法。材料三新興的資產階級在經濟上和政治上對自然科學迫切需要。14世紀以后，手工工場發(fā)展迅速，生產中的技術改造與機器的逐步采用，向人們提出很多新的問題，需要自然科學予以解決，以促進生產力的更大發(fā)展。材料四文藝復興反對盲從和迷信，提倡獨立的學術研究，打破了教會的精神統治，動搖了封建制度的政治思想基礎，為把自然科學從神學中解放出來創(chuàng)造了必要的條件。思考：根據上述材料并結合所學知識分析近代科學產生的原因。第七頁，編輯于星期五：二十一點七分。（1）經濟：商品經濟的發(fā)展和資本主義生產關系的產生、發(fā)展。新航路的開辟、殖民擴張、工業(yè)革命也推動了資本主義的發(fā)展，進而有利于近代科技的發(fā)展。（2）政治：資產階級民主政治的建立，為近代科技提供了自由發(fā)展的空間。歐洲先進國家保護獎勵科技發(fā)明，改革教育制度和專利制度，組織科研機構，這些推動了近代科學的創(chuàng)立和發(fā)展。（3）思想：思想的解放為近代科技的發(fā)展掃清了精神枷鎖。文藝復興對人文主義的宣揚，宗教改革對教皇的否定，極大地促進了人們思想的解放，打破了封建神學的束縛。啟蒙運動更是提倡理性，抨擊專制、等級制度，強調自由平等，為近代科技的進一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。（4）面向現實，重視試驗，崇尚理性的科研精神，也有利于科技的發(fā)明和發(fā)展。（5）科學家群體的不懈努力。1．近代科學產生發(fā)展的原因第八頁，編輯于星期五：二十一點七分。拓展思考：你認為中國古代的傳統科技與西方的近代科學的主要區(qū)別是什么？近代自然科學是實驗性科學，主要手段是科學實驗和邏輯推理，注重對理論的研究，往往采用數學表達形式。中國古代科學是實用性科學，主要是實踐經驗的積累和對前人典籍的總結，缺乏理論研究。第九頁，編輯于星期五：二十一點七分。2、牛頓經典力學與愛因斯坦相對論材料愛因斯坦曾說道：“牛頓先生，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力和創(chuàng)造力所能達到的巔峰。但是，當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的新觀念所取代?！币苍S將來某一天，會有一位少不更事的科學家說道：“愛因斯坦先生，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力和創(chuàng)造力所能達到的巔峰……”思考：閱讀上述材料及教材P56【學思之窗】，說明相對論與牛頓力學的關系。你認為應該怎樣評價牛頓和愛因斯坦的貢獻？第十頁，編輯于星期五：二十一點七分。關系：1.相對論否定了經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。第十一頁，編輯于星期五：二十一點七分。貢獻：牛頓確立了萬有引力定律和運動三定律，之后光學、電磁學等與力學進一步統一，大大推動了物理學的發(fā)展，牛頓力學研究的是宏觀世界。愛因斯坦打破了牛頓以來傳統的絕對時空觀，發(fā)展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。2、牛頓經典力學與愛因斯坦相對論總之：1、自然科學：推動了物理學自身的發(fā)展,促進了近代自然科學的進步。2、思想認識：沖擊了宗教神學，推動了啟蒙運動的發(fā)展和思想解放。3、經濟發(fā)展：推動了生產力的進步和資本主義的發(fā)展第十二頁，編輯于星期五：二十一點七分。懷疑（背景）16-19世紀近代物理學探索（成就）進步（影響）19-20世紀初現代物理學知識總結：物理學的重大進展經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典力學體系的懷疑自然科學思想認識經濟發(fā)展對中世紀世界觀的懷疑

