鹏版第11课物理学的重大进展ppt课件.ppt
第四单元 近代以来世界的科学发展历程,科学勃兴 进展辉煌,转化生产 科技革命,文艺复兴 思想解放,-经典力学、相对论和量子论、进化论（11、12课）,-三次科技革命（13课）,科技历程,单元总体知识结构,科学革命,技术革命,物理学领域,生物学领域,经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）,相对论的建立（爱因斯坦）,进化论理论（达尔文与赫胥黎）,“蒸汽机时代”（瓦特）,电力的广泛应用与“电气时代”（法拉第、西门子等）,现代信息技术与信息时代,现代物理学理论的发展,量子理论的诞生（普朗克),标志近代自然科学开端,文艺复兴时期哥白尼,材料 哥白尼那本不朽著作（天体运行论）的出版，他用这本书（虽然是胆怯地，而且可说是只在临终时）来向自然事物方面的教会权威挑战，从此自然科学便开始从神学中解放出来科学的发展从此便大踏步前进。 恩格斯,见课本第54页导言：,也为近代力学的发展奠定基础。（划上导言关键词）,阅读思考：1.为什么16世纪中期以后科学会出现新时期？2.伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？3.伽利略科学研究的主要意义有哪些？4.经典力学建立的标志是什么？5.牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意义？6.爱因斯坦创立相对论的原因是什么？相对论的主要内容是什么？相对论的创立有何意义？7.量子论是在什么背景下产生的？又是如何发展的？在量子论研究方面作出杰出贡献的科学家有哪些？量子论的建立有什么意义？,一、经典力学,1、经典力学奠基者,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,经济：资本主义发展为其提供了物质基础 思想：文艺复兴运动的影响科技工作者：科学家勇于探索的精神,-伽利略,（2）伽利略简介,伽利略（15641642），伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。 同时他是第一个把望远镜对准天空进行观测，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。,物理学方面（课本） -观察、实验结果,伽利略为什么被称为近代科学之父？他在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？伽利略对历史发展产生何影响？ （3）伽利略的贡献首先是 创立科学的研究方法：实验和观察。,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；确定匀速运动和匀加速运动这两个新概念 。, 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；,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；,他是第一个把望远镜对准天空进行观测的人。1609年，伽利略自己创制了天文望远镜（伽利略望远镜）。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星,从而证明哥白尼日心学说正确性。此后出版了星空使者一书。1632年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。,伽利略的折射式望远镜见课本历史纵横,伽利略的手稿,因伽利略证实哥白尼学说正确性，为此被罗马宗教裁判所传唤（见课本图),并责令保持沉默，1642年在贫病交加中死去，享年78岁。1983年罗马教廷终于承认350年前对伽利略的审判是错误的。人们争相传颂。哥伦布发现新大陆，而伽利略用望远镜发现了新的宇宙，因此，人们称伽利略是天上的哥伦布。,阅读下列材料思考伽利略对历史发展产生的影响： 伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论，不是常常可靠的，因为它们有时会引到错误的线索上去。人们的思维创造出一直在改变的一个宇宙的图景。伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重大意义。爱因斯坦物理学的进化,（1）改变人们认识世界的方法：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-实验科学（与中国传统科学：经验科学最大的不同）,（2）为后来经典力学的创造和发展奠定了基础（发现了落体定律，确定匀速运动和匀加速运动这两个新概念 ）,（4）伽利略对历史发展的影响和意义,（3）论证哥白尼日心学说的正确性，对思想解放有一定作用。,练习巩固：伽利略首创实验科学,在课本相应地方划上意义。,水平测试(2011年珠海模拟)牛顿被称为“近代科学之父”，但他自己却非常谦虚地说：“如果我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。”从与牛顿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,解析：根据题意可以知道“巨人”为牛顿的经典力学奠定基础，由此可以判断是伽利略。答案：A,标志着物理学的真正开端的是A、亚里士多德的发现及其研究研究方法B、伽利略的发现及其科学研究方法C、爱因斯坦的发现及其科学研究方法D、普朗克的发现及其研究方法,B,近代自然科学开端的标志是A、亚里士多德的发现及其研究研究方法B、伽利略的发现及其科学研究方法C、哥白尼的日心说D、牛顿力学体系形成。,C,阅读思考：1.为什么16世纪中期以后科学会出现新时期？2.伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？