物理學(xué)的重大進(jìn)展

單元線索——1.物理學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展；2.生物學(xué)關(guān)于人類生命的起源3.三次科技革命的成果及對(duì)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【課程標(biāo)準(zhǔn)】

了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。知道相對(duì)論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其意義。探究：他們分別是什么人？有什么貢獻(xiàn)？第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展伽利略牛頓愛因斯坦普朗克1.背景

2.牛頓的經(jīng)典力學(xué)—經(jīng)典力學(xué)—量子論的誕生與發(fā)展—相對(duì)論的創(chuàng)立物理學(xué)的重大進(jìn)展1.背景

2.創(chuàng)立

3.意義1.背景

2.誕生

3.發(fā)展

4.意義

一．經(jīng)典力學(xué)1.產(chǎn)生背景：①文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的影響②伽利略的貢獻(xiàn)及作用——經(jīng)典力學(xué)重要奠基者2.牛頓經(jīng)典力學(xué)①基礎(chǔ):②創(chuàng)立:③意義:伽利略的研究成果1687,《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬有引力定律對(duì)解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定意義伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，他開創(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(gè)把望遠(yuǎn)鏡對(duì)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(duì)話》，把哥白尼的學(xué)說推到了最終勝利的階段。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(dòng)了整個(gè)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

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(jiān)定地說：“地球確實(shí)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)！

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。

——伽利略“近代科學(xué)之父”伽俐略1590年，伽俐略在斜塔的頂層做自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓兩個(gè)重量相差10倍的鐵球，同時(shí)從塔頂落下，結(jié)果兩球同時(shí)著地，因而，雄辯地一舉推翻了束縛人們近2000年的希臘學(xué)者亞里士多德關(guān)于重量不同的物體，其下落的速度也不相同的“物體下落速度與重量成正比”的理論。伽俐略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理的新時(shí)代，為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定基礎(chǔ)。牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，獲得學(xué)士學(xué)位。三年后又獲得文學(xué)碩士學(xué)位。牛頓曾經(jīng)長期擔(dān)任英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)長，他還擔(dān)任過英國議會(huì)議員，授予爵士稱號(hào)。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(yù)。牛頓（1642—1727）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(xiàng)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(dòng)三大定律；萬有引力定律

——形成經(jīng)典力學(xué)體系

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(gè)正球體，兩千年來人們對(duì)此深信不疑。牛頓卻根據(jù)他的力學(xué)，說地球是個(gè)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(diǎn)扁？可是法國科學(xué)家經(jīng)過三次實(shí)地測量，終于證實(shí)了牛頓的看法。用力學(xué)能算出地球的形狀，真是個(gè)奇跡。歷史上證實(shí)牛頓力學(xué)的三件事第二件，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(gè)預(yù)言，當(dāng)時(shí)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。1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計(jì)算它的軌道，可是計(jì)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(jì)算結(jié)果之所以不理想，是因?yàn)樘栂抵羞€有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對(duì)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(tái)臺(tái)長用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)那個(gè)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二、相對(duì)論的創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)無法解釋一些新問題20C初，愛因斯坦——狹義相對(duì)論，廣義相對(duì)論1.創(chuàng)立背景：2.創(chuàng)立：3.意義：①是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命②否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀③發(fā)展了牛頓力學(xué)④推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新高度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。愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學(xué)，后在大學(xué)任教，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(jiǎng)。

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(duì)論并推廣為廣義相對(duì)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。愛因斯坦（1879-1955）狹義相對(duì)論發(fā)表100周年，也許全世界只有幾十個(gè)人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對(duì)論對(duì)人類生活的巨大改變，這樣的改變還將繼續(xù)下去。1905年，愛因斯坦26歲，接連寫下4篇改變整個(gè)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(dòng)（證明分子的存在）3.狹義相對(duì)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(duì)論基礎(chǔ)，最具創(chuàng)見也是最偉大的貢獻(xiàn)：5.廣義相對(duì)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(duì)論，后來稱作狹義相對(duì)論，以光速永不改變、相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)論？什么是廣義相對(duì)論？廣義相對(duì)論是新的萬有引力概念

