物理學的重大進步第一頁，共三十四頁，2022年，8月28日【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。探究：他們分別是什么人？有什么貢獻？第11課物理學的重大進展伽利略牛頓愛因斯坦普朗克第二頁，共三十四頁，2022年，8月28日古希臘科學家亞里士多德物理學的曲折發展“落體的速度與重量成正比”“物體從來都是靜止的，除非你用力推它才開始運動”第三頁，共三十四頁，2022年，8月28日1.背景2.牛頓的經典力學—經典力學—量子論的誕生與發展—相對論的創立物理學的重大進展1.背景2.創立3.意義1.背景2.誕生3.發展4.意義第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日

一．經典力學1.產生背景：①文藝復興運動解放了人們的思想;工場手工業時期經濟的發展

②伽利略的貢獻及作用——經典力學重要奠基者2.牛頓經典力學①基礎:②創立:③意義:伽利略的研究成果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對解釋和預見物理現象有決定意義經典力學體系的建立標志著近代科學的形成第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日伽利略（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”。通過實驗證實：外力并不是維持運動狀態的原因，只是改變運動狀態的原因第六頁，共三十四頁，2022年，8月28日1590年，伽俐略在斜塔的頂層做自由落體運動實驗，讓兩個重量相差10倍的鐵球，同時從塔頂落下，結果兩球同時著地，因而，雄辯地一舉推翻了束縛人們近2000年的希臘學者亞里士多德關于重量不同的物體，其下落的速度也不相同的“物體下落速度與重量成正比”的理論。伽俐略開創了實驗物理的新時代，為經典力學的創立奠定基礎。第七頁，共三十四頁，2022年，8月28日1610年，伽利略用望遠鏡發現有4顆衛星圍繞著木星轉。這一發現震動了整個歐洲和全球科學界。伽利略是第一位利用望遠鏡觀察天體的人。目前人類發現的16顆木星衛星中，有４顆叫“伽利略衛星”。

木星和它的伽利略衛星

第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日他又發現太陽上有黑子，月球上有山脈，為哥白尼的地球繞著太陽公轉的“日心說”找到了有力證據。宗教法庭把他軟禁在家，不準外出。８年多后，伽伽利略臨死前仍不屈服，堅定地說：“地球確實在圍著太陽轉！”他的努力沒有白費，越來越多的人開始探索星空和科學！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。第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日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）第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日這就是牛頓在

劍橋的蘋果樹牛頓家里的蘋果樹第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日牛頓有哪些重要貢獻？

其中最重要的是什么？數學：二項式定理，微積分光學：發現太陽光的光譜，微粒說天文學：發明反射式望遠鏡等力學：《自然哲學的數學原理》

物體運動三大定律；萬有引力定律

——形成經典力學體系第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日

第一件，用牛頓力學算出地球的形狀象只桔子。古希臘的亞里士多德認為地球是個正球體，兩千年來人們對此深信不疑。牛頓卻根據他的力學，說地球是個扁球體，象只大桔子。此言一出，學界嘩然。地球那么大，牛頓又從不出遠門，他憑什么說地球有點扁？可是法國科學家經過三次實地測量，終于證實了牛頓的看法。用力學能算出地球的形狀，真是個奇跡。歷史上證實牛頓力學的三件事第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二件，用牛頓力學算出了哈雷彗星回歸周期

長期以來到，人們一直認為彗星是神秘的，根本不能用科學來說明。牛頓說，既然彗星也是天體，就必然遵循力學規律。他的好友哈雷用牛頓力學算出了1682年出現的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75—76年，由此預言它將在1758年再次出現。哈雷1705年發表這個預言，當時他已49歲，卻要預言53年以后的事，豈非聳人聽聞？可是1758年這顆彗星果然如期出現，并被命名為哈雷彗星。第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日1781年天王星被發現，科學家用牛頓力學計算它的軌道，可是計算結果總是同觀測紀錄不大相符。經反復核算，觀測無誤。那問題是否出現在牛頓力學上面？科學家大膽猜想計算結果之所以不理想，是因為太陽系中還有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對天王星的引力作用。他們用牛頓力學算出了這顆未知行星的位置和質量。1848年9月23日，柏林天文臺臺長用望遠鏡對準那個位置，一下子就看到了一顆新的行星—海王星。第三件：用牛頓力學算出了一顆未知行星的位置第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日

