物理学的重大进展.doc

21世纪物理学的几个活跃领域和发展前景,物理-20世纪是科学技术飞速发展的时代。

在这个时代，目睹了人类分裂原子、拼接基因、克隆动物、开通信息高速公路、纳米加工和探索太空。

很难设想，若没有科学技术的飞速发展，没有原子能、没有计算机、没有半导体，现代生活将是什么样子。

与科学技术的发展一样，物理学也经历了极其深刻的革命。

可以说，物理学每时每刻都在不停的发展，其活跃的前沿领域很多，是最有生命力、成果最多的学科之一。

一、21世纪物理学的几个活跃领域蒸蒸日上的凝聚态物理学自从80年代中期发现了所谓高临界温度超导体以来，世界上对这种应用潜力很大的新材料的研究热情和乐观情绪此起彼伏，时断时续。

这种新材料能在液氮温区下传导电流而没有阻抗。

高临界温度超导材料的研究仍是今后凝聚态物理学中活跃的领域之一。

目前，许多国家的科学工仍在争分夺秒，继续进行竞争，向更高温区，甚至室温温区超导材料的研究和应用努力。

可以预计，这个势头今后也不会减弱，此外，高临界温度的超导材料的机械性能、韧性强度和加工成材工艺也需进一步提高和解决。

科学家们预测，21世纪初，这些技术问题可以得到解决并将有广泛的应用前景，有可能会引起一场新的工业革命。

超导电机、超导磁悬浮列车、超导船、超导计算机等将会面向市场，届时，世界超导材料市场可望达到2000亿美元。

由不同材料的薄膜交替组成的超晶格材料可望成为新一代的微电子、光电子材料。

超晶格材料诞生于20世纪70年代末，在短短不到30年的时间内，已逐步揭示出其微观机制和物理图像。

目前已利用半导体超晶格材料研制成许多新器件，它可以在原子尺度上对半导体的组分掺杂进行人工“设计”，从而可以研究一般半导体中根本不存在的物理现象，并将固态电子器件的应用推向一个新阶段。

