第課物理學(xué)的重大發(fā)展3

第四單元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（11、12課）----三次科技革命（13課）科技?xì)v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(jìn)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(xué)的重大進(jìn)展【課程標(biāo)準(zhǔn)】了解經(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(rèn)識其意義。第四單元近代以來世界的科學(xué)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(jīng)典力學(xué)

1.物理學(xué)：

2.天文學(xué)：

1.為

的創(chuàng)立發(fā)展奠定基礎(chǔ).2標(biāo)志

的真正開端。

1.提出

2.形成

的牛頓經(jīng)典力學(xué)體系是經(jīng)典物理學(xué)和天文學(xué)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代工程力學(xué)及工程技術(shù)理論基礎(chǔ)。標(biāo)志著近代科學(xué)形成。一、自主學(xué)習(xí)：知識梳理伽利略牛頓意大利英國經(jīng)典力學(xué)物理學(xué)

物體運(yùn)動三大定律萬有引力定律以實驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)式發(fā)現(xiàn)自由落體定律制造望遠(yuǎn)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(jìn)了

、和

等科學(xué)的發(fā)展。

標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)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(xué)說解釋光電效應(yīng)微觀世界牛頓力學(xué)物理學(xué)物理學(xué)量子力學(xué)原子物理學(xué)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(jīng)典力學(xué)奠定基礎(chǔ)伽利略牛頓形成經(jīng)典力學(xué)體系愛因斯坦提出相對論，發(fā)展牛頓力學(xué)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(xué)產(chǎn)生發(fā)展的原因材料一經(jīng)過中世紀(jì)前期的漫長黑夜，自然科學(xué)逐漸復(fù)興。資本主義生產(chǎn)方式的產(chǎn)生和發(fā)展，不僅向自然科學(xué)提出大量的研究課題，還提供了豐富的經(jīng)驗材料以及新的科學(xué)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(yù)為具有現(xiàn)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(chǎn)階級在經(jīng)濟(jì)上和政治上對自然科學(xué)迫切需要。14世紀(jì)以后，手工工場發(fā)展迅速，生產(chǎn)中的技術(shù)改造與機(jī)器的逐步采用，向人們提出很多新的問題，需要自然科學(xué)予以解決，以促進(jìn)生產(chǎn)力的更大發(fā)展。材料四文藝復(fù)興反對盲從和迷信，提倡獨立的學(xué)術(shù)研究，打破了教會的精神統(tǒng)治，動搖了封建制度的政治思想基礎(chǔ)，為把自然科學(xué)從神學(xué)中解放出來創(chuàng)造了必要的條件。思考：根據(jù)上述材料并結(jié)合所學(xué)知識分析近代科學(xué)產(chǎn)生的原因。第七頁，編輯于星期五：二十一點七分。（1）經(jīng)濟(jì)：商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和資本主義生產(chǎn)關(guān)系的產(chǎn)生、發(fā)展。新航路的開辟、殖民擴(kuò)張、工業(yè)革命也推動了資本主義的發(fā)展，進(jìn)而有利于近代科技的發(fā)展。（2）政治：資產(chǎn)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(jìn)國家保護(hù)獎勵科技發(fā)明，改革教育制度和專利制度，組織科研機(jī)構(gòu)，這些推動了近代科學(xué)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(fù)興對人文主義的宣揚(yáng)，宗教改革對教皇的否定，極大地促進(jìn)了人們思想的解放，打破了封建神學(xué)的束縛。啟蒙運(yùn)動更是提倡理性，抨擊專制、等級制度，強(qiáng)調(diào)自由平等，為近代科技的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。（4）面向現(xiàn)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(xué)家群體的不懈努力。1．近代科學(xué)產(chǎn)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(rèn)為中國古代的傳統(tǒng)科技與西方的近代科學(xué)的主要區(qū)別是什么？近代自然科學(xué)是實驗性科學(xué)，主要手段是科學(xué)實驗和邏輯推理，注重對理論的研究，往往采用數(shù)學(xué)表達(dá)形式。中國古代科學(xué)是實用性科學(xué)，主要是實踐經(jīng)驗的積累和對前人典籍的總結(jié)，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(jīng)典力學(xué)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(dá)到的巔峰。但是，當(dāng)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(xué)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(dá)到的巔峰……”思考：閱讀上述材料及教材P56【學(xué)思之窗】，說明相對論與牛頓力學(xué)的關(guān)系。你認(rèn)為應(yīng)該怎樣評價牛頓和愛因斯坦的貢獻(xiàn)？第十頁，編輯于星期五：二十一點七分。關(guān)系：1.相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀；2.相對論發(fā)展了牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個特例；3.牛頓力學(xué)是整個力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導(dǎo)著人們的物理學(xué)思想。第十一頁，編輯于星期五：二十一點七分。貢獻(xiàn)：牛頓確立了萬有引力定律和運(yùn)動三定律，之后光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)進(jìn)一步統(tǒng)一，大大推動了物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)研究的是宏觀世界。愛因斯坦打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，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，推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。2、牛頓經(jīng)典力學(xué)與愛因斯坦相對論總之：1、自然科學(xué)：推動了物理學(xué)自身的發(fā)展,促進(jìn)了近代自然科學(xué)的進(jìn)步。2、思想認(rèn)識：沖擊了宗教神學(xué)，推動了啟蒙運(yùn)動的發(fā)展和思想解放。3、經(jīng)濟(jì)發(fā)展：推動了生產(chǎn)力的進(jìn)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(jì)近代物理學(xué)探索（成就）進(jìn)步（影響）19-20世紀(jì)初現(xiàn)代物理學(xué)知識總結(jié)：物理學(xué)的重大進(jìn)展經(jīng)典力學(xué)體系自然科學(xué)思想認(rèn)識社會發(fā)展相對論和量子論對經(jīng)典力學(xué)體系的懷疑自然科學(xué)思想認(rèn)識經(jīng)濟(jì)發(fā)展對中世紀(jì)世界觀的懷疑

