相对论发展了牛顿力学

第四单元近代以来世界的科学发展历程主要从三个领域介绍——⑴物理学领域的重大进展；⑵生物学关于人类生命的起源⑶三次科技革命的成果及对社会发展的影响。第四单元近代以来世界的科学发展历程第1课物理学的重大进展课堂先学提纲—【阅读、探究、理解】一、近代以来物理学有哪些方面的重大成就？二、近代以来有哪些杰出的物理学家？各自有什么重大成就？三、怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？先学引领：一、物理学的重大进展概况——成就经典力学（即力学）（）的提出（）的诞生奠基创立年代16世纪末——17世纪初世纪晚期科学家国籍原因伽利略牛顿爱因斯坦1719世纪末～20世纪初普朗克意大利英国德国德国牛顿相对论量子论文艺复兴微观经典力学①等思想解放运动的影响；②资本主义的发展提供了物质基础；③科学家勇于的探索精神已无法解释研究中遇到的一些新问题的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。伽利略（1564—1642），伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了《星空使者》一书。1632年，他出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭。17岁进比萨大学学医，但他对物理和数学很有兴趣。他做了大量的实验和研究工作，首次用自制的天文望远镜细心地观察了天体，宣告了和哥白尼学说完全相符的结论。伽利略把他在望远镜中所观察到的壮丽景象，到处宣传，并用观察到的事实和力学原理作了严密的论证，进一步维护和发展了哥白尼的体系。教会向伽利略发出多次警告，但是他无视这一警告，发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。伽利略的“异端”活动引起了教会的恐慌，罗马教皇向宗教裁判所带头提出控诉，于是这位体弱抱病的科学家被送进了监牢，遭到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究物理学，写出《关于两门新科学的谈话和数学证明》。1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。伽利略的折射式望远镜伽利略的手稿一、伽利略对经典力学的作用：1.通过实验，发现了等物理学定律，改变了古希腊哲学家以来有关运动的观念；2、开创了以为根据并有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展奠基；3、第一个利用观察天体并取得成果，证明了哥白尼提出的“”的正确性。自由落体定律亚里士多德实验事实望远镜日心说重点后教伽利略受审牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。牛顿（1642—1727）1、在光学方面，牛顿发现了日光是由不同的颜色即不同波长的光构成的，奠定了光谱分析的基础，制作了牛顿色盘。他在1704年出版了《光学》一书，创立了光的“微粒说”。2、在热学方面也有研究成果，确定了冷却定律3、在数学方面，他与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学，同时，他还在前人研究基础上，建立了二项式定理。4、在天文学领域，他在1671年创制了反射望远镜，初步考察了行星的运动规律；他还解释了潮汐现象，并预言地球不是正球体，并由此说明了岁差现象。二、牛顿最重要的科学贡献：1.在力学方面：1687年，提出了物体运动和定律，形成了一个以为基础、以为表达形式的牛顿力学体系，即体系。万有引力三大定律重点后教经典力学实验数学2、意义：标志着近代科学的形成。19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。——资料介绍——经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，在这里，时间和空间被认为是绝对的，是与物质运动无关的因素。因此，一旦物理学研究的这种基础发生变化，如所研究的物质是以光速或接近光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。相对论的提出可以广泛地解释不同运动的物质，创立了一个全新的物理世界，极大地扩展了物理学应用的领域，也使人们对自然规律的探索从普通世界深入到广阔的宏观宇宙空间。由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，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。爱因斯坦（1879—1955），1879年3月14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。1894年举家迁居意大利米兰。1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学。1901年入瑞士国籍；1914年任柏林大学教授，1933年因受纳粹迫害而移居美国，1940年入美国国籍，1955年4月18日逝世。爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。爱因斯坦（1879-1955）1905-1915年提出了相对论，发展了牛顿力学。普朗克（1858—1947）生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗克家是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。三、相对论和量子论的出现：1.主要内容：①20世纪初，爱因斯坦提出了相对论，包括相对论和相对论。②1900年，普朗克提出了，宣告量子论的诞生。③爱因斯坦利用量子理论成功解释了，进一步推动量子论的发展。2、意义：重点后教狭义广义量子假说光电效应相对论和量子论发现人们日常经验的宏观世界和微观世界的物质运动规律，不仅推动了物理学的进步，还大开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。——资料介绍——经典力学小结：力学的进展历程——、量子力学相对论力学学思之窗想一想：应怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？2、爱因斯坦否定了牛顿以来经典力学的绝对时空观，提出了相对论，是物理学领域的一次重大革命。爱因斯坦的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，推动了物理学发展到一个新的高度。1、牛顿确立的万有引力定律运动三大定律，大大推动了物理学的发展，牛顿力学研究的是宏观世界。1、爱因斯坦相对论的提出，是物理学领域的一场重大革命，他（）A、否定了牛顿的力学原理B、借鉴了法国科学家的学说C、揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性D、修正能量、质量互相转化的理论C当堂训练当堂训练2.为经典力学的奠定了基础并因宣传“日心说”而被教会判处终身监禁的科学家是哪国人A.古希腊B.意大利C.法国D.英国B当堂训练3.经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是①注重实验②数学化③体现微观世界④经验法A.①②B.①③C.②③D.①②④A当堂训练4.下列物理学成就取得的先后顺序排列正确的是①落体定律②万有引力定律③狭义相对论④量子论A.①②③④B.①③②④C.②①④③D.①②④③D当堂训练5.牛顿在科学上贡献是多方面的，最重要的是在力学方面，下面关于牛顿的表述不正确的是(）A.除了在力学方面的重大贡献外，还是微积分的发明人之一B.著有科学巨著《自然哲学的数学原理》C.他推测出了海王星和冥王星的存在D.他提出了三大定律和万有引力定律C思考总结：相对论和经典力学有何关系？当堂训练1、相对论否定了经典力学的绝对时空观；2、相对论发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例；3、牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。思考总结——物理学的发展给了我们什么样的启示？•敢于质疑，勇于创新，实践出真知当堂训练玻尔物理学家，1885年10月７日出生于丹麦哥本哈根的一个知识分子家庭。他的父亲是丹麦皇家科学文学院的院士，是一位著名的生理学教授。玻尔自幼就受到家庭浓厚的科学、哲学、文学和艺术气氛的熏陶。１９４３年，在纳粹占领下的丹麦，玻尔面临作为人质被逮捕的危险，便不得不逃离丹麦，经过瑞典转去英国和美国，而且马上参加了制造原子弹的工作。在原子弹尚未试验之前，玻尔就看到原子武器可能给人类文明带来的灾难。他指出，如果原子能掌握在世界上爱好和平的国家手中，这种能量就会保障世界的持久和平；如果它被滥用，就会导致文明的毁灭。——资料介绍——战后，玻尔回到饱经劫难的丹麦，他为恢复丹麦的科学研究努力工作，为全世界和平利用原子能进行呼吁，为促进各国科学之间的国际合作不断作出努力。他是目前欧洲最大规模的国际合作组织欧洲原子核研究中心的发起人之一。英国物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，证实原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成。电子在不同轨道上围绕着原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时就放出相应波长的电磁波。玻尔在此基础上创立了原子结构的理论。爱因斯坦利用原子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。