人教版高中历史必修三第11课《物理学的重大进展》

什么是狭义相对论？
什么是广义相对论？
广义相对论是新的万有引力概念 广义相对论的重要结论是，加速运动与引力 场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引 力所产生的运动是不可能的。 对此，爱因斯坦作了一个比喻。假想有一个 人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己 在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度 定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。
1727年3月20日， 伟大的牛顿逝世，他 被埋葬在威斯敏斯特 教堂，在他的墓碑上 镌刻着： 让人们欢呼这样 一位多么伟大的人类 荣耀曾经在世界上存 在！
二、相对论的创立
1.创立背景：
经典力学无法解释一些新问题
2.创立：20世纪初，爱因斯坦
——狭义相对论，广义相对论
3.意义：
①是物理学领域的一次重大革命 ②否定了经典力学的绝对时空观 ③发展了牛顿力学 ④推动物理学发展到一个新高度
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。
加热到不同温度的物体发出不同颜色的光
科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。 但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。 1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理 学家普朗克提出了量子假说：辐射像物质一样，是由
具有能量的基本单位量子来实现的。
普朗克生于德国基尔。
1879年在慕尼黑大学获得 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。普朗克是德国人所具 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。
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。 ——伽利略
“近代科学之父”伽俐略
1590年，伽俐略在斜塔 的顶层做自由落体运动实 验，让两个重量相差10倍 的铁球，同时从塔顶落下， 结果两球同时着地，因而， 雄辩地一举推翻了束缚人 们近2000年的希腊学者亚 里士多德关于重量不同的 物体，其下落的速度也不 相同的“物体下落速度与 重量成正比”的理论。伽 俐略开创了实验物理的新 时代，为经典力学的创立 奠定基础。
一．经典力学
1.产生背景：
①文艺复兴运动的影响;资本主义的发展 ②伽利略的贡献及作用 ——经典力学重要奠基者
2.牛顿经典力学
①基础:伽利略的研究成果 ②创立: 1687,《自然哲学的数学原理》 物体运动三大定律和万有引力定律
③意义: 对解释和预见物理现象有决定意义
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。
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。地球那么大， 牛顿又从不出远门，他凭什 么说地球有点扁？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
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 牛顿（ 1642—1727） 极高的荣誉。
这就是牛顿在 剑桥的苹果树
2005世界物理年
红色——代表过去 蓝色——代表未来 黄绿——表连结过 去到未来
对物理学家而言，这个标 识象征的是光锥；对一般大众 而言常被看成是沙漏，象征着 爱因斯坦在时间相对性上渊博 的见解及洞察力。
1955年4月18日，爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于 普林斯顿。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。火化时按照他的书面遗 嘱：免除所有花卉布置以及音乐典礼。骨灰撒在永远 对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。 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。 （1879-1955）
●相对论和经典力学有何关系？
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。
很抱歉推翻了您的理论
爱因斯坦曾说道：“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。” 也许将来某一天，会有一 位少不更事的科学家说道： “爱因斯坦先生，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…… ”
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。宗 教法庭把他软禁在家，不准外出。８ 年多后，伽伽利略临死前仍不屈服， 坚定地说：“地球确实在围着太阳 转！”他的努力没有白费，越来越多 的人开始探索星空和科学！
爱因斯坦 （1879-1955）
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， 这样的改变还将继续下去。
1905 神奇的一年
1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20世 纪物理学面貌的论文： 1.光的量子说（解释光电效应） 2.布朗运动（证明分子的存在） 3.狭义相对论（修正了牛顿力学） 4.质能互换律（E=mc2） 1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创 见也是最伟大的贡献： 5.广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）
