《物理學(xué)的重大進展》

主要從三個領(lǐng)域介紹——⑴物理學(xué)領(lǐng)域的重大進展；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)展歷程制作、執(zhí)教：雙峰三中朱小紅科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程及其特征A.17世紀初，伽利略開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學(xué)，為經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立奠定基礎(chǔ)；1687年，牛頓出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書，標志著經(jīng)典力學(xué)體系建立；20世紀初，愛因斯坦提出相對論，否定了牛頓的絕對時空觀，進一步發(fā)展了牛頓力學(xué)體系；20世紀30年代，量子力學(xué)建立，彌補了經(jīng)典力學(xué)在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。B.1859年，達爾文發(fā)表《物種起源》，創(chuàng)立生物進化論。有力挑戰(zhàn)了封建神學(xué)創(chuàng)世說。C.18世紀80年代，蒸汽機問世，蒸汽時代到來。19世紀晚期，發(fā)電機問世，電氣時代到來。1946年，美國研制成第一臺電子計算機，奠定了現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)。1905年，年僅26歲的愛因斯坦先后發(fā)表了5篇具有劃時代意義的論文，為相對論的建立奠定了基礎(chǔ)，為量子理論的發(fā)展做出了突出貢獻。為紀念這一偉大貢獻100周年，全球物理學(xué)界一致呼吁把2005年定為“世界物理年”。第11課

物理學(xué)的重大進展課程標準:了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容,認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，認識其意義。一、經(jīng)典力學(xué)（牛頓）1.產(chǎn)生背景：（1）文藝復(fù)興運動的影響（2）伽利略的貢獻及作用——經(jīng)典力學(xué)的奠基者a.伽利略的貢獻：①物理學(xué)方面：發(fā)現(xiàn)了自由落體定律。②天文學(xué)方面：用自制的天文望遠鏡證明了哥白尼“日心說”的正確性。b.作用：①開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)之父”；②為經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。一、經(jīng)典力學(xué)（牛頓）1.產(chǎn)生背景經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略（17C初）2.經(jīng)典力學(xué)的建立——牛頓（17C晚期）（1）建立標志：1687年，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，物體運動三大定律和萬有引力定律（2）特征：以實驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達形式。（3）意義：對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象，具有決定性意義（發(fā)現(xiàn)了海王星）。標志著近代科學(xué)的形成。二、相對論的創(chuàng)立（愛因斯坦）1.產(chǎn)生背景：19世紀，隨著物理學(xué)研究的進展，經(jīng)典力學(xué)無法解釋研究中遇到的一些新問題。2.創(chuàng)立：20世紀初，愛因斯坦3.內(nèi)容：包括狹義相對論和廣義相對論4.意義：（1）相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命。（2）它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空論，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。（3）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。（4）推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。相對論和經(jīng)典力學(xué)有何關(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。1.背景：（1）19C末-20C初,…人們對物質(zhì)的認識深入到原子內(nèi)部（2）微觀的粒子運動不能用經(jīng)典力學(xué)來解釋2.誕生：3.發(fā)展：（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1900年,德國物理學(xué)家普朗克提出1.背景2.誕生：3.發(fā)展：三、量子論的誕生與發(fā)展1900年,德國物理學(xué)家普朗克提出愛因斯坦、玻爾4.意義：（1）使人類對微觀世界的基本認識取得革命性進步;（2）與相對論一起,構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ);（3）相對論和量子論彌補了經(jīng)典力學(xué)在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足；（4）推動了物理學(xué)的進步，改變了人們認識世界的角度和方式。

量子論和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機到核能，航天，生物技術(shù)，幾乎沒有哪個領(lǐng)域不依賴于量子論。量子力學(xué)和狹義相對論結(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)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。量子論和相對論在現(xiàn)實生活中的運用物理學(xué)發(fā)展的過程經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀初）經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀晚期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到相對論、量子論（19世紀末～20世紀初）伽利略（意）牛頓（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）1.愛因斯坦相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場重大革命，主要是因為①否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀②揭示了時間、空間并非絕對不變的本質(zhì)屬性③打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性④使人類對客觀世界的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界