科學技術是第一生產力第十三頁，編輯于星期五：二十一點七分。1．就你所學物理知識判斷，近代光學、熱力學、電磁學、天體物理學等新學科形成的基礎是（）A．微積分B．牛頓創(chuàng)立的經典力學C．達爾文進化論D．愛因斯坦的相對論2.之所以說相對論的提出是物理學思想的一次重大革命，主要是因為相對論（）①否定了經典力學的絕對時空論②深刻地揭示了時間和空間的本質屬性③推動物理學發(fā)展到一個新高度④使人類對客觀規(guī)律的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④鞏固與提高BA第十四頁，編輯于星期五：二十一點七分。3．（2015·福建文綜·22）16、17世紀歐洲學者質疑、改變和放棄了歐洲所繼承知識中最神圣化的認識?？茖W革命的思想巨變使他們重新考察和描述宇宙的性質及其力量。在這里，對宇宙的性質及其力量作出“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B第十五頁，編輯于星期五：二十一點七分。4．（2015·重慶文綜·10）1727年春，伏爾泰參加了牛頓的葬禮，隨后訪問了牛頓的外甥女凱瑟琳并聆聽了蘋果墜地的故事。該故事通過伏爾泰的著作迅速傳遍世界，成為家喻戶曉的科學佳話。這則材料可以用來說明(

)A．科學團體推動了歐洲啟蒙運動的發(fā)展B．跨國文化交流促進了科學思想的傳播C．18世紀早期英國啟蒙運動已接近尾聲D．18世紀早期法國思想自由度遜于英國B第十六頁，編輯于星期五：二十一點七分。5．（2015·四川文綜·11）1933年希特勒上臺后，猶太科學家愛因斯坦選擇移民美國，放棄愿意為他提供避難所的歐洲國家。悉知該消息時，法國物理學家保羅·朗之萬評價道：“這是一個重大事件，其重要程度就如同把梵蒂岡從羅馬搬到新大陸一樣?！痹诖?，朗之萬(

)A．譴責納粹德國迫害猶太科學家 B．擔心歐洲大陸的戰(zhàn)爭威脅日益臨近C．意識到世界科學中心即將轉移 D．覺察到科學家全球流動為大勢所趨C第十七頁，編輯于星期五：二十一點七分。（2013·全國新課標卷I文綜·28）恩格斯稱贊一位近代科學家的研究成就是“自然科學的獨立宣言”，他指的應是(

)A．哥白尼的“日心說”否定了宗教神學崇信的“地心說”B．伽利略創(chuàng)立的實驗科學推動了近代科學的發(fā)展C．牛頓創(chuàng)立經典力學完成了科學史上的劃時代飛躍D．達爾文的生物進化論顛覆了關于人類起源的傳統觀念A你知道嗎？第十八頁，編輯于星期五：二十一點七分。

公元前4世紀，亞里士多德創(chuàng)立了“地心說”。亞里士多德認為，宇宙是一個有限的球體，分為天地兩層，地球位于宇宙中心，所以日月圍繞地球運行，物體總是落向地面。是上帝推動了恒星天層，才帶動了所有的天層。人類居住的地球，巍然不動地居于宇宙中心。托勒密：古希臘地理學家，天文學家，數學家。一生著述甚多，其中，《天文學大成》主要論述了他所創(chuàng)立的地心說。第十九頁，編輯于星期五：二十一點七分。

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）第二十頁，編輯于星期五：二十一點七分。伽利略（1564~1642）

意大利的物理學家和天文學家。他開創(chuàng)了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數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。

分析為什么從16世紀開始，西歐社會出現了一大批敢于發(fā)表見解，挑戰(zhàn)教會權威的學者？文藝復興運動的興起、西歐資本主義的發(fā)展第二十一頁，編輯于星期五：二十一點七分。古希臘科學家亞里士多德物理學的曲折發(fā)展“落體的速度與重量成正比”“物體從來都是靜止的，除非你用力推它才開始運動”伽利略用什么辦法推翻亞里士多德的學說？第二十二頁，編輯于星期五：二十一點七分。

有人記載伽利略曾在意大利比薩斜塔上作過自由落體的實驗。結果兩個重量相差10倍的球同時落地，證明了亞里士多德的觀點是錯誤的?！皟蓚€鐵球同時落地！”伽利略用什么辦法推翻亞里士多德的學說？通過觀察和實驗；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。

——伽利略第二十三頁，編輯于星期五：二十一點七分。1610年，伽利略用望遠鏡發(fā)現有4顆衛(wèi)星圍繞著木星轉。這一發(fā)現震動了整個歐洲和全球科學界。伽利略是第一位利用望遠鏡觀察天體的人。目前人類發(fā)現的16顆木星衛(wèi)星中，有４顆叫“伽利略衛(wèi)星”。

