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物理学的重大发展,1942,年,1,月,8,日,-2018,年,3,月,14,日,第11课 物理学的重大发展1942年1月8日-2018,阅读课文，思考：图中人物分别是谁？他们对近代物理学的发展所作出的最重大贡献分别是什么？,为经典力学奠定基础,伽利略,牛 顿,形成经典力学体系,爱因斯坦,提出相对论，发展牛顿力学,普朗克,提出量子假说、量子论诞生,阅读课文，思考：图中人物分别是谁？他们对近代,阿斯科里,，意大利科学家，因其认为,大地是球形,的，并提出了“,地球,”的概念，,1327,年被,宗教裁判所处以火刑。,布鲁诺,，意大利科学家，因其宣扬,日心说和宇宙无限,，,1600,年被,宗教裁判所判为“异端”烧死,在罗马鲜花广场。,中世纪教会阻碍了科学的发展，任何质疑,宗教权威,的科学家都要付出生命的代价。,中世纪,物理学领域,的权威是什么？,（一）、中世纪的物理学,一、,物理学的发展历程,阿斯科里，意大利科学家，因其认为大地是球形的，并提出了“地球,力是维持物体运动的原因。,物体的下落速度与质量有关。,亚里士多德,托马斯,阿奎那,人类及其居所地球被置于上帝的怀抱之中，它沐浴着上帝的光辉，被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行。整个宇宙全都以地球为中心，朝着人类的地球闪烁星光。,物体运动的第一推动者是上帝,。,权威,直接经验和直觉推测,力是维持物体运动的原因。亚里士多德托马斯阿奎那人类及其居所,一、经典力学,认真阅读教材第一目，回答问题：,1、伽利略在物理学方面最重要的成就是什么？,2、他进行科学研究的主要方法是什么？,发现了自由落体定律等物理学定律,观察和实验,3、伽利略被称为,“,近代科学之父,”,，为什么？,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,。,4、在经典力学创立的过程中，伽利略的贡献是什么？,为经典力学的创立和发展奠定基础,一、经典力学认真阅读教材第一目，回答问题：1、伽利略在物理学,怀 疑,中世纪的神学世界观及其对人们思想认识的束缚,探究：,1,、经典力学体系建立的历史背景是什么？,（近代物理学兴起的背景,/,为什么会怀疑）,（二）、近代物理学,经典力学,一、,物理学的发展历程,怀 疑 中世纪的神学世界观及其对人们思想认识的束缚探究：1,1,、近代物理学兴起的背景,新兴的资产阶级,在经济上和政治上对自然科学迫切需要。,14,世纪以后，手工工场发展迅速，生产中的技术改造与机器的逐步采用，向人们提出很多新的问题，需要自然科学予以解决，以促进生产力的更大发展。,材料一,材料二,英国于,1474,年颁布了第一部,专利法,，,1624,年又颁布了,垄断法案,，被誉为具有现代意义的第一部专利法，美国于,1790,年、法国于,1791,年、荷兰于,1817,年、德国于,1877,年都先后颁布了自己的专利法。,材料三,经过中世纪前期的漫长黑夜，自然科学逐渐复兴。,资本主义生产方式的产生和发展,，不仅向自然科学提出大量的研究课题，还提供了丰富的经验材料以及新的科学实验条件。,材料四,文艺复兴,反对盲从和迷信，提倡独立的学术研究，打破了教会的精神统治，动摇了封建制度的政治思想基础，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件。,合作探究一：,1、近代物理学兴起的背景新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然,1,、近代物理学兴起的背景,（,1,）经济：资本主义经济的发展，生产力的进步,（,2,）政治：国家政治制度及政策的影响；,（,3,）思想：文艺复兴推动了思想解放；,（,4,）科学：自然科学自身发展的需要；,（,5,）主观：科学家自身的不懈努力。,1、近代物理学兴起的背景,一、,物理学的发展历程,2,、经典力学的奠基者,（意）伽利略,Galileo,（,1564-1642,）,出身于没落的贵族家庭，自幼对音乐、诗歌、绘画以及机械兴趣极浓，在,数学、物理学、天文学,等领域成就突出。,1633,年被教会判处终身监禁。,一、物理学的发展历程2、经典力学的奠基者（意）伽利略,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。,伽利略的折射式望远镜,伽利略的手稿,1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观,伽利略主要成就,自制望远镜（,1609,年），证明,“,日心说,”,的正确性,外力,仅仅是,改变运动状态,的原因,如果,运动物体,不受阻碍，它将速度保持不变地,持续运动,下去。,自由落体定律,方法：,实验、观察,伽利略主要成就自制望远镜（1609年），证明“日心说”的正,亚里士多德：,物体,下落的速度和重量成比例,比萨斜塔实验,自由落体定律,方法：,实验、观察,两个重量相差,10,倍的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地,有人记载伽利略曾在意大利比萨斜塔上作过自由落体的实验。