1、第一个第一个“苹果苹果”诱惑了夏娃，使人类有了智慧之源诱惑了夏娃，使人类有了智慧之源第二个第二个“苹果苹果”砸醒了牛顿，使人类有了近代科学砸醒了牛顿，使人类有了近代科学第三个第三个“苹果苹果”成就了乔布斯，使人类有了精彩生活成就了乔布斯，使人类有了精彩生活“三个苹果三个苹果”改变了世界改变了世界 第第11课课 物理学的重大发展物理学的重大发展1942年1月8日-2018年3月14日 阅读课文，思考：图中人物分别是谁？他们对近阅读课文，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？代物理学的发展所作出的最重大贡献分别是什么？为经典力学为经典力学奠定基础奠定基础伽利略
2、伽利略牛牛 顿顿形成经典形成经典力学体系力学体系爱因斯坦爱因斯坦提出相对论，提出相对论，发展牛顿力学发展牛顿力学普朗克普朗克提出量子假说、提出量子假说、量子论诞生量子论诞生阿斯科里阿斯科里，意大利科学家，因其认为，意大利科学家，因其认为大地是大地是球形球形的，并提出了的，并提出了“地球地球”的概念，的概念，13271327年年被被宗教裁判所处以火刑。宗教裁判所处以火刑。布布鲁诺鲁诺，意大利科，意大利科学学家，因其宣家，因其宣扬扬日心日心说说和宇宙无限和宇宙无限，16001600年被年被宗宗教教裁判所判裁判所判为为“异异端端”烧烧死死在在罗马鲜罗马鲜花广花广场场。一、一、物理学的发展历程物理学的
3、发展历程力是维持物体运动的原因。力是维持物体运动的原因。物体的下落速度与质量有关。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，朝着人类的地全都以地球为中心，朝着人类的地球闪烁星光。球闪烁星光。物体运动的第一推动者是上帝物体运动的第一推动者是上帝。直接经验和直觉推测直接经验和直觉推测一、经典力学一、经典力学认真阅读教材第一目，回答问题：认
4、真阅读教材第一目，回答问题：1 1、伽利略在物理学方面最重要的成就是什么？、伽利略在物理学方面最重要的成就是什么？2 2、他进行科学研究的主要方法是什么？、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发现了自由落体定律等物理学定律观察和实验观察和实验3 3、伽利略被称为、伽利略被称为“近代科学之父近代科学之父”，为什么？，为什么？开创了以实验事实为根据并具有严密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逻辑体系的近代科学。4 4、在经典力学创立的过程中，伽利略的贡献是什么？、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为经典力学的创立和发
5、展奠定基础怀 疑 中世纪的神学世界观及其对中世纪的神学世界观及其对人们思想认识的束缚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（近代物理学兴起的背景/为什么会怀疑）为什么会怀疑）（二）、近代物理学经典力学一、一、物理学的发展历程物理学的发展历程新兴的资产阶级新兴的资产阶级在经济上和政治在经济上和政治上对自然科学迫切需要。上对自然科学迫切需要。14世世纪以后，手工工场发展迅速，生纪以后，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，用，向人们提出很多新的问题，需要自然科学予以解决，以促进需要自然科
6、学予以解决，以促进生产力的更大发展。生产力的更大发展。材料一材料一材料二材料二英国于英国于1474年颁布了第一部年颁布了第一部专利专利法法，1624年又颁布了年又颁布了垄断法案垄断法案，被誉为具有现代意义的第一，被誉为具有现代意义的第一部专利法，美国于部专利法，美国于1790年、法国年、法国于于1791年、荷兰于年、荷兰于1817年、德年、德国于国于1877年都先后颁布了自己的年都先后颁布了自己的专利法。专利法。材料三材料三经过中世纪前期的漫长黑夜，自经过中世纪前期的漫长黑夜，自然科学逐渐复兴。然科学逐渐复兴。资本主义生产资本主义生产方式的产生和发展方式的产生和发展，不仅向自然，不仅向自然科学
7、提出大量的研究课题，还提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供了丰富的经验材料以及新的科学实验条件。学实验条件。材料四材料四文艺复兴文艺复兴反对盲从和迷信，提倡反对盲从和迷信，提倡独立的学术研究，打破了教会的独立的学术研究，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学中解放出来创造了必要的条件。（1 1）经济：资本主义经济的发展，生产力的进步）经济：资本主义经济的发展，生产力的进步（2 2）政治：国家政治制度及政策的影响；）政治：国家政治制度及政策的影响；（3 3）
8、思想：文艺复兴推动了思想解放；）思想：文艺复兴推动了思想解放；（4 4）科学：自然科学自身发展的需要；）科学：自然科学自身发展的需要；（5 5）主观：科学家自身的不懈努力。）主观：科学家自身的不懈努力。物理学的发展历程物理学的发展历程 1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到年，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。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折射式望远镜伽利略的手稿伽利略的手稿两个重量相差两个重量相差1010倍的铁倍的铁球，同时从塔顶落下，球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地结果两球同时着地 有人记载伽利略曾在意大
