主要從三個領域介紹 物理學領域的重大進展 生物學關于人類生命的起源 三次科技革命的成果及對社會發展的影響 第四單元近代以來世界的科學發展歷程 第11課物理學的重大進展 課程標準 了解經典力學的主要內容 認識其在近代自然科學理論發展中的歷史地位 知道相對論 量子論的主要內容 認識其意義 欣賞 神七升天 太空出艙 著陸精彩片斷 預習檢查 本課所述物理學成就主要有哪些 代表人物分別有誰 一 經典力學 1 產生背景 1 文藝復興運動的影響 2 伽利略的貢獻及作用 伽利略 1564 1642 偉大的意大利物理學家和天文學家 他開創了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數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 伽利略出生于比薩一個沒落貴族家庭 17歲進比薩大學學醫 但他對物理和數學很有興趣 他做了大量的實驗和研究工作 首次用自制的天文望遠鏡細心地觀察了天體 宣告了和哥白尼學說完全相符的結論 伽利略把他在望遠鏡中所觀察到的壯麗景象 到處宣傳 并用觀察到的事實和力學原理作了嚴密的論證 進一步維護和發展了哥白尼的體系 教會向伽利略發出多次警告 但是他無視這一警告 發表了 關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話 的巨著 從實踐和理論的高度批駁了地球中心說 伽利略的 異端 活動引起了教會的恐慌 羅馬教皇向宗教裁判所帶頭提出控訴 于是這位體弱抱病的科學家被送進了監牢 遭到審訊 以至被終身軟禁 軟禁期間 他繼續研究物理學 寫出 關于兩門新科學的談話和數學證明 伽利略受審 一 經典力學 1 產生背景 1 文藝復興運動的影響 2 伽利略的貢獻及作用 貢獻 認識到 觀察和實驗 實驗證實外力 原因 發現自由落體定律等 制作天文望遠鏡 觀察天體 證明日心說的正確性 作用 開創 為 奠定基礎 一 經典力學 1 產生背景 2 牛頓經典力學 牛頓出生于英國的林肯郡 1665年畢業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 1642 1727 牛頓是生活在地球上的影響最大的科學家之一 他是遺腹子 生于伽利略逝世的那一天 牛頓的背景為天才如何能在逆境中出人頭地提供了一個客觀范例 牛頓少年時代即表現出手工制作精巧機械的才能 雖然他是個聰明伶俐的孩子 但并未引起他的老師們的注意 他在學校的成績不好 他體弱多病 性格靦腆 學習成績是班上倒數幾名 還經常受頑皮學生的欺侮 直到有一次跟同學打架 據說那個男孩在牛頓的肚于上踹了一腳 于是牛頓把他狠狠地揍了一頓 并把他的鼻于摁在教堂的墻上蹭來蹭去 從此之后 牛頓便開始在班里嶄露頭角 尤其在制作模型上表現出心靈手巧 成年時 母親令其退學 因為希望兒子成為一名出色的農夫 十分幸運的是他的主要天賦不滿足于他在農業方面發揮 他被證明不是一個好農夫 干活漫不經心 而且脾氣急躁 于是他又被送回學校 18歲那年他進入了劍橋大學 極快地通曉了當時已知的自然與數學知識 之后轉入個人的專門研究 牛頓 1642 1727 著作 自然哲學的數學原理 1687 他提出了物體機械運動的三大定律和萬有引力定律 創建牛頓力學體系 一 經典力學 1 產生背景 1 創立 1687 自然哲學的數學原理 物體運動三大定律和萬有引力定律 2 牛頓經典力學 2 意義 對解釋和預見物理現象 有決定意義 二 相對論的創立 1 創立背景 經典力學無法解釋一些新問題 過去的物理學都以牛頓的理論為基礎 認為時間和空間是絕對的 兩者是沒有任何直接聯系的 似乎宇宙間存在著一個永遠走動著的大鐘 在任何情況下 它的速率永遠都是相同的 世界上的一切運動在時間上都以它為度量標準 經典物理學是以日常生活中常見的低速運動的物質為研究對象的 在這里 時間和空間被認為是絕對的 是與物質運動無關的因素 因此 一旦物理學研究的這種基礎發生變化 如所研究的物質是以光速或接近光速運動時 經典物理學的某些結論就變得不準確 二 相對論的創立 1 創立背景 經典力學無法解釋一些新問題 2 創立 20c初 愛因斯坦 愛因斯坦 1879 1955 1879年3月14日誕生在德國烏爾姆的一個猶太人家中 1894年舉家遷居意大利米蘭 1900年畢業于瑞士蘇黎世工業大學 1901年入瑞士國籍 1914年任柏林大學教授 1933年因受納粹迫害而移居美國 1940年入美國國籍 1955年4月18日逝世 愛因斯坦被認為是最富于創造力的科學家 他不但創立了相對論 還提出了光量子的概念 得出了光電效應的基本定律 并揭示了光的波粒二重性本質 為量子力學的建立奠定了基礎 為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎 同時 他還證明了熱的分子運動論 提出了測定分子大小的新方法 然而就是這樣一位光彩奪目的人物 愛因斯坦年幼時也未顯出智力超群 相反 到了四歲多還不會說話 家里人甚至擔心他是個低能兒 