單元線索 1.物理學領(lǐng)域的重大進展； 2.生物學關(guān)于人類生命的起源 3.三次科技革命的成果及對社會發(fā)展的影響。,第四單元 近代以來世界的科學發(fā)展歷程,【課程標準】 了解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容，認識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認識其意義。,探究：他們分別是什么人？有什么貢獻？,第11課 物理學的重大進展,伽利略 牛頓 愛因斯坦 普朗克,1.背景 2.牛頓的經(jīng)典力學,1.背景 2.創(chuàng)立 3.意義,1.背景 2.誕生 3.發(fā)展 4.意義,一經(jīng)典力學,1.產(chǎn)生背景：,文藝復興運動的影響 伽利略的貢獻及作用,經(jīng)典力學重要奠基者,2.牛頓經(jīng)典力學,伽利略的研究成果,1687,自然哲學的數(shù)學原理 物體運動三大定律和萬有引力定律,對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定意義,伽利略（15641642），偉大的意大利物理學家和天文學家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學表述形式的近代科學，被譽為“近代科學之父”。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測，出版了星空使者一書。1632年，他出版了關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話，把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。,1610年，伽利略用望遠鏡發(fā)現(xiàn)有4顆衛(wèi)星圍繞著木星轉(zhuǎn)。這一發(fā)現(xiàn)震動了整個歐洲和全球科學界。 伽利略是第一位利用望遠鏡觀察天體的人。目前人類發(fā)現(xiàn)的16顆木星衛(wèi)星中，有顆叫“伽利略衛(wèi)星”。,木星和它的伽利略衛(wèi)星,他又發(fā)現(xiàn)太陽上有黑子，月球上有山脈，為哥白尼的地球繞著太陽公轉(zhuǎn)的“日心說”找到了有力證據(jù)。宗教法庭把他軟禁在家，不準外出。年多后，伽伽利略臨死前仍不屈服，堅定地說：“地球確實在圍著太陽轉(zhuǎn)！”他的努力沒有白費，越來越多的人開始探索星空和科學！,科學的真理不應(yīng)在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在實驗中和以實驗為基礎(chǔ)的理論中去找。 伽利略,“近代科學之父”伽俐略,1590年，伽俐略在斜塔的頂層做自由落體運動實驗，讓兩個重量相差10倍的鐵球，同時從塔頂落下，結(jié)果兩球同時著地，因而，雄辯地一舉推翻了束縛人們近2000年的希臘學者亞里士多德關(guān)于重量不同的物體，其下落的速度也不相同的“物體下落速度與重量成正比”的理論。伽俐略開創(chuàng)了實驗物理的新時代，為經(jīng)典力學的創(chuàng)立奠定基礎(chǔ)。,牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經(jīng)長期擔任英國皇家學會會長，他還擔任過英國議會議員，授予爵士稱號。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽。,牛頓（ 16421727）,牛頓有哪些重要貢獻？ 其中最重要的是什么？,數(shù)學：二項式定理，微積分 光學：發(fā)現(xiàn)太陽光的光譜，微粒說 天文學：發(fā)明反射式望遠鏡等 力學：自然哲學的數(shù)學原理 物體運動三大定律；萬有引力定律 形成經(jīng)典力學體系,第一件，用牛頓力學算出地球的形狀象只桔子。古希臘的亞里士多德認為地球是個正球體，兩千年來人們對此深信不疑。牛頓卻根據(jù)他的力學，說地球是個扁球體，象只大桔子。此言一出，學界嘩然。地球那么大，牛頓又從不出遠門，他憑什么說地球有點扁？可是法國科學家經(jīng)過三次實地測量，終于證實了牛頓的看法。用力學能算出地球的形狀，真是個奇跡。,歷史上證實牛頓 力學的三件事,第二件，用牛頓力學算出了哈雷彗星回歸周期長期以來到，人們一直認為彗星是神秘的，根本不能用科學來說明。牛頓說，既然彗星也是天體，就必然遵循力學規(guī)律。他的好友哈雷用牛頓力學算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是7576年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。哈雷1705年發(fā)表這個預(yù)言，當時他已49歲，卻要預(yù)言53年以后的事，豈非聳人聽聞？可是1758年這顆彗星果然如期出現(xiàn)，并被命名為哈雷彗星。,1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學家用牛頓力學計算它的軌道，可是計算結(jié)果總是同觀測紀錄不大相符。經(jīng)反復核算，觀測無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學上面？,科學家大膽猜想計算結(jié)果之所以不理想，是因為太陽系中還有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對天王星的引力作用。