9、利比萨斜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。结果两个塔上作过自由落体的实验。结果两个重量相差重量相差10倍的球同时落地，证明了倍的球同时落地，证明了亚里士多德的观点是错误的。亚里士多德的观点是错误的。伽利略的发现以及他所应用的科学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的成就之一，标志着物理学的真正开端。开端。爱因斯坦爱因斯坦“改变改变”：改变了亚里士多德以来有关运动的观念。改变了亚里士多德以来有关运动的观念。“开创开创”：开创了以开创了以实验事实实验事实为根据并具有为根据并具有严密严密逻辑逻辑体
10、系的近代科学。体系的近代科学。“奠基奠基”：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。牛顿牛顿（牛顿（16421727）一、经典力学一、经典力学5 5、牛顿最辉煌的成就是什么？、牛顿最辉煌的成就是什么？形成经典力学体系形成经典力学体系6 6、经典力学体系建立的标志是什么？、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，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提出了物体运动三大定律和万有引力定律7 7、经典力学的诞生具有怎样的意义？试举一例。、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。对解释和预见物理现象，
11、具有决定性意义。根据万有引力定律，人们发现了海王星。根据万有引力定律，人们发现了海王星。（加速度定律）（加速度定律）（作用力与反作用力定律）（作用力与反作用力定律）任何物体都有吸引力，两个任何物体都有吸引力，两个物体之间吸引力的大小，与物体之间吸引力的大小，与它们的质量的乘积成正比，它们的质量的乘积成正比，而与它们中心之间的距离的而与它们中心之间的距离的平方成反比，并作用于两个平方成反比，并作用于两个物体的连线方向上。物体的连线方向上。3、经典力学的建立、经典力学的建立牛顿牛顿（2 2）、显著特征：）、显著特征：(3)(3)、意义：、意义：（1 1）、成就）、成就：提出物体机械运动三大定律；万
12、有引提出物体机械运动三大定律；万有引力定律力定律出版自然哲学的数学原理注重实验、数学化注重实验、数学化对解释和预见物理现象有决定性意义；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；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标志着近代科学的形成很抱歉推翻了您的理论很抱歉推翻了您的理论 爱因斯坦曾说道：爱因斯坦曾说道：“牛顿先生，牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的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的许多观念直
13、到今日都仍在引导我们的物理思维。虽然我们知道，当们的物理思维。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以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。的新观念所取代。”也许将来某一天，会有一位少也许将来某一天，会有一位少不更事的科学家说道：不更事的科学家说道：“爱因斯坦爱因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理论，不先生，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智力和创造力所能达到的颠峰 ”（三）（三）现代物理学现代物理学相对论的创立相对论的创立 20 20世纪初世纪初
14、爱因斯坦爱因斯坦1.1.背景：背景：19C19C末，末，“物理学危机物理学危机”狭义相对论和广义相对论。狭义相对论和广义相对论。2.2.内容：内容：1919世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释面世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释面临的新问题。临的新问题。18791879年生于德国，是年生于德国，是举世闻名的举世闻名的德裔美国科学家，德裔美国科学家，现代物理学的现代物理学的开创者和奠基人开创者和奠基人。爱因斯坦。爱因斯坦19001900年毕业于苏黎士工业大学，后在年毕业于苏黎士工业大学，后在大学任教，大学任教，19141914年任皇家物理研年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。
