历史必修三课件：第11课物理学的重大进展.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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,一,:,经典力学,1.,伽利略：,近代物理学之父,(1)16,世纪后物理学发展的原因：,1,、文艺复兴、宗教改革不仅解放思想，也对科学研究产生影响。,2,、,资本主义的发展提供了物质基础,。,3,、科学家勇于探索的精神。,“,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。,一,:,经典力学,1.,伽利略：近代物理学之父,伽利略通过观察、实验：,发现了,自由落体定律；,证实,物体的下落速度与物体质量无关，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。,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，有颗叫,“,伽利略卫星,”,。,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,物理学发现自由落体定律，外力只是改变运动状态的原因,天文学：利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人，证明了哥白尼“日心说”的正确性,(,1,),伽利略的成就,(,2,),意义,:,开创了以实验科学为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,为经典力学的创立奠定基础,伽利略因支持哥白尼的日心说而接受教廷审讯,1633,年，罗马召令伽利略到罗马受审。伽利略受审近,300,年后，即,1928,年，罗马教皇才在公开集会上承认对伽利略的审判是错误的。,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。,”,2.,牛顿及其创立的经典力学体系,(1),牛顿的成就,代表作：,自然哲学的数学原理,物体运动三大定律；万有引力定律；,牛顿第一定律（惯性定律）：每个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态,牛顿第二定律（加速度定律）：运动的改变和所加的动力成正比，并且发生在所加力的那个直线方向上,牛顿第三定律（作用与反作用定律）：每一个作用总有一个相等的反作用和它相对抗,万有引力定律：任何物体都有吸引力，两个物体之间吸引力的大小，与它们的质量的乘积成正比，而与它们中心之间的距离的平方成反比，并作用于两个物体的连线方向上,2.,牛顿及其创立的经典力学体系,(1),牛顿的成就,用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期,。长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，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。牛顿力学剥掉了彗星的神秘外衣，对它的运行作出了科学预见，这是一个奇迹。,用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。,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？法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，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，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星,海王星。牛顿力学又创造了新的奇迹。,有了牛顿力学，秀才不出门，能知地球事，能知天上事。牛顿力学创造的一次又一次奇迹，使科学享有崇高的威望。,把地球上物体的运动和天体的运动概括到同一个理论中，,形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。,海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。,标志,着近代科学的形成，推动了物理学的发展。,(2),意义,:,然而，科学总是向前发展的。,20,世纪初，在牛顿经典物理学达到顶峰，形成一种权威的时候，科学上一系列无法解释的现象越来越需要科学本身的发展来解决。,经典力学中应注意的地方,1.,特征：,1,）注重实验,2,）数学化,2.,适用范围：,只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论。,牛顿力学认为存在绝对静止和绝对时间,，但到,19,世纪，无法解释研究中遇到的一些新问题。,二、相对论的创立,1.,背景：经典物理学的危机,2,、过程,（,1,）,1905,年提出狭义相对论；,（,2,）,1916,年，完成广义相对论的最终形式。,（1）物理学领域的一次重大革命(,否定了经典力学的绝对时空观，揭示时间和空间的本质属性,)；,（2）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。,3,、意义,很抱歉推翻了您的理论,爱因斯坦曾说道：,“,牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰，您所创造的许多观念直到今日都仍在引导我们的物理思维。虽然我们知道，当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。,”,也许将来某一天，会有一位少不更事的科学家说道：,“,爱因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰,”,爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制原子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。,45,年,8,月 美国 先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。从这件事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？,科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也会危害人类。