他們用牛頓力學算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。1848年9月23日，柏林天文臺臺長用望遠鏡對準那個位置，一下子就看到了一顆新的行星海王星。,第三件： 用牛頓力學算出了一顆未知行星的位置,卡盟排行榜 卡盟,Microsoft Office PowerPoint，是微軟公司的演示文稿軟件。用戶可以在投影儀或者計算機上進行演示，也可以將演示文稿打印出來，制作成膠片，以便應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域中。利用Microsoft Office PowerPoint不僅可以創(chuàng)建演示文稿，還可以在互聯(lián)網(wǎng)上召開面對面會議、遠程會議或在網(wǎng)上給觀眾展示演示文稿。 Microsoft Office PowerPoint做出來的東西叫演示文稿，其格式后綴名為：ppt、pptx；或者也可以保存為：pdf、圖片格式等,二、相對論的創(chuàng)立,經(jīng)典力學無法解釋一些新問題,20C初，愛因斯坦,狹義相對論，廣義相對論,是物理學領(lǐng)域的一次重大革命 否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀 發(fā)展了牛頓力學 推動物理學發(fā)展到一個新高度,1879年生于德國，是舉世聞名的德裔美國科學家，現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者和奠基人。愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學，后在大學任教，1914年任皇家物理研究所所長兼柏林大學教授。1921年獲諾貝爾物理學獎。 1933年受希特勒迫害離開德國移居美國, 愛因斯坦在物理學的許多領(lǐng)域都有貢獻，比如建立狹義相對論并推廣為廣義相對論、提出光的量子概念，并以量子理論解釋光電效應(yīng)、輻射過程、固體比熱等。,愛因斯坦 （1879-1955）,狹義相對論發(fā)表100周年， 也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦， 但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變， 這樣的改變還將繼續(xù)下去。,1905年，愛因斯坦26歲，接連寫下4篇改變整個20世紀物理學面貌的論文： 1.光的量子說（解釋光電效應(yīng)） 2.布朗運動（證明分子的存在） 3.狹義相對論（修正了牛頓力學） 4.質(zhì)能互換律（E=mc2） 1916年，愛因斯坦發(fā)表了廣義相對論基礎(chǔ)，最具創(chuàng)見也是最偉大的貢獻： 5.廣義相對論（取代了牛頓的萬有引力理論）,1905 神奇的一年,愛因斯坦1905年提出的相對論，后來稱作狹義相對論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到“時間”會因速度快慢而改變的結(jié)論。,相對論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一個小時；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測定也是一個小時。但是由地面上的人員，來測定在宇宙飛船中播放的時間呢？根據(jù)牛頓的理論，因為時間是絕對的，所以也是一小時；但是愛因斯坦的理論則認為應(yīng)該是一個多小時，因為時間是相對的，在不同速度下測量時間，長度是不一樣的。,什么是狹義相對論？,什么是廣義相對論？,廣義相對論是新的萬有引力概念,廣義相對論的重要結(jié)論是，加速運動與引力場的運動是等價的，要區(qū)別是由慣性力或者引力所產(chǎn)生的運動是不可能的。 對此，愛因斯坦作了一個的比喻。假想有一個人乘摩天樓的電梯自由降落，人不會感到自己在下降，因為這時電梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在電梯里不存在地球引力。,相對論和經(jīng)典力學有何關(guān)系？,1.相對論否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀； 2.相對論發(fā)展了牛頓力學，牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例； 3.牛頓力學是整個力學的基礎(chǔ)，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導著人們的物理學思想。,由于相對論的觀點與人們的日常經(jīng)驗不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一些科學家在內(nèi)的很多人的反對。 1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎?wù)拢Y(jié)果評選委員會只好讓愛因斯坦作為 光電效應(yīng)理論的建立者得獎， 相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。 但相對論在物理學上卻非常合 理且為實驗所證實。