但目前对于其他类型的超晶格材料的制备尚需做进一步的努力。

一些科学家预测，下一代的电子器件可能会被微结构器件替代，从而可能会带来一场电子工业的革命。

微结构物理的研究还有许多新的物理现象有待于揭示。

物理学的新进展与重大发现物理学是自然科学领域中最基础的一门学科，它的发展是人类认知自然规律的重要标志。

在广阔的物理学领域中，每一项新成果和新发现都将推动人类认知世界的进程。

近年来，物理学领域出现了一系列重大的发现和新进展，其中一些无疑将打开一个新的研究方向，推动物理学的进一步发展。

一、引力波的探测引力波是爱因斯坦广义相对论的一个基本预测，它是由于物体在弯曲时所产生的空间扭曲而传播的扰动。

引力波的探测是一个极具挑战性的任务，因为引力波的幅度极小，与其他物理现象相比非常微弱。

但是，随着技术的提高，科学家们最终于2015年首次成功探测到了引力波。

这项重大进展表明了我们可以通过引力波探测来研究宇宙中不可见的物体，如黑洞、中子星等。

这将为我们更好地了解宇宙提供新的手段。

二、氢原子频率标准的研究氢原子是最简单的原子，也是量子物理学中最基本的实验对象之一。

近年来，科学家们利用氢原子频率标准的研究，在时钟和测量等领域取得了一系列突破。

通过对氢原子光谱线的精确测量，科学家们成功地将库仑常量的精度提高了4个数量级。

这项成果为研制更精确的原子钟以及提高现有的GPS导航技术水平打下了基础。

三、磁性拓扑的发现磁性拓扑是在一些材料中存在的一种特殊的磁性结构。

近年来，科学家们在孪晶磁性材料中首次观察到了磁性拓扑结构的存在，并成功解析了其拓扑性质。

这一发现有望在磁性存储器和量子计算等领域发挥应用，其基础研究也将推动材料学、凝聚态物理学等领域的发展。

四、太阳系外星系的发现太阳系是人类研究的重要对象之一，但是它仅占宇宙的微不足道一部分。

随着科学技术的不断发展，我们在太阳系外的行星和恒星周围发现了越来越多的星系。

人类首次在2003年在利用光晕天文镜头进行的一个大规模巡天中发现了100多个太阳系外的行星。

这些发现为人类研究外星系、探索宇宙源头提供了新的契机。

五、量子计算的突破量子计算是近年来物理学领域的热门话题之一，它利用量子力学中的特殊现象来进行信息存储和处理。

普朗克（1858—1947）,德国物理学家。 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。
量子论产生的背景 19世纪末20世纪初电子和放射性的发现 微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律描述
量子论的诞生与发展
问题二：他对物理学的贡献是什么？
问题三：其影响与意义是什么？
背
景
（1）新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要；
（2）自然科学自身发展的需要；
（3）文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。
贡
献
突出成果——发现了自由落体定律。
意
义
（1）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；
（2）为近代力学的创立和发展奠定了基础；
奠基：伽利略
经 典 力 学
宏观：相对论
影响
微观：量子论
建立：牛顿
合作探 究
（1）谈一谈伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克等4位科学家的共同点。
（2）通过本课的学习，谈谈你对科学发展创新性的理解。
1.菲利普·费尔南德兹·阿迈斯托在评价某科学家时指出：他在宇宙观里， “每一种现象都带有欺骗性。物质和能量可以相互转换。双胞胎可以以不同 的速度衰老。平行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙。”这位科学 家是 （ D ） A.伽利略 B.达尔文 C.牛顿 D.爱因斯坦 2.一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 说明了星星的运动和图像。”这位科学家应该是 （ B ） A.伽利略 B.牛顿 C.爱因斯坦 D.普朗克 3.20世纪初，提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题的 科学家是 （ D ） A.普朗克 B.麦克斯韦 C.波尔 D.爱因斯坦

物理学的重大进展一、教学目标二、教材分析和教学建议1.知识结构2.教材分析与建议课时安排1课时。

重点伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。

难点物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。

教材内容分析与建议本课教材主要从四个方面向学生介绍物理学从16世纪末17世纪初到19世纪末20世纪初的重大成就：经典力学的重要奠基者──伽利略、经典力学的建立、从经典力学到相对论、量子论的诞生与发展。

这一时期物理学方面的文字、图片、人物介绍等资料比较丰富，教师可以适当补充一些资料，提高学生学习的兴趣。

本课引言文字介绍了意大利物理学家伽利略通过实验证实匀加速运动定律。

第一目“经典力学的重要奠基者──伽利略”，教材主要介绍了16世纪末17世纪初物理学的发展情况。

教材主要写了三方面内容：（1）背景由于伽利略和文艺复兴时期近代科学的产生有着直接的联系，建议教师在本目教学时首先让学生回顾文艺复兴时期近代科学产生的背景，把本目内容放在这种背景下，有助于学生深入理解伽利略进行研究科学的手段和取得的成就。

16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩展和人的思想的解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。

他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。

（2）伽利略对物理学、天文学发展做出的重大贡献及意义建议教师在教学中充分利用本课教材中的引言部分和【历史纵横】部分文字，应用比较的方法，让学生深入理解和掌握伽利略对物理学做出的贡献。

