物理学的重大发展市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第四单元第四单元 近代以来世界科学发展历程近代以来世界科学发展历程科学勃兴科学勃兴 进展辉煌进展辉煌转化生产转化生产 科技革命科技革命文艺复兴文艺复兴 思想解放思想解放-经典力学、相对经典力学、相对论和量子论、进化论论和量子论、进化论（1111、1212课）课）-三次科技革命（三次科技革命（1313课）课）科技历程科技历程第1页单元总体知识结构单元总体知识结构科科学学革革命命技技术术革革命命物理学物理学领域领域生物学生物学领域领域经典力学体系创建和发展（从伽利略到牛顿）经典力学体系创建和发展（从伽利略到牛顿）相对论建立（爱因斯坦）相对论建立（爱因斯坦）进化论理论（达尔文与赫胥黎）进化论理论（达尔文与赫胥黎）“蒸汽机时代蒸汽机时代”（瓦特）（瓦特）电力广泛应用与电力广泛应用与“电气时代电气时代”（法拉第、西门子等）（法拉第、西门子等）当代信息技术与信息时代当代信息技术与信息时代当当 代代 物物 理理学学 理理 论论 发发展展量子理论诞生（普朗克量子理论诞生（普朗克)第2页物理学物理学 （经典力学、相对论、量子论）（经典力学、相对论、量子论）生物学生物学 （进化论）（进化论）三次科技革命创造创造三次科技革命创造创造 （蒸汽机、电力、计算机）（蒸汽机、电力、计算机）第四单元第四单元 近代以来世界科学发展历程近代以来世界科学发展历程科学理论科学理论科学技术科学技术第第1111课课 物理学重大发展物理学重大发展第第1212课课 探索生命起源之迷探索生命起源之迷第第1313课课 从蒸汽机到互联网从蒸汽机到互联网第3页近代科学开端标志：近代科学开端标志：天文学革命天文学革命近代科学正式形成标志：近代科学正式形成标志：经典力学体系建立经典力学体系建立近代科学近代科学：以试验事实为依据并含有严：以试验事实为依据并含有严密逻辑体系和数学表述形式科学密逻辑体系和数学表述形式科学第4页第第11 11课课物理学重大发展物理学重大发展第5页第11课物理学重大进展一.经典力学创建1.近代科学产生背景2.伽利略经典力学奠基者3.牛顿创建经典力学体系二.相对论创建1.背景：19世纪出现经典力学无法解释新现象2.提出：爱因斯坦狭义相对论和广义相对论3.历史意义：对物理学对人类思想三.量子论诞生与发展1.背景：经典力学无法解释微观粒子运动2.诞生：19普朗克提出量子假说3.发展：爱因斯坦玻尔4.意义：革命性进步当代物理学基础开阔视野适合用于宏观物体低速运动状态适合用于宏观物体低速运动状态适合用于宏观宇宙高速运动状态适合用于宏观宇宙高速运动状态适合用于微观世界粒子运动适合用于微观世界粒子运动第6页经典力学经典力学小结：力学进展历程小结：力学进展历程、量子力学、量子力学相对论力学相对论力学经典力学奠基17世纪初经典力学建立17世纪后期相对论相对论2020世纪初世纪初量子论量子论2020世纪初世纪初伽利略伽利略（意）（意）牛顿牛顿（英）（英）爱因斯坦爱因斯坦（德）（德）普朗克普朗克（德）（德）第7页1.（四川卷第19题）哥白尼学说虽被以后科学发展所扬弃，但人们依然视其为一场“革命”。这是因为它A撼动了中世纪神学基础，显示了挑战权威态度B开创了近代试验科学，提出了研究自然新方法C概括了宇宙运动规律，指导了人类认识自然方向D开辟了天文学新领域，标志着近代自然科学形成第8页2 2图图9 9是一张历史研究是一张历史研究性学习活动宣传海报配性学习活动宣传海报配图。据此判断以下标图。据此判断以下标题中最适合于这份海报题中最适合于这份海报是是A A“超越时空梦想超越时空梦想”B B“探索与发觉：海王星探索与发觉：海王星”C C“普朗克假说与验证普朗克假说与验证”D D“比萨斜塔比萨斜塔亚里士多德力学学说终止亚里士多德力学学说终止”第9页3.（海南卷19）20世纪初，爱因斯坦相对论提出是物理学一场变革。它A.标志着对物质世界认识开始进入微观粒子世界B.否定了经典力学体系C.彻底处理了19世纪以来物理学面临危机D.打破了绝对时空观第10页4.(广东卷25)20世纪初，物理学本身发生了一场革命性改变。以下选项中推进这一改变是A电创造和利用B经典力学发展C量子论提出和发展D原子能在军事上应用第11页5.（江苏卷20）“把能量改变看成是跳跃式进行，成功地解释了经典理论无法解释一些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续改变观念。”这一理论诞生主要是由以下哪一问题引发？