3.伽利略科学研究的主要意义有哪些？4.经典力学建立的标志是什么？5.牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意义？6.爱因斯坦创立相对论的原因是什么？相对论的主要内容是什么？相对论的创立有何意义？7.量子论是在什么背景下产生的？又是如何发展的？在量子论研究方面作出杰出贡献的科学家有哪些？量子论的建立有什么意义？,牛顿，英国著名的科学家，在物理学（物体运动三大定律）、数学（微积分的发明）、天文学（万有引力定律；依据万有引力预测未知行星）等方面作出做出卓越贡献。他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（ 16421727）,2.经典力学创立牛顿力学体系,牛顿故居位于英国伍尔索普领地，1643年的圣诞节，他就诞生在这座灰白色的石头建筑里。牛顿故居门前有那棵著名的苹果树，就在这棵树下，牛顿领悟到万有引力。树的下方立着一方绿色的铜质徽章，那是伊利莎白女王颁发的保护令。,2、经典力学的建立者牛顿,（1）建立,标志：1687年，英国资产阶级革命过程中 牛顿发表自然哲学的数学原理,内容：,（1）物体运动三大定律（2）万有引力定律,2、经典力学的建立者牛顿,（1）建立,标志：1687年，牛顿发表自然哲学的数学原理,内容：,（1）物体运动三大定律（2）万有引力定律,2、经典力学的建立者牛顿,（1）建立,标志：1687年，牛顿发表自然哲学的数学原理,内容：,（1）物体运动三大定律（2）万有引力定律,（2）应用：根据牛顿理论的推测，发现了海王星和冥王星。,这两个行星的发现证明万有引力定理的预测性，将该定理威望推向顶峰。,2、经典力学的建立者牛顿,（1）建立,标志：1687年，牛顿发表自然哲学的数学原理,内容：,（1）物体运动三大定律（2）万有引力定律,（2）应用：根据牛顿理论的推测，发现了海王星和冥王星。,（3）特征,注重实验,数学化,2、经典力学的建立者牛顿,（1）建立,标志：1687年，牛顿发表自然哲学的数学原理,内容：,（1）物体运动三大定律（2）万有引力定律,（2）应用：根据牛顿理论的推测，发现了海王星和冥王星。,（3）特征,注重实验,数学化,（4）意义,见课本（对物理学；整个自然科学；社会生产力；哲学）,经典力学影响： （一大飞跃，两个时代，三大基础）,（2）对自然科学角度：经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义(海王星、冥王星）；为经典物理学和天文学奠定了基础；也是现代工程力学及与之有关的理论基础。标着人类科学时代的开始，标志着近代科学的形成（因为重实验推理和数学化）（回顾近代科学开端是什么？）。,（3）从生产力和社会发展角度：牛顿力学和热学引发了第一次工业革命，人类进入蒸汽时代。,（4）从哲学角度：为启蒙思想和唯物主义哲学奠定基础,素能提高(2011年沈阳模拟)德意志诗人诺瓦利斯(17721801)认为，哲学是全部科学之母，科学的发展又会推动哲学的进步。他能够举出的最佳论据是()A牛顿及其自然哲学的数学原理B达尔文及其物种起源C爱因斯坦及其“相对论”D康德及其纯粹理性批判,A,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,B,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,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,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？,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。”,高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！,阅读思考：1.为什么16世纪中期以后科学会出现新时期？2.伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？3.伽利略科学研究的主要意义有哪些？4.经典力学建立的标志是什么？5.牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意义？6.爱因斯坦创立相对论的原因是什么？相对论的主要内容是什么？相对论的创立有何意义？7.量子论是在什么背景下产生的？又是如何发展的？在量子论研究方面作出杰出贡献的科学家有哪些？量子论的建立有什么意义？,3）19世纪物理学界三件大事为量子力学和相对论奠定基础,二、相对论的创立（19世纪末20世纪初）,1、创立的历史背景,1）第一次工业革命后19世纪科学得到了飞速发展,2）经典力学无法解释高速运动的微观粒子发生的现象,2、相对论的提出及主要内容,1905年（清末新政废科举，日俄战争，同盟会成立那年）刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为论动体的电动力学的文章，提出了著名的相对论，引发了20世纪物理学的另一场革命。,（1）相对论的提出,现代物理学成就,狭义相对论认为，物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加；空间和时间也会随着物体运动的变化而变化，即会发生空间-尺缩效应和时间-钟慢效应。（1905年，26岁）广义相对论认为，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（分布密度或形状）。（1916年一战期间）,（2）相对论的内容,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：一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。