理论物理学课件.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11课 物理学的重大进展课标要求：课标要求：1.了解经典力学的主要内容，认识其在了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。近代自然科学理论发展中的历史地位。2.知道相对论、量子论的主要内容知道相对论、量子论的主要内容,认识认识其意义。其意义。阅读思考：阅读思考：1.

3、为什么为什么16世纪中期以后科学会出现新时期？世纪中期以后科学会出现新时期？2.2.伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？么？3.3.伽利略科学研究的主要意义有哪些？伽利略科学研究的主要意义有哪些？4.4.经典力学建立的标志是什么？经典力学建立的标志是什么？5.5.牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意义？义？6.爱因斯坦创立相对论的原因是什么？相对论的主爱因斯坦创立相对论的原因是什么？相对论的主要内容是什么？相对论的创立有何意义？要内容是什么？相对论的创立有何意义？7.量子论是在什么背景下产生的？又是如何

4、发展的量子论是在什么背景下产生的？又是如何发展的？在量子论研究方面作出杰出贡献的科学家有哪？在量子论研究方面作出杰出贡献的科学家有哪些？量子论的建立有什么意义？些？量子论的建立有什么意义？一、经典力学一、经典力学1 1、奠基者、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 2.2.伽利略在物理学

5、、天文学方面突出的贡献伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？是什么？（2 2）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.B.发现自由落体定律等定律；发现自由落体定律等定律；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

6、基础。为经典力学的创立和发展奠定了基础。3.3.伽利略科学研究的主要意义有哪些？伽利略科学研究的主要意义有哪些？标志着物理学的真正开端的是 A、亚里士多德的发现及其研究研究方法 B、伽利略的发现及其科学研究方法 C、爱因斯坦的发现及其科学研究方法 D、普朗克的发现及其研究方法B水平测试(2011年珠海模拟年珠海模拟)牛顿被称为牛顿被称为“近代科学之父近代科学之父”，但，但他自己却非常谦虚地说：他自己却非常谦虚地说：“如果我比别人看得远些，那是如果我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。因为站在巨人肩上的缘故。”从与牛顿的主要成就的关系从与牛顿的主要成就的关系来看，这里的巨人最有可能是来看

7、，这里的巨人最有可能是()A伽利略伽利略 B哥白尼哥白尼C达尔文达尔文 D爱因斯坦爱因斯坦解析：根据题意可以知道“巨人”为牛顿的经典力学奠定基础，由此可以判断是伽利略。答案：A2 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）物体运动三大定律）物体运动三大定律（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

8、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）5.5.经典力学建立的标志是什么？经典力学建立的标志是什么？6.6.牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意义？牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意义？素能提高(2011年沈阳模拟)德意志诗人诺瓦利斯(17721801)认为，哲学是全部科学之母，科学的发展又会推动哲学的进步。他能够举出的最佳论据是()A牛顿及其自然哲学的数学原理B达尔文及其物种起源C爱因

9、斯坦及其“相对论”D康德及其纯粹理性批判A 海王星的发现是根据海王星的发现是根据A、哥白尼日心说的推算 B、牛顿理论的推测C、法拉第演说计算 D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示B 经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是 注重实验 数学化 体现微观世界 经验法 A.B.C.D.A 牛顿在科学上贡献是多方面的，最重要的是在力学方面，下面关于牛顿的表述不正确的是(）A.除了在力学方面的重大贡献外，还是微积分的发明人之一 B.著有科学巨著自然哲学的数学原理 C.他推测出了海王星和冥王星的存在 D.他提出了三大定律和万有引力定律C 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

10、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

11、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）相对论的提出狭义相对论狭义相对论认为，物体运动时，质量会随着物认为，物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动的变化而变化，即会发生尺缩会随着物体运动的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。（效应和钟慢效应。（19051905年）年）广义相对论广义相对论认为，空间和时间的性质不仅取决认为，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于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。（状态。（1916191

12、6年）年）（2）相对论的内容3 3、意义、意义是物理学领域的一项重大革命是物理学领域的一项重大革命否定了经典力学的绝对时空观，深刻的否定了经典力学的绝对时空观，深刻的揭示了时间和空间的本质属性揭示了时间和空间的本质属性发展了牛顿力学，将其概括在相对论力发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学中，推动物理学发展到一个新的高度学中，推动物理学发展到一个新的高度及时训练及时训练 1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为否定了经典力学的绝重大革命，主要是因为否定了经典力学的绝对时空观对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不变揭示了时间、空间并非绝对不

13、变的本质属性的本质属性 打破了经典力学体系的局限性打破了经典力学体系的局限性 使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界到微观世界A、B、C、D、中新社台北四月十九日电世界第一高楼台北101大楼十九日晚七时许，呼应“物理照亮世界”的活动，点亮灯光，凸现“E=mc2”，纪念伟大的科学家爱因斯坦发表相对一百周年。相对论提出的历史意义有（）是物理学思想的一次重大革命否定了经典力学的绝对时空论深刻地揭示了时间和空间的本质属性树立了新的时空观、运动观、物质观A BC D 爱因斯坦的相对论力学和牛顿力学的关系是（）A.前者否定了后者 B.前者包容了后者 C.

14、前者补充了后者 D.前者发展了后者 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8.量子论是在什么背景下产生的？又是如何发展的？在量子论是在什么背景下产生的？又是如何发展的？在量子论研究方面作出杰出贡献的科学家

15、有哪些？量子论量子论研究方面作出杰出贡献的科学家有哪些？量子论的建立有什么意义？的建立有什么意义？1 1）使人类对微观世界的基本认识取得革命性的）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

16、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。（2007年高考历史广东卷）20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是（）A电的发明和利用 B量子论的提出和发展 C经典力学的发展 D原子能在军事上的应用B现代物理学的基础是现代物理学的基础是A、牛顿力学、牛顿力学 B、相对论、相对论 C、量子假说、量子假说 D、量子理论、相对论、量子理论、相对论D 下列表述不正确的是下列表述不正确的是A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的D、量子理论

17、使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步 下列物理学成就取得的先后顺序排列正确的是 落体定律 万有引力定律 狭义相对论 量子论 A.B.C.D.D 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

18、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”

19、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。不存在地球引力。