2014-2015学年高中历史同步课件：4.11物理学的重大进展35张（人教新课标必修3）.ppt

1、第11课:物理学的重大进展课标要求：了解伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献；认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。一一:经典力学经典力学1.1.伽利略：近代物理学之父伽利略：近代物理学之父(1)16(1)16世纪后物理学发展的原因：世纪后物理学发展的原因：11、文艺复兴、宗教改革不仅解放思想，也对科学研、文艺复兴、宗教改革不仅解放思想，也对科学研究产生影响。究产生影响。22、资本主义的发展提供了物质基础。33、科学家勇于探索的精神。、科学家勇于探索的精神。一一:经典力学经典力学1.1.伽利略：近代物理学之父伽利略：近代物理学之父(2)(2)

2、古希腊古希腊亚里士多德的物理学理论亚里士多德的物理学理论必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。物体越重，下落速度越快。伽利略通过观察、实验：发现自由落体定律；证实如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。哥白尼提出“太阳中心说”从根本上动摇了宗教神学的理论基础1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。伽利略的折射式望远镜伽利略的手稿物理学：发现自由落体定律，外力只是改变运动状态的原因天文学：利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人证明了哥白尼“日心说”的正确性(3)伽利略的成就(4)意义:开创了以实验科学为根据并具有

3、严密逻辑体系的近代科学,为经典力学的创立奠定基础伽利略因支持哥白尼的日心说而接受教廷审讯1633年，罗马召令伽利略到罗马受审。伽利略受审近300年后，即1928年，罗马教皇才在公开集会上承认对伽利略的审判是错误的。大自然和它的规律，隐藏在黑暗之中。上帝说：让牛顿去吧！于是一切便灿然明朗。普波哥白尼提出了一个太阳系结构假说；伽利略发现了地上物体运动的一些基本规律，以观察事实支持了哥白尼；开普勒发现天空中行星运动的情况，但认为是像磁石那样维持运动的；而牛顿则把他们的所有伟大成就统一起来了，他不仅回答了物体如何运动的问题，而且回答了物体按什么规律运动的问题。王鸿生 世界科学技术史2.牛顿及其创立的经

4、典力学体系(1)牛顿的成就代表作：自然哲学的数学原理物体运动三大定律；万有引力定律；牛顿第一定律（惯性定律）：每个物体继续保持牛顿第一定律（惯性定律）：每个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动状态，除非有力加于其静止或沿一直线作等速运动状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态其上迫使它改变这种状态牛顿第二定律（加速度定律）：运动的改变和所牛顿第二定律（加速度定律）：运动的改变和所加的动力成正比，并且发生在所加力的那个直线方加的动力成正比，并且发生在所加力的那个直线方向上向上牛顿第三定律（作用与反作用定律）：每一个作牛顿第三定律（作用与反作用定律）：每一个作用总有一个相等的反作用和它相对抗用总

5、有一个相等的反作用和它相对抗万有引力定律：任何物体都有吸引力，两个物体万有引力定律：任何物体都有吸引力，两个物体之间吸引力的大小，与它们的质量的乘积成正比，之间吸引力的大小，与它们的质量的乘积成正比，而与它们中心之间的距离的平方成反比，并作用于而与它们中心之间的距离的平方成反比，并作用于两个物体的连线方向上两个物体的连线方向上2.牛顿及其创立的经典力学体系(1)牛顿的成就用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周

6、期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现。哈雷1705年发表这个预言，当时他已49岁，却要预言53年以后的事，岂非耸人听闻？可是1758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。牛顿力学剥掉了彗星的神秘外衣，对它的运行作出了科学预见，这是一个奇迹。用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出

7、了这颗未知行星的位置和质量。1848年9月23日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星海王星。牛顿力学又创造了新的奇迹。有了牛顿力学，秀才不出门，能知地球事，能知天上事。牛顿力学创造的一次又一次奇迹，使科学享有崇高的威望。把地球上物体的运动和天体把地球上物体的运动和天体的运动概括到同一个理论的运动概括到同一个理论中，中，形成以实验为基础、形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体力学体系，即经典力学体系。系。海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。标志着近代科学的形成，推动了物理学的发展。

8、(2)意义:然而，科学总是向前发展的。20世纪初，在牛顿经典物理学达到顶峰，形成一种权威的时候，科学上一系列无法解释的现象越来越需要科学本身的发展来解决。牛顿力学认为存在绝对静止和绝对牛顿力学认为存在绝对静止和绝对时间时间，但到，但到1919世纪，无法解释研究世纪，无法解释研究中遇到的一些新问题。中遇到的一些新问题。二、相对论的创立1.背景：经典物理学的危机2、过程（1）1905年提出狭义相对论；（2）1916年，完成广义相对论的最终形式。（1）物理学领域的一次重大革命(否定了经典力学的绝对时空观，揭示时间和空间的本质属性)；（2）发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个

