第11课物理学的重大进展 学习目标:1.概述伽利略、牛顿对经典力学作出的贡献,理解近代科学的特点。(重点) 2.简述相对论和量子论的内容,认识其意义。(重点) 比较经典力学与相对论,认识其区别与联系。(难点) [自主预习·探新知] 、经典力学 1.背景:文艺复兴运动不仅解放了人们的思想,也对科学研究产生了重要影响 2.历程 发现自由落体等物理学定律 伽利略开创了以实验事实为根据并具(莫基 有严密逻辑体系的近代科学 标志:1687年,出版《自然哲学 的数学原理》,提出物体运动三 大定律和万有引力定律 经典力学 征:以实验为基础,以数学为 建立 表达形式 3.意义 (1)这一体系对解释和预见物理现象,具有决定性意义。 (2)根据万有引力定律,人们发现了海王星等。 [误区警示]近代科学形成的标志 伽利略发现的自由落体定律不是近代科学形成的标志。伽利略发现的自由落体定律等物 理学定律,开创了近代科学,为经典力学的创立奠定了基础。牛顿力学体系的建立是近代科 学形成的标志。 、相对论的创立 1.背景:19世纪,随着物理学研究的进展,经典力学面临挑战。 2.创立:20世纪初,德国物理学家爱因斯坦提出了相对论。 3.内容 (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 (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。 4.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,深刻地揭示了时间和空间的本质属性 (3)它发展了生顿力学,将其概括在相对论力学之中,推动物理学发展到一个新的高度
1 第 11 课 物理学的重大进展 学习目标：1.概述伽利略、牛顿对经典力学作出的贡献，理解近代科学的特点。(重点) 2．简述相对论和量子论的内容，认识其意义。(重点) 3．比较经典力学与相对论，认识其区别与联系。(难点) [自 主 预 习·探 新 知] 一、经典力学 1．背景：文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。 2．历程 3．意义 (1)这一体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。 (2)根据万有引力定律，人们发现了海王星等。 [误区警示] 近代科学形成的标志 伽利略发现的自由落体定律不是近代科学形成的标志。伽利略发现的自由落体定律等物 理学定律，开创了近代科学，为经典力学的创立奠定了基础。牛顿力学体系的建立是近代科 学形成的标志。 二、相对论的创立 1．背景：19 世纪，随着物理学研究的进展，经典力学面临挑战。 2．创立：20 世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出了相对论。 3．内容 (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。 (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。 4．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，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。 (3)它发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度
[深度点拨」正确认识相对论和经典力学的关系 爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的概括,而不是否定。爱因斯坦的相对论只是否定 了牛顿经典力学的绝对时空观,并没有否定整个牛顿力学。牛顿力学是相对论力学在低速状 态下的一个特例 、量子论的诞生与发展 1.背景 (1)19世纪末20世纪初,人们对物质的认识深入到了原子内部 (2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。 2.诞生:1900年,德国物理学家普朗克提出了量子假说,宣告了量子论的诞生 3.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 1.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、最有 成就的科学理论之一 (2)它与相对论一起,构成了现代物理学的基础,弥补了经典力学在认识宏观世界和微 观世界方面的不足。 (3)它与相对论的提出,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。 [轻巧识记]图示法理解物理学的发展 近代物理学 量子论:微观 经典力学:宏观 相对论:宏观 物体低速运动 体高速运动 为相对论 继承和发展了 奠定基础 牛顿经典力学 知识网络 知识精 1.牛顿创建了万有引力定律和力学 经典力学 伽利略基揭示宏观物 三定律,建立了经典力学,改变了自 件顿创过体运动规律 十相对论爱因斯坦提出 古代中世纪以来人们的认识论和方 普朗克假说揭示微观物理 物法论 量千论爱因斯坦雅动体站动规|2.9世纪末20世纪初,普朗克提出 了量子假说,爱因斯坦提出了相对 2
2 [深度点拨] 正确认识相对论和经典力学的关系 爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的概括，而不是否定。爱因斯坦的相对论只是否定 了牛顿经典力学的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学。牛顿力学是相对论力学在低速状 态下的一个特例。 三、量子论的诞生与发展 1．背景 (1)19 世纪末 20 世纪初，人们对物质的认识深入到了原子内部。 (2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。 2．诞生：1900 年，德国物理学家普朗克提出了量子假说，宣告了量子论的诞生。 3．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。 4．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、最有 成就的科学理论之一。 (2)它与相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微 观世界方面的不足。 (3)它与相对论的提出，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。 [轻巧识记] 图示法理解物理学的发展 知识网络 知识精要 1.牛顿创建了万有引力定律和力学 三定律，建立了经典力学，改变了自 古代中世纪以来人们的认识论和方 法论。 2.19 世纪末 20 世纪初，普朗克提出 了量子假说，爱因斯坦提出了相对
