學(xué)案1 近代物理學(xué)的奠基人和革命者,專題七 近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌,1.了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。 2.知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識其意義。,課標(biāo)要求,學(xué)習(xí)探究區(qū),反饋訓(xùn)練區(qū),教材問題解答,學(xué)習(xí)探究區(qū),一、認(rèn)識史上的飛躍,1.背景：意大利科學(xué)家伽利略創(chuàng)立了 ，推翻了亞里士多德的學(xué)說。 2.創(chuàng)立 (1)17世紀(jì)末，英國科學(xué)家牛頓得出了慣性定律和加速度定律，又總結(jié)出作用力和反作用力定律。牛頓的 構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個(gè)近代物理學(xué)的重要支柱。 (2)牛頓成功地導(dǎo)出了萬有引力定律。 (3)1687年，牛頓撰寫的 出版，標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)體系的初步建立。,歷史敘述,答案,自由落體定律,運(yùn)動三定律,自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理,答案,3.意義 (1)牛頓的力學(xué)體系完成了人類對 認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。 (2)它的確立使 和天文學(xué)在理論上達(dá)到了相當(dāng)完備的程度，同時(shí)也在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用和驗(yàn)證。,自然界,力學(xué),概念釋義,“牛頓經(jīng)典力學(xué)”：牛頓經(jīng)典力學(xué)體系是一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的力學(xué)體系。牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)的、合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。,重點(diǎn)精講,牛頓力學(xué)體系的特征及其局限性是什么？ (1)特征 注重實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間的邏輯關(guān)系，并由此得出重要的結(jié)論。力學(xué)體系的數(shù)學(xué)化。主要運(yùn)用他創(chuàng)立的微積分做計(jì)算工具，這種數(shù)學(xué)化源于自然界內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。 (2)局限性：牛頓經(jīng)典力學(xué)體系建立在日常生活中常見的低速運(yùn)動的物質(zhì)之上。在牛頓力學(xué)體系中，存在著絕對的靜止和絕對的時(shí)間。這種絕對的時(shí)空觀符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)，但無法解釋高速運(yùn)動的物體運(yùn)動的規(guī)律和微觀世界中的粒子，這說明牛頓力學(xué)體系面臨著危機(jī)和挑戰(zhàn)。,關(guān)鍵點(diǎn)撥,牛頓力學(xué)體系是人類對自然規(guī)律進(jìn)行的第一次理論性概括和總結(jié)，它以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式，是近代自然科學(xué)理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系。,深化探究,答案,探究點(diǎn)1 伽利略和牛頓對物理學(xué)的貢獻(xiàn) 材料 但是，正是在物理學(xué)領(lǐng)域，牛頓進(jìn)行了最有意義的研究。在這方面，他以伽利略的研究為基礎(chǔ)，將后者的成果發(fā)展到輝煌的頂點(diǎn)。牛頓的一個(gè)朋友敘述了這位偉大的科學(xué)家是如何在觀察果園里的蘋果從樹上掉下來時(shí)，受到解決這一難題的暗示的。 思考 據(jù)材料分析“伽利略的研究”是指什么？牛頓是如何將其“發(fā)展到輝煌的頂點(diǎn)”的？ 答案 伽利略的研究：發(fā)現(xiàn)自由落體定律。牛頓的發(fā)展：發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。,二、驅(qū)走烏云的太陽,歷史敘述,1.量子理論的誕生 (1)基礎(chǔ)：奧地利物理學(xué)家 對黑體的研究成果。 (2)誕生：1900年，德國物理學(xué)家 提出了量子概念，他在關(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。 2.量子理論的發(fā)展 (1)德國科學(xué)家愛因斯坦：將量子理論推廣到光學(xué)中，成功地解釋了 ，得出光具有波粒二象性的結(jié)論。 (2)法國物理學(xué)家德布羅意：提出 理論。 (3)奧地利、德國的物理學(xué)家建立了量子力學(xué)。,斯蒂芬,普朗克,光電效應(yīng),物質(zhì)波,答案,答案,3.量子論和量子力學(xué)的意義 (1)量子力學(xué)成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導(dǎo)著人們向物質(zhì)運(yùn)動的各個(gè)層面進(jìn)行深入探討。 (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(gè) 的觀念都發(fā)生了重大變革。 量子理論及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子力學(xué)，極大地促進(jìn)了原子物理、固體物理、原子核物理等學(xué)科的發(fā)展，標(biāo)志著人類對客觀世界的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界，開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。