（人教版）高中历史必修3第四单元 近代以来世界的科学发展历程 第11课《 物理学重大进展》（新课导入 新课讲授 课堂总结 课堂检测）课件（共37张PPT）

课件37张PPT。 第11课
物理学的重大进展1.本课由十七世纪自然科学的发展视频导入新课，主要根据视频内容提出问题引导学生进行针对性的预习，使他们对近代物理学的发展历程有初步的认识；然后通过几则材料，创设新情境、新问题，使他们对物理学知识有一定的升华。
2.在处理本课重点“经典力学、相对论、量子论”的重大贡献时，分时段分别讲解让学生理解物理学各历程发展的原因及内容。同时突出人文和科学结合，人文为主线，科学发展贯彻，突出情感态度价值观。把物理知识与历史结合，深入浅出，让学生理解科学就是不断质疑过去，科学精神就是求真求实；并且看到科学是一把双刃剑。
1.识记经典力学、相对论和量子论的主要内容。
2.理解16世纪末17世纪初物理学方面取得突出成就的历史条件。
3.分析相对论和量子论诞生的原因及其在物理学上的影响。
4.认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位，分析经典力学与相对论的关系，归纳量子论发展的历程。托勒密的什么学说？哥白尼提出了相反的什么学说？伽利略有什么新发现？托勒密：完整的地心体系。
哥白尼：“日心说”
伽利略：木星周围有四颗卫星围绕。who？伽利略牛顿爱因斯坦普朗克探究一：经典力学
1.经典力学产生的背景
2.伽利略、牛顿对近代物理学的贡献
探究二：相对论和量子论
1.相对论产生的背景、发展过程、意义
2.量子论产生的背景、发展过程、意义
“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？直觉和观察一、认识史上的飞跃——经典力学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？ 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①创立科学的研究方法：
②物理学：
③天文学：
实验和观察外力是改变运动状态的原因，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。1.成就：（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。（一）经典力学的奠基者——伽利略牛顿说：“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。”（二）经典力学的建立者——牛顿标志：
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）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。在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；
牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思维，谁企图在真理的认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。——爱因斯坦 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。 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。”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。4.意义: （1）相对论的提出是物理学领域的一次重大革命
（2）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。
（3）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？笑话：
有一次，卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴会，都受到了热闹的欢迎。卓别林说：大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。 说明了相对论深奥难懂，而且有悖于人们的日常生活。 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 三、量子论的诞生与发展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。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19世纪物理学危机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.牛顿被公认为伟大的科学家,但他自己却非常谦虚地说:“我之所以有这样的成就,那是因为我站在巨人们的肩膀上。”从与牛顿取得的主要成就的关系来看,这里的“巨人”最有可能是(　　)
A.伽利略　　B.哥白尼　　
C.达尔文　　D.爱因斯坦A2.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（ ）
①注重实验 ②数学化
③体现微观世界 ④经验法
A. ①② B. ①③
C. ②③ D. ①②④A 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B4.1949年11月,伦敦《泰晤士报》的标题极为醒目:“科学革命、新时空论、牛顿引力论的颠覆。”该报道的主题可能是(　　)
A.爱因斯坦与相对论
B.普朗克与量子论
C.达尔文与进化论
D.瓦特与万能蒸汽A5.古语云:“潮者,据朝来也;汐者,言夕至也。”下列能对这一自然现象做出科学解释的理论是( 　)
A.伽利略的自由落体定律
B.牛顿的经典力学体系
C.普朗克的量子理论
D.爱因斯坦的相对论B