论,改变了人们认识世界的角度和方 式,标志着人类迈入现代科学技术时 3.量子论和相对论一起,构成了现代 物理学的基础 [合作探究·攻重难 [史论结合]让理解更深刻 探究点1 11经典力学 [史料实证] 史料牛顿的物理学分析方法现今开始不仅被应用于物质世界,而且被应用于思想知识 的整个领域及人类社会。正如伏尔泰(法国著名的启蒙思想家)所说的:“整个自然界、所有 行星竟会服从永恒的法则……这是非常奇异的。”寻找决定人类事物的这些永恒法则,是法 国革命之前的所谓的启蒙运动的实质。 一[美]斯塔夫里阿诺斯《全球通史》 [教你读史] 史料关键句是第一句,说明了牛顿物理学分析方法对物质世界和人类社会两个层面的影 [史料应用] 伏尔泰所说的“永恒的法则”指的是什么?根据史料并结合所学知识,分析牛顿经典力 学对启蒙运动产生的影响 【提示】“永恒的法则”:牛顿的万有引力定律。影响:受自然界存在着“规律和法 则”的启发,启蒙思想家开始了对人类社会发展规律的探究;牛顿经典力学为启蒙思想家探 求人类社会的法则提供了科学理论依据。 论从史出 经典力学的特征和意义 (1)特征 ①注重实验。实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑关系,并由此得出重 要的结论 ②数学化。这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先 驱们深信不疑的真理。 ③研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。后来科学发现所揭示的是人们没有直接经 验的微观现象,表明人们对物质世界的认识在不断深入。 (2)意义
3 论，改变了人们认识世界的角度和方 式，标志着人类迈入现代科学技术时 代。 3.量子论和相对论一起，构成了现代 物理学的基础。 [合 作 探 究·攻 重 难] 经典力学 [史料实证] 史料 牛顿的物理学分析方法现今开始不仅被应用于物质世界，而且被应用于思想知识 的整个领域及人类社会。正如伏尔泰(法国著名的启蒙思想家)所说的：“整个自然界、所有 行星竟会服从永恒的法则……这是非常奇异的。”寻找决定人类事物的这些永恒法则，是法 国革命之前的所谓的启蒙运动的实质。 ——[美]斯塔夫里阿诺斯《全球通史》 [教你读史] 史料关键句是第一句，说明了牛顿物理学分析方法对物质世界和人类社会两个层面的影 响。 [史料应用] 伏尔泰所说的“永恒的法则”指的是什么？根据史料并结合所学知识，分析牛顿经典力 学对启蒙运动产生的影响。 【提示】 “永恒的法则”：牛顿的万有引力定律。影响：受自然界存在着“规律和法 则”的启发，启蒙思想家开始了对人类社会发展规律的探究；牛顿经典力学为启蒙思想家探 求人类社会的法则提供了科学理论依据。 经典力学的特征和意义 (1)特征 ①注重实验。实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑关系，并由此得出重 要的结论。 ②数学化。这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先 驱们深信不疑的真理。 ③研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。后来科学发现所揭示的是人们没有直接经 验的微观现象，表明人们对物质世界的认识在不断深入。 (2)意义
①把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中,成为人类认识自然的历史上对自然规律 的第一次总结与概括。 ②形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,即经典力学体系,标志着近 代科学的形成和人类科学时代的开始。 ③牛顿力学和热学引发了第一次技术革命,使人类社会进入蒸汽时代。 ④牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则,为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定 了科学基础:打击了神学,促进了人类思想的解放 量子论和相对论的地位及影响 [史料实证] 史料一牛顿先生,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。但是,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 史料二20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 个新的高度 —《世界文化简史》 教你读史] (1)抓住史料一中心句“对宇宙万物有了更深入的了解以后”来分析爱因斯坦的理论及 其与牛顿力学的关系 (2)史料二以句号为界,从两个层面分析了相对论和量子论出现的影响。 [史料应用] (1)史料一中爱因斯坦以什么理论“推翻”了牛顿的理论?它是对牛顿力学的完全否定 吗? (2)史料二为什么说这两大支柱的形成使“人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新 的高度”? 【提示】(1)相对论。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 牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例 (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,开阔了人 们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。 论从史