15、究所所长兼柏林大学教授。19211921年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。狭义相对论认为：狭义相对论认为：物体运动时，质量会物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而随着物体运动速度增大而增加。增加。同时，时间和空间随同时，时间和空间随着物质运动速度的变化而着物质运动速度的变化而变化，发生变化，发生尺缩效应尺缩效应和和钟钟慢效应慢效应；广义相对论认为，空间和时间的性质不广义相对论认为，空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态本身的分布状态.（3 3、爱因斯坦爱因斯坦绝对时空到相对时空绝对时空到相对时空1.时间和空间都是相对的，
16、时间和空间都是相对的，是可以改变的。是可以改变的。2.这种改变不仅取决于物这种改变不仅取决于物质的运动状况，也取决于质的运动状况，也取决于物质本身的分布状态。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时间是相对的，是可以改变的。时间是相对的，是可以改变的。材料：材料：“在未来的某一时间，有一对在未来的某一时间，有一对20岁的孪生兄岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞船以弟，弟弟乘宇宙飞船以29万千米万千米/秒的速度飞行，哥秒的速度飞行，哥哥留在地球上。哥留在地球上。50年后，哥哥已经是白发苍苍的老年后，哥哥已经是白发苍苍的老人，
17、他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一人，他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一个个30多岁的年轻人！原来，对于乘坐光速飞船的弟多岁的年轻人！原来，对于乘坐光速飞船的弟弟来讲，才刚刚过了十几年。弟来讲，才刚刚过了十几年。”虽然这违背了所有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。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？问题：材料中的故事说明了什么理论？E=mc引力波:扭曲时间空间的波动相对论的应用相对论的应用.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
18、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?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?相对论打破了牛顿以来传统的绝对时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。空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学牛顿力学反映的是反映的是宏观物体低速运动宏观物体低速运动的的客观规律，而客观规律，而狭义相对论狭义相对论反映的是反映的是物体高速物体高速运动运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。展。牛顿力学是
19、相对论的一种特例牛顿力学是相对论的一种特例（物体低（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。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和经典力学的关系 当原子弹真的从潘多拉魔当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说议研制原子弹。他痛心地说，“早知如此，我宁可当个早知如此，我宁可当个修表匠！修表匠！”爱因斯坦就核武爱因斯坦就核武器问题的懊悔，代表了人类器问题的懊悔，代表了人类良知的高度，是人类良心发良知的高度，是人类良心发出的最
20、强音出的最强音。听爱因斯坦的。听爱因斯坦的自责之声，我们明白人类良自责之声，我们明白人类良知之宝贵知之宝贵.名人轶事：名人轶事：对对 话话 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：普朗克普朗克：“老师，我准备把我的一生都献老师，我准备把我的一生都献给物理理论学！给物理理论学！”老师：老师：“年轻人，年轻人，物理学是一门已经完成物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展了的学科，不会再有多大的发展，把一生都，把一生都献给这门学科，太可惜了。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那么
21、，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？，不会再有多大的发展呢？18951895年德国物理学年德国物理学家伦琴发现家伦琴发现X X射线射线 19 19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：理学家表示：“1919世纪已经将物理大厦全部建成，今后物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。理学家只是修饰和完美这座大厦。”18971897年汤姆逊用实年汤姆逊用实验发现电子验发现电子.18981898年年1212月月2626日日,居里居里夫妇发现镭夫妇发现镭.但是但是X X射线、放射性和电子的发现，引
