物理学的重大进展【精品PPT】共25页

伽 利 略 的 折 射 式
伽 利 略 的 手 稿
望
远
镜
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。
（1）创立科学的研究方法：系统的观察和实验
。 1.贡献：
1) 外力不是维持运动状态的原因而是改变
(2)物理学 运动状态的原因；
2) 17世纪初，发现了著名的落体定律。
普朗克
普朗克在发现能量量子以 后数年中，仍不断地验证其正 确与否. 普朗克的小儿子因反希 特勒罹杀生之祸, 希特勒发话说 只要普朗克向他求情, 就可以不 杀. 但是普朗克绝不向这个混世 魔王低头. 所以铀裂变发现者哈 恩说: “普朗克的名字将载入史 册, 这不仅仅是因为他堪称科学 伟人,而且也是因为他的人格: 在多次沉重的命运打击下, 他依 旧没有失去内心的伟大和人的 尊严.”
(3)天文学:用自制望Ⅰ 远镜发现了许多肉眼看不见的 星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。
2.意义：
(1)为经典力学的建立奠定了基础。
(2)伽利略的发现和以他开始的科学研究方法， 是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理 学的真正开端。
㈢.创立——牛顿力学体系
牛顿，是英国伟大的数学家、物理学家、天文 学家和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰 林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村,1727年3月20 日在伦敦病逝。
一、经典力学
㈠、16世纪末17世纪初物理学发展的历史条件
（1） 新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的 迫切需求。
（2） 自然科学自身发展的需要。 （3） 中世纪农业、手工业的发展。 （4） 文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。 （5） 科学家勇于的探索精神。
㈡.奠基——伽利略：

论的最终形式。 3、意义
（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。
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由于相对论的观点与人们的日常经验不太一 致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就 受到包括一些科学家在内的很多人的反对。
“三个苹果”改变了世界
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
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当 邂逅科学
——物理学的重大进展
掌握： 伽利略、牛顿在经典力学方面的主要贡献 爱因斯坦创立相对论 量子论的代表人物
但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。
抱怨爱因斯坦吧。正是爱因斯坦测量液体分子大小的理论使众多发明成 为现实，包括如何生产出效果更好的剃须液和牙膏。
6时30分，你打开电视收看天气和交通情况。下雨了，路上的车已经排 了几英里长。看起来又是糟糕的一天。
抱怨爱因斯坦吧。是他的光电效应理论使电视摄影机在后来成为现实。 遥控器、数码相机也都离不开这一理论。
“近代科学之父”
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 了基础，标志着物理学的真正 开端。 ppt课件，可编辑
伽
利 略 的 折 射 式 望
伽 利 略 的 手 稿
远
镜
1609年，伽利略创制了天文望远镜。他
观测到月球t课件，可编辑
①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

结合教材知识和以上材 料思考：观察和实验的科学 探究方式还为伽利略带来了 什么学术成就？它对人类产 生了什么影响？
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（1）伽利略的贡献：
①创立科学的研究方法：实验和观察。 ②物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。
③天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼 “日心说”的正确性。
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经典力学体系建立 的历史背景是什么？
（近代自然科学形成的背景）
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1、16世纪末17世纪初物理学发展的历史条件
（1）社会前提：文艺复兴运动对科学研究 产生了重要影响； （2）物质条件：资本主义发展为其提供了 物质基础 ； （3）主观条件:科学家勇于探索的精神。
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普朗克 （1858—1947）
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1、量子论诞生的历史背景
（1） 19c末20c初，电子和放射性的发现使 人们对物质的认识深入到原子内部。
（2） 实验表明，微观粒子的运动不能用通 常的宏观物体的运动规律进行描述。
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2、量子论的诞生
1900年，德国物理学家普朗克提 出量子假说，宣告量子论诞生。
4、量子论的重要影响
（1）使人类对微观世界的认识取得重大进步，是 20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。 （2）量子论与相对论共同构成现代物理学的基础， 弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的 不足。 （3）改变了人们认识世界的角度和方式。
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经典力学、相对论、量子论的关系：
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牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？
（1）力学方面：
1687年，出版了《自然哲学的教学原理》 一书，提出物理运动的三大定律和万有引力定