A研究热辐射B揭示时空本质属性C解释光电效应D预测未知行星方位第12页一、经典力学创建一、经典力学创建 1、近代自然科学产生背景、近代自然科学产生背景资本主义工业和商品经济发展为近代自资本主义工业和商品经济发展为近代自然科学产生奠定物质基础并成为主要动然科学产生奠定物质基础并成为主要动力。力。新兴资产阶级在经济上和政治上对自然新兴资产阶级在经济上和政治上对自然科学迫切需要科学迫切需要 文艺复兴、地理大发觉和宗教改革推进文艺复兴、地理大发觉和宗教改革推进优异科学家实践和刻苦钻研优异科学家实践和刻苦钻研第13页伽利略伽利略（1564-16421564-1642）意大利伟大物理学家和意大利伟大物理学家和天文学家，被誉为天文学家，被誉为“近近代科学之父代科学之父”。二二.经典力学创建经典力学创建 1.1.伽利略伽利略经典力学奠基者经典力学奠基者第14页2.2.伽利略伽利略经典力学奠基者经典力学奠基者贡献：贡献：创建科学研究方法：试验和观察。创建科学研究方法：试验和观察。物理学：试验证实力与运动状态关系，发觉物理学：试验证实力与运动状态关系，发觉自由自由落体定律落体定律，改变了亚里士多德以来相关运动观念，改变了亚里士多德以来相关运动观念天文学：自制天文学：自制望远镜望远镜观察天体并取得大量结果第观察天体并取得大量结果第一人，证实了哥白尼一人，证实了哥白尼“日心说日心说”正确性。正确性。重大意义：重大意义：开创了以试验事实为依据并有严密逻辑体系近开创了以试验事实为依据并有严密逻辑体系近代科学，标志着物理学真正开端代科学，标志着物理学真正开端 为经典力学建立奠定了基础。为经典力学建立奠定了基础。第15页1632年伽利略出版关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话。1633年，罗马教皇召令他到罗马受审，强迫他签字“悔悟”并判处终生监禁。伽利略受审3多后，即1983年，罗马教皇为伽利略平反。第16页伽利略所做两个铁伽利略所做两个铁球同时落地试验球同时落地试验 有些人记载伽利有些人记载伽利略曾在意大利比萨略曾在意大利比萨斜塔上作过自由落斜塔上作过自由落体试验。结果两个体试验。结果两个重量相差重量相差1010倍球同倍球同时落地，证实了亚时落地，证实了亚里士多德观点是错里士多德观点是错误。误。“两个铁球同时落地！两个铁球同时落地！”第17页伽利略手稿伽利略手稿伽利略折射式望远镜伽利略折射式望远镜16，伽利略创制了天文望远镜。他观察到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。第18页牛顿牛顿（1643164317271727）英国伟大科学家，英国伟大科学家，在物理学、数学、天在物理学、数学、天文学等方面都作出了文学等方面都作出了卓越贡献。他毕业于卓越贡献。他毕业于剑桥大学三一学院剑桥大学三一学院,曾曾长久担任英国皇家学长久担任英国皇家学会会长，还担任过英会会长，还担任过英国议会议员，被授予国议会议员，被授予爵士称号。爵士称号。3.3.牛顿创建经典力学体系牛顿创建经典力学体系第19页3.3.牛顿创建经典力学体系牛顿创建经典力学体系内容：内容：创建标志：创建标志：16871687年发表自然哲学数学原理年发表自然哲学数学原理提出了物体机械运动三大定律和万有引提出了物体机械运动三大定律和万有引力定律等，形成了以试验为基础以数学力定律等，形成了以试验为基础以数学为表示形式牛顿力学体系。为表示形式牛顿力学体系。意义意义:对解释和对解释和预见预见物理现象有决定性意义（发觉了海王物理现象有决定性意义（发觉了海王星、冥王星）星、冥王星）实现了自然科学第一次理论性大综合；标志着近代实现了自然科学第一次理论性大综合；标志着近代科学正式形成科学正式形成牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类进牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类进入蒸汽时代入蒸汽时代用数学方法准确描述宇宙运行自然法则，为法国启用数学方法准确描述宇宙运行自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础第20页力学方面：提出物体运动三大定律和万有引力定律数学方面：创造了二项式定理；与莱布尼兹几乎同时创建了微积分学。光学方面：发觉了太阳光光谱，17出版了光学一书，创建了光“微粒说”。天文学领域：1671年创制了反射望远镜。知识拓展：牛顿主要贡献知识拓展：牛顿主要贡献牛顿创造了第一架反射望远镜牛顿创造了第一架反射望远镜第21页经典力学适用范围：经典力学适用范围：1.1.只适合用于只适合用于宏观物体宏观物体（宏观世界）运动（宏观世界）运动;2.2.只适合用于只适合用于低速运动低速运动物质，是物质，是绝正确时空论绝正确时空论第22页海王星发觉海王星发觉第23页 二、相对论创立1.