木星和它的伽利略衛(wèi)星

第二十四頁，編輯于星期五：二十一點七分。他又發(fā)現太陽上有黑子，月球上有山脈，為哥白尼的地球繞著太陽公轉的“日心說”找到了有力證據。宗教法庭把他軟禁在家，不準外出。８年多后，伽伽利略臨死前仍不屈服，堅定地說：“地球確實在圍著太陽轉！”他的努力沒有白費，越來越多的人開始探索星空和科學！“哥倫布發(fā)現了新大陸，伽利略發(fā)現了新宇宙”。

第二十五頁，編輯于星期五：二十一點七分。牛頓有哪些重要貢獻？

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

物體運動三大定律；萬有引力定律

——形成經典力學體系第二十六頁，編輯于星期五：二十一點七分。牛頓力學的奠基作：《自然哲學的數學原理》特征注重實驗數學化第二十七頁，編輯于星期五：二十一點七分。

第一件，用牛頓力學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。牛頓卻根據他的力學，說地球是個扁球體，象只大桔子。此言一出，學界嘩然。地球那么大，牛頓又從不出遠門，他憑什么說地球有點扁？可是法國科學家經過三次實地測量，終于證實了牛頓的看法。用力學能算出地球的形狀，真是個奇跡。歷史上證實牛頓力學的三件事第二十八頁，編輯于星期五：二十一點七分。第二件，用牛頓力學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，根本不能用科學來說明。牛頓說，既然彗星也是天體，就必然遵循力學規(guī)律。他的好友哈雷用牛頓力學算出了1682年出現的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75—76年，由此預言它將在1758年再次出現。哈雷1705年發(fā)表這個預言，當時他已49歲，卻要預言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，并被命名為哈雷彗星。第二十九頁，編輯于星期五：二十一點七分。

1781年天王星被發(fā)現，科學家用牛頓力學計算它的軌道，可是計算結果總是同觀測紀錄不大相符。經反復核算，觀測無誤。那問題是否出現在牛頓力學上面？科學家大膽猜想計算結果之所以不理想，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用。他們用牛頓力學算出了這顆未知行星的位置和質量。1848年9月23日，柏林天文臺臺長用望遠鏡對準那個位置，一下子就看到了一顆新的行星—海王星。第三件：用牛頓力學算出了一顆未知行星的位置第三十頁，編輯于星期五：二十一點七分。

1879年生于德國，是舉世聞名的德裔美國科學家，現代物理學的開創(chuàng)者和奠基人。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。20世紀最后一期《時代》周刊評選出“世紀人物”，這樣稱一位偉人：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占鰲頭。愛因斯坦（1879-1955）第三十一頁，編輯于星期五：二十一點七分。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，這樣的改變還將繼續(xù)下去。笑話：

有一次卓別林和愛因斯坦共同出席一次宴會都受到了熱鬧的歡迎，卓別林說：大家歡迎我是因為他們都能理解我，大家歡迎你是因為他們都不理解你。第三十二頁，編輯于星期五：二十一點七分。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

神奇的一年第三十三頁，編輯于星期五：二十一點七分。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論。

相對論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一個小時；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小時。但是由地面上的人員，來測定在宇宙飛船中播放的時間呢？根據牛頓的理論，因為時間是絕對的，所以也是一小時；但是愛因斯坦的理論則認為應該是一個多小時，因為時間是相對的，在不同速度下測量時間，長度是不一樣的。什么是狹義相對論？第三十四頁，編輯于星期五：二十一點七分。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生的運動是不可能的。對此，愛因斯坦作了一個比喻。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。

第三十五頁，編輯于星期五：二十一點七分。

由于相對論的觀點與人們的日常經驗不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一些科學家在內的很多人的反對。

1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎章，結果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應理論的建立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論在物理學上卻非常合理且為實驗所證實。第三十六頁，編輯于星期五：二十一點七分。愛因斯坦根據相對論的觀點提出質能轉換理論后，曾致信美國總統羅斯福，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。第三十七頁，編輯于星