A、①②③B、②③④C、①③④D、①②④2.現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)是

A、牛頓力學(xué)B、相對論

C、量子假說D、量子理論、相對論3、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、法拉第演說計算

D、愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示4、下列表述不正確的是

A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)

B、經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象

C、相對論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯誤的

D、量子理論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步5.經(jīng)典力學(xué)與中世紀的自然觀和方法論相比，最顯著的特征是①注重實驗②數(shù)學(xué)化③體現(xiàn)微觀世界④經(jīng)驗法

A.①②B.①③C.②③D.①②④A6.下列物理學(xué)成就取得的先后順序排列正確的是①落體定律②萬有引力定律③狹義相對論④量子論

A.①②③④B.①③②④C.②①④③D.①②④③D7.牛頓在科學(xué)上貢獻是多方面的，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.除了力學(xué)方面的重大貢獻，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C8.有一次，愛因斯坦與卓別林共同出席一個宴會，他們都受到了熱烈的歡迎。卓別林對愛因斯坦開玩笑說：“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?！贝苏Z意指

A．絕大多數(shù)人盲目歡迎愛因斯坦

B．相對論有悖于人們的常理

C．經(jīng)典物理與人們的日常生活很近

D．偉大的科學(xué)家不如著名藝術(shù)家B9.作為1918年獲諾貝爾物理學(xué)獎的德國科學(xué)家普朗克，1913年曾親赴瑞士，禮聘尚是一介書生的愛因斯坦，并稱其為“當(dāng)代哥白尼”。愛因斯坦因此對普朗克執(zhí)弟子禮。納粹橫行期間，普朗克和大多數(shù)德國知識分子一樣，對納粹暴行保持沉默。對此，愛因斯坦表示永不原諒，從此再未與普朗克進行聯(lián)系。這是因為愛因斯坦

A.成就已遠遠超過普朗克

B.堅持“吾愛吾師，吾尤愛真理”

C.已移居美國，聯(lián)系不便

D.科學(xué)研究繁忙，無暇顧及B

伽利略（1564—1642）

意大利偉大的物理學(xué)家和天文學(xué)家，近代實驗科學(xué)的先驅(qū)者。他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)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。

伽利略出生于比薩一個沒落貴族家庭。17歲進比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)，但他對物理和數(shù)學(xué)很有興趣。他做了大量的實驗和研究工作，首次用自制的天文望遠鏡細心地觀察天體，發(fā)現(xiàn)了許多用肉眼看不見的星體，發(fā)現(xiàn)了月球表面凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。1610年，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，很相似于行星繞著太陽轉(zhuǎn)，證明了哥白尼“日心說”的正確性。為了紀念他的功績，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四命名為伽利略衛(wèi)星，并爭相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙?！?/p>

由于宣傳哥白尼學(xué)說，教會向伽利略發(fā)出多次警告，責(zé)令伽利略保持沉默。但是他無視這一警告，1632年發(fā)表了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》的巨著，從實踐和理論的高度批駁了“地球中心說”，宣傳“日心說”。伽利略的“異端”活動引起了教會的恐慌，羅馬教皇向宗教裁判所帶頭提出控訴，于是這位體弱抱病的科學(xué)家被送進了監(jiān)牢，遭到審訊，苦刑恐嚇，以至被終身監(jiān)禁。他的書也被列為禁書。

1642年，在貧病交加中逝世，享年78歲。

1983年，羅馬教廷正式承認，350年前宗教裁判所的審判是錯誤的（使伽利略蒙冤300多年）。伽利略受審1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。伽利略的折射式望遠鏡伽利略的手稿亞里士多德——古希臘最博學(xué)的人“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”,如“推箱子”。比薩斜塔

兩個鐵球同時落地！

（重量相差10倍）1604年，伽利略在比薩斜塔進行了一場著名的實驗。

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)會會長，他還擔(dān)任過英國議會議員，授予爵士稱號。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。牛頓（1642—1727）