希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。

他认为物体的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会立即停止。

在1604年，意大利物理学家伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的落体定律。

他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。

世界观物理学的新进展近年来，科学技术的飞速发展，使得世界观物理学领域中涌现出一些新的重大进展，这些进展极大地丰富和拓展了我们对于宇宙的认知。

一、引力波探测技术的突破为了直接探测引力波，科学家们不断想方设法。

直到2015年，利用两个激光干涉仪，LIGO探测器在两台探测器分别在华盛顿州和路易斯安那州注册成功探测到了引力波，这意味着人类可以直接探测到引力波的存在。

这也突破了目前其他试图探测引力波的技术。

引力波探测技术的突破是宇宙学重大的进步，对于深化我们对宇宙的认知有着十分重要的意义。

二、天体物理学的不断突破天体物理学研究天体间的相互作用，以及宇宙的演化历史。

人类的观测技术经历了几百年的发展，得到了历史上最庞大的望远镜，我们可以着手探索宇宙的最深处。

在过去的数十年里，天文学家不断地发现新的天体，突破性的发现更是层出不穷。

从最初被解析的普朗克星云到天体黑孔，探索时间已经追溯到了宇宙的创造，超新星爆发的研究也揭示了宇宙中的重大事件。

这些颠覆性的发现都为我们提供了深入了解宇宙的新的途径。

三、暗物质的探测太阳系中的所有可见物质仅占了我们宇宙总体积的5%，更多的是暗物质。

暗物质虽然存在已有很长时间，但其无法在人类的可见光范围内被直接探测。

为此，天文学家们在计算圆周率中使用到的精确计算方法来解决这个难题。

他们利用这个技术，构建了一种暗物质模型，用于解释现有的观测结果。

利用这种算法，可以不断的优化暗物质的模型，以更准确的探测到暗物质的存在。

暗物质的探测虽然尚未达到突破性的进展，但被认为是人类天文学长期研究的重要方向。

四、量子信息学领域的研究量子信息学是新兴学科，其进展与量子物理密切相关。

量子信息比传统信息更加安全，这是因为在量子系统中，量子态不可复制的特性。

随着量子计算机和量子密钥分配等技术的发展，量子信息学领域的研究日益深入。

通过研究量子概念及其应用，将为开发新的信息技术提供更好的方式和途径。

虽然量子信息学还处于早期的发展阶段，但是这个领域的快速增长已经产生了许多非常有前途的成果。

（ 3 ）相对论发展了牛顿力学， 牛顿力学是相对论力学在低 速状态下的一个特例。牛顿 力学是整个力学的基础，牛 顿所创造的概念，至今仍指 导着我们的物理学思想。
课本习题提示
一、学思之窗：牛顿确立了万有引力定律和 运动三定律，之后光学、电磁学等与力学 进一步统一，大大推动了物理学的发展， 牛顿力学研究的是宏观世界。爱因斯坦打 破了牛顿以来传统的绝对时空观，于 1905 年提出了狭义相对论和光速不变原理， 1916 年爱因斯坦完成了广义相对论的最终 形式。爱因斯坦的相对论发展了牛顿力学， 将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动 物理学发展到一个新的高度。
牛顿力学与爱因斯坦相对论之间的 关系：（1）牛顿力学体系概括了 物体机械运动的基本定律，这些定 律有一个不容忽视的前提，即物体 运动是在低速情况下，这些定律才 适用。相对论力学出现后，牛顿力 学并未失去光辉。当物体运动的速 度远远低于光速时，相对论力学定 律就趋近于牛顿的经典力学定律。
（2）20世纪初，爱因斯坦提出相对 论，否定了牛顿的绝对时空观，指 出了时间和空间的辩证关系，即时 间和空间不是绝对不变的，而是随 着物质的运动而变化，物质质量随 运动速度的变化而变化，并提出质 能转化原理，奠定了利用原子能的 理论基础，加深了人们对物质和运 动的认识，在哲学和科学上都具有 重大意义。
第11课 物理学的重大进展
一、经典力学 1.确立条件 2.确立：标志、内容、特征 3.地位和意义 二、相对论 1.创立背景
2.创立 3.主要理论：狭义相对论、广义相对论 4.意义 三、量子论 1.诞生背景 2.诞生与发展 3.更小的粒子，它把人类 引入研究物质的微观结构， 探索微观粒子奥妙的世界。 量子力学是研究微观世界粒 子运动规律的科学。
二、本课测评：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。

高中历史必修3第11课〔物理学的重大进展〕练习题与答案高考资料〔重点讲解〕经典力学体系的建立、特点和历史地位经典力学是物理学中开展较早的一个分支。

古希腊著名的哲学家亚里士多德曾对“力和运动〞提出过许多观点，他的著作一度被当作古代世界学术的百科全书，在西方有着极大的影响，以致他的很多错误观点在长达2022年的岁月中被大多数人所接受。

16世纪以后，人们开始通过科学实验，对力学现象进行X的研究。

许多物理学家、天文学家如哥白尼、布鲁诺、伽利略、开普勒等，做了很多艰巨的工作，力学逐渐摆脱传统观念的束缚，有了很大的进展。

英国科学家牛顿在前人研究和实践的根底上，经过长期的实验观测、数学计算和深刻思考，提出了力学三大定律和万有引力定律，把天体力学和地球上物体的力学统一起来，建立了系统的经典力学理论。