牛顿实际上可以说是启蒙运动之父。 牛顿实际上可以说是启蒙运动之父。…… 伏尔泰去英国参加牛顿的葬礼，回到法国做了许多工作， 伏尔泰去英国参加牛顿的葬礼，回到法国做了许多工作， 才使法国人知道了英格兰的科学， 才使法国人知道了英格兰的科学，知道除了笛卡儿的充满以太 的宇宙之外，还有一个由什么也没有的牛顿空间构成的宇宙。 的宇宙之外，还有一个由什么也没有的牛顿空间构成的宇宙。 18世纪中期 通过伏尔泰和夏莱特夫人的工作， 世纪中期， 到18世纪中期，通过伏尔泰和夏莱特夫人的工作，牛顿科学终 于征服了法国， 于征服了法国，取代了原来在法国知识分子和科学家中间得到 普遍认可的笛卡儿世界体系。 普遍认可的笛卡儿世界体系。 同牛顿科学和牛顿学说启蒙运动站在一起的力量有自由主 义者、进步主义者、改革主义者，甚至还有革命党人， 义者、进步主义者、改革主义者，甚至还有革命党人，他们在 1776年美国独立战争和1789年法国大革命那段历史之前和之中 年美国独立战争和1789 1776年美国独立战争和1789年法国大革命那段历史之前和之中 都发挥过重要作用。 独立宣言》及其所宣告的“ 都发挥过重要作用。《独立宣言》及其所宣告的“人人生而平 的政治主张，其实就是牛顿体系的政治翻版： 等”的政治主张，其实就是牛顿体系的政治翻版：在一种政治 万有引力和一种民主冲量的作用下， 万有引力和一种民主冲量的作用下，散乱的一个个政治平等的 民众原子讲按照定律一样的模式运动，最终趋于民众联合。 民众原子讲按照定律一样的模式运动，最终趋于民众联合。 詹姆斯·E 麦克莱伦第三 哈罗德·多恩 多恩《 －[美]詹姆斯 E·麦克莱伦第三 哈罗德 多恩《新的物理学世界， 创立了全新的物理学世界，扩展了物理学应 用的领域。打破了绝对化的思维模式， 用的领域。打破了绝对化的思维模式，为人们 提供了辨证地看待世界的途径 ㈢量子论的诞生与发展 1900年 普朗克提出量子假说， 1900年，普朗克提出量子假说，认为辐射像 物质一样， 物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实 现的

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…… ”
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爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件? （1）科学发展提供的基础； （2）科学发展需要提供动力； （3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质； （4）科学的工作和研究方法。
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1875年时，普朗克在慕尼黑 大学学物理，物理老师曾劝他不 要学纯理论，因为物理学“是一 门高度发展的、几乎是臻善臻美 的科学”，现在这门科学“看来 很接近于采取最稳定的形式。也 许，在某个角落里还有一粒尘屑 或一个小气泡，对它们可以去进 行研究和分类，但是，作为一个 完整的体系，那是建立得足够牢 固的。而理论物理学正在明显地 接近于几何学在数百年中所已具 有的那样完美的程度。”
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第二件，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，这又是一个奇迹。
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。
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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。

A科技是第一生产力； B科技的发展是经济发展的要求，反之也推动了经济的发 展； C科学技术能够改变人类、社会及世界的发展； D科学是一把双刃剑要正确对待合理把握，为人类造福。
应 用 思 考
【知识梳理】
一、经典力学 1.伽利略奠基：创立实验和观察科研方法；实验证 明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等；自 制望远镜观察天体，证明了哥白尼“日心说”的正 确性。伽利略的发现以及他开始的科学研究方法， 是人类思想史上伟大成就之一，标志着物理学的真 正开端。
应 用 思 考
【知识梳理】
2.牛顿建立：标志是1687年《自然哲学的数学原 理》出版；主要内容是物体机械运动三大定律、万 有引力定律等 ；特点：以实验为基础，以数学为 表达形式。标志着近代科学的形成。海王星的发现 证明了牛顿理论的科学性和预见性。
应 用 思 考
【知识梳理】
3.经典力学产生的历史条件：文艺复兴、宗教改革 等思想解放运动的影响；资本主义的发展提供了物 质基础；资产阶级民主革命运动的推动；科学家勇 于的探索精神。
应 用 思 考
第二目“相对论的创立”
（1）：20世纪初，德国物理学家爱因 斯坦为什么要创立相对论
19世纪末20世纪初，科学技术进一步发展；经典力学遭遇 困境与挑战：无法解释高速运动的微观粒子发生的现象等。
应 用 思 考
第二目“相对论的创立”
（2）：相对论的主要内容是什么？它 的创立有何历史影响
相对论包括狭义相对论和广义相对论： 狭义相对论是建立在相对性原理和光速不变原理上的，认 为物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同 时，时间和空间也会随着物体运动速度的变化而变化，即 会发生尺缩效应和钟慢效应。 广义相对论认为，空间和时间的性质不仅取决于物质的运 动状况，也取决于物质本身的分布状态。

