第四单元 第11课  物理学的重大进展

【课程标准】

1、了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。

2、知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。

【学习目标】

1、  掌握牛顿经典力学、相对论和量子论的主要内容，明白三大科学理论之间的关系，认识它们在近代自然科学理论发展中的历史地位和人类社会发展中的历史作用。

2、  知道伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克等物理学家对物理学发展所作出的努力，感悟科学家勇于探索真理、执着追求的精神。

【自学引导】

一、经典力学

1.提出背景：

⑴         运动解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。⑵16世纪末17世纪初，         发现了自由落体定律等物理学定律，开创了以     为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来    的创立和发展奠定了基础。

2. 牛顿创立经典力学体系

⑴ 标志：1687年             的出版；

⑵内容：包括万有引力定律和牛顿力学三定律；

⑶ 特点：以       为基础，以      为表达形式牛顿力学体系。

3.地位及作用：

⑴经典力学体系的建立，实现了物理学史上的第一次大飞跃，标志着近代科学的形成。⑵海王星的发现是证明牛顿力学有效性的最成功范例。⑶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。

二、相对论的创立

1.提出背景：随着物理学研究的进展，       无法解

释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。

2.爱因斯坦提出了相对论：

⑴1905年提出       。物体运动时，       会随着物体运动速度的增大而增大，时间和空间则会随着物体运动       的变化而变化，即发生“迟缩效应”和“钟慢效应”。⑵ 1916年完成         。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       状态。即时空会发生“空间折叠”和“时间隧道”。

3.意义：

⑴是物理学领域的一次重大革命，它否定了经典力学的       ，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。

⑵它也发展了       ，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。

三、量子论的诞生与发展

1.提出背景：（1）19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，人们对物质的认识深入到了原子内部。  （2）大量的实验表明，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。

2.诞生与发展：

（1）1900年，德国物理学家        提山了         ，宣告了量子论的诞生。（2）1905年爱因斯坦利用量子理论成功地解释了“         ”。3）丹麦物理学家     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。

3.意义：

（1）量子论使人类对        的基本认识取得革命性的进步。它与      一起，构成了现代物理学的基础。

（2）相对论和量子论弥补了         在认识宏观世界和微观世界方面的不足。

（3）它们的提出，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         。

【知识结构】

物理学的重大进展改变了 人们认识世界 的角度和方式。

 

【合作探究】

「主题一」牛顿经典力学

材料   牛顿说：“我之所以有这样的成就，是因为我站在巨人的肩膀上。”

探究1：列举牛顿所站过的巨人？其中谁被称为经典力学的奠基者？为什么？

探究2：经典力学诞生的标志？有何特点？

探究3：有人说“牛顿赶走了上帝”，你是如何理解的？

「主题二」相对论的创立

材料   假如在太阳系外类地行星上发现了智慧动物，人类派出两名宇航员乘坐以光子火箭推进的飞船去探访。两名宇航员在地球上用过早点后上午8点动身，11点即达目的地，晚上9点半回到地球。虽然两名宇航员仅仅感到只用了1天的时间，但是回到家后却惊讶地发现，自己的子女已经超过自己的年龄，因为地球上已经过去了41年的时间。这种“山中方一日，世上已千年”的境遇实在令人稀奇。    ——《光子火箭的奇迹》

探究思考： “山中方一日，世上已千年”的情况有可能发生吗？并说明理由。

材料  应卓别林的邀请，爱因斯坦出席了《城市之光》的首映仪式。他的到来，在人群中引起阵阵骚动，看着成千上万的人，爱因斯坦表现出一贯的纳闷，而旁边的卓别林看上去心情似乎很愉快。卓别林说：“这些人欢呼我，是因为每个人都对了解我，这些人欢迎你，是因为没人能弄懂你。”人类最具智慧的诺贝尔奖获得者一头雾水：“这又是什么意思呢？”“什么也不是。”电影界的喜剧泰斗撇着嘴笑道。    ——新浪网