产生的原因是受到文艺复兴运动的影响，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到实验科学的时代。

以伽利略为代表的科学家奠定了经典力学的理论根底。

17世纪英国资本主义经济的迅速开展。

工场手工业时期经济上的需要。

经典力学的重要奠基者──伽利略的主要奉献是觉察落体定律，为经典力学的建立奠定了根底。

制造天文望远镜觉察许多星体，证明了哥白尼“日心说〞的正确性。

开创了以实验事实为依据并具有严密逻辑体系的近代科学，标志着物理学的真正开端，被誉为“近代科学之父〞。

经典力学建立的标志是牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律〔惯性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律〕。

〔自然哲学的数学原理〕一书的出版标志着经典力学的成熟。

其显著特征之一是注重实验，之二是它的数学化。

经典力学的建立，凝聚着许多科学家的心血，牛顿〔微积分的创立者之一〕则是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。

牛顿力学是经典物理学和天文学的根底，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论根底。

牛顿力学的创立标志着人类科学时代的开始。

牛顿力学和热学的应用，引发了以英国工业革命为起点的第—次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。

第11课物理学的重⼤进展第四单元近代以来世界的科学技术发展历程第11课物理学的重⼤进展【2012江苏⾼考历史科考试说明】1、伽利略、⽜顿对经典⼒学创⽴所作的贡献2、经典⼒学在近代⾃然科学理论发展中的历史地位3、爱因斯坦的相对论4、量⼦论的诞⽣与发展⼀、近代以来物理学取得重⼤进展的主要原因1、经济上：资本主义的发展提供了物质基础2、政治上：资本主义制度相继确⽴与资产阶级政府对科技的重视3、思想上：⽂艺复兴和启蒙运动解放了思想4、科学家的不懈努⼒⼆、近代以来物理学的第⼀个重⼤成果——经典⼒学的建⽴（也称⽜顿⼒学、⽜顿经典⼒学）1、经典⼒学的重要奠基者——意⼤利科学家伽利略（1）伽利略的主要贡献①证实外⼒只是改变运动状态的原因，⽽不是维持运动状态的原因；②发现⾃由落体定律；③创⽴近代科学研究⽅法 (即：以实验为基础、以数学为表达形式的研究⽅法)④发明天⽂望远镜并发现许多星体，证明哥⽩尼“⽇⼼说”的正确性（2）伽利略研究成果的意义为经典⼒学的创⽴和发展奠定了基础，标志着物理学的真正开端。

2、经典⼒学的建⽴者——英国科学家⽜顿（1）经典⼒学建⽴的标志——1687年⽜顿发表《⾃然哲学的数学原理》（2）经典⼒学体系的组成部分：物体运动三⼤定律、万有引⼒定律、物理学的⼀些基本概念（3）经典⼒学体系的特征——以实验为基础、以数学为表达形式3、⽜顿经典⼒学建⽴的影响（1）意义（即：经典⼒学在近代⾃然科学理论发展中的历史地位）①⽜顿⼒学是⼈类对⾃然规律的第⼀次理论性概括和总结，它以实验为基础、以数学为表达形式，它是近代⾃然科学理论体系中最先成熟和完善的核⼼理论体系。