1727年3月20日，偉大的牛頓逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上鐫刻著：

讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經在世界上存在！第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日二、相對論的創立經典力學無法解釋一些新問題20世紀初，愛因斯坦——狹義相對論，廣義相對論1.創立背景：2.創立：第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日1879年生于德國，是舉世聞名的德裔美國科學家，現代物理學的開創者和奠基人。愛因斯坦1900年畢業于蘇黎士工業大學，后在大學任教，1914年任皇家物理研究所所長兼柏林大學教授。1921年獲諾貝爾物理學獎。1933年受希特勒迫害離開德國移居美國,愛因斯坦在物理學的許多領域都有貢獻，比如建立狹義相對論并推廣為廣義相對論、提出光的量子概念，并以量子理論解釋光電效應、輻射過程、固體比熱等。愛因斯坦（1879-1955）第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日1905年，愛因斯坦26歲，接連寫下4篇改變整個20世紀物理學面貌的論文：1.光的量子說（解釋光電效應）2.布朗運動（證明分子的存在）3.狹義相對論（修正了牛頓力學）4.質能互換律（E=mc2）1916年，愛因斯坦發表了廣義相對論基礎，最具創見也是最偉大的貢獻：5.廣義相對論（取代了牛頓的萬有引力理論）1905

神奇的一年第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日愛因斯坦1905年提出的相對論，后來稱作狹義相對論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到“時間”會因速度快慢而改變的結論。

什么是狹義相對論？第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日什么是廣義相對論？廣義相對論是新的萬有引力概念廣義相對論的重要結論是，加速運動與引力場的運動是等價的，要區別是由慣性力或者引力所產生的運動是不可能的。對此，愛因斯坦作了一個比喻。假想有一個人乘摩天樓的電梯自由降落，人不會感到自己在下降，因為這時電梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在電梯里不存在地球引力。

第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日●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。第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日很抱歉推翻了您的理論

愛因斯坦曾說道：“牛頓先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智力和創造力所能達到的巔峰。但是，當我們對宇宙萬物有了更深入的了解以后，這些觀念將會被一些更抽象的新觀念所取代。”也許將來某一天，會有一位少不更事的科學家說道：“愛因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理論，不過您的成就是您那個時代一個人的智力和創造力所能達到的巔峰……”第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日

由于相對論的觀點與人們的日常經驗不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一些科學家在內的很多人的反對。

1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎章，結果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應理論的建立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論在物理學上卻非常合理且為實驗所證實。第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日愛因斯坦根據相對論的觀點提出質能轉換理論后，曾致信美國總統羅斯福，建議美國研制原子彈，以便在二戰中盡快戰勝法西斯國家。1945年8月，美國先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日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.第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日

1955年4月18日，愛因斯坦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。（1879-1955）第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日3.意義：①是物理學領域的一次重大革命②否定了經典力學的絕對時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性③發展了牛頓力學將其概括在相對論力學之中④推動物理學發展到一個新高度第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日①19C末-20C初,人們對物質的認識深入到原子內部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20世紀30年代，量子力學建立起來。三、量子論的誕生與發展1.背景：2.誕生:3.發展：4.意義：①使人類對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1900,德國物理學家普朗克第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日量子力學極大地促進了原子物理、固體物理、原子核物理等學科的發展；·同時，標志著人類對于客觀規律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學和狹義相對論結合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術、晶體技術和激光技術等奠定了理論基礎。第三十頁，共三十四頁，2022年，8月28日物理學發展的過程經典力學奠基者（17世紀初）經典力學建立者（17世紀晚期）從經典力學發展到相對論、量子論（19世紀末～20世紀初）伽利略（意）牛頓

（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）“近代科學之父”開創了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系的近代科學。標志著物理學的真正開端，為牛頓經典力學的創立奠定基礎。對自然規律第一次進行的理論性概括和總結，標志著近代科學的形成。實現了物理學上的第一次飛躍。海王星的發現是證明牛頓力學定律有效性的最成功范例。相對論：否定了經典力學的絕對時空觀，深刻揭示時間和空間的本質屬性；發展了牛頓力學，將其概括在子相對論力學中，推動物理學發展到新高度。量子論：使人類對微觀世界的認識有了革命性的進步。兩者構成了現代物理學的基礎。第三十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日1、17世紀是人類在自然科學領域取得重大突破的時期，其原因不包括A、資本主義經濟發展的要求B、科學家的艱苦努力C、理性主義的確立D、工業資本主義的推動