,关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举，有此些是因为他的知名度太高，穿凿附会，以讹传讹；有些则是真实的。无论是真是假，人们对一位伟大物理学家的崇拜是不会改变的。,例如他穿的袜子左右脚常不同颜色；,爱因斯坦的小故事,用手推车推孩子散步，竟会由于,专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；,陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；,1952,年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为以色列都是犹太人，爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。,爱因斯坦,1905,年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到,“,时间,”,会因速度快慢而改变,的结论。,相对论的例子：,把两个完全一样的钟，分别放在地球的北极和赤道上，由于地球自转的缘故，赤道上的钟会比北极的钟走得慢一些。他的计算表明：当速度增大时，时间将会慢些；当速度达到光速时，时间也就停止了。,什么是狭义相对论？,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。,什么是广义相对论？,广义相对论是新的万有引力概念,广义相对论的重要结论是，,加速运动与引力场的运动是等价的,，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。,对此，爱因斯坦作了一个的比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。,红色,代表过去,蓝色,代表未来,黄绿,表连结过,去到未来,2005,世界物理年,对物理学家而言，这个标识象征的是光锥；对一般大众而言常被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。,1,、背景,19,世纪末,20,世纪初，,微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明,2,、诞生,1900,年，普朗克,提出量子假说，宣告量子论诞生,(1),爱因斯坦,成功解释光电效应；,(2),玻尔,提出有关原子的量子理论；,(3),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,1858-1947,（,1,）,量子论,是人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步,与相对论一起,构成了现代物理学的基础。,（,2相对论和量子论发现人们日常经验之外的宏观世界和微观世界的物质运动规律，不仅,推动,了物理学的进步，还大大,开阔,了人们视野，,改变,了人们认识世界的角度和方式。,4,、意义：,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）,科学家,主要成就,意义,伽利略,落体定律,为经典力学的创立和发展奠定基础,望远镜（天文方面）,证明哥白尼的“日心说”的正确性,注重科学研究方法,标志着物理学的真正开端,牛顿,自然哲学的数学原理,（物体运动三大定律和万有引力定律）,标志着牛顿力学体系的形成,(,即经典力学体系的形成,),标志着近代科学的形成,爱因斯坦,相对论（狭义、广义）、,（否定了经典力学绝对时空观，揭示了时间和空间本质，发展了牛顿力学，推动物理学的新高度,）,现代,物理学,的基础,普朗克,量子论,57页（弥补了,推动了,开阔了,改变了,）,物理学发展过程中的主要成就及意义,经典力学,伽利略奠基,牛顿创立,标志：,特点：,以,为基础,以,为表达形式,贡献,物理学：,发现,定律,天文学：,证明,的正确,影响,开创了重,和重,的近代科学,为,的创立奠定了基础,影响：,对解释和预见物理现象具有,意义,相对论,创立：,20,世纪初,创立,包括,相对论和,相对论,意义,否定了经典力学的,时空观,揭示了时空的,性,内涵：,时空会随物体,的变化而变化,出现,效应,量子论,1900,年,提出量子假说,发展,爱因斯坦提出,的量子理论,玻尔提出,的量子理论,诞生：,影响：,现代物理学基础,本课知识网络,自由落体,日心说,实验,逻辑,经典力学,1687,年,牛顿发表,自然哲学的数学原理,实验,数学,决定性,爱因斯坦,狭义,广义,运动速度,尺缩钟慢,是物理学领域的一次,重大革命,绝对,相对,光,原子,力学建立，对世,界的认识开始由,世界深入到,世界,量子,宏观,微观,改变认识,和,角度,方式,普朗克,相对论,量子论,中国古代科技特点与西方近代科技比较,中国古代科技,西方近代科技,重经验：,是对生产经验的总结和对自然现象的直接描述，缺乏理论探索。,(,属应用科学,),重实验：,注重观察和实验与严密逻辑体系相结合。,(,属理论科学,),技术化倾向严重，,封闭性强。,重理论、重分析,(,从理论高度概括分析,),、形成近代科学研究方法。,重实用，,服务于农业生产和统治需要,服务于工业生产和经济的发展。,及时训练,1,、,爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为否定了经典力学的绝对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体系的局限性 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,、,B,C,、,D,、,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,2,、现代物理学的基础是,A,、牛顿力学,B,、相对论,C,、量子假说,D,、量子理论、相对论,4,、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,5,、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,注重实验 数学化,体现微观世界 经验法,A.B.,C.D.,A,6.,下列物理学成就取得的先后顺序排列正确的是,落体定律 万有引力定律,狭义相对论 量子论,A.B.,C.D.,D,7.,牛顿在科学上贡献是多方面的，最重要的是在力学方面，下面关于牛顿的表述不正确的是,(,）,A.,除了在力学方面的重大贡献外，还是微积分的发明人之一,B.,著有科学巨著,自然哲学的数学原理,C.,他推测出了海王星和冥王星的存在,D.,他提出了三大定律和万有引力定律,C,