②⽜顿⼒学的创⽴标志着近代科学的形成。

③经典⼒学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。

正是根据万有引⼒定律，⼈们发现了海王星、冥王星等。

（即：经典⼒学具有科学性和预见性，为海王星和冥王星的发现提供了科学依据。

）（2）局限性⽜顿⼒学以绝对的时空观为基础，只适⽤于⽇常⽣活中常见的宏观世界物体的低速运动，却⽆法解释微观粒⼦的⾼速运动。

一. 经典力学 1.经典力学的奠基者----伽利略 1.经典力学的奠基者----伽利略 经典力学的奠基者---2.经典力学的建立者 经典力学的建立者---2.经典力学的建立者---- 牛顿 年出版 (1)标志 标志： (1)标志： 1687年出版《自然哲学的数学 原理》一书， 原理》一书，提出了物体运动 三大定律和万有引力定律等 以实验为基础， 以实验为基础，以数学为表达形式 (2)特点 (2)特点 适用于宏观低速运动物体 对解释和预见物理现象， (3) 意义: 对解释和预见物理现象，有决定意 根据万有引力定律，人们发现了海王星。 义。根据万有引力定律，人们发现了海王星。 标志着近代科学的形成。 标志着近代科学的形成。
二、相对论的创立 背景：19世纪 随着物理学研究的进展， 世纪， 1、背景：19世纪，随着物理学研究的进展，经 典力学无法解释研究中遇到的一些新问题， 典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面 （ 世纪末， 临着挑战。 19世纪末 临着挑战。 19世纪末，物理学界连续发生了 三个重大事件， 射线、 三个重大事件，即X射线、放射性和电子的发 这三大发现使得原子不可分、 现。这三大发现使得原子不可分、不变化的传 统观念发生了动摇。 统观念发生了动摇。物理学家门曾认为的似乎 已经基本上完成了的经典物理学体系， 已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本 上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机” 上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。 物理学的“危机”没有吓倒大多数物理学家， 物理学的“危机”没有吓倒大多数物理学家， 他们继续向前探索， 他们继续向前探索，于是产生了以量子论和相 对论的建立为标志的物理学革命， 对论的建立为标志的物理学革命，物理学从此 开辟了新的天地。） 开辟了新的天地。）
亚里士多德（约前384— 亚里士多德（约前384 384 —前322）是古希腊著名的哲 前322） 学家、科学家和教育家， 学家、科学家和教育家，成为 腊最博学的人。 古希 腊最博学的人。亚里士 多德的力学观： 多德的力学观：他认为地球上 的物体运动有天然运动和受迫 运动， 运动，物体的受迫运动是推动 者加于被推动者的， 者加于被推动者的，推动者一 旦停止推动，运动就会停止。 旦停止推动，运动就会停止。 推箱子”的例子。（ 。（即 如：“推箱子”的例子。（即， 外力是维持运动状态的原因） 外力是维持运动状态的原因）

他的主治医生哈维博士认为如此伟大的大脑， 他的主治医生哈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。 进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来。
三、量子论的诞生与发展
1.背景： 1.背景： 背景 电子和放射线的发现， 电子和放射线的发现，打开了原子的大门 微观粒子的运动不能用经典力学原理说明 诞生： 2、诞生： 1900年 德国普朗克 普朗克提出量子假说 1900年，德国普朗克提出量子假说 发展： 3、发展： 爱因斯坦利用量子理论成功解释光电效应 玻尔提出了有关原子的量子理论 20世纪30年代 世纪30年代， 20世纪30年代，量子力学建立 影响： 4、影响：
相对论的主要内容： Байду номын сангаас对论的主要内容：
狭义相对论认为： 狭义相对论认为：时间和空间随着 物质运动速度的变化而变化， 物质运动速度的变化而变化，发生尺缩 效应和钟慢效应； 效应和钟慢效应；质量会随着物体运动 速度增大而增大。 速度增大而增大。 广义相对论认为： 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， 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。 于物质本身的分布状态。
小结：力学的进展历程—— 小结：力学的进展历程—— 经典力学
经典力学的 奠基
17世纪初 17世纪初
相对论力学 、量子力学
经典力学的 建立
17世纪后期 17世纪后期
相对论
20世纪初 20世纪初
量子论
20世纪初 20世纪初
伽利略 （意）
牛顿 （英）
爱因斯坦 （德）
普朗克 （德）
1、经典力学产生的背景 、 ①新兴的资产阶级在经济上和政治 上对自然科学的迫切需要 ②文艺复兴推动 ③伽利略为经典力学的建立奠定了 基础。 基础。

