人教版高中历史必修三：第11课物理学的重大进展(1)-课件-(共25张ppt).ppt

1、第四单元第四单元 近代以来世界的科学发展历程近代以来世界的科学发展历程科学勃兴科学勃兴 进展辉煌进展辉煌转化生产转化生产 科技革命科技革命文艺复兴文艺复兴 思想解放思想解放-经典力学、相对经典力学、相对论和量子论、进化论论和量子论、进化论（1111、1212课）课）-三次科技革命（三次科技革命（1313课）课）科技历程科技历程单元总体知识结构单元总体知识结构 科科学学革革命命技技术术革革命命物理学物理学领域领域生物学生物学领域领域经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）相对论的建立（爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）进化论理论（达尔文与赫胥黎）进化论

2、理论（达尔文与赫胥黎）“蒸汽机时代蒸汽机时代”（瓦特）（瓦特）电力的广泛应用与电力的广泛应用与“电气时代电气时代”（法拉第、西门子等）（法拉第、西门子等）现代信息技术与信息时代现代信息技术与信息时代现 代 物 理现 代 物 理学 理 论 的学 理 论 的发展发展量子理论的诞生（普朗克量子理论的诞生（普朗克) )第第11课课 物理学的重大进展物理学的重大进展学习目标：学习目标：1.1.简述简述经典力学经典力学的的主要内容，认识它主要内容，认识它的历史地位。的历史地位。2.2.知道知道相对论、量相对论、量子论子论的主要内容，的主要内容，叙述它的意义。叙述它的意义。一、经典力学一、经典力学1 1、奠

3、基者、奠基者 思考：为什么思考：为什么16C16C中期科学会出现新发展中期科学会出现新发展 ？（1 1）科学新发展的背景）科学新发展的背景经济：经济：资本主义发展为其提供了物质基础资本主义发展为其提供了物质基础 思想：思想：文艺复兴运动的影响文艺复兴运动的影响科技工作者：科学家勇于探索的精神科技工作者：科学家勇于探索的精神伽利略伽利略物理学方面物理学方面 贡献贡献A.A.外力并不是维持运动状态的原外力并不是维持运动状态的原 因，只是改变运动状态的原因；因，只是改变运动状态的原因； 天文学方面天文学方面 A.A.利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人；利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人；B.

4、B.发现发现自由落体定律自由落体定律等定律；等定律；B.B.证明了哥白尼证明了哥白尼“日心说日心说”的正确性；的正确性；(4)(4)意义：意义：开创了以开创了以实验实验事实为根据并具有严密逻事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学辑体系的近代科学, ,为经典力学的创立和发展奠定了基础。为经典力学的创立和发展奠定了基础。2 2、建立者、建立者牛顿牛顿（1）建立）建立标志：标志：1687年，牛顿发表年，牛顿发表自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理内容：内容：（1）物体运动）物体运动三大定律三大定律（2）万有引力定律）万有引力定律（2）应用：根据牛顿理论的推测，发现了海王星和冥王星。）应用：根据牛顿理

5、论的推测，发现了海王星和冥王星。（3）特征）特征注重实验注重实验数学化数学化（4）意义）意义对自然界的力学现象做了系统合理的说明大大推动了对自然界的力学现象做了系统合理的说明大大推动了物理学的发展，标志着近代科学的形成物理学的发展，标志着近代科学的形成经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义义( (海王星、冥王星）海王星、冥王星） “牛顿的发现，给人类带来牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打头来，开始用自己理性的眼光

6、打量世界。量世界。” ” 大国崛起大国崛起 牛顿力学体系是人类认识史上对自然规律的牛顿力学体系是人类认识史上对自然规律的第一次理论概括和综合，把神从无生命领域驱第一次理论概括和综合，把神从无生命领域驱逐出去，使科学摆脱神学的束缚，引起人类认逐出去，使科学摆脱神学的束缚，引起人类认识史上的飞跃。识史上的飞跃。 质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？学理论吗？ 1919世纪末，面对经典物理学世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家近乎完美的发展，有的物理学家表示：表示：“19“19世纪已经将物理大厦世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只