,歷史認(rèn)識,自然科學(xué),答案,深化探究,探究點(diǎn)2 量子理論的誕生 材料 英國著名物理學(xué)家湯姆生在展望20世紀(jì)物理學(xué)前景時(shí)講道：“動力理論肯定了熱和光是運(yùn)動的兩種方式，現(xiàn)在，它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了?！彼f的第二朵“烏云”，尤以黑體輻射理論出現(xiàn)的“紫外災(zāi)難”最為突出。 思考 (1)驅(qū)走第二朵“烏云”的太陽是指什么？誰提出來的？ 答案 指物理學(xué)上的量子理論。它是由普朗克在1900年提出的。,答案,(2)這一理論的提出有何重大意義？ 答案 量子理論提出的意義：一是使人類對微觀世界的基本認(rèn)識有了革命性的進(jìn)步；二是對化學(xué)、生物學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大影響，推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活；三是它們不僅對物理科學(xué)本身，對自然科學(xué)，而且對整個(gè)人類的思維都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。,三、愛因斯坦的“時(shí)空”,歷史敘述,1.主要內(nèi)容 (1)狹義相對論：1905年，愛因斯坦發(fā)表了 一文，創(chuàng)立了 。認(rèn)為時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動有關(guān)，隨著物質(zhì)運(yùn)動速度的變化而變化。 (2)廣義相對論：1916年，愛因斯坦建立了 。第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。,答案,論動體的電動力學(xué),狹義相對論,廣義相對論,答案,2.意義 (1)是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了 的可變性，而且說明，無論是空間還是時(shí)間都不可能單獨(dú)發(fā)生變化，其改變與物質(zhì)的運(yùn)動和狀態(tài)密不可分。 (2)是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生 了極其深遠(yuǎn)的影響。 (3)相對論同 一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。 相對論：愛因斯坦相對論包括狹義相對論和廣義相對論。認(rèn)為時(shí)間、空間和物體的質(zhì)量隨著物體運(yùn)動速度的變化而變化，空間和時(shí)間不可能離開物質(zhì)而獨(dú)立存在，空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布。,概念釋義,空間、時(shí)間,量子理論,重點(diǎn)精講,為什么說相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命？ 它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。它也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到 一個(gè)新的高度。 牛頓經(jīng)典力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動的客觀規(guī)律，而相對論反映的是物體高速運(yùn)動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對論的一種特例(物體低速運(yùn)動狀態(tài))，包含在相對論體系中。量子論則是研究微觀世界粒子運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。量子論與相對論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。,歸納總結(jié),答案,深化探究,探究點(diǎn)3 相對論的創(chuàng)立 材料 思考 (1)愛因斯坦是怎樣推翻牛頓的理論的？ 答案 愛因斯坦打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時(shí)空觀，提出了狹義相對論和廣義相對論，發(fā)展了牛頓力學(xué)，推動物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。,答案,(2)如何理解牛頓的這番話？ 答案 相對論是在經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者之間是繼承與發(fā)展而不是相互排斥的關(guān)系。相對論只否定了牛頓力學(xué)的絕對時(shí)空觀，并沒有否定整個(gè)牛頓力學(xué)。相對論發(fā)展了牛頓力學(xué)，牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個(gè)特例。牛頓力學(xué)是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。,返回,課堂小結(jié),反饋訓(xùn)練區(qū),1,2,3,4,5,6,解析答案,1.愛因斯坦認(rèn)為：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端?！边@主要是因?yàn)橘だ? ) A.捍衛(wèi)哥白尼日心說 B.奠定實(shí)驗(yàn)科學(xué)基礎(chǔ) C.發(fā)明了天文望遠(yuǎn)鏡 D.發(fā)現(xiàn)自由落體定律 解析 伽利略運(yùn)用科學(xué)的推理及觀察實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法，奠定了實(shí)驗(yàn)科學(xué)的基礎(chǔ)，標(biāo)志著物理學(xué)的開端。,B,解析答案,1,2,3,4,5,6,2.