1、課題：近代以來物理學(xué)的重大進展版本：人民版（必修三專題七第一節(jié)）主講人：鐘顯添單位：江西省龍南中學(xué)Physics 專題七 近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌powerinformationizelife sciences地球是橢圓形的，地球轉(zhuǎn)動時我為什么不會掉下去？為什么拍打別人的手心自己的手也會感到痛？原子彈的威力為什么這么巨大？七仙女為什么年年都永葆青春？為什么？近代以來物理學(xué)的重大進展近代以來物理學(xué)的重大進展一、認識史上的飛躍伽利略（15641642），偉大的意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)的近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)之父”。 1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”

2、的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。（一）、經(jīng)典力學(xué)的奠基伽利略（意大利）1、伽利略的成就2、伽利略對物理學(xué)探索的意義突出成就創(chuàng)立自由落體定律（1）、為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)（2）、他開始的實驗、計算等科學(xué)研究方法，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端（3）、開創(chuàng)了近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)之父”。公元1642年1月4號這天（伽利略逝世的這一天），在英國鄉(xiāng)下一個不出名的小村莊里，一位喝得醉醺醺的神父冒著大雪匆匆趕到一家農(nóng)戶給個早產(chǎn)的嬰孩洗禮。他就是Issac Newton（牛頓）。（二）、經(jīng)典力學(xué)體系的建立牛頓1、標(biāo)志： 自然哲

3、學(xué)的數(shù)學(xué)原理2、基本理論：（1）、牛頓運動三定律（構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學(xué)的重要支柱）；（2）、萬有引力定律 3、意義：認識上的飛躍理論的綜合：牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)、合理的說明，從而完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。從此，科學(xué)擺脫了神學(xué)的束縛。實踐的驗證：力學(xué)的廣泛應(yīng)用，促進了資本主義的發(fā)展。根據(jù)萬有引力定律，人們準(zhǔn)確地算出地球的平均密度和扁平率，正確地解釋了潮汐的成因。根據(jù)這一定律，人們還發(fā)現(xiàn)了海王星。1848年9月23日，發(fā)現(xiàn)了一顆新的行星海王星。牛頓力學(xué)創(chuàng)造了新的奇跡。 海王星的發(fā)現(xiàn)哈雷慧星軌道的推算 長期以來，人們一直認為彗星是神秘的

4、，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是7576年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。53年以后的1758年（當(dāng)時哈雷已去世），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學(xué)性。“如果我比別人看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上。” “假如我有一點微小成就的話，沒 有其它秘訣，唯有勤奮而已。” 牛頓為什么這么“牛”？牛頓取得成功的原因是什么？思考：1、吸收伽利略等前人的研究成果2、具有勤奮、謙虛好學(xué)精神3、科學(xué)的研究方法4、有利的社會環(huán)境：啟蒙運動、英國資產(chǎn)階級革命的洗禮5、甘于寂寞，獻身科學(xué)的精神等片斷

5、有一次，他在向一位姑娘求婚時思想開了小差，他腦海了只剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指，錯誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓終生未娶。一次，他邊讀書，邊煮雞蛋，等他揭開鍋想吃雞蛋時，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時，牛頓突然想到一個問題，便獨自進了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見他出來，于是朋友就自己動手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤子，不告而別了。等牛頓想起，出來后，發(fā)現(xiàn)了盤子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過了，便轉(zhuǎn)身又進了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問題。 自主探究：從一個國家發(fā)展的角度看，像牛頓這樣的人我們還要不要呢？1727年，牛頓去世。

6、英國以隆重的國葬儀式將他安葬在威斯敏斯特大教堂，這里一向是王公貴族的墓地，牛頓成為第一個安息在此的科學(xué)家。出殯的那天，成千上萬的普通市民涌向街頭為他送行。Nature and Nature law lay hid in night ; God said, Let Newton be, and all was light.自然與自然的定律，都隱藏在黑暗之中；上帝說讓牛頓來吧!“于是，一切變?yōu)楣饷鳌?詩人亞歷山大波普(Alexander Pope)為牛頓寫下了以下這段墓志銘:19世紀經(jīng)典物理學(xué)達到巔峰狀態(tài)，在人們心目中，經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)達到近乎完美的程度。這時，一位年輕的德國學(xué)生和他的老師發(fā)生了一段