,什么是狭义相对论？,什么是广义相对论？,广义相对论是新的万有引力概念,爱因斯坦阐述“万有引力”的本质是导因于物质的分布而弯曲了邻近的时间空间几何结构，从而导出比牛顿万有引力定律更精确的理论，得到弯曲的四维时空观念，牛顿的万有引力理论成了广义相对论中的一个特例。,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。,3、意义,是物理学领域的一项重大革命否定了经典力学的绝对时空观，深刻的揭示了时间和空间的本质属性发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学中，推动物理学发展到一个新的高度,阅读下列材料：爱因斯坦说，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。请回答：（1）“牛顿时代”是什么样的时代?（2）牛顿有什么贡献?（3）有人认为相对论的建立使牛顿在历史上的光辉被抹掉了。你认为这种观点是否正确?为什么?,（1）17世纪中叶至18世纪20年代；处于资本主义手工工场时期，资产阶级文化在逐渐发展。（2）提出物体机械运动的三大定律和万有引力定律，是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合。（3）不正确。因为牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿的绝对时空观，没有否定牛顿的经典力学，牛顿力学只是相对力学在低速运动下的特例。相对论发展了牛顿力学。牛顿力学是整个力学的基础，在科学史上有杰出贡献；牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。,依据材料和所学知识分析牛顿力学体系和爱因斯坦相对论的关系。,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、,中新社台北四月十九日电世界第一高楼台北101大楼十九日晚七时许，呼应“物理照亮世界”的活动，点亮灯光，凸现“E=mc2”，纪念伟大的科学家爱因斯坦发表相对一百周年。相对论提出的历史意义有（ ） 是物理学思想的一次重大革命否定了经典力学的绝对时空论深刻地揭示了时间和空间的本质属性树立了新的时空观、运动观、物质观A BC D,爱因斯坦的相对论力学和牛顿力学的关系是（ ） A.前者否定了后者 B.前者包容了后者 C.前者补充了后者 D.前者发展了后者,B,D,阅读思考：1.为什么16世纪中期以后科学会出现新时期？2.伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？3.伽利略科学研究的主要意义有哪些？4.经典力学建立的标志是什么？5.牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意义？6.爱因斯坦创立相对论的原因是什么？相对论的主要内容是什么？相对论的创立有何意义？7.量子论是在什么背景下产生的？又是如何发展的？在量子论研究方面作出杰出贡献的科学家有哪些？量子论的建立有什么意义？,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。为现代自然科学和现代科技革命奠定理论基础。,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。,（2007年高考历史广东卷）20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是（ ）A电的发明和利用 B量子论的提出和发展C经典力学的发展 D原子能在军事上的应用,B,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,D,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,经典力学是宏观物体在低速运动下的特例,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,这些为整个自然科学发展以及启蒙运动理性主义思潮兴起奠定基础。,1、一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：“他以神一般的力量，第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是 A、伽利略B、牛顿 C、爱因斯坦D、普朗克,B,2、“人们由此发现，原来整个错综复杂、扑朔迷离的自然界，不过是一个按某种法则运转的巨大的机械装置，而其中并没有上帝的地盘。”上述认识的产生是由于（ ）A伽利略自由落体定律的提出 B牛顿经典力学体系的建立 c普朗克量子力学理论的问世 D爱因斯坦相对论的创立,B,4、“科学理论的发展往往并不意味着新理论摧毁旧理论,而是限制和缩小旧理论的作用范围,把旧理论作为新理论的某种特例包含在其中.”下列最能说明此观点的是A.神创论与进化论 B.经典力学与相对论C.经典力学与量子论 D.相对论与量子论,D,3、某物理学理论否定了绝对时空观,深刻揭示了时间和空间的本质属性.为纪念其诞生100周年,联合国设立了国际物理年（下图是国际物理年标识）.这一物理学理论是A量子论 B相对论 C经典力学理论 D光电效应理论,5、“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,D,6、经典物理学所面临的危机，终于在20世纪初被物理学发展史上的两场伟大的革命所解决。这两场革命使人类A拥有了研究宏观世界和微观世界的理论体系B放弃了经典物理学的思想方法和科学理论C否定了此前物理学取得的一系列成果D转变了人们的思维方式和社交方式,A,
