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高二年级历史授课者：李珊——物理学（经典力学、相对论、量子论）——生物学（进化论）——三次科技革命（蒸汽机、电力、计算机）第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大发展第12课破解生命起源之迷第13课从蒸汽机到互联网第11课物理学的重大发展近代科学开端的标志：天文学革命近代科学正式形成的标志：经典力学体系的建立第11课物理学的重大进展一、经典力学1.经典力学产生的背景2.牛顿创立经典力学体系二、相对论的创立1.背景2.相对论的提出及主要内容3.相对论的历史意义三、量子论的诞生与发展1.背景2.量子论的诞生3.量子论的历史意义经典力学小结：力学的进展历程——、量子力学相对论力学经典力学的奠基17世纪初经典力学的建立17世纪后期相对论20世纪初量子论20世纪初伽利略（意）牛顿（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）1、经典力学产生的背景①新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要②文艺复兴推动③伽利略为经典力学的建立奠定了基础。牛顿（1642—1727）英国伟大的科学家，在物理学、数学、天文学等方面都作出了卓越贡献。他曾长期担任英国皇家学会会长，还担任过英国议会议员，被授予爵士称号。牛顿故居位于英国伍尔索普《自然哲学的数学原理》书影1687年，牛顿出版了《自然哲学的数学原理》，建立起了完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。2.牛顿——经典力学的创立者内容：创立标志：发表《自然哲学的数学原理》提出了物体机械运动三大定律和万有引力定律等，形成了以实验为基础的以数学为表达形式的牛顿力学体系。意义:对解释和预见物理现象有决定性意义；实现了自然科学的第一次理论性大综合；标志着近代科学的形成海王星的发现牛顿还发明了二项式定理；和莱布尼茨分别发明了微积分；发明了反射式望远镜等。牛顿发明了第一架反射望远镜我不知道世人对我是怎样看的，不过我只觉得自己像是一个在海滨玩耍的孩子，有幸拾到光滑美丽的石子，但真理的大海，我还没有发现。我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。“胜利者往往是从坚持最后五分钟的时间中得来成功。”“你若想获得知识，你该下苦功；你若想获得食物，你该下苦功；你若想得到快乐，你也该下苦功。因为辛苦是获得一切的定律。”二、相对论的创立1.背景19世纪科学得到了飞速发展；物理学研究中遇到了一些经典力学无法解释的新问题。2.相对论的提出及主要内容20世纪初，爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论3.相对论的历史意义是物理学思想的一次重大革命相对论也发展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。对话19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，年轻的普朗克和他的老师发生了一段对话：•普朗克：“老师，我准备把我的一生都献给物理理论学！”•老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”爱因斯坦（1879-1955）德国伟大的物理学家。1905-1915年提出了相对论，发展了牛顿力学。1933年因遭德国法西斯迫害前往美国，后入美国籍。20世纪最后一期《时代》周刊评述他说：“天才，政治难民，人道主义者，原子和宇宙谜的开启者，以其最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头。”广义相对论认为：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。狭义相对论认为：时间和空间随着物质运动速度的变化而变化，发生尺缩效应和钟慢效应；质量会随着物体运动速度增大而增大。相对论的主要内容：相对论的比喻：为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”笑话：有一次，卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴会，都受到了热闹的欢迎。卓别林说：大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。说明了相对论深奥难懂，而且有悖于人们的日常生活。相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。相对论和经典力学的关系相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。这件事对你有何启示？不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识并不一定总是正确的。狭义相对论发表100周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。1955年4月18日爱因斯坦逝世于美国。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑，骨灰撒在永远对人保密的地方。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：我们全都获益不浅，全世界都感谢他的教诲；那专属他个人的东西，早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，光华四射，把无限的光芒同他的光芒永相连结。他的主治医生哈维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来。三、量子论的诞生与发展1.背景：电子和放射线的发现，打开了原子的大门微观粒子的运动不能用经典力学原理说明2、诞生：1900年，德国普朗克提出量子假说3、发展：爱因斯坦利用量子理论成功解释光电效应玻尔提出了有关原子的量子理论20世纪30年代，量子力学建立4、影响：三、量子论的诞生与发展1、背景：2、诞生：3、发展：4、影响：①使人类对微观世界的认识取得革命性的进步，是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一②量子论与相对论共同构成现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识微观世界和宏观世界方面的不足。③不仅推动了物理学自身的发展，而且还开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。普朗克（1858—1947）是近代德国伟大的物理学家，量子论的奠基人，曾获得1918年诺贝尔物理学奖。