人教版必修三第11课物理学的重大进展（共29张PPT）

课件29张PPT。第一个“苹果”
——诱惑了夏娃，使人类有了智慧之源第二个“苹果”
——砸醒了牛顿，使人类有了近代科学第三个“苹果”
—— 成就了乔布斯，使人类有了精彩生活“三个苹果”改变了世界 ——物理学的重大进展课标要求：
了解经典力学的主要内容，认识其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。当 邂逅科学 “凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动。若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东西。当没什么东西推它时，它就会停止移动，是一个推着一个，不能无限制地追溯上去，“必然存在第一推动者” ;“落体的速度与重量成正比”
思考：亚里士多德关于运动的观点是建立在什么基础上？直觉和观察1590年，伽利略做比萨斜塔实验思考：伽利略关于运动的观点是建立在什么基础上？实验和观察 阿波罗15号的宇航员大卫·斯科特1971年8月2日在无空气月球表面上使用一把锤子和一根羽毛重复了这个试验，证明且让地球上的电视观众亲眼看到了两个物体同时掉落在月球表面上。 木星和它的伽利略卫星 1610年，伽利略用望远镜发现有4颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球科学界。
伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发现的16颗木星卫星中，有４颗叫“伽利略卫星”。 他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的“日心说”找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。1642年，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！”他还重复着这样一句话：“追求科学需要特殊的勇气。”体会伽利略身上所蕴含的什么样的科学精神？①创立科学的研究方法：
②物理学：
③天文学：
实验和观察发现自由落体定律等。自制望远镜观察天体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。一、经典力学1、伽利略奠定基础（1）成就： 科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开的最伟大的书里的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。
——伽利略（2）意义：开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。 牛顿说：“我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。”威斯敏斯特大教堂中的牛顿墓这里安葬着艾萨克·牛顿爵士。
他以近乎于神的智力，及其独创的数学原理，
第一次证明了行星的运动与形状，
彗星的轨道和海洋的潮汐，并前所未有地探索了光线的折射和颜色的性质。
勤奋，睿智，虔诚，
他在对于自然和经典的研究中，
用他的哲学确证了上帝的尊严，
用他的方式传播了福音的真谛。
欢呼吧，凡人！
为人类曾有过如此伟大的荣光！
他生于西元一六四二年十二月廿五日，卒于西元一七二七年三月廿日。标志：
内容：
特点：
意义：
局限：
2、牛顿创立经典力学1687年《自然哲学的数学原理》运动三大定律和万有引力定律以实验为基础，以数学为表达形式只适用宏观世界低速运动状态，绝对的时空观无法解释微观高速运动现象。（1）对解释和预见物理现象有决定意义，是经典物理学和天文学的基础，标志着近代科学的形成。
（2）为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础；
（3）牛顿力学和热学引发了第一次工业革命；
第一件，用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。
古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，说地球是个扁球体，象只大桔子。此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。历史上证实牛顿
力学的三件事第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期。
长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，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，指出它的回归周期是75—76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。 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？科学家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，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就看到了一颗新的行星—海王星。第三件：
用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置1895年德国物理学家伦琴
发现X射线，1901年获诺奖 19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。” ？1897年汤姆逊用实验发现电子,1906年获诺贝尔奖1898年12月26日,居里夫妇发现镭，1903年获诺贝尔奖 1900年的4月，热力学的奠基人，著名的开尔文男爵在一个科学报告会上作了一篇名为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》的演讲。在这篇演讲中提到，在光学和热学领域，各有一个实验现象还无法用牛顿经典理论来解释，因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌云。当时的人们普遍比较乐观，认为这两朵乌云迟早会云开雾散，最终被经典理论很好的解释。但是，后来的事实证明，正是这两朵乌云引发了磅礴的大雨，使牛顿的经典时空观在科学领域发生了倾覆。而这两朵乌云引发的两场理论革命——相对论和量子论，正是现代科学的基石。二、相对论的创立1、背景:
