第課物理學(xué)的重大發(fā)展

第11課物理學(xué)的重大發(fā)展伽利略牛頓愛因斯坦普朗克【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。第一頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。

一．經(jīng)典力學(xué)2、經(jīng)典力學(xué)重要奠基者——伽利略（1）成就A、物理方面：

B、天文學(xué)方面：①外力只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因；②創(chuàng)立自由落體定律①制造天文望遠(yuǎn)鏡；②證明哥白尼“日心說(shuō)”的正確性（2）意義A開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)的近代科學(xué)B奠定經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)。1、背景：思想條件：經(jīng)濟(jì)條件：主觀條件：文藝復(fù)興、宗教改革的推動(dòng)資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展科學(xué)家的努力第二頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。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)。第三頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。

1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他觀測(cè)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(yuǎn)鏡伽利略的手稿第四頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。近代科學(xué)的誕生提出日心說(shuō)，否定亞里士多德的地心說(shuō)，掀起天文學(xué)的革命，從根本上動(dòng)搖了宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)。哥白尼（1473--1543）信奉“日心說(shuō)”的布魯諾(1548--1600)被教會(huì)以火刑處死。第五頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。伽利略因支持哥白尼的日心說(shuō)而接受教廷審訊

1633年，羅馬召令伽里略到羅馬受審，強(qiáng)迫他簽字“悔過”并放棄哥白尼學(xué)說(shuō)。伽利略受審近300年后，即1928年，羅馬教皇才在公開集會(huì)上承認(rèn)對(duì)伽利略的審判是錯(cuò)誤的。第六頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。

牛頓出生于英國(guó)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(zhǎng)期擔(dān)任英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，他還擔(dān)任過英國(guó)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)。第七頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。

劍橋大學(xué)牛頓數(shù)學(xué)橋牛頓故居第八頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。3、經(jīng)典力學(xué)體系的建立——牛頓A、標(biāo)志：B、內(nèi)容：C、特征：D、意義：E、運(yùn)用：1687年《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的出版。提出萬(wàn)有引力定律和牛頓力學(xué)三定律。利用該理論發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星。注重實(shí)驗(yàn)，數(shù)學(xué)化。對(duì)解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定意義第九頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。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(cè)紀(jì)錄不大相符。根據(jù)萬(wàn)有引力理論，人們?cè)O(shè)想這可能是由于有一顆未知行星對(duì)天王星產(chǎn)生影響的結(jié)果。

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(zhǎng)在收到科學(xué)家勒維列來(lái)信的當(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星—海王星。勒維列無(wú)需觀測(cè)星空，就在筆尖上發(fā)現(xiàn)了新行星。牛頓力學(xué)又創(chuàng)造了新的奇跡。

海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)第十頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。二、相對(duì)論的創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋一些新問題20世紀(jì)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)新高度第十一頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。愛因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻。

為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說(shuō)明，愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說(shuō)：“我打個(gè)比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說(shuō)愛，那么，同樣的時(shí)間你覺得哪一個(gè)更長(zhǎng)？”男青年說(shuō)：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺得長(zhǎng)久。”這故事形象說(shuō)明了時(shí)間和空間相對(duì)性。第十二頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。北極：赤道：當(dāng)速度接近光速時(shí)當(dāng)速度達(dá)到光速時(shí)：質(zhì)量（重量）增加時(shí)間變慢——鐘慢效應(yīng)長(zhǎng)度變短——尺縮效應(yīng)鐘表不走了——時(shí)間停止了時(shí)間、空間、物體質(zhì)量隨物體運(yùn)動(dòng)而變化第十三頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分?！霸缰绱?，我寧可當(dāng)個(gè)修表匠！”第十四頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。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(lái)解釋①愛因斯坦解釋光電效應(yīng)②丹麥玻爾提出量子理論三、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(guó)普朗克提出量子假說(shuō)③彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)微觀世界方面的不足。④開闊視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式第十五頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。普朗克生于德國(guó)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(guó)人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠(chéng)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）第十六頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。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(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說(shuō)：輻射像物質(zhì)一樣，是由具有能量的基本單位量子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第十七頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。小結(jié)伽利略（奠基）牛頓（建立）經(jīng)典力學(xué)相對(duì)論愛因斯坦量子論普朗克等第十八頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。

1．英國(guó)著名哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家羅素說(shuō)：“幾乎所有現(xiàn)代世界與古代世界之間的區(qū)別，都得歸功于在17世紀(jì)取得最輝煌成就的科學(xué)。”“17世紀(jì)取得最輝煌成就的科學(xué)”指的是()

A．自由落體定律 B．經(jīng)典力學(xué)體系 C．相對(duì)論 D．量子理論

解析：解答本題要抓住關(guān)鍵詞“17世紀(jì)”“最輝煌”，結(jié)合所學(xué)知識(shí)可知只有B項(xiàng)符合。

答案：B第十九頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。2．《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書()

A．發(fā)表于1768年 B．其作者是伽利略 C．提出了物體運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律 D．提出了自由落體定律

解析：本題考查學(xué)生的識(shí)記能力。該著作是1687年牛頓發(fā)表的，提出了物體運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律，D項(xiàng)是伽利略的成就。

答案：C第二十頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。3．自然科學(xué)理論具有驚人的預(yù)見性。海王星的發(fā)現(xiàn)與下列哪一理論有關(guān)？()