物理学的新进展和发展方向物理学是自然科学的重要分支之一，其研究对象主要涵盖宏观和微观世界及其相互作用规律，内容丰富、广泛，具有极高的理论性和实践性。

近年来，物理学领域也出现了一系列重大的新进展和发展方向，为人类认知自然、改善人类生活提供了更多的有力支撑和科学援助。

一、光子学和量子计算光子学和量子计算是近年来物理学领域的热点研究方向，其研究对象均是围绕光子和其运动状态展开的。

在光子学研究中，科学家们通过对光子的自旋、偏振、波阵面等属性的研究，发现了许多前所未知的光学现象，推动了光子学领域的发展。

而在量子计算方面，科学家们则是利用单个量子比特的特殊性质，快速处理大量数据，从而实现了超级加密和模拟等应用。

二、高能粒子物理学高能粒子物理学是物理学的重要分支之一，其研究目标是揭示新物理现象和基本粒子间的相互作用规律。

通过大型粒子加速器和探测器，科学家们可以实现粒子的加速、碰撞和探测，并利用数据进行精密的分析和处理。

近年来，由于高能粒子物理学的重大发展，人们已经发现了包括希格斯玻色子在内的多种基本粒子，并对于它们的性质进行了深入的研究，从而推动了物理学的发展和普遍应用。

三、纳米材料和纳米技术由于现代科技的迅速发展，科学家们对于纳米材料和纳米技术的研究越来越重视。

纳米材料主要是指触手可及的纳米级物质，可以被广泛地应用于光学、生物医学、电子学等领域。

而纳米技术是一种通过制造纳米级的物质来实现物质的优化和精密加工的技术手段。

近年来，纳米材料和纳米技术在众多领域的广泛应用，都为物理学的发展和应用提供了更多的思路和可能性。

四、复杂系统和控制复杂系统和控制是物理学研究的新方向，它旨在研究大规模、非线性、复杂、多层次和动态的系统和其复杂行为，并试图通过控制等手段，提高上述系统的可预测性和稳定性。

研究流程主要是通过模型建立、数据分析、实验验证等多种手段，最终实现对于复杂系统的掌控和管理。

复杂系统和控制的研究成果具有广泛的实际应用价值，可以用于解决制造、交通、能源等领域的重要问题。

教材解析：必修3第11课物理学的重大进展一、学法指导2．重点拓展（1）伽利略最早倡导并以实践实验加数学的方法，他所谓的实验室理想化的实验。

牛顿的方法是“归纳－演绎”法，与从前的演绎法所不同的是，牛顿认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证。

在二位大师这里，实验观察和数学演绎紧密的结合在一起，成为近代科学产生和发展的重要标志。

（2）爱因斯坦的相对论，在我们平时日常生活中是很难理解的，因为我们日常所接触的都是远远小于光速的运动，根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应：长度变短、时钟变慢。

但是如果接近光速的运动能变成现实的话，一个以这样速度运动的人，在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。

（3）牛顿力学（经典力学）的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。

20世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观。

指出时间和空间随着物质的运动而变化。

要注意理解相对论是对牛顿力学的既否定又发展。

相对论发展概括了牛顿力学，牛顿力学仅是相对论中物体低速运动下的一个特例，对物体高速运动下的时空观，则无法解释，但是他仍然有存在的必要和价值。

二、知识结构三、重难点分析1．17世纪物理学取得重大成就的历史条件（1）14－16世纪的文艺复兴，反对盲从和迷信，提倡去创造、去发现，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件；（2）宗教改革进一步摧毁天主教会的精神独裁，对科学革命发生了巨大的影响；（3）地理大发现又以实践证明了地缘学说，为建立新的天文学和地理学奠定了基础。

2．经典力学（1）重要奠基者──伽利略（16世纪末17世纪初）①贡献：发现了自由落体定律等物理学定律。

物理学：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律。

天文学：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说”。

②意义：开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展奠定了基础。

（2）创立者——牛顿（17世纪）①标志：《自然哲学的数学原理》。

必修III 第四单元近代以来世界的科学发展历程班级：组别：姓名：等级：单元线索：科技历程:文艺复兴思想解放进展辉煌[经典力学、相对论和量子论、进化论（11、12课）]转化生产科技革命[三次科技革命（13课）]第11课物理学的重大进展【2013年江苏高考考点要求】1.伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献。

2.经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。

【考点梳理】（一）伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献伽利略（意大利人）对经典力学的贡献——奠定基础（17世纪初）一、背景：1、不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生重要影响。