,愛因斯坦根據(jù)相對論的觀點提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美國總統(tǒng)羅斯福，建議美國研制原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)勝法西斯國家。1945年8月，美國先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。,當原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認一生最大錯誤就是建議研制原子彈。他痛心地說，“早知如此，我寧可當個修表匠！”愛因斯坦就核武器問題的懊悔，代表了人類良知的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。聽愛因斯坦的自責之聲，我們明白人類良知之寶貴.,紅色代表過去 藍色代表未來 黃綠表連結(jié)過 去到未來,2005世界物理年,對物理學家而言，這個標識象征的是光錐；對一般大眾而言常被看成是沙漏，象征著愛因斯坦在時間相對性上淵博的見解及洞察力。,1955年4月18日，愛因斯坦因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳?zāi)?，不立紀念碑?；鸹瘯r按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及音樂典禮。骨灰撒在永遠對人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。 遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩結(jié)束了那樸素的葬禮： 我們?nèi)极@益不淺， 全世界都感謝他的教誨； 那專屬他個人的東西， 早已傳遍廣大人群。 他像行將隕滅的彗星，光華四射， 把無限的光芒 同他的光芒永相連結(jié)。,（1879-1955）,19C末-20C初,人們對物質(zhì)的認識深入到原子內(nèi)部,微觀的粒子運動不能用經(jīng)典力學來解釋,愛因斯坦利用量子論成功解釋了光電效應(yīng) 丹麥玻爾提出有關(guān)原子的量子理論,三、量子論的誕生與發(fā)展,使人類對微觀世界的基本認識取得革命性進步 與相對論一起,構(gòu)成現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ),1900,德國物理學家普朗克,加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光,科學家們?yōu)榱丝偨Y(jié)熱輻射規(guī)律，推導出兩個公式。 但這兩個公式的計算結(jié)果總是與實驗結(jié)果不相符合。 1900年，為了解決熱輻射理論上的疑點，德國物理學家普朗克提出了量子假說：輻射像物質(zhì)一樣，是由具有能量的基本單位量子來實現(xiàn)的。,普朗克生于德國基爾。1879年在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠懇，忠于職守，他的業(yè)余愛好是音樂，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登山運動。,普朗克 （18581947）,量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。 量子力學和狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術(shù)、半導體技術(shù)、晶體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。,物理學發(fā)展的過程,2、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù) A、哥白尼日心說的推算 B、牛頓理論的推測 C、法拉第演說計算 D、愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示,1、 現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)是 A、牛頓力學 B、相對論 C、量子假說 D、量子理論、相對論,課堂練習,3.牛頓在科學上貢獻是多方面的，最重要的是在力學方面，下面關(guān)于牛頓的表述不正確的是( ） A.除了在力學方面的重大貢獻外，還是微積分的發(fā)明人之一 B.著有科學巨著自然哲學的數(shù)學原理 C.他推測出了海王星和冥王星的存在 D.他提出了三大定律和萬有引力定律,C,4、下列表述不正確的是 A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學是經(jīng)典物理學的基礎(chǔ) B、經(jīng)典物理學所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象 C、相對論的提出證明經(jīng)典的物理學是完全錯誤的 D、量子理論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步,課堂練習,5、經(jīng)典力學與中世紀的自然觀和方法論相比，最顯著的特征是 注重實驗 數(shù)學化 體現(xiàn)微觀世界 經(jīng)驗法 A. B. C. D. ,A,