58第11课 物理学的重大进展

第11课物理学的重大进展第一个“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”改变了世界“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建立在什么基础上？直觉和观察一、近代物理学——经典力学1590年，伽利略做比萨斜塔实验思考：伽利略关于运动的观点建立在什么基础上？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。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４颗叫“伽利略卫星”。他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的“日心说”找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。1642年，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！”他还重复着这样一句话：“追求科学需要特殊的勇气。”体会伽利略身上所蕴含什么样的科学精神？①创立近代科学的研究方法：②物理学：③天文学：观察实验和逻辑论证。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。1、伽利略奠定基础（1）成就：一、近代物理学——经典力学科学的真理不应在古代圣人蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开的最伟大的书里的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。——伽利略（2）意义：开创了以实验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。牛顿说：“我之所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。”一、近代物理学——经典力学2、牛顿创立经典力学（1）成就建立起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。1687年，出版《自然哲学的数学原理》，提出运动三大定律和万有引力定律。物体运动+天体运动（2）意义一、近代物理学——经典力学（3）天文学1781年，发现“天王星”1846年，发现“海王星”1930年，发现“冥王星”，2006年被排除于“九大行星”思考：发生在欧洲的近代科学革命为什么会出现在这个特定时期？（近代自然科学形成的背景）思想条件：经济条件：主观条件：文艺复兴的推动资本主义的发展一、近代物理学——经典力学科学家的探索推动了生产力的进步和资本主义的发展。推动了物理学自身的发展,促进了近代自然科学的进步，为海王星、冥王星等的发现奠定了理论基础。推动了启蒙运动的发展和思想解放。3、经典力学体系的影响经济发展自然科学思想认识一、近代物理学——经典力学1895年德国物理学家伦琴发现X射线，1901年获诺奖？1897年汤姆逊用实验发现电子,1906年获诺贝尔奖1898年12月26日,居里夫妇发现镭，1903年获诺贝尔奖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。”1900年的4月，热力学的奠基人，著名的开尔文男爵在一个科学报告会上作了一篇名为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》的演讲。在这篇演讲中提到，在光学和热学领域，各有一个实验现象还无法用牛顿经典理论来解释，因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌云。当时的人们普遍比较乐观，认为这两朵乌云迟早会云开雾散，最终被经典理论很好的解释。但是，后来的事实证明，正是这两朵乌云引发了磅礴的大雨，使牛顿的经典时空观在科学领域发生了倾覆。而这两朵乌云引发的两场理论革命——相对论和量子论，正是现代科学的基石。1、背景：2、提出：3、内容：19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释面临的新问题。20世纪初，爱因斯坦（德）提出相对论时间：钟慢效应质量：质增效应空间：尺缩效应否定了经典力学的绝对时空观将经典力学概括于相对论力学体系之中，推动物理学的发展二、现代物理学——相对论和量子论（1）狭义相对论：1905年①物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加；②空间和时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。（2）广义相对论：1916年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。即时空可以扭曲。为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”（一）现代物理学——相对论狭义相对论：打破了绝对时空观，同时也适用于物体高速运动状态探究：爱因斯坦的相对论对经典力学有哪些突破?经典力学的局限：适用于低速运动状态绝对时空观广义相对论：进一步深化了对时间、空间和引力现象的认识。二、现代物理学——相对论和量子论经典力学狭义相对论广义相对论4、影响：否定了经典力学的绝对时空观，弥补了经典力学在宏观物体高速运动研究中的不足。（二）现代物理学——量子论理论条件：电子和放射线的发现人们的科学思想进一步提升思想条件：经济条件：社会经济迅速发展，社会生产力的需求二、现代物理学——相对论和量子论1、量子论诞生的背景2.量子论的诞生、发展和量子力学1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说。①爱因斯坦利用量子理论成功解释了光电效应；②玻尔提出了有关原子的量子理论；③20世纪30年代，量子力学建立。（1）诞生：（2）发展：加热到不同温度的物体发出不同颜色的光科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量子假说：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。经典力学小结：力学的进展历程——相对论力学经典力学的奠基17世纪初经典力学的建立17世纪后期相对论20世纪初量子论20世纪初伽利略（意）牛顿（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）经典力学：解释低速运动、宏观世界物理现象近代物理学相对论：高速运动量子论：解释微观世界物理现象现代物理学为相对论提出奠定基础继承和发展了经典力学经典力学、相对论、量子论的关系19世纪物理学危机怀疑（背景）16-19世纪近代物理学探索（成就）进步（影响）19-20世纪初现代物理学物理学的重大进展经典力学体系自然科学思想认识社会发展相对论和量子论对经典力学体系的怀疑自然科学思想认识经济发展对中世纪世界观的怀疑科学技术是第一生产力1.学者陈衡哲在《西洋史》中写道：“科学与文艺是文化的双翼，缺了一样，那个文化便成为畸形的了。科学是偏向理性的，文艺是偏于情感的。”基于这样的认识，对启蒙运动兴起所起作用最大的莫过于：A.牛顿B.达尔文C.达·芬奇D.莎士比亚2.哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为近代以来最伟大的科学家，其理论的共同之处是A.得到了科学实验的验证B.改变了人类对自然界的认识C.推动了技术的重大突破D.科学地概括出物质运动的定律3.“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4.20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