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力第十三頁，編輯于星期五：二十一點七分。1．就你所學(xué)物理知識判斷，近代光學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、天體物理學(xué)等新學(xué)科形成的基礎(chǔ)是（）A．微積分B．牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)C．達(dá)爾文進(jìn)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(xué)思想的一次重大革命，主要是因為相對論（）①否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空論②深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性③推動物理學(xué)發(fā)展到一個新高度④使人類對客觀規(guī)律的認(rèn)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(jì)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(rèn)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(jìn)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(xué)佳話。這則材料可以用來說明(

)A．科學(xué)團(tuán)體推動了歐洲啟蒙運(yùn)動的發(fā)展B．跨國文化交流促進(jìn)了科學(xué)思想的傳播C．18世紀(jì)早期英國啟蒙運(yùn)動已接近尾聲D．18世紀(jì)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(xué)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(xué)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(zé)納粹德國迫害猶太科學(xué)家 B．擔(dān)心歐洲大陸的戰(zhàn)爭威脅日益臨近C．意識到世界科學(xué)中心即將轉(zhuǎn)移 D．覺察到科學(xué)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(biāo)卷I文綜·28）恩格斯稱贊一位近代科學(xué)家的研究成就是“自然科學(xué)的獨立宣言”，他指的應(yīng)是(

)A．哥白尼的“日心說”否定了宗教神學(xué)崇信的“地心說”B．伽利略創(chuàng)立的實驗科學(xué)推動了近代科學(xué)的發(fā)展C．牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)完成了科學(xué)史上的劃時代飛躍D．達(dá)爾文的生物進(jìn)化論顛覆了關(guān)于人類起源的傳統(tǒng)觀念A(yù)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(jì)，亞里士多德創(chuàng)立了“地心說”。亞里士多德認(rèn)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(yùn)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(xué)家，天文學(xué)家，數(shù)學(xué)家。一生著述甚多，其中，《天文學(xué)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(xué)的革命，從根本上動搖了宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)。

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(xué)家和天文學(xué)家。他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”。他第一個把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空進(jìn)行觀測，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼的學(xué)說推到了最終勝利的階段。

分析為什么從16世紀(jì)開始，西歐社會出現(xiàn)了一大批敢于發(fā)表見解，挑戰(zhàn)教會權(quán)威的學(xué)者？文藝復(fù)興運(yùn)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(xué)家亞里士多德物理學(xué)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(yùn)動”伽利略用什么辦法推翻亞里士多德的學(xué)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(jié)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。“兩個鐵球同時落地！”伽利略用什么辦法推翻亞里士多德的學(xué)說？通過觀察和實驗；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)該在實驗中和以實驗為基礎(chǔ)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(yuǎn)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(yuǎn)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(xiàn)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(zhuǎn)的“日心說”找到了有力證據(jù)。宗教法庭把他軟禁在家，不準(zhǔn)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(zhuǎn)！”他的努力沒有白費(fèi)，越來越多的人開始探索星空和科學(xué)！“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)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(xiàn)？

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

物體運(yùn)動三大定律；萬有引力定律

——形成經(jīng)典力學(xué)體系第二十六頁，編輯于星期五：二十一點七分。牛頓力學(xué)的奠基作：《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》特征注重實驗數(shù)學(xué)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(xué)算出地球的形狀象只桔子。

古希臘的亞里士多德認(rèn)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(yuǎn)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。歷史上證實牛頓力學(xué)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(xué)算出了哈雷彗星回歸周期

長期以來到，人們一直認(rèn)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(dāng)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(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計算它的軌道，可是計算結(jié)果總是同觀測紀(jì)錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀測無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？科學(xué)家大膽猜想計算結(jié)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(xué)算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。1848年9月23日，柏林天文臺臺長用望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)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(xué)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(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)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(xué)教授。1921年獲諾貝爾物理學(xué)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(xué)的許多領(lǐng)域都有貢獻(xiàn)，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(yīng)、輻射過程、固體比熱等。20世紀(jì)最后一期《時代》周刊評選出“世紀(jì)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(jì)物理學(xué)面貌的論文：1.光的量子說（解釋光電效應(yīng)）2.布朗運(yùn)動（證明分子的存在）3.狹義相對論（修正了牛頓力學(xué)）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(chǔ)，最具創(chuàng)見也是最偉大的貢獻(xiàn)：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(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(jù)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(rèn)為應(yīng)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(jié)論是，加速運(yùn)動與引力場的運(yùn)動是等價的，要區(qū)別是由慣性力或者引力所產(chǎn)生的運(yùn)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(jīng)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(xué)家在內(nèi)的很多人的反對。

1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當(dāng)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?wù)拢Y(jié)果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)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(xué)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(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。第三十七頁，編輯于星