第11课 物理学的重大进展

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下落的苹果
升空的“神五”
举例：生活中的物理现象
第 11 课 物理学的重大进展
物理学发展的过程
经典力学奠基者
（17世纪初） 经典力学建立者
（17世纪晚期） 从经典力学发展到相对论、量子论
（19世纪末～20世纪初）
伽利略（意） 牛顿（英） 爱因斯坦（德）
普朗克（德）
一、经典力学
1、奠基者
思考：为什么16c中期科学会出现新发展 ？
（1）科学新发展的背景
文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响
——伽利略
①物理学方面
（2）贡献
A.外力并不是维持运动状态的原 因，只是改变运动状态的原因；
② 天文学方面
A.利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人；
(3)意义：
B.发现自由落体定律等定律；
B.证明了哥白尼“日心说”的正确性；
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
2、建立者——牛顿
思考： 身前身后，牛顿为什么总赢得掌声不断、鲜花无数？
(2)物理学的成就：
物体运动三大定律；万有引力定律；
形成了以实验为基础、以数学为表达形式的经典力学体系；
1、奠基者——伽利略
(1)代表作：
《自然哲学的数学原理》
——标志着经典力学的成熟
(3)意义：
经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义，它的建立标志着近代科学的形成。
二、相对论的创立
1、背景
2、过程
（1）1905年提出狭义相对论(内容)
（2）1916年，完成广义相对论的最终形式(内容)
P56 ①②③
3、意义
(2)19世纪科学得到了飞速发展，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题,面临挑战。
(1)19世纪末三大发现：x射线、放射性和电子；
1、背景
2、诞生
普朗克提出量子假说，宣告量子论诞生
爱因斯坦用量子理论成功解释光电效应；
玻尔提出有关原子的量子理论；
20世纪30年代，量子力学建立。
三、量子论的诞生与发展
3、发展
微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明
1）使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
4、意义
2）它与相对论一起，构成了现代物理学的基础。
3）弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
小结：物理学的发展给了我们什么样的启示？
敢于质疑，勇于创新，实践出真知
1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为①否定了经典力学的绝对时空观 ②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 ③打破了经典力学体系的局限 性 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
A、①②③ B、②③④ C、①③④ D、①②④
2、 现代自然科学和现代技术革命的基础是
A、牛顿力学 B、相对论
C、量子假说 D、量子理论、相对论
A
D
3、下列表述不正确的是
A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础
B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象
C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的
D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步
4、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
C
B
谢 谢!
伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭。17岁进比萨大学学医，但他对物理和数学很有兴趣。他做了大量的实验和研究工作，首次用自制的天文望远镜细心地观察了天体，宣告了和哥白尼学说完全相符的结论。伽利略把他在望远镜中所观察到的壮丽景象，到处宣传，并用观察到的事实和力学原理作了严密的论证，进一步维护和发展了哥白尼的体系。教会向伽利略发出多次警告，但是他无视这一警告，发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。伽利略的“异端”活动引起了教会的恐慌，罗马教皇向宗教裁判所带头提出控诉，于是这位体弱抱病的科学家被送进了监牢，遭到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究物理学，写出《关于两门新科学的谈话和数学证明》。
伽利略对亚里士多德力学观的否定
亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。如：“推箱子”的例子
伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。
1912年哥白尼迁到波兰的一个古代城堡——弗隆堡。在城堡的西北角，有一座箭楼。这座箭楼，就是举世闻名的天文学家哥白尼观察天文的天文台、天文学史上著名的“哥白尼塔”。无论盛夏或严冬，他用自制的、粗劣的仪器，不分昼夜地观察天文，完成了对天体的观测，写成了不朽的巨著《天体运行论》。
哥白尼塔
哥白尼提出“太阳中心说”从根本上动摇了宗教神学的理论基础
1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。
伽利略的折射式望远镜
伽利略的手稿
伽利略受审
牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。
牛顿（ 1642—1727）
牛顿（1642-1727）
著作：《自然哲学的数学原理》
（1687）他提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，创建牛顿力学体系。
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。
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
1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖金，但奖来得十分不易。当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获奖章，结果评委会找到了一个办法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。
-----吴国盛《科学的历程》
成功的秘诀
一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一 个公式给他：A＝x＋y＋z 爱因斯坦解释道：“A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法……” “z代表什么？”青年迫不及待地问。“代表少说废话。”爱因斯坦说
1955年 4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼： 我们全都获益不浅， 全世界都感谢他的教诲； 那专属他个人的东西， 早已传遍广大人群。 他像行将陨灭的彗星， 光华四射， 把无限的光芒同他的光芒永相连结。 他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。
普朗克（1858—1947）生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗 克家是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，他的 业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登 山运动。
量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。
量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。
　　今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。