9、新的高度。3、意义很抱歉推翻了您的理论爱因斯坦曾说道：“牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰，您所创造的许多观念直到今日都仍在引导我们的物理思维。虽然我们知道，当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。”也许将来某一天，会有一位少不更事的科学家说道：“爱因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰”爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间”会因速度快慢而改变的结论。相对论的例子：一卷录音带，如果在地面上

10、播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。什么是狭义相对论？狭义相对论发表100周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。什么是广义相对论？广义相对论是新的万有引力概念广义相对论的重要结论是，加速运动与引力场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个的比喻。假想有一个人乘

11、摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。红色代表过去蓝色代表未来黄绿表连结过 去到未来2005世界物理年对物理学家而言，这个标识象征的是光锥；对一般大众而言常被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。1、背景19世纪末20世纪初，微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明2、诞生1900年，普朗克提出量子假说，宣告量子论诞生(1)爱因斯坦成功解释光电效应；(2)玻尔提出有关原子的量子理论；(3)20世纪30年代，量子力学建立。三、量子论的诞生与发展3、发展1858-1947（1）量子论是人类对微观世界的

12、基本认识取得革命性的进步,与相对论一起,构成了现代物理学的基础。（2）相对论和量子论发现人们日常经验之外的宏观世界和微观世界的物质运动规律，不仅推动了物理学的进步，还大大开阔了人们视野，改变了人们认识世界的角度和方式。4、意义：物理学发展的过程经典力学奠基者（17世纪初）经典力学建立者（17世纪晚期）从经典力学发展到相对论、量子论（19世纪末20世纪初）伽利略（意）牛顿（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）科学家主要成就意义伽利略落体定律为经典力学的创立和发展奠定基础望远镜（天文方面）证明哥白尼的“日心说”的正确性注重科学研究方法标志着物理学的真正开端牛顿自然哲学的数学原理（物体运动三大定律和万有引

13、力定律）标志着牛顿力学体系的形成(即经典力学体系的形成)标志着近代科学的形成爱因斯坦相对论（狭义、广义）、（否定了经典力学绝对时空观，揭示了时间和空间本质，发展了牛顿力学，推动物理学的新高度）现代物理学的基础普朗克量子论57页（弥补了推动了开阔了改变了）物理学发展过程中的主要成就及意义经典力学伽利略奠基牛顿创立标志：特点：以为基础,以为表达形式贡献物理学：发现定律天文学：证明的正确影响开创了重和重的近代科学为的创立奠定了基础影响：对解释和预见物理现象具有意义相对论创立：20世纪初,创立,包括相对论和相对论意义 否定了经典力学的时空观,揭示了时空的性内涵：时空会随物体的变化而变化,出现效应量子论

14、1900年提出量子假说发展爱因斯坦提出的量子理论玻尔提出的量子理论诞生：影响：现代物理学基础本课知识网络自由落体日心说实验逻辑经典力学1687年,牛顿发表自然哲学的数学原理实验数学决定性爱因斯坦狭义广义运动速度尺缩钟慢是物理学领域的一次 重大革命绝对相对光原子力学建立，对世界的认识开始由世界深入到世界量子宏观微观改变认识和角度方式普朗克相对论量子论中国古代科技特点与西方近代科技比较中国古代科技西方近代科技重经验：是对生产经验的总结和对自然现象的直接描述，缺乏理论探索。(属应用科学)重实验：注重观察和实验与严密逻辑体系相结合。(属理论科学)技术化倾向严重，封闭性强。重理论、重分析(从理论高度概括

15、分析)、形成近代科学研究方法。重实用，服务于农业生产和统治需要服务于工业生产和经济的发展。及时训练1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为 否定了经典力学的绝对时空观揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性打破了经典力学体系的局限性使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界A、B、C、D、3、海王星的发现是根据A、哥白尼日心说的推算B、牛顿理论的推测C、法拉第演说计算D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示2、现代物理学的基础是A、牛顿力学B、相对论C、量子假说D、量子理论、相对论4、下列表述不正确的是A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步5、经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是注重实验数学化体现微观世界经验法A.B.C.D.A6.下列物理学成就取得的先后顺序排列正确的是落体定律万有引力定律狭义相对论量子论A.B.C.D.D7.牛顿在科学上贡献是多方面的，最重要的是在力学方面，下面关于牛顿的表述不正确的是(）A.除了在力学方面的重大贡献外，还是微积分的发明人之一B.著有科学巨著自然哲学的数学原理 C.他推测出了海王星和冥王星的存在D.他提出了三大定律和万有引力定律 C