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。那 问题是否出现在牛 顿力学上面？
科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系 中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的 引力作用。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。
物理学的曲折发展
“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”
古希腊科学家
亚里士多德
物 1.背景 2.牛顿的经典力学 理 学 的 — 相对论的创立 重 1.背景 2.创立 3.意义 大 进 — 量子论的诞生与发展 展 1.背景 2.诞生 3.发展 4.意义
— 经典力学
爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对 论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间” 会因速度快慢而改变的结论。
相对论的例子：一卷录音 带，如果在地面上播放需要一 个小时；在快速飞行的宇宙飞 船里播放，宇宙飞船里的人测 定也是一个小时。但是由地面 上的人员，来测定在宇宙飞船 中播放的时间呢？根据牛顿的 理论，因为时间是绝对的，所 以也是一小时；但是爱因斯坦 的理论则认为应该是一个多小 时，因为时间是相对的，在不 同速度下测量时间，长度是不 一样的。
第四单元
近代以来世界的科学发展历程
文艺复兴
思想解放
科 技 历 程
科学勃兴 转化生产
进展辉煌 ----经典力学、相对
论和量子论、进化论 （11、12课）
科技革命
----三次科技革命（13课）
探究：他们分别是什么人？有什么贡献？ 第11课 物理学的重大进展
伽利略
牛顿
爱因斯坦
普朗克
【课程标准】 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。
三、量子论的诞生与发展
1.背景：
①19C末-20C初,人们对物质的认识深入到原子内部 ②微观的粒子运动不能用经典力学来解释
2.诞生: 1900,德国物理学家普朗克 3.发展：
①爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应 ②丹麦玻尔提出有关原子的量子理论
4.意义：
①使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步 ②与相对论一起,构成现代物理学的基础
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。
寻找本世纪爱因斯坦，再创科学奇迹
为纪念爱因斯坦对物理学的贡献，联合国教科文组 织特选定相对论发表100周年暨爱因斯坦逝世50周年 的05年为世界物理年，许多国家更将2005年定为爱因 斯坦年。并透过展示物理在经济技术文化等方面的重 要作用，争取公众对物理学的理解与支持，期使物理 学能在21世纪得到全新的发展。
信不信由你：爱因斯坦小故事
关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚 举，无论是真是假，人们对一位伟大 物理学家的崇拜是不会改变的。 ●他穿的袜子左右脚常不同颜色；
●用手推车推孩子散步，竟会由于 专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；
●陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书； ● 1952年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因 为爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有 接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。
牛顿家里的 苹果树
牛顿有哪些重要贡献？ 其中最重要的是什么？
数学：二项式定理，微积分 光学：发现太阳光的光谱，微粒说 天文学：发明反射式望远镜等 力学：《自然哲学的数学原理》 物体运动三大定律；万有引力定律 ——形成经典力学体系
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。
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爱因斯坦根据相对论 的观点提出质能转换理 论后，曾致信美国总统 罗斯福，建议美国研制 原子弹，以便在二战中 尽快战胜法西斯国家。 1945年8月，美国先后 在日本的广岛、长畸投 下两颗原子弹，加速了 日本法西斯的投降，但 对无辜平民的伤害也同 样令全世界震惊。
当原子弹真的从潘多拉魔 盒里跳出来后，爱因斯坦陷入 了巨大的后悔与痛苦之中，自 认一生最大错误就是建议研制 原子弹。他痛心地说，“早知 如此，我宁可当个修表匠！” 爱因斯坦就核武器问题的懊悔， 代表了人类良知的高度，是人 类良心发出的最强音。听爱因 斯坦的自责之声，我们明白人 类良知之宝贵.
1879年生于德国，是举世闻名 的德裔美国科学家，现代物理学 的开创者和奠基人。爱因斯坦 1900年毕业于苏黎士工业大学， 后在大学任教，1914年任皇家物 理研究所所长兼柏林大学教授。 1921年获诺贝尔物理学奖。
1933年受希特勒迫害离开德国 移居美国, 爱因斯坦在物理学的 许多领域都有贡献，比如建立狭 义相对论并推广为广义相对论、 提出光的量子概念，并以量子理 论解释光电效应、辐射过程、固 体比热等。