7、對話：學(xué)生：“老師，我準(zhǔn)備把我的一生都 獻給物理理論學(xué)！”老師：“年輕人，物理學(xué)是一門已經(jīng)完成了的學(xué)科，不會再有多大的發(fā)展，把一生都獻給這門學(xué)科，太可惜了。”牛頓的力學(xué)研究的是宏觀物體低速運動下的客觀規(guī)律，但微觀物體、微觀層面又是怎樣的呢？這是牛頓力學(xué)體系所無法解釋的。物理學(xué)真的已經(jīng)完成了嗎？照片里的他16歲的普朗克普朗克，1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎。 （二）驅(qū)走烏云的太陽量子理論的誕生與發(fā)展1量子理論的誕生過程 （1）、奧地利物理學(xué)家斯蒂芬發(fā)現(xiàn)了黑體輻射的總能量與其溫度的定量關(guān)系。 （2）、1

8、900年，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子概念。并在關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論中，闡述了這一思想，標(biāo)志著量子理論的誕生。量子論確實深奧難懂，甚至連量子論奠基人之一的玻爾都說：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”2量子理論的發(fā)展（1）德國愛因斯坦：將量子理論推廣到光學(xué)中，成功解釋了光電效應(yīng)，得出光具有波粒二象性的結(jié)論。（2）法國德布羅意：提出物質(zhì)波理論。（3）數(shù)年后，奧地利、德國的物理學(xué)家建立了量子力學(xué)。3量子理論和量子力學(xué)的意義（1）量子力學(xué)標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。（2）量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)乃至整個自

9、然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大變革。 質(zhì)疑與思考：牛頓力學(xué)體系是個完美的物理學(xué)理論嗎？當(dāng)物體在高速運動時，是不是還在遵循這一規(guī)律呢？ 高速運動的物體所發(fā)生的現(xiàn)象，是經(jīng)典力學(xué)無法解釋的！ 你不熟悉的他！1879年出生在德國的莫個小城 ，三歲多還不會講話 ，父母擔(dān)心他的智能是否會不及常人，直到10歲才送去上學(xué) 當(dāng)年被校長認為“干什么都不會有作為”的笨學(xué)生 愛因斯坦（1879-1955）1905-1916年，提出了相對論，發(fā)展了牛頓力學(xué)。（三）愛因斯坦的“時空”相對論的建立1、狹義相對論創(chuàng)立：1905年，愛因斯坦發(fā)表了論動體的電動力學(xué)，創(chuàng)立了狹義相對論。內(nèi)容：時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān)；時間和空間隨著物質(zhì)

10、運動速度的變化而變化愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻 為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對一名男青年說：“我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在電影院里看電影，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時間覺得長久。” 這故事形象說明了時間和空間相對性。（三）愛因斯坦的“時空”相對論的建立1、狹義相對論創(chuàng)立：1905年，愛因斯坦發(fā)表了論動體的電動力學(xué)，創(chuàng)立了狹義相對論。內(nèi)容：時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān)；時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化狹義相對論的影響：否認了牛頓力學(xué)的絕對時空觀；繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué)2、廣義相對論提出:1916年內(nèi)容：意義：第一次闡述了

11、四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想廣義相對論認為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強度。鐘慢效應(yīng)尺縮效應(yīng)有一次，愛因斯坦與著名演員卓別林一起出席一個宴會，他們都受到了熱烈的歡迎。卓別林對愛因斯坦開玩笑說：“大家歡迎我是因為他們都能理解我，大家歡迎你是因為他們都不理解你。”3、相對論建立的意義（1）對近代物理學(xué)理論：是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時間的可變性，時空的變化和時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運動和狀態(tài)密不可分。（2）對整個自然科學(xué)和哲學(xué)：這種全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次

12、根本性變革，對整個自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了深遠的影響。（3）對現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論：相對論同量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。E=mc2我不知道第三次世界大戰(zhàn)用什么武器，但是第四次世界大戰(zhàn)人們將只會用木棒和石頭打仗了。愛因斯坦成功的秘訣 一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學(xué)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：Axyz 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 1955年 4月18日逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不舉行公開葬禮，不建墳?zāi)梗涣⒓o念碑。火化時按

13、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。 他的主治醫(yī)生賀維博士認為如此偉大的大腦，應(yīng)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(jié)論。小結(jié)：近代以來物理學(xué)所取得的成就1、伽利略：自由落體定律2、牛頓：運動三定律和萬有引力定律3、普朗克：量子理論4、愛因斯坦：相對論1、“月亮既不會掉下來，也不會離去，那是因為它的運動正好抵消了地球的引力。”說這句話的科學(xué)家是 A.牛頓 B.波義耳 C.拉瓦錫 D.哥白尼A2、一位科學(xué)家的墓碑上鐫刻著這樣的銘文：“他以神一般的力量，第一個說明了行星的運動和圖像。”這位科學(xué)家應(yīng)該是 A.伽利略 B.牛頓 C.愛因斯坦 D.普朗克B3、現(xiàn)代自然科