探究1：相对论与日常经验相悖，很少有人能搞清楚，但它却被证实是正确的。这给我们怎样的启示？

探究2：相对论和牛顿力学的关系？

【当堂检测.基础】

1．伽利略被誉为“天上的哥伦布”的主要依据是（    ）

A．发现行星沿椭圆形轨道绕太阳运行     B．推翻了天主教会的日心说

C．用自制望远镜发现了许多星体         D．认为宇宙在空间上是无限的

2．海王星的发现是根据（    ）

A．哥白尼日心说的推算                 B牛顿理论的推测

C.法拉第学说的计算                    D.爱因斯坦对时间、空间属性的揭示

3．爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系是（    ）

 　A．完全继承    B．完全否定    C．有否定、有发展    D．没有任何关系

4. 牛顿曾经说过：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩上。”由于伽利略、开普勒等前人的努力，牛顿才有可能用已经准备好了的材料建立起一座宏伟的经典力学大厦，这座大厦建立起来的标志是（    ）   

A、《力学中的哲学原理》的发表         B、《科学的经典力学原理》的发表

C、《力学和数学的原理》的发表        D、《自然哲学的数学原理》的发表

5. 1999年12月，美国《时代》周刊关注一位“世纪人物”。《时代》周刊称他为“天才、政治难民、人道主义者、原子核宇宙迷的开启者”，“以具最大的思想和无与伦比的形象独占鳌头。”这个“世纪人物”是（    ）

A、瓦特    B、爱迪生     C、居里夫人    D、爱因斯坦

【当堂检测.提高】

1.一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：“他以神一般的力量，……第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是（   ）

A.伽利略　　　       B.牛顿          C.爱因斯坦　　      D.普朗克

2.“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆的抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。”这主要说明牛顿的发现（   ）

A．推动了天文学的发展     B．使人类彻底摆脱了神学的影响

C．促进了人类的思想解放       D．使人类开始关注现实世界

3．“根据这一理论，将时间和空间说成是绝对的是没有意义的，因为对这两种范畴的测量通常随着观察者的运动而改变。……对于门外汉来说，这些观点——通常用不能理解的数学公式解释——表明科学已经达到了能被人类所知的界限。”上述“理论”的主要意义是（   ）

A．开创了以实验为基础的近代科学    B．预见海王星存在的准确性

    C．弥补经典力学对时空认识的不足    D．发现能量辐射的运动原则

4.哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为近代以来最伟大的科学家，其理论的共同之处是

A．得到了科学实验的验证           B．改变了人类对自然世界的认识

 C．推动了技术的重大突破             D．科学地概括出物质运动的定律

5．1919年英国《泰晤士报》曾刊登标题文章——“科学革命”，两个副标题是“宇宙新理论”、“牛顿观念的破产”。具有“科学革命”意义的理论是（   ）

  A．日心说        B．量子论         C．经典力学       D．相对论

6.材料   科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开的最伟大的书里的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。  

——伽利略

探究1：集古希腊科学文化知识之大成的亚里士多德是如何解读物体运动的？

探究2：在中世纪的欧洲，亚里士多德的学说长期被教会奉为信条。是谁采用什么办法推翻亚里士多德的学说？他在物理学和天文学上的贡献有哪些？有哪些影响？

第11课  物理学的重大进展

【合作探究】

主题一：

（1）哥白尼、开普勒、伽利略；伽利略；改变了人们认识世界的方法，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。

（2）《自然哲学的数学原理》；以实验为基础，以数学为表达形式。

（3）牛顿力学体系把天上地上的物体运动概括在一个理论之中，使人类认识到支配日月星辰运转的不是上帝，而是自然规律。这样，就把上帝从无生命现象的研究领域赶走了。

主题二：

1、有可能。理由：狭义相对论认为，物体运动时，空间和时间会随着物体运动速度的变化而变化。即会发生尺缩效应和钟慢效应。当速度增大时，时间将会变慢；当速度达到光速时，时间也就停止了”。

2、（1）启示：①不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识并不一定是正确的。要学会辩证地看问题。②人们对任何新生事物的认识都有一个极其艰难的过程。

（2）否定与发展。

【当堂检测.基础】

1—5. C.B.C.D.D

【当堂检测.提高】

1—5. B.C.C.B.D

6.（1）亚里士多德：“落体的速度与重量成正比” ；“物体从来都是静止的，除非你用力推它才开始运动”。（2）伽利略；采用的方法：通过观察和实验。物理学：发现自由落体定律。天文学：利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。影响：①改变了人们对运动的认识。②动摇了天主教会的权威，使科学逐渐从神学的桎梏中解放出来。③改变了人们认识世界的方法，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。