结果两个重量相差10倍的球同时落地，证明了亚里士多德的观点是错误的。,亚里士多德：比萨斜塔实验自由落体定律方法：实验、观察两,伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。,爱因斯坦,“改变”：,改变了亚里士多德以来有关运动的观念。,“开创”：,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。,“奠基”：,为经典力学的创立和发展奠定了基础。,伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大,3,、经典力学的建立,牛顿,牛顿（,16421727,）,出生于英国的林肯郡，,1665,年毕业于剑桥大学，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾担任英国皇家学会会长、英国议会议员，授予,爵士,称号。,1727,年病逝，被,葬于威斯敏斯特教堂,，这是极高荣誉。,3、经典力学的建立,一、经典力学,5、牛顿最辉煌的成就是什么？,形成经典力学体系,6、经典力学体系建立的标志是什么？,出版自然哲学的数学原理，,提出了物体运动三大定律和万有引力定律,7、经典力学的诞生具有怎样的意义？试举一例。,对解释和预见物理现象，具有决定性意义。,根据万有引力定律，人们发现了海王星。,一、经典力学5、牛顿最辉煌的成就是什么？形成经典力学体系6、,（,1,）建立标志：,1687,年,自然哲学的数学原理,（,2,）基本理论,任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。,3,、经典力学的建立,（英）牛顿,牛顿第一定律,（惯性定律）,F=ma,牛顿第二定律,相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。,牛顿第三定律,牛顿三大定律,（加速度定律）,（作用力与反作用力定律）,（1）建立标志：1687年自然哲学的数学原理（2）基本理,万有引力定律,（,3,）经典力学特征,以,实验,为基础，以,数学,为,表达形式,任何物体都有吸引力，两个物体之间吸引力的大小，与它们的质量的乘积成正比，而与它们中心之间的距离的平方成反比，并作用于两个物体的连线方向上。,万有引力定律（3）经典力学特征以实验为基础，以数,（,4,）,经典力学,创立的意义,Nature and Naturelaw,lay hid in night,God said,Let Newton be,and all was light,Alexander Pope,自然与自然的定律,都隐藏在黑暗之中,上帝说，,“,让牛顿去吧！,”,于是，一切变为光明,亚历山大,波普,标志着,人类科学时代的开始,（4）经典力学创立的意义Nature and Nature,用万有引力解释潮汐是由月亮和太阳对海水的吸引力引起,用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期,用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置,有助于,解释和预见,物理现象，为经典物理学和天文学奠定了,基础,用万有引力解释潮汐是由月亮和太阳对海水的吸引力引起用牛顿力学,牛顿为工业革命创造了一把钥匙，瓦特拿着这把钥匙开启了工业革命的大门。,牛顿力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次科技革命，使人类社会进入,蒸汽时代,牛顿为工业革命创造了一把钥匙，瓦特拿着这把钥匙开启了工业革命,由于牛顿证明了地上的力学也能应用于天上的星球，从而昭示了一种简单而统一的,自然规律的存在,，整个思想界不禁为之亢奋,极富玄想天分的法国人还很自然地,由自然界联想到人类社会,。既然自然界有一个统一的规律，那么人类社会也决不会例外。,马克垚,世界文明史,（上）,为,启蒙运动,和,唯物主义哲学,奠定了基础,由于牛顿证明了地上的力学也能应用于天上的星球，从而昭,牛顿的其他成就,数学：,二项式定理，微积分,光学：,发现太阳光的光谱，,微粒说,天文学：,发明反射式望远镜,5.,经典力学适用范围,适用,宏观世界,的运动；（地球上和天上的运动）,适用,低速运动,的物质，是,绝对的时空观,牛顿的其他成就数学：二项式定理，微积分5.经典力学适用范围适,3、经典力学的建立牛顿,（2）、显著特征：,(3)、意义：,（1）、成就,：,提出物体机械运动三大定律；万有引力定律,出版自然哲学的数学原理,注重实验、数学化,对解释和预见物理现象有决定性意义；,实现了自然科学的第一次理论性大综合；,标志着近代科学的形成,3、经典力学的建立牛顿（2）、显著特征：(3)、意义：（,很抱歉推翻了您的理论,爱因斯坦曾说道：,“,牛顿先生，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，您所创造的许多观念直到今日都仍在引导我们的物理思维。虽然我们知道，当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。