4 ①把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类认识自然的历史上对自然规律 的第一次总结与概括。 ②形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系，标志着近 代科学的形成和人类科学时代的开始。 ③牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。 ④牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定 了科学基础；打击了神学，促进了人类思想的解放。 量子论和相对论的地位及影响 [史料实证] 史料一 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。但是，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 史料二 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 一个新的高度。 ——《世界文化简史》 [教你读史] (1)抓住史料一中心句“对宇宙万物有了更深入的了解以后”来分析爱因斯坦的理论及 其与牛顿力学的关系。 (2)史料二以句号为界，从两个层面分析了相对论和量子论出现的影响。 [史料应用] (1)史料一中爱因斯坦以什么理论“推翻”了牛顿的理论？它是对牛顿力学的完全否定 吗？ (2)史料二为什么说这两大支柱的形成使“人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新 的高度”？ 【提示】 (1)相对论。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， 牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。 (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，开阔了人 们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式
量子论和相对论的地位及影响 1.地位 量子论和相对论一起构成了现代物理学的基础 2.影响 (1)量子论是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子论对化学、生物学、医学、考古 学、古生物学和地质学等科学领域都产生了重大影响,带来了许多划时代的技术创新,使人 类对微观世界的认识有了革命性的进步。 (2)相对论指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的,而是随着物体的运动而发 生变化,打破了传统的绝对时空观:相对论发展了牛顿力学,将牛顿力学概括在相对论力学 之中,推动物理学发展到一个新的高度;相对论打破了经典物理学绝对化的思维,为人们提 供了辩证地看待世界的途径 (3)量子论和相对论弥补了经典物理学的缺陷,掀起了物理学的革命,对物理学本身 对自然科学,对整个人类生活与思维都产生了不可磨灭的影响 [综合思维]让认知更清楚 量子理论和相对论的异同 1.不同点:相对论描绘的是一个崭新的宏观宇宙世界,量子理论描绘的是微观粒子世 界 2.相同点 (1)从背景上看:19世纪末,物理学得到了发展,一系列新发现无法用经典物理学解释, 经典物理学陷入了危机。 2)从产生的过程看:都是敢于挑战权威,追求真理的结果,都经历了一个产生、发展 和完善的过程。 3)从产生的主观因素看:都和爱因斯坦有关,爱因斯坦把普朗克的量子理论推广到光 学中,成功解释了光电效应;狭义相对论和广义相对论都是爱因斯坦提出的。 4)从影响来看 ①量子理论和相对论一起,构成了现代物理学的基础,弥补了经典物理学的不足。 ②都大大开阔了人们的视野,改变了人们看世界的角度和方式 ③它们不仅对物理学本身,对自然科学,而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影 [当堂达标·固双基] 1.17世纪,人们通过物理实验证明“物体越重,下落越快”的古典物理学定律是错误 的。对此做出最大贡献的是( 【导学号:12322117】
5 量子论和相对论的地位及影响 1．地位 量子论和相对论一起构成了现代物理学的基础。 2．影响 (1)量子论是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子论对化学、生物学、医学、考古 学、古生物学和地质学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，使人 类对微观世界的认识有了革命性的进步。 (2)相对论指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发 生变化，打破了传统的绝对时空观；相对论发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学 之中，推动物理学发展到一个新的高度；相对论打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提 供了辩证地看待世界的途径。 (3)量子论和相对论弥补了经典物理学的缺陷，掀起了物理学的革命，对物理学本身， 对自然科学，对整个人类生活与思维都产生了不可磨灭的影响。 量子理论和相对论的异同 1．不同点：相对论描绘的是一个崭新的宏观宇宙世界，量子理论描绘的是微观粒子世 界。 2．相同点 (1)从背景上看：19 世纪末，物理学得到了发展，一系列新发现无法用经典物理学解释， 经典物理学陷入了危机。 (2)从产生的过程看：都是敢于挑战权威，追求真理的结果，都经历了一个产生、发展 和完善的过程。 (3)从产生的主观因素看：都和爱因斯坦有关，爱因斯坦把普朗克的量子理论推广到光 学中，成功解释了光电效应；狭义相对论和广义相对论都是爱因斯坦提出的。 (4)从影响来看 ①量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典物理学的不足。 ②都大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。 ③它们不仅对物理学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影 响。 [当 堂 达 标·固 双 基] 1．17 世纪，人们通过物理实验证明“物体越重，下落越快”的古典物理学定律是错误 的。对此做出最大贡献的是( ) 【导学号：12322117】