2、提出:
3、内容：
19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释面临的新问题20世纪初，爱因斯坦（德）提出相对论时间：钟慢效应质量：质增效应空间：尺缩效应否定了经典力学
的绝对时空观将经典力学概括于相对论力学体系之中，推动物理学的发展（1）狭义相对论：1905年
①物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加；
②空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
（2）广义相对论：1916年
空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。 为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”2、意义: 是物理学领域的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性。它发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。 “今天我们观测哪颗恒星或者类星体离我们多远、谈论暗物质和暗能量、黑洞等等，所有的一切都离不开相对论。” “爱因斯坦为我们建立了一个很好的框架，沿着他给出的道路，后世的科学家在不同的领域里进一步认识我们的这个世界 。
——天体物理学家李竞时空的可变性及时空变化的联系性卫星定位系统GPS 你还知道相对论在哪些方面有应用？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。 慕尼黑的物理学教授菲利普·冯·约利曾劝说普朗克不要学习物理，他认为“这门科学中的一切都已经被研究了，只有一些不重要的空白需要被填补，把一生奉献给物理学，实在是太可惜了”，这也是当时许多物理学家所坚持的观点，但是普朗克回复道：“我并不期望发现新大陆，只希望理解已经存在的物理学基础，或许能将其加深。” 因发现能量量子而对物理学的进展做出了重要贡献，并在1918年荣获诺贝尔物理学奖 加热到不同温度的物体发出不同颜色的光 科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。
1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量子假说：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。三、量子论的诞生与发展1.背景（1）19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到了原子的内部；
（2）微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明；2.成就提出：1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，标志量子论的诞生；
发展：爱因斯坦用量子论成功解释了“光电效应”；
丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论；
20世纪30年代，量子力学建立起来。 詹姆斯·卡卡廖斯在《量子力学的奇妙故事》一书引言中的所述：“量子力学在哪？你不正沉浸于其中吗。” 摆放数十亿个微处理器
（晶体管）的英特尔芯片 激光 电子显微镜下的病毒 原
子
钟 3.意义（1）使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式；（2）成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，
与相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，推动了物理学自身的进步；经典力学：
解释低速运动、宏观世界物理现象近代物理学相对论：
高速运动量子论：
解释微观世
界物理现象
现代物理学
为相对论提出奠定基础继承和发展了经典力学经典力学、相对论、量子论的关系：19世纪物理学危机探究：请结合所学知识分析：16—20世纪近代科学得到发展的原因。 1. 资本主义的发展需要科技知识，又为科技发展奠定了物质基础，这是近代自然科学创立发展的社会前提。 2. 文艺复兴、宗教改革和启蒙运动，为近代自然科学的诞生和发展奠定了思想基础。 3. 欧洲先进国家保护奖励科技发明，改革教育制度和专利制度，组织科研机构，推动了近代科学的创立和发展 4. 中国的四大发明和希腊自然哲学传人西欧，开阔了人们的眼界，并为科学研究提供了丰富的材料。
5. 科学家努力探索，促进了科学的发展。1.学者陈衡哲在《西洋史》中写道：“科学与文艺是文化的双翼，缺了一样，那个文化便成为畸形的了。科学是偏向理性的，文艺是偏于情感的。”基于这样的认识，对启蒙运动兴起所起作用最大的莫过于：
A.牛顿 B.达尔文 C.达·芬奇 D.莎士比亚
2.哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为近代以来最伟大的科学家，其理论的共同之处是
A.得到了科学实验的验证
B.改变了人类对自然界的认识
C.推动了技术的重大突破
D.科学地概括出物质运动的定律3. “这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。”这一“发现”指的是
A．经典力学 B．进化论 C．相对论 D．量子论4.（2010·天津文综11）20世纪初，提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是（ ）
A．普朗克 B．麦克斯韦 C．玻尔 D．爱因斯坦