7、是修全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。饰和完美这座大厦。” 高速运动的微观粒子发生的现高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！象，是经典力学无法解释的！ 二、相对论的创立（19世纪末20世纪初）1、创立的历史背景 19世纪科学得到了飞速发展 经典力学无法解释高速运动的微观粒子发生的现象2、相对论的提出及主要内容 1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为论动体的电动力学的文章，提出了著名的相对论，引发了20世纪物理学的另一场革命。 （1）相对论的提出 爱因斯坦爱因斯坦19051905年提出的相对论，后来称作狭义相对年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改

8、变、相对性原则来推论，得到论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间时间”会因速度快慢而改变的结论。会因速度快慢而改变的结论。 相对论的例子：一卷录音相对论的例子：一卷录音带，如果在地面上播放需要一带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦以也是一小时；但是爱因斯坦的理论

9、则认为应该是一个多小的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不同速度下测量时间，长度是不一样的。一样的。 什么是狭义相对论？什么是狭义相对论？什么是广义相对论？什么是广义相对论？广义相对论是新的万有引力概念广义相对论是新的万有引力概念 爱因斯坦阐述爱因斯坦阐述“万有引力万有引力”的本质的本质是导因于物质的分布是导因于物质的分布而弯曲了邻近的时间而弯曲了邻近的时间空间几何结构，从空间几何结构，从而导出比牛顿万有引而导出比牛顿万有引力定律更精确的理论，力定律更精确的理论，得到弯曲的四维时空得到弯曲的四维时空观念，牛顿的万有引观念，牛顿的

10、万有引力理论成了广义相对力理论成了广义相对论中的一个特例。论中的一个特例。 广义相对论的重要结论是，加速运动与引力广义相对论的重要结论是，加速运动与引力场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个的比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由一个的比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。不存在地球引

11、力。 狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论相对论相对论打破经典力学的绝对时空观打破经典力学的绝对时空观进一步深化对时间空进一步深化对时间空间和引力现象的认识间和引力现象的认识（2）相对论的内容物体运动时，质量会随着物体运动速物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，空间和时间也会随着度增大而增加，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。物体运动速度的变化而变化。空间和时间的性质不仅取决于物质的运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动状况，也取决于物质本身的分布状态经典力学经典力学狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论影响：否定了经影响：否定了经典力

12、学的绝对时典力学的绝对时空观，弥补了经空观，弥补了经典力学在宏观物典力学在宏观物体高速运动研究体高速运动研究的不足。的不足。1 1、背景、背景2 2、诞生、诞生普朗克普朗克提出量子假说，宣告量子论诞生提出量子假说，宣告量子论诞生爱因斯坦爱因斯坦用量子理论成功解释光电效应；用量子理论成功解释光电效应；玻尔玻尔提出有关原子的量子理论；提出有关原子的量子理论；2020世纪世纪3030年代，量子力学建立。年代，量子力学建立。三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展3 3、发展、发展微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明1 1）使人类对微观世界的基本认识取得革命

13、性的）使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为进步，成为2020世纪最深刻、最有成就的科学理世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。论之一。4 4、意义、意义2 2）它与相对论一起，构成了现代物理学的基础）它与相对论一起，构成了现代物理学的基础。3 3）弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界）弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，它们的提出，不仅推动了物理学方面的不足，它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了自身的进步，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。人们认识世界的角度和方式。 相对论和量子论一起，构成了现代物理学相对论和量子论

14、一起，构成了现代物理学的基础。的基础。 相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。观世界和微观世界方面的不足。 它们的提出，不仅推动了物理学自身的进它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识步，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。世界的角度和方式。 经典力学、相对论和量子论三者之间的关系经典力学、相对论和量子论三者之间的关系 (1)牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础。 (2)量子论和相对论的提出，使人们对物质世界量子论和相对论的提出，使人们对物