经典力学的困境：以太不存在
在经典力学体系中，时间和空间的量度是绝对不变的。随
着观生 ”产解实释践不3特了.别的1是实西科验学学事实实东验。的比渐发如和展，，电维却磁出波新现、变了广一电法些 传由播思“和想绝快对速时的空电
子运动等，都不遵循牛顿力学定律。为了检验以太的存在的假说 ，1887年，美国物理学家迈克尔逊-莫雷用实验来证实以太的存 在。实验的零结果否定了以太的存在。“以太”不存在，使经典 物理学赖以建立绝对时空观受到了严峻的挑战。
牛顿的经典力学
《自然 哲学的 数学原 理》
1687年，牛顿出版了力学经典著作《自然 哲学的数学原理》，建立起了完整的力学理论体 系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。
经典力学产生的背景
①经济:资本主义的发展提供了物质基础
②思想:文艺复兴、宗教改革等思想解放 运动的影响
③前人基础：伽利略科学研究方法及其 成果为经典力学的建立奠定了基础。
3、局限：
只适用宏观世界低速运动状态；绝对的时 空观无法解释微观高速运动现象。
A、1781年，发现 “天王星” B、1846年，发现“海王星”
C、1930年，发现“冥王星”，2006年被排除于 “九大行星”
到19世纪末，经典物理学对宏观和微观两个方面出现的 一系列新问题已无法作出解释，经典物理学出现了危机 ，科学家们把经典物理学的危机形象的比喻为“晴空上 漂浮着两朵乌云”，一朵乌云与光的速度有关，一朵与 黑体辐射有关。
合作谈究2：爱因斯坦相对论与牛顿经典力学 的关系.
部分否定：
否定了牛顿绝对时空观，提出时间和空间不 是绝对不变的，是相对的。 继承发展：
牛顿力学是相对论力学低速状态时的一个特例。
由于相对论的观点与人们的日常经验不太 一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开 始就受到包括一些科学家在内的很多人的反 对。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，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，他们就要退回已获得的奖章 ，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电 效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获 得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合 理且为实验所证实。

1858-1947
【及时训练】
1.（2010· 天津高考）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 ( ) A. 普朗克 B. 麦克斯韦 C. 玻尔 D. 爱因斯坦
答案：D
2. “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
C
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。”
？
二、现代物理学——相对论和量子论
（二）相对论的创立：
1.背景：
19世纪科学得到了飞速发展
经典力学无法解释物理学研究中 出现的新问题。
什么是狭义相对论？
2.奠基——伽利略的贡献
(1)伽利略的成就：
（17世纪初）
1） 创立科学的研究方法：实验和观察。
2） 物理学：实验证明力与运动状态的 关系，发现自由落体定律等。
3） 天文学：自制望远镜观察天体并取 得大量成果的第一人，证明了哥白尼“日 心说”的正确性。
古希腊`亚里士多德的物理学理论
物体越重，下落速度越快。 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。
第四单元 近代以来世界的科学发展 历程
物理学的重大进展
近代自然科学诞生的标志：
提出日心说， 否定亚里士多德的 地心说，掀起天文 学的革命。
哥白尼（1473--1543）
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，其《天体运 行论》被誉为“自然科学独立的宣言书”