2、伽利略等人科学的研究方法。

二、伽利略的贡献：1、物理学——标志着近代物理学的开端（1）外力不是运动状态原因，只是运动状态原因。

（2）发现定律、匀速运动和匀加速运动定律等物理学定律。

（3）开创以为根据并具有近代科学，为后来经典力学的奠定了基础。

2、天文学：自制望远镜观测天体，证明哥白尼日心说正确性，从根本上动摇了宗教神学的理论基础。

牛顿对经典力学的贡献——建立（17世纪晚期）一、基础：伽利略的研究成果。

二、建立：1687年,《》，提出定律和定律。

（惯性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律）三、特点：为基础、为表达形式四、影响：科学预见性的威力——（星的发现）【核心要点突破】（二）爱因斯坦相的对论；量子论的诞生与发展爱因斯坦的相对论（20世纪初）1、相对论和相对论物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增大，同时还会发生效应和效应。

2、意义1）物理学的一次重大革命；2）否定经典力学；深刻揭示了时间和空间的；3）发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在中，推动物理学发展到新阶段。

量子论的诞生与发展（20世纪初）一、背景：1、19C末20C初，电子和放射性的发现，人们认识深入到2、微观粒子的运动不能用的理论来说明。

二、过程1、1900年，为了解决理论上的疑点，德国提出，宣告量子论的诞生。

——伏尔泰
通过牛顿开辟的科学方法，人类可以在实验室里发现 事物的真相和原理，揭示规律，然后运用这个原理从事于 技术发明，最后再将技术转化为现实的生产力。
正是因为遵循了 科学、技术 和 生产 这个全新的模
式……沟通了人类5000年来一直无法跨越的“技术”和
“科学”之间的鸿沟……开启了“工业革命”的大门。
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
相对论（狭义、广义）、
爱因斯
光速不变原理
（否定了••••••修正了 ••••••揭示了••••••发展了
••••••推动••••••）
坦 成功解释光电效应出现 进一步推动了理子论的发
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
A
C、①③④
D、①②④
2、 现代自然科学和现代技术革命的基础是 D
A、牛顿力学
B、相对论
C、量子假说
D、量子理论、相对论
二、相对论的创立
1.背景 1）19世纪科学得到了飞速发展； 2）物理学研究中遇到了一些经典力学无法解释的新
问题。 2.相对论的提出及主要内容
20世纪初，爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论
狭义相对论认为：时间和空间随着物质运动速度的变 化而变化，发生尺缩效应和钟慢效应；质量会随着物 体运动速度增大而增大。 E = M . C 2
3）再次改变了人们认识世界的角度和方法。 推动了人类第三次科技革命
牛顿和爱因斯坦，谁才是最伟大的科学家

-阅读一篇关于物理学史上的重大进展的科学文章，了解科学家的研究过程和成就，撰写读后感。
-选择一个物理学家，如爱因斯坦、普朗克等，研究他们的生平和科学贡献，制作成PPT，下节课向同学分享。
4.创新思维训练：
-针对本节课所学的物理学重大进展，提出一个创新性的问题，并尝试用所学知识进行解答。
-探讨物理学的发展对人类文明进步的影响，以及对未来社会发展的潜在贡献。
-倡导严谨、求实的科学态度，培养学生诚实守信、尊重客观规律的价值观。
四、教学内容与过程
（一）导入新课
在本节课的导入阶段，我将采用以下方法引导学生进入新课的学习：
1.提问法：向学生提问：“同学们，你们知道物理学的发展历程吗？有哪些重要的里程碑？”通过这个问题，引导学生回顾已学的物理学知识，为新课的学习做好铺垫。
3.强调物理学在现代社会中的重要作用，提高学生的社会责任感和使命感。
4.培养学生严谨、求实的科学态度，使学生认识到科学研究中诚实守信、尊重客观规律的重要性。
5.倡导合作、互助、共享的团队精神，培养学生关爱他人、乐于助人的品质。
二、学情分析
本章节的教学对象为高三学生，经过前两年的物理学习，他们已具备了一定的物理基础，掌握了基本的物理概念、原理和实验技能。在此基础上，学生对物理学的发展历程、重大进展有一定了解，但可能对一些深层次的物理原理和理论掌握不够扎实。此外，学生在科学思维能力、自主学习能力、合作能力等方面存在一定差异。
3.情感态度与价值观：强调物理学在人类文明进步中的重要作用，培养学生的责任感、使命感，引导学生树立正确的科学观。
五、作业布置
为了巩固本节课所学知识，提高学生的应用能力和思维能力，特布置以下作业：
1.基础知识巩固：
-完成课本第11课的相关习题，特别是涉及到经典力学、相对论、量子理论的基本概念和原理的题目。