在整個中小學時代卻常常被斥為 生性孤僻 智力遲鈍 心不在焉 想入非非 中學畢業前夕 校方甚至斷言他未來將 一事無成 勒令他退了學 16歲那年 他以同等學歷報考大學 盡管物理 數學成績很好 但由于需要死記硬背的科目考砸了鍋 只得名落孫山 第二年進入大學后 他擅自 刷掉了 很多課程 只以 極大的興趣 去聽某些課和在家里自學 曾被數學教授稱為 懶狗 曾因做實驗出事故受到處分 還曾被物理教授認為不適宜學物理而應當改行 大學畢業時幾位同窗好友都留校當了助教 他卻因得不到教授們的賞識而遭到了 畢業即失業 的命運 這種種親身經歷 使愛因斯坦對教育的總體印象一直不佳 正因為如此 成名后的愛因斯坦通過自身的體驗和長期的觀察 形成了一種與眾不同的教育觀點 知識是死的 而學校卻要為活人服務 這是愛因斯坦對于學校教育的基本看法 他反對把學校僅僅看做是傳授知識的工具 更反對把學生 當作死的工具來對待 他認為 學校的目的始終應當是 青年人在離開學校時 是作為一個和諧的人 而不是作為一個專家 成功的秘訣 一個愛說廢話而不愛用功的青年 整天纏著大科學家愛因斯坦 要他公開成功的秘訣 愛因斯坦厭煩了 便寫了一個公式給他 a x y z愛因斯坦解釋道 a代表成功 x代表艱苦的勞動 y代表正確的方法 z代表什么 青年迫不及待地問 代表少說廢話 愛因斯坦說 作為科學家的愛因斯坦 他是窺見上帝秘密的人 作為思想家的愛因斯坦 他是窺見人間秘密的人 有高度社會責任感的人 通常是具有良心的智識者 讓我們輕輕地伸出我們的手 撫摸一下愛因斯坦的滾燙的良心 1939年8月2日 愛因斯坦出于對人類命運的極大關注 寫信給羅斯福總統建議美國務必搶在法西斯德國之前制造出原子彈 后來 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 請記住愛因斯坦的話吧 沒有能獨立思考和獨立判斷的有創造性的個人 社會的向上發展是不可想象的 在 世紀思想家的畫廊中 愛因斯坦 就是公正 善良 真理的化身 他的品格與天地日月相爭輝 他的科學貢獻 人類將萬世景仰 1955年4月18日因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓 遵照他的遺囑 不發訃告 不舉行公開葬禮 不建墳墓 不立紀念碑 火化時按照他的書面遺囑 免除所有花卉布置以及所有音樂典禮 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 遺囑執行者用歌德悼念席勒的詩結束了那樸素的葬禮 我們全都獲益不淺 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 他的主治醫生賀維博士認為如此偉大的大腦 應該進行研究 所以他便把愛因斯坦的大腦保留了下來 并切成200片帶走 但至今沒有結論 愛因斯坦 1879 1955 1905 1915年提出了相對論 發展了牛頓力學 二 相對論的創立 1 創立背景 經典力學無法解釋一些新問題 狹義相對論 廣義相對論 1 是 重大革命 2 否定了 2 創立 20c初 愛因斯坦 3 意義 3 發展了 4 推動了 相對論和經典力學有何關系 1 相對論否定了經典力學的絕對時空觀 2 相對論發展了牛頓力學 牛頓力學是相對論力學在低速狀態下的一個特例 3 牛頓力學是整個力學的基礎 牛頓所創造的概念 至今仍指導著人們的物理學思想 三 量子論的誕生與發展 1 背景 1 19c末 20c初 深入到原子內部 2 微觀的粒子運動不能用經典力學來解釋 2 誕生 1900 德國物理學家普朗克 3 發展 1 愛因斯坦利用量子論成功解釋了光電效應 2 丹麥玻爾提出有關原子的量子理論 三 量子論的誕生與發展 1 背景 2 誕生 1900 德國物理學家普朗克 3 發展 1 使人類以微觀世界的基本認識取得革命性進步 2 與相對論一起 構成現代物理學的基礎 4 意義 3 相對論和量子論彌補了經典力學 4 不僅 而且 物理學發展的過程 及時訓練 1 愛因斯坦相對論的提出是物理學領域的一場重大革命 主要是因為 否定了經典力學的絕對時空觀 揭示了時間 空間并非絕對不變的本質屬性 打破了經典力學體系的局限性 使人類對客觀世界的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界a b c d 3 海王星的發現是根據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 2 現代物理學的基礎是a 牛頓力學b 相對論c 量子假說d 量子理論 相對論 4 下列表述不正確的是a 牛頓創立的經典力學是經典物理學的基礎b 經典物理學所適用的主要是日常生活中的物理現象c 相對論的提出證明經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 5 經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 數學化 體現微觀世界 經驗法a b c