背景：（1）经典力学体系建立在日常生活中常见低速运动物质之上，认为时间和空间是绝对，两者是没有任何直接联系。(2)19世纪科学得到了飞速发展，物理学研究深入到物质内部微观世界，其次扩展到整个宇宙。物理学研究中遇到了一些经典力学无法解释新问题。2.提出：爱因斯坦提出“狭义相对论”和“广义相对论”3.历史意义：（1）对物理学：一次重大革命；相对论否定了经典力学绝对时空观，也发展了牛顿力学（2）对人类思想：相对论打破了绝对化思维模式，为人们提供了辨证地看待世界途径第24页2.2.爱因斯坦提出相对论爱因斯坦提出相对论爱因斯坦（1879-1955）德国伟大物理学家。19青年爱因斯坦发表论动体电动力学，提出狭义相对论，引发了20世纪物理学一场革命。19建立广义相对论。1933年因遭德国法西斯迫害前往美国，后入美国籍。第25页广义相对论广义相对论则推广到含有加速度参考系中则推广到含有加速度参考系中（非惯性系）。（非惯性系）。认为空间和时间性质不但取决于物质运认为空间和时间性质不但取决于物质运动情况，也取决于物质本身分布状态。动情况，也取决于物质本身分布状态。狭义相对论狭义相对论讨论是匀速直线运动参考系讨论是匀速直线运动参考系（惯性参考系）之间物理定律。（惯性参考系）之间物理定律。认为时间和空间伴随物质运动速度改变认为时间和空间伴随物质运动速度改变而改变，会发生尺缩效应和钟慢效应；质而改变，会发生尺缩效应和钟慢效应；质量会伴随物体运动速度增大而增大。量会伴随物体运动速度增大而增大。相对论主要内容：相对论主要内容：第26页第27页爱因斯坦于爱因斯坦于2020世纪初提世纪初提出出质量能量公式质量能量公式E=MC2E=MC2。这一质能转化原理揭示这一质能转化原理揭示了原子内部所蕴藏巨大了原子内部所蕴藏巨大能量秘密，为原子能利能量秘密，为原子能利用奠定了理论基础。用奠定了理论基础。第28页第29页相对论从一开始就受到包含一些科学家在内很多人反对。19爱因斯坦取得了诺贝尔奖，当初不少德国诺贝尔奖取得者威胁说，假如给相对论授奖，他们就要退回已取得奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论建立者得奖，相对论一直没有取得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为试验所证实。这件事对你有何启示？这件事对你有何启示？不要被常识和日常经验所蒙蔽，不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识并不一定总是正确。常识并不一定总是正确。第30页 相对论打破了牛顿以来传统绝对时空相对论打破了牛顿以来传统绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反应是宏观物体低速运动客牛顿力学反应是宏观物体低速运动客观规律，而狭义相对论反应是物体高速观规律，而狭义相对论反应是物体高速运动客观规律，是对牛顿力学运动客观规律，是对牛顿力学继承和发继承和发展展。牛顿力学是相对论一个特例（物体低牛顿力学是相对论一个特例（物体低速运动状态），包含在相对论体系中。速运动状态），包含在相对论体系中。相对论和经典力学关系相对论和经典力学关系第31页 你认为应该怎样评价牛你认为应该怎样评价牛顿和爱因斯坦贡献？顿和爱因斯坦贡献？第32页三、量子论诞生与发展1.背景：电子和放射线发觉，打开了原子大门微观粒子运动不能用经典力学原理说明2、诞生：19德国普朗克提出量子假说。认为辐射像物质一样，是由含有能量基本单位量子来实现，把能量不连续概念带入了物理学。这一假说宣告了量子论诞生。3、发展：爱因斯坦利用量子理论成功解释光电效应玻尔提出了相关原子量子理论20世纪30年代，量子力学（研究微观世界粒子运动规律科学）建立普朗克（18581947）是近代德国伟大物理学家，量子论奠基人，曾取得19诺贝尔物理学奖。第33页 三、量子论诞生与发展三、量子论诞生与发展1 1、背景：、背景：2 2、诞生：、诞生：3 3、发展：、发展：4 4、影响：、影响：使人类对使人类对微观世界认识微观世界认识取得取得革命性进步革命性进步，是是2020世纪最深刻、最有成就科学理论之一世纪最深刻、最有成就科学理论之一量子论与相对论共同组成量子论与相对论共同组成当代物理学基当代物理学基础础，填补了经典力学在认识微观世界和宏，填补了经典力学在认识微观世界和宏观世界方面不足。观世界方面不足。不但推进了物理学本身发展，而且还开不但推进了物理学本身发展，而且还开阔了人们视野，改变了人们阔了人们视野，改变了人们认识世界角度认识世界角度和方式和方式。第34页