第11课物理学的重大进展经典力学1．伽利略对物理学的贡献〔材料一〕外力是改变物体运动状态的原因：一个运动的物体假如有了某种速度以后，只要没有增加或减小速度的外部原因，便会始终保持这种速度──这个条件只有在水平的平面上才有可能，因为假如在沿斜面运动的状况里，朝下运动则已经有了减速的起因。

由此可知，只有水平的平面上的运动才是不变的，运动既不会减小或减弱，更不会消灭。

──伽利略《关于两门新科学的对话》〔材料二〕加速度概念的确定：正如匀速运动被解释为相等时间中保持相等的速度，所以我们也可以用类似的方法，设想在一段相等的时间中，速度的增加并不会复杂，这样我们可以认为速度是平衡的、连续的变化着，在任意相等的时间间隔中，速度的增加总是确定的。

──伽利略《关于两门新科学的对话》【解读】《关于两门新科学的对话》是伽利略关于自然运动科学和材料强度科学的一部重要著作，为物理学的发展作出卓越的贡献。

伽利略对于力学的研究，在他的科学活动中占有极为重要的地位，他所建立的摆的定律、惯性定律、落体运动定律，以及对抛体运动的研究和他提出的相对性原理，奠定了动力学的重要基础。

以后经牛顿的发展完善，建立了现代经典力学的系统理论。

2．伽利略捍卫发展哥白尼的日心说〔材料〕萨：如果世界的中心确是所有天层以及星体（即行星）环绕运行的中心点，那就完全可以肯定，处于宇宙中心的是太阳，而不是地球。

因此，作为第一个普遍概念而言，中心的地点就是太阳的地点，而地球离开中心的距离就是它离开太阳的距离。

辛：你是怎样引申出行星环绕的中心是太阳而不是地球呢？萨：这是根据最明显，因而也是最具有说服力的许多观察而引申出来的。

在这些把地球从中心排除出去，而把太阳放在中心的观察中，一个最确实可靠的观察是，我们发现所有的行星在某一个时候靠近地球，而在另一个时候又距地球较远。

──《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》【解读】《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》一书，是伽利略天文学研究成果总集。

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臣子无说君父不是底道理，此便见得 是君臣 之义处 。
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为臣须敬，为子须孝……物物各具此 理…… 三纲五 常终变 不得。
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Hale Waihona Puke ——【宋】朱熹《朱子语类》
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人但率性而为……人能自治……条教 禁约， 皆不必用
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——【明】李贽《李氏文集》
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天下之治乱，不在一姓之兴亡……缘 夫天下 之大， 非一人 之所能 治，而 分治之 以群工 。
关系：批判、继承、发展
4、普朗克—连续无跳跃到不连续跳跃
量子假说
物体在发射辐射与吸收辐射时能量的交换 和变化是以不连续的方式进行的，是以一定数 量值的整数倍跳跃式变化的。在辐射的发射和 吸收过程中，能量不是无限可分的，而是有一 个最小的份额单元——“量子”。
“自然界无跳跃 ”
量子论给我们的生活带来了哪些影响？
清时期的八股取士，使中国古代科技发展缺 乏必要的人才。
思想：重文轻技和迷信落后思想阻碍了科学发展
对外政策：闭关锁国政策的推行，是中国科学走向
落后的一个重要原因
学习探究二：科学家体现了哪些人文精神
材料一：“你若想获得知识，你该下苦功；你若想获得食
物，你该下苦功；你若想得到快乐，你也该下苦功。因为
辛苦是获得一切的定律。”
——【清】《江阴县志》
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材料八：
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李贽敢倡乱道，惑世诬民，便令厂卫 五城严 拿治罪 。其书 籍已刊 未刊者 ，令所 在官司 尽搜。
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——【明】《明神宗实录》
经典力学显著特征一：
经典力学显著特征二：
牛顿第二定律
万有引力定律
我已经把哲学的原理确定下来了，但这些 原理不是哲学的，而是数学的。——牛顿