廣義相對(duì)論的重要結(jié)論是，加速運(yùn)動(dòng)與引力場的運(yùn)動(dòng)是等價(jià)的，要區(qū)別是由慣性力或者引力所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是不可能的。對(duì)此，愛因斯坦作了一個(gè)的比喻。假想有一個(gè)人乘摩天樓的電梯自由降落，人不會(huì)感到自己在下降，因?yàn)檫@時(shí)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(duì)論和經(jīng)典力學(xué)有何關(guān)系？1.相對(duì)論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀；2.相對(duì)論發(fā)展了牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)是相對(duì)論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個(gè)特例；3.牛頓力學(xué)是整個(gè)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。

由于相對(duì)論的觀點(diǎn)與人們的日常經(jīng)驗(yàn)不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對(duì)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(duì)。

1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，當(dāng)時(shí)不少德國的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威脅說，如果給相對(duì)論授獎(jiǎng)，他們就要退回已獲得的獎(jiǎng)?wù)?，結(jié)果評(píng)選委員會(huì)只好讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者得獎(jiǎng)，相對(duì)論始終沒有獲得諾貝爾獎(jiǎng)。但相對(duì)論在物理學(xué)上卻非常合理且為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。

愛因斯坦根據(jù)相對(duì)論的觀點(diǎn)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(duì)無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。

當(dāng)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(rèn)一生最大錯(cuò)誤就是建議研制原子彈。他痛心地說，“早知如此，我寧可當(dāng)個(gè)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(qiáng)音。聽愛因斯坦的自責(zé)之聲，我們明白人類良知之寶貴.紅色——代表過去

藍(lán)色——代表未來

黃綠——表連結(jié)過去到未來2005世界物理年

對(duì)物理學(xué)家而言，這個(gè)標(biāo)識(shí)象征的是光錐；對(duì)一般大眾而言常被看成是沙漏，象征著愛因斯坦在時(shí)間相對(duì)性上淵博的見解及洞察力。

1955年4月18日，愛因斯坦因主動(dòng)脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳?zāi)?，不立紀(jì)念碑?；鸹瘯r(shí)按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及音樂典禮。骨灰撒在永遠(yuǎn)對(duì)人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩結(jié)束了那樸素的葬禮：

我們?nèi)极@益不淺，

全世界都感謝他的教誨；

那專屬他個(gè)人的東西，

早已傳遍廣大人群。他像行將隕滅的彗星，光華四射，

把無限的光芒同他的光芒永相連結(jié)。（1879-1955）①19C末-20C初,人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到原子內(nèi)部②微觀的粒子運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典力學(xué)來解釋①愛因斯坦利用量子論成功解釋了光電效應(yīng)②丹麥玻爾提出有關(guān)原子的量子理論三、量子論的誕生與發(fā)展1.背景：2.誕生:3.發(fā)展：4.意義：①使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)取得革命性進(jìn)步②與相對(duì)論一起,構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)1900,德國物理學(xué)家普朗克加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光

科學(xué)家們?yōu)榱丝偨Y(jié)熱輻射規(guī)律，推導(dǎo)出兩個(gè)公式。但這兩個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果總是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符合。

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：輻射像物質(zhì)一樣，是由具有能量的基本單位量子來實(shí)現(xiàn)的。

普朗克生于德國基爾。1879年在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。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(shù)才干；另一項(xiàng)業(yè)余愛好是他一直堅(jiān)持到晚年的登山運(yùn)動(dòng)。

普朗克（1858—1947）

量子論和相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成標(biāo)志著人類對(duì)于客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、晶體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。物理學(xué)發(fā)展的過程經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀(jì)初）經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到相對(duì)論、量子論（19世紀(jì)末～20世紀(jì)初）伽利略（意）牛頓

（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）2、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)

A、哥白尼日心說的推算

B、牛頓理論的推測

C、法拉第演說計(jì)算

D、愛因斯坦對(duì)時(shí)間、空間屬性的揭示1、現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)是

A、牛頓力學(xué)B、相對(duì)論

C、量子假說D、量子理論、相對(duì)論課堂練習(xí)

3.牛頓在科學(xué)上貢獻(xiàn)是多方面的，最重要的是在力學(xué)方面，下面關(guān)于牛頓的表述不正確的是(）

A.除了在力學(xué)方面的重大貢獻(xiàn)外，還是微積分的發(fā)明人之一

B.著有科學(xué)巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》C.他推測出了海王星和冥王星的存在

D.他提出了三大定律和萬有引力定律C課堂