1、第四单元 近代以来世界的科学发展历程第 11 课 物理学的重大进展目标导航预习导引课程标准 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。知道相对论、量子论的主要内容,认识其意义。学习目标 1.简述经典力学的主要内容,认识其特点及历史地位。2.概述伽利略和牛顿对经典力学作出的贡献。3.简述相对论的主要内容,分析其与牛顿力学体系的关系,认识其意义。4.简述量子论的主要内容,概述其意义。目标导航预习导引一二三一、经典力学 1.伽利略(1)成就:伽利略通过实验,发现了自由落体定律等物理学定律。(2)意义: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,为后来经典力学的创立和发
2、展奠定了基础。2.牛顿(1)成就:1687年,牛顿出版了自然哲学的数学原理一书,提出了物体运动三大定律和万有引力定律等。(2)意义:形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,即经典力学体系。目标导航预习导引一二三预习交流1 上图为伽利略及其发明的天文望远镜。英国科学家史蒂芬霍金说:“自然科学的诞生要归功于伽利略,他在这方面的功劳大概无人能及。”请谈谈你对此话的理解。提示:伽利略是近代实验科学的先驱者,是近代物理学的奠基人。目标导航一二预习导引三二、相对论的创立 1.创立(1)狭义相对论:物体运动时,质量会随着物体运动速度增大而增加,同时,空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化
3、,即会发生尺缩效应和钟慢效应。(2)广义相对论: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状态。2.意义(1)相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。(2)它否定了经典力学的绝对时空观,揭示了时间和空间的本质属性。(3)发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。目标导航一二预习导引三预习交流2 1942年,爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年撰写文章,对牛顿的一生作出高度评价。请分析爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系。提示:牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律,相对论反映的是物体高速运动的客观规律,它否定了牛顿力学的绝对时空观,将牛顿力学概括在相对论力学之中。目标
4、导航一二预习导引三三、量子论的诞生与发展 1.诞生:1900年,德国物理学家普朗克提出了量子假说,这一假说宣告了量子论的诞生。2.发展(1)爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应。(2)丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。(3)20世纪30年代,量子力学建立起来。3.意义(1)量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步,成为20世纪最深刻的科学理论之一。它与相对论一起,构成了现代物理学的基础。(2)相对论和量子论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,不仅推动了物理学自身的进步,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。目标导航一二预习导引三预习
5、交流3 上图中的人物为两位伟大的科学家爱因斯坦和普朗克。他们创立的理论成为现代物理学的两大支柱。请谈谈相对论和量子论诞生的重要意义。提示:相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足,不仅推动了物理学自身的进步,还大大开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。问题导学即时检测现代物理学的发展 活动与探究 材料一 牛顿先生,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智力和创造力所能达到的巅峰。当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的新观念所取代。爱因斯坦(1)材料一中爱因斯坦以什么理论“推翻”了牛顿的理论?爱因斯坦这一理论的内容是什么
6、?它是对牛顿力学的完全否定吗?提示:相对论。内容:物体运动时,质量会随着物体运动速度的增大而增加,同时,空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化,即会发生尺缩效应和钟慢效应。不是,相对论只是否定了经典力学的绝对时空观,它发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中。问题导学即时检测材料二 20世纪初,相对论和量子理论出现,它们掀起了物理学革命,构成了现代物理学的两大支柱,并对其他学科产生了历史性的影响。人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的台阶。世界文化简史(2)材料二中为什么说相对论和量子论的形成使“人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的台阶”?提示:相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观
7、世界和微观世界方面的不足,开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。(3)量子论的产生和相对论的产生有什么共同点?这说明了什么?提示:共同点:从背景上看,19世纪末,物理学的新发现对经典力学的绝对时空观提出了挑战。从产生过程看,第一,都是科学大师们敢于向权威挑战,追求真理的结果。第二,都经历了一个产生、发展、完善的过程。说明:社会意识是一定的社会存在的反映;任何事物的产生和发展都要经历一个曲折的过程。问题导学即时检测相对论与牛顿力学之间的辩证关系 1.牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律,相对论反映的是物体高速运动的客观规律,它否定了牛顿力学的绝对时空观,深刻揭示了时间和空间的本
8、质属性。2.相对论也发展了牛顿力学,将牛顿力学概括在相对论力学之中,相对论是对牛顿力学的继承和发展。3.总而言之,相对论只是否定了牛顿的绝对时空观,没有否定整个牛顿力学。牛顿力学是相对论在低速状态下的一个特例,牛顿所创造的理论,至今仍指导着我们的物理学思想。问题导学即时检测123451.相传当牛顿看见右图所示树上的苹果落地时,顿悟出了()A.万有引力定律 B.惯性定律 C.自由落体定律 D.加速度定律 答案:A 牛顿故居问题导学即时检测123452.牛顿自然哲学的数学原理的发表,标志着一种科学理论体系的初步建立,这一科学理论体系是()A.电磁学 B.经典力学 C.量子论 D.相对论 解析:牛顿
9、建立的是经典力学体系,法拉第奠定了电磁学的基础,量子论是普朗克的成就,相对论是爱因斯坦的成就。答案:B 问题导学即时检测123453.德国科学家基尔霍夫(18241887)曾说:“(现在的)物理学已经无所作为,往后无非在已知规律的小数点后面加上几个数字而已。”能证明这一说法错误的物理学成就是()A.经典力学体系B.电力广泛应用 C.相对论的创立D.日心说的提出 解析:相对论将物理学的发展推进到一个新高度,创造了一个全新的物理学世界。答案:C 问题导学即时检测123454.“相对论有点像一座两层的建筑”爱因斯坦这里所说的“两层”是指()A.时间和空间 B.近代物理学和现代物理学 C.相对论和量子论 D.狭义相对论和广义相对论 解析:相对论分为狭义相对论和广义相对论。答案:D 问题导学即时检测123455.“它除了应用到原子、分子、原子核、粒子等微观体系外也解释了为什么有些材料是绝缘体,有些是导体,尤为重要的是,解释了为什么某些材料是半导体。”这里的“它”应该是()A.自由落体定律B.万有引力定律 C.相对论D.量子理论 解析:量子理论解释了微观物质世界的运动规律。答案:D
