高中历史必修三第四单元·近代以来世界的科学发展历程:第11课 物理学的重大进展 (5)_图文

第11课 物理学的重大进展 “三个苹果”改变了世界 第一个“苹果” ——诱惑了夏娃,使人类有了智慧之源 第二个“苹果” ——砸醒了牛顿,使人类有了近代科学 第三个“苹果” —— 成就了乔布斯,使人类有了精彩生活 一、经典力学体系 1、伽利略奠定基础 (1)成就: ①创立科学的研究方法:实验和观察 ②物理学: 发现自由落体定律等。 ③天文学: 自制望远镜观察天体,证明了哥白尼“日心 说”的正确性。 1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时 落地”的著名实验,从此推翻了亚里士多德“物体落地 下的速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了 1900年之久的错误结论。 木 星 和 它 的 伽 利 略 卫 星 1610年,伽利略用望远 镜发现有4颗卫星围绕着木 星转。这一发现震动了整个 欧洲和全球科学界。 伽利略是第一位利用望 远镜观察天体的人。目前人 类发现的16颗木星卫星中, 有4颗叫“伽利略卫星”。 他又发现太阳上有黑子,月球上有山脉,为哥白尼的地 球绕着太阳公转的“日心说”找到了有力证据。 (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展奠定了基础。 2、牛顿创立经典力学 (1)标志:1687年《自然哲学的数学原理》 (2)内容: 运动三大定律和万有引力定律 (3)特点: 以实验为基础,以数学为表达形式 (4)意义: ①对解释和预见物理现象有决定意义,是经典物理学和 天文学的基础,标志着近代科学的形成。 ②为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础; ③牛顿力学和热学引发了第一次工业革命; 局限: 只适用宏观世界低速运动状态,绝对的时空观无法 解释微观高速运动现象。 历史上证实牛顿力学的三件事 第一件,用牛顿力学算出地球的形状象 只桔子。 古希腊的亚里士多德认为地球是个正 球体,两千年来人们对此深信不疑。牛 顿却根据他的力学,说地球是个扁球体, 象只大桔子。此言一出,学界哗然。可 是法国科学家经过三次实地测量,终于 证实了牛顿的看法。用力学能算出地球 的形状,真是个奇迹。 第二件,用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期。 长期以来到,人们一直认为彗星是神秘的,根本不能用 科学来说明。牛顿说,既然彗星也是天体,就必然遵循力学 规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的 轨道,指出它的回归周期是75—76年,由此预言它将在1758 年再次出现。哈雷1705年发表这个预言,当时他已49岁,却 要预言53年以后的事,岂非耸人听闻?可是1758年这颗彗星 果然如期出现,并被命名为哈雷彗星。 第三件:用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置 1781年天王星被发现, 科学家用牛顿力学计算它 的轨道,可是计算结果总 是同观测纪录不大相符。 经反复核算,观测无误。 他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。 1848年9月23日,柏林天文台台长用望远镜对准那个位置, 一下子就看到了一颗新的行星—海王星。 1897年汤姆逊用实 1895年德国物理学家 验发现电子,1906 伦琴发现X射线, 年获诺贝尔奖 1901年获诺贝尔奖 1898年12月26日, 居里夫妇发现镭, 1903年获诺贝尔奖 二、相对论的创立 1、背景: 19世纪,随着物理学研究的进展,经典力学无 法解释面临的新问题。 (1)狭义相对论: 1905 年 2、提出: 20世纪初,爱因斯坦(德)提出相对论。 ①物体运动时,质量会随着物体运动速度的增大而增加; ②空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化,即会 3为了对这一深奥的理论做通俗的说明,爱因斯坦曾经风 、内容: 发生尺缩效应和钟慢效应。 趣地对一名男青年说:“我打个比方,比如你屁股坐在火炉上 (2)广义相对论:1916年 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 空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况,也取决于 得哪一个更长?”男青年说:“当然坐在火炉上烤的时间觉得 物质本身的分布状态。 长久。”爱因斯坦说:“这就是我的相对论内容。” 爱因斯坦根据相对论的观点 当原子弹真的从潘多 提出质能转换理论后,曾致信美 拉魔盒里跳出来后,爱因 国总统罗斯福,建议美国研制原 斯坦陷入了巨大的后悔与 子弹,以便在二战中尽快战胜法 痛苦之中,自认一生最大 西斯国家。1945年8月,美国先 错误就是建议研制原子弹。 后在日本的广岛、长畸投下两颗 他痛心地说,“早知如此, 原子弹,加速了日本法西斯的投 我宁可当个修表匠!” 降,但对无辜平民的伤害也同样 令全世界震惊。 4、意义: 时空的可变性及时 空变化的联系性 (1)是物理学领域的一次重大革命,它否定了经典力 学的绝对时空观,深刻揭示了时间和空间的本质属性。 (2)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。 你还知道相对论在哪些方面有应用? 卫星定位系统GPS 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 是德国著名的物理学家和量子力学 原子的内部; 的重要创始人,且和爱因斯坦并称为二 (2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明; 2、成就 十世纪最重要的两大物理学家。因发现 能量量子而对物理学的进展做出了重要 (1)提出:1900年,德国物理学家普朗克提出量子假说, 标志量子论的诞生; 贡献,并在1918年荣获诺贝尔物理学奖。 (2)发展: 爱因斯坦用量子论成功解释了“光电效应”; 丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论; 20世纪30年代,量子力学建立起来。 詹姆斯· 卡卡廖斯在《量子力学的奇妙故事》一书引 言中的所述:“量子力学在哪?你不正沉浸于其中吗。” 摆放数十亿个微处理器 (晶体管)的英特尔芯片 原 子 钟 激光 电子显微镜下的病毒 3、意义 (1)使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步, 开阔了人们的视

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