高中历史必修三第11课

普朗克 （1858—1947）
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、晶体技术和激光技 术等奠定了理论基础。
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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
一．经典力学
1.产生背景：
①文艺复兴运动的影响 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
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：20C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
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。
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。
●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。
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。
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。
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。
A
C
课堂练习
4、下列表述不正确的是 A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础 B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的 物理现象 C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错 误的 D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有 了革命性的进步
5、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. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②④
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：免除所有花卉布臵以及音乐典礼。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）
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
单元线索——
1.物理学领域的重大进展； 2.生物学关于人类生命的起源 3.三次科技革命的成果及对社会发展的 影响。
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。知道相 对论、量子论的主要内容，认识其意义。
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。
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）
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。
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。
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、法拉第演说计算 D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示
3.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
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。
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。
物理学发展的过程
经典力学建 经典力学奠 从经典力学发展到相对论、 立者 基者 量子论 （17世纪晚 （17世纪初） （19世纪末～20世纪初） 期）
伽利略 （意）
牛顿 （英）
爱因斯坦（德） 普朗克（德）
课堂练习
1、 现代物理学的基础是 A、牛顿力学 B、相对论 C、量子假说 D、量子理论、相对论
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，爱因斯坦作了一个的比喻。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。
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。
牛顿有哪些重要贡献？ 其中最重要的是什么？
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。
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。
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