,”,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,”,很抱歉推翻了您的理论 爱因斯坦曾说道：“牛顿先生，很,（三）,现代物理学,相对论的创立,20,世纪初 爱因斯坦,1.,背景：,19C,末，“物理学危机”,狭义相对论和广义相对论。,2.,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。,1879,年生于德国，是,举世闻名的德裔美国科学家，,现代物理学的开创者和奠基人,。爱因斯坦,1900,年毕业于苏黎士工业大学，后在大学任教，,1914,年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。,1921,年获诺贝尔物理学奖。,（三） 现代物理学相对论的创立1.背景：19C末，“物理,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。,同时，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,；,狭义相对论认为： 物体运动时，质量会,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,.,（,即时空可以扭曲）,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,3,、爱因斯坦,绝对时空到相对时空,相对论,1.,时间和空间都是相对的，是可以改变的。,2.,这种改变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。,当速度接近光速时,当速度达到光速时：,时间变慢,钟慢效应,长度变短,尺缩效应,质量增加,物体变重,钟表不走,时间停止,3、爱因斯坦绝对时空到相对时空相对论1.时间和空间都是相,时间是相对的，是可以改变的。,材料：“在未来的某一时间，有一对,20,岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞船以,29,万千米,/,秒的速度飞行，哥哥留在地球上。,50,年后，哥哥已经是白发苍苍的老人，他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一个,30,多岁的年轻人！原来，对于乘坐光速飞船的弟弟来讲，才刚刚过了十几年。” 虽然这违背了所有的经验常识。但是实验却证实了这个理论。,问题：材料中的故事说明了什么理论？,时间是相对的，是可以改变的。材料：“在未来的某一时间，有一对,E=mc,引力波,:,扭曲时间空间的波动,相对论的应用,E=mc引力波:扭曲时间空间的波动相对论的应用,1,.,相对论,否定,了经典力学的,绝对时空观,；,2.,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,；,3.,牛顿力学是整个力学的,基础,，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。,探究：,爱因斯坦的相对论对经典力学有哪些突破,?,1.相对论否定了经典力学的绝对时空观；探究：爱因斯坦的相对论,经典力学,狭义相对论,广义相对论,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的不足。,探究：,爱因斯坦的相对论对经典力学有哪些突破,?,经典力学狭义相对论广义相对论影响：否定了经典力学的绝对时空观,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。,牛顿力学,反映的是,宏观物体低速运动,的客观规律，而,狭义相对论,反映的是,物体高速运动,的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。,牛顿力学是相对论的一种特例,（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。,相对论和经典力学的关系,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力,当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说，,“,早知如此，我宁可当个修表匠！,”,爱因斯坦就核武器问题的懊悔，代表了人类良知的高度，是人类良心发出的最强音,。听爱因斯坦的自责之声，我们明白人类良知之宝贵,.,当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大,名人轶事：,对 话,19,世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，年轻的普朗克和他的老师发生了一段对话：,普朗克,：“老师，我准备把我的一生都献给物理理论学！”,老师：,“年轻人，,物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展,，把一生都献给这门学科，太可惜了。”,那么，物理学是不是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展呢？