A．生物進(jìn)化論 B．萬(wàn)有引力定律 C．相對(duì)論 D．量子論

解析：根據(jù)萬(wàn)有引力定律，人們發(fā)現(xiàn)了海王星，故本題選B項(xiàng)。

答案：B第二十一頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。4．相對(duì)論的兩大組成部分是()①狹義相對(duì)論②質(zhì)量守恒定律③廣義相對(duì)論④萬(wàn)有引力定律A．①③C．②③B．②④D．①④

解析：本題是對(duì)教材基礎(chǔ)內(nèi)容的考查。相對(duì)論包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。

答案：A第二十二頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。5．“使人類克服了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)步”說(shuō)的是()

A．萬(wàn)有引力定律的建立 B．相對(duì)論的提出 C．量子論的提出 D．物體運(yùn)動(dòng)三大定律的提出

解析：本題考查理解能力。注意題干中的有效信息“微觀世界”可知與量子論有關(guān)。A、D兩項(xiàng)都是經(jīng)典力學(xué)，B項(xiàng)是關(guān)于宏觀世界方面的理論。

答案：C第二十三頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。1、一位科學(xué)家的墓碑上鐫刻著這樣的銘文：“他以神一般的力量……第一個(gè)說(shuō)明了行星的運(yùn)動(dòng)和圖像?！边@位科學(xué)家應(yīng)該是()A．伽利略B．牛頓C．愛因斯坦D．普朗克B第二十四頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。2、20世紀(jì)初，愛因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)的一場(chǎng)變革。它()A．否定了經(jīng)典力學(xué)體系B．打破了絕對(duì)時(shí)空觀C．徹底解決了19世紀(jì)以來(lái)物理學(xué)面臨的危機(jī)D．標(biāo)志著對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)開始進(jìn)入微觀粒子世界B第二十五頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。1、17世紀(jì)是人類在自然科學(xué)領(lǐng)域取得重大突破的時(shí)期，其原因不包括A、資本主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求B、科學(xué)家的艱苦努力C、理性主義的確立D、工業(yè)資本主義的推動(dòng)隨堂練習(xí)第二十六頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。3、英國(guó)著名詩(shī)人蒲伯說(shuō)：“自然界和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說(shuō)，讓牛頓出生吧！于是一切都是光明?！庇纱丝梢钥闯雠ｎD的主要貢獻(xiàn)是A、建立了經(jīng)典力學(xué)體系B、建立了微積分理論C、提出了萬(wàn)有引力定律D、提出了進(jìn)化論的觀點(diǎn)隨堂練習(xí)第二十七頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。4、證明“天上一日，地上一年”的民間說(shuō)法的是A、牛頓萬(wàn)有引力定律B、愛因斯坦相對(duì)論C、量子論D、牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律隨堂練習(xí)第二十八頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。本專題總體知識(shí)結(jié)構(gòu)

科學(xué)革命技術(shù)革命物理學(xué)領(lǐng)域生物學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展（從伽利略到牛頓）量子理論的誕生（從普朗克到愛因斯坦）相對(duì)論的建立（愛因斯坦）進(jìn)化論理論（達(dá)爾文與赫胥黎）萬(wàn)能蒸汽機(jī)與“蒸汽時(shí)代”（瓦特）電力的廣泛應(yīng)用與“電氣時(shí)代”（法拉第、西門子等）現(xiàn)代信息技術(shù)與信息時(shí)代現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展第二十九頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。愛因斯坦1905年提出的相對(duì)論，后來(lái)稱作狹義相對(duì)論，以光速永不改變、相對(duì)性原則來(lái)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(cè)定也是一個(gè)小時(shí)。但是由地面上的人員，來(lái)測(cè)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(cè)量時(shí)間，長(zhǎng)度是不一樣的。什么是狹義相對(duì)論？第三十頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。什么是廣義相對(duì)論？廣義相對(duì)論是新的萬(wàn)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(chǎng)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)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。

第三十一頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。第七單元近代世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展科學(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(duì)論和量子論、進(jìn)化論（19、20課）----三次科技革命（21課）科技?xì)v程第三十二頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展量子理論的誕生(從普朗克到愛因斯坦)

相對(duì)論的建立（愛因斯坦）現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展本課知識(shí)結(jié)構(gòu)近代物理學(xué)的奠基人和革命者伽利略對(duì)亞里士多德力學(xué)觀的否定

牛頓對(duì)前人科學(xué)理論的發(fā)展

第三十三頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。

劍橋大學(xué)牛頓數(shù)學(xué)橋

數(shù)學(xué)橋又稱牛頓橋，是位于劍橋大學(xué)內(nèi)的一座木橋。相傳，這座橋是牛頓運(yùn)用數(shù)學(xué)和力學(xué)原理設(shè)計(jì)建造的，整座橋上沒有使用一根釘子，堪稱是個(gè)奇跡。后來(lái)，好奇的學(xué)生把它拆下來(lái)，想看個(gè)究竟。誰(shuí)知拆下容易，恢復(fù)難！無(wú)論他們用什么方法，就是恢復(fù)不了原樣，連校方也無(wú)能為力，最后，不得不用釘子固定，才重新將木橋架起來(lái)。第三十四頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。牛頓故居第三十五頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。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(guó)總統(tǒng)羅斯福，建議美國(guó)研制原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)勝法西斯國(guó)家。1945年8月，美國(guó)先后在日本的廣島、長(zhǎng)畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對(duì)無(wú)辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。第三十六頁(yè)，編輯于星期五：二十一點(diǎn)七分。當(dāng)原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來(lái)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(shuō)，“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