15、质世界的认识深入到微观领域和宏观宇宙世界。弥补了的认识深入到微观领域和宏观宇宙世界。弥补了经典物理学的缺点。量子论和相对论一起，构成经典物理学的缺点。量子论和相对论一起，构成了现代物理学的基本理论框架，开阔了人们的视了现代物理学的基本理论框架，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。野，改变了人们认识世界的角度和方式。 (3)相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了牛顿力学的绝对时空观，将牛顿力学概括在相对牛顿力学的绝对时空观，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。论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。 (4)三者是继承

16、与发展的关系，一起推动了物理三者是继承与发展的关系，一起推动了物理学的发展。学的发展。课时小结课时小结一、物理学发展的原因一、物理学发展的原因文艺复兴、宗教改革等思想解放文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响运动的影响资本主义的发展提供了物质基础资本主义的发展提供了物质基础科学家勇于的探索精神科学家勇于的探索精神二、物理学发展的过程二、物理学发展的过程中观世界中观世界经典力学（奠基者、创立者）经典力学（奠基者、创立者）宏观世界宏观世界相对论（爱因斯坦：广义与狭义）相对论（爱因斯坦：广义与狭义）微观世界微观世界量子论（普朗克、爱因斯坦、玻尔）量子论（普朗克、爱因斯坦、玻尔）成就成就经典力学（即牛

17、顿力学）经典力学（即牛顿力学） 相对论相对论 的提出的提出 量子论量子论 的诞生的诞生奠基奠基创立创立年代年代科学家科学家国籍国籍原因原因 本课小结本课小结13.13.阅读下列材料：阅读下列材料：材料一材料一 伽利略发现，运动中的物体若无一定的外力使它转向伽利略发现，运动中的物体若无一定的外力使它转向，便作匀速直线运动。这一发现要求人们必须能解释：为什么，便作匀速直线运动。这一发现要求人们必须能解释：为什么行星不以直线飞离，而趋于落向太阳，结果形成椭圆形的运行行星不以直线飞离，而趋于落向太阳，结果形成椭圆形的运行轨道；为什么月亮同样地趋于落向地球。轨道；为什么月亮同样地趋于落向地球。 斯塔夫里

18、阿诺斯塔夫里阿诺斯斯全球通史全球通史材料二材料二请回答：请回答：(1)(1)材料一中伽利略的发现是被谁的什么理论解释的？材料一中伽利略的发现是被谁的什么理论解释的？(2)(2)材料二中两人在科学理论上的成就分别是什么？材料二中两人在科学理论上的成就分别是什么？材料三材料三 “ “在失重状态下点燃的蜡烛会熄灭在失重状态下点燃的蜡烛会熄灭”，这是爱因斯，这是爱因斯坦的结论。上海市向明中学的学生设计了坦的结论。上海市向明中学的学生设计了“失重失重”状态下观状态下观察烛光的各种实验，结果发现：在完全失重状态下点燃的蜡察烛光的各种实验，结果发现：在完全失重状态下点燃的蜡烛依然是不灭的，只不过火焰呈圆形，

19、亮度比较暗一点。烛依然是不灭的，只不过火焰呈圆形，亮度比较暗一点。请回答：请回答：(3)(3)许多科学理论都受到过人们的质疑，联系材料三说明科学许多科学理论都受到过人们的质疑，联系材料三说明科学研究的特点。研究的特点。答案：答案：(1)(1)牛顿的万有引力定律。牛顿的万有引力定律。(2)(2)图一爱因斯坦提出了相对论；图二普朗克提出了量子假说。图一爱因斯坦提出了相对论；图二普朗克提出了量子假说。(3)(3)科学研究总是在不断修正前人错误的过程中，在质疑释疑的科学研究总是在不断修正前人错误的过程中，在质疑释疑的过程中探索发展的。过程中探索发展的。 请记住爱因斯坦的话请记住爱因斯坦的话吧：吧：“没有能独立思考和没有能独立思考和独立判断的有创造性的个独立判断的有创造性的个人，社会的向上发展是不人，社会的向上发展是不可想象的。可想象的。”