牛頓是生活在地球上的影響最大的科學(xué)家之一。他是遺腹子，生于伽利略逝世的那一天。牛頓的背景為天才如何能在逆境中出人頭地提供了一個客觀范例。牛頓少年時代即表現(xiàn)出手工制作精巧機械的才能。雖然他是個聰明伶俐的孩子，但并未引起他的老師們的注意。他在學(xué)校的成績不好，他體弱多病，性格靦腆。學(xué)習(xí)成績是班上倒數(shù)幾名，還經(jīng)常受頑皮學(xué)生的欺侮。直到有一次跟同學(xué)打架。據(jù)說那個男孩在牛頓的肚于上踹了一腳，于是牛頓把他狠狠地揍了一頓，并把他的鼻于摁在教堂的墻上蹭來蹭去。從此之后，牛頓便開始在班里嶄露頭角。成年時，母親令其退學(xué)，因為希望兒子成為一名出色的農(nóng)夫。十分幸運的是他的主要天賦不滿足于他在農(nóng)業(yè)方面發(fā)揮。他被證明不是一個好農(nóng)夫，干活漫不經(jīng)心，而且脾氣急躁。于是他又被送回學(xué)校，18歲那年他進入了劍橋大學(xué)，極快地通曉了當(dāng)時已知的自然與數(shù)學(xué)知識，之后轉(zhuǎn)入個人的專門研究。牛頓有哪些重要貢獻？光學(xué)：牛頓色盤；“微粒說”。數(shù)學(xué)：微積分學(xué)；二項式定理。天文學(xué)：反射望遠鏡；潮汐，地球形狀，歲差。物理學(xué)：運動定律；萬有引力定律。牛頓（1642-1727）著作：《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（1687）他提出了物體機械運動的三大定律和萬有引力定律，創(chuàng)建牛頓力學(xué)體系?！拔锢韺W(xué)危機”19世紀末，面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：“19世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈?！?/p>

但是，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學(xué)家們曾認為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機”。過去的物理學(xué)都以牛頓的理論為基礎(chǔ)，認為時間和空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。似乎宇宙間存在著一個永遠走動著的大鐘，在任何情況下，速率永遠相同，世界上的一切運動在時間上都以它為度量標準。

愛因斯坦（1879—1955）1879年誕生在德國的一個猶太人家中。1894年舉家遷居意大利米蘭。1900年畢業(yè)于瑞士蘇黎世工業(yè)大學(xué)。1901年入瑞士國籍；1914年任柏林大學(xué)教授，1933年因受納粹迫害而移居美國，1940年入美國國籍，1955年4月18日逝世。愛因斯坦被認為是最富于創(chuàng)造力的科學(xué)家，他不但創(chuàng)立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應(yīng)的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質(zhì)，為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學(xué)獎。同時，他還證明了熱的分子運動論，提出了測定分子大小的新方法。

然而就是這樣一位光彩奪目的人物，愛因斯坦年幼時也未顯出智力超群，相反，到了四歲多還不會說話，家里人甚至擔(dān)心他是個低能兒。在整個中小學(xué)時代卻常常被斥為“生性孤僻、智力遲鈍”，“心不在焉，想入非非”。中學(xué)畢業(yè)前夕，校方甚至斷言他未來將“一事無成”，勒令他退了學(xué)。16歲那年，他以同等學(xué)歷報考大學(xué)，盡管物理、數(shù)學(xué)成績很好，但由于需要死記硬背的科目考砸了鍋，只得名落孫山。第二年進入大學(xué)后，他擅自“刷掉了”很多課程，只以“極大的興趣”去聽某些課和在家里自學(xué)。曾被數(shù)學(xué)教授稱為“懶狗”，曾因做實驗出事故受到處分，還曾被物理教授認為不適宜學(xué)物理而應(yīng)當(dāng)改行。成功的秘訣

一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學(xué)家愛因斯坦，要他公開成功的秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一

個公式給他：A＝x＋y＋z愛因斯坦解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動，y代表正確的方法……”

“z代表什么？”青年迫不及待地問?！按砩僬f廢話?！睈垡蛩固拐f。1939年8月2日，愛因斯坦出于對人類命運的極大關(guān)注，寫信給羅斯?？偨y(tǒng)建議美國務(wù)必搶在法西斯德國之前制造出原子彈；后來，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，自認一生最大錯誤就是建議研制原子彈。他痛心地