22、发了物理学危机。射线、放射性和电子的发现，引发了物理学危机。（四）现代物理学量子论的诞生与发展1.背景：背景：19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射线的发现。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实验表明微观粒子的运动不能用经典力学 的理论来说明。的理论来说明。（四）现代物理学量子论的诞生与发展1.背景：背景：19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射线的发现。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实验表明微观粒子的运动不能用经典力学 的理论来说明。的理论来说明。2.诞生：诞生：1900年，德国年，德国普朗克普朗克提出了提出了量子假说量子假说，宣
23、告，宣告了量子论的诞生。了量子论的诞生。加热到不同温度的物体发出不同颜色的光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。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。但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。19001900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学年，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家普朗克提出了量子假说量子假说：辐射像物质一样，是由具有能：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。量的基本单位量子来实现的。19001900年，普朗克为年，普朗克为了克服经典物理
24、学对黑了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困体辐射现象解释上的困难，创立了难，创立了物质辐射物质辐射（或吸收）的能量只能（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍（能量量子）的整数倍的假说，即的假说，即量子假说。量子假说。他引进了一个物理普适他引进了一个物理普适常数，即普朗克常数，常数，即普朗克常数，以符号以符号h h表示，其数值为表示，其数值为6.6261766.6261761010-27-27尔尔格格秒，是秒，是微观现象微观现象量量子特性的表征。子特性的表征。普普朗克朗克连续无跳跃到不连续跳跃连续无跳跃到不连续跳跃 物体在发射物体在发射辐射辐射与吸收辐射
25、时与吸收辐射时能量能量的交换的交换和变化是以和变化是以不连续不连续的方式进行的，是以一定数的方式进行的，是以一定数量值的整数倍量值的整数倍跳跃式变化跳跃式变化的。在辐射的发射和的。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个最小的份额单元“量子量子”。“自然界无跳跃自然界无跳跃”量子假说量子假说3.发展发展1.背景背景 2.诞生诞生 3.发展发展4、意义：、意义：使人类对使人类对微观世界的认识微观世界的认识取得取得革命性的进步革命性的进步，成为成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之世纪最深刻、最有成就的科学理论之一；一；它它
26、与相对论共同构成与相对论共同构成现代物理学的基础现代物理学的基础，弥补，弥补了经典力学在认识微观世界和宏观世界方面的了经典力学在认识微观世界和宏观世界方面的不足。不足。它们的提出，不仅它们的提出，不仅推动了物理学自身的发展，推动了物理学自身的发展，而且而且开阔了开阔了人们的视野，人们的视野，改变了改变了人们认识世界的人们认识世界的角度和方式。角度和方式。（四）现代物理学量子论的诞生与发展量子论给我们的生活带来了哪些影响？量子论给我们的生活带来了哪些影响？太阳能电池太阳能电池液晶电视液晶电视笔记本电脑笔记本电脑 量子力学和狭义相对论结合形成原子核量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造
27、原子弹、氢弹和建立核电物理学，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。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、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。个领域不依赖于量子论。物理学家物理学家国别国别时间时间理论成就理论成就历史地位历史地位伽利略伽利略牛牛 顿顿爱因斯坦爱因斯坦普朗克普朗克物理学的发展历程物理学的发展历程意大利意大利1616世纪末到世纪末到1717世纪初世纪初自由落体自由落体定
28、律等定律等英国英国1717世纪世纪后半期后半期三大定律和三大定律和万有引力等万有引力等德国德国（美国）（美国）2020世纪初世纪初相对论等相对论等德国德国2020世纪初世纪初量子假说等量子假说等经典力学经典力学的奠基者的奠基者经典力学经典力学的建立者的建立者相对论和量相对论和量子论构成了子论构成了现代物理学现代物理学的基础的基础,改变改变视野、认识视野、认识发展：打破权威、长期性、不断完善、创新发展：打破权威、长期性、不断完善、创新材料六：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
29、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