,名人轶事： 对 话,1895,年德国物理学,家伦琴发现,X,射线,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。”,1897,年汤姆逊用实验发现电子,.,1898,年,12,月,26,日,居里夫妇发现镭,.,但是,X,射线、放射性和电子的发现，引发了物理学危机。,1895年德国物理学 19世纪末，面对经典物理学近乎完,（四）现代物理学,量子论的诞生与发展,1.,背景：,19,世纪末,20,世纪初，电子和放射线的发现。,实验表明微观粒子的运动不能用经典力学,的理论来说明。,（四）现代物理学量子论的诞生与发展1.背景：19世纪末,（四）现代物理学,量子论的诞生与发展,1.,背景：,19,世纪末,20,世纪初，电子和放射线的发现。,实验表明微观粒子的运动不能用经典力学,的理论来说明。,2.,诞生：,1900,年，德国,普朗克,提出了,量子假说,，宣告了量子论的诞生。,（四）现代物理学量子论的诞生与发展1.背景：19世纪末,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。,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,1900年，普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，创立了,物质辐射,（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍的假说，即,量子假说。,他引进了一个物理普适常数，即普朗克常数，以符号h表示，其数值为6.62617610,-27,尔格,秒，是,微观现象,量子特性的表征。,1900年，普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现,普朗克,连续无跳跃到不连续跳跃,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”,量子假说,普朗克连续无跳跃到不连续跳跃 物体在发射辐射与吸收辐,量子假说,1905,爱因斯坦,成功解释光电效应,1913,玻尔提出有关原子的量子理论,20,世纪,30,年代 量子力学建立起来,3.,发展,量子假说1905 爱因斯坦成功解释光电效应1913 玻尔,1.,背景,2.,诞生,3.,发展,4,、意义：,使人类对,微观世界的认识,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；,它,与相对论共同构成,现代物理学的基础,，弥补,了经典力学在认识微观世界和宏观世界方面的,不足。,它们的提出，不仅,推动了物理学自身的发展，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。,（四）现代物理学,量子论的诞生与发展,1.背景 2.诞生 3.发展4、意义：使人类对微观世界的认,量子论给我们的生活带来了哪些影响？,太阳能电池,液晶电视,笔记本电脑,量子论给我们的生活带来了哪些影响？太阳能电池液晶电视笔记本电,量子力学和狭义相对论结合形成原子核,物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电,站。量子力学还为电子技术、半导体技术和,激光技术等奠定了理论基础。,今天，我们的现代文明，从电脑、电视、,手机到核能、航天、生物技术，几乎没有哪,个领域不依赖于量子论。,今天，我们的现代文明，从电脑、电视、,物理学家,国别,时间,理论成就,历史地位,伽利略,牛 顿,爱因斯坦,普朗克,物理学的发展历程,意大利,16,世纪末到,17,世纪初,自由落体定律等,英国,17,世纪后半期,三大定律和万有引力等,德国（美国）,20,世纪初,相对论等,德国,20,世纪初,量子假说等,经典力学的奠基者,经典力学的建立者,相对论和量子论构成了现代物理学的基础,改变视野、认识,发展：打破权威、长期性、不断完善、创新,物理学家国别时间理论成就历史地位伽利略牛 顿爱因斯坦普朗克,材料六：,人之一心，天理存，则人欲亡；人欲盛，则天理灭,臣子无说君父不是底道理，此便见得是君臣之义处。,为臣须敬，为子须孝物物各具此理三纲五常终变不得。,【宋】朱熹朱子语类,人但率性而为人能自治条教禁约， 皆不必用,【明】李贽李氏文集,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。,【明】黄宗羲原君,材料七：,机户不得逾百张零星机户，凡机户人口多者，便有织机三、四具，人口少者，只有一二机。,【清】长州县志,闻名全国的山西潞绸最盛时共有绸机一万三千余张，由于明王朝无休无止的打击搜刮，到明末只剩下两千余张。清顺治时，只剩三百余张。,韩大成明清社会经济初探,农事实为立国之本国家要务，莫如贵粟重农。朕观四民之业，士之外，农为最贵。故农为天下之本务，而工商皆其末也。,【清】清圣祖实录,大率商贾习俗，富则教子弟读书凡买产业，自当以田地为上，市厘次之，典与铺又次之。,【清】江阴县志,材料八：,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。,【明】明神宗实录,材料六：,
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