英國天文學(xué)家埃德蒙哈雷在詩作致人杰中寫道：“天空最深處的秘密被揭示，使最外面的天球旋轉(zhuǎn)的力不再隱藏?，F(xiàn)在已知駭人的彗星走過的彎曲路徑；掃帚星的天象不再令人驚奇。我們看到，數(shù)學(xué)驅(qū)散云霧”據(jù)此判斷這篇詩作是歌頌( ) A.伽利略 B.牛頓 C.愛因斯坦 D.達(dá)爾文 解析 從材料中“天空最深處的秘密被揭示，使最外面的天球旋轉(zhuǎn)的力不再隱藏”、“數(shù)學(xué)驅(qū)散云霧”等信息可知詩作歌頌的是牛頓。,B,解析答案,1,2,3,4,5,6,3.如圖是1970年英國發(fā)行的D系列1英鎊紙幣上的圖案。牛頓身后是一根開花的蘋果樹枝，身邊的桌上是他自制的第一架反射式望遠(yuǎn)鏡。紙幣背面左半部分的主要圖案是各種橢圓形的天體運(yùn)行軌道。紙幣上紀(jì)念牛頓的貢獻(xiàn)除反射式望遠(yuǎn)鏡外還有( ) A.物體運(yùn)動三大定律 B.萬有引力定律 C.微積分 D.發(fā)現(xiàn)冥王星,1,2,3,4,5,6,解析 “橢圓形的天體運(yùn)行軌道”說明了物體之間引力的存在。因而符合題目要求的為B項(xiàng)。 答案 B,解析答案,1,2,3,4,5,6,4.“黑體(能全部吸收外來輻射能的物體)腔壁由無數(shù)能量不連續(xù)的帶電諧振子組成，它們所帶的能量是一個(gè)最小能量單元的整倍數(shù)，這些帶電諧振子通過吸收和輻射電磁波，與腔內(nèi)輻射場交換能量。”下列與這一理論有關(guān)的說法正確的是( ) A.是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，是近代科學(xué)形成的標(biāo)志 B.時(shí)空的性質(zhì)跟物質(zhì)本身的分布狀態(tài)有關(guān) C.在一定程度上彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)對微觀世界認(rèn)識的不足 D.與“自然界無跳躍”的原則基本一致 解析 從題干材料的描述可以看出，其涉及的是普朗克的量子論。量子論主要研究的是微觀世界物質(zhì)運(yùn)動的情況，這彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)對微觀世界認(rèn)識不足的局限。,C,解析答案,1,2,3,4,5,6,5.宇宙探險(xiǎn)一書認(rèn)為，由于科學(xué)家“揭示了時(shí)間、空間與物質(zhì)分布、運(yùn)動之間的辯證關(guān)系，提出了新的宇宙觀，同時(shí)使得現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)如此結(jié)合而產(chǎn)生了天體物理學(xué)，為人類研究和探索宇宙提供了新的更廣泛的途徑?！蹦阏J(rèn)為為此作出最重要貢獻(xiàn)的應(yīng)是( ) A.創(chuàng)立萬有引力的牛頓 B.創(chuàng)立相對論的愛因斯坦 C.提出量子假說的普朗克 D.提出太陽中心說的哥白尼 解析 從材料“揭示了時(shí)間、空間與物質(zhì)分布、運(yùn)動之間的辯證關(guān)系”可以很容易地推斷出答案為B。,B,解析答案,返回,1,2,3,4,5,6,6.經(jīng)典物理學(xué)所面臨的危機(jī)，終于在20世紀(jì)初被物理學(xué)發(fā)展史上的兩場偉大的革命所解決。這兩場革命使人類( ) A.擁有了研究宏觀世界和微觀世界的理論體系 B.放棄了經(jīng)典物理學(xué)的思想方法和科學(xué)理論 C.否定了此前物理學(xué)取得的一系列成果 D.轉(zhuǎn)變了人們的思維方式和社交方式 解析 注意時(shí)間“20世紀(jì)初”，這兩場革命分別是愛因斯坦的相對論和普朗克的量子理論，分別使人們對宏觀和微觀世界的認(rèn)識有了革命性的進(jìn)步。,A,教材問題解答,解答,學(xué)習(xí)思考 1.牛頓力學(xué)體系的建立為什么會引起人類認(rèn)識上的巨大飛躍？ 解答 (1)牛頓的力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)的、合理的說明，完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。 (2)適用于整個(gè)太陽系、一切天體運(yùn)動以及宇宙中的所有物體。 (3)使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達(dá)到了相當(dāng)完備的程度，同時(shí)也在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用和驗(yàn)證。 (4)使科學(xué)擺脫了神學(xué)的束縛，向前發(fā)展。,解答,2.有人說，人類可以認(rèn)識比已知事物更高層次上的事物，但我們永遠(yuǎn)不能認(rèn)識宇宙的全部。你認(rèn)為這種說法正確嗎？請結(jié)合你了解的知識，談?wù)勛约旱目捶ā?解答 正確。提示：人的生命是有限的，而宇宙是無限的。,自我測評 簡述牛頓的主要科學(xué)成就及其影響。 解答 牛頓的主要科學(xué)成就是牛頓力學(xué)體系的建立，包括：慣性定律；加速度定律；作用力和反作用力定律；萬有引力定律。影響：牛頓的運(yùn)動三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個(gè)近代物理學(xué)的重要支柱；對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)的、合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合；成為近代科學(xué)形成的標(biāo)志。,解答,解答,返回,材料閱讀與思考 材料中說“相對論是人類思想史上最偉大的成就之一”。你同意這一說法嗎？為什么？ 解答 同意。因?yàn)橄鄬φ摰奶岢鍪俏锢韺W(xué)思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。同時(shí)，也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。因此，相對論是人類思想史上最偉大的成就之一。,