一、学习目标：1、识记伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克等物理学家对物理学发展所作出的重大成就。 2、理解经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。 3、探究经典力学体系的特点，比较相对论、量子论与牛顿力学的关系。二、学习重点：伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。三、学习难点：不同阶段物理学之间的关系，对科学发展创新性的理解。四、学习方法：自主学习，合作探究五、学习过程： 学习内容 个人完善第11课 物理学的重大进展自学指导一、经典力学的奠基和建立——伽利略和牛顿 1、背景：（1）文艺复兴运动解放了人们的思想，推动力科学研究。（2）16世纪末17世纪初， 注重系统的观察和实验，发现了 等物理学定律，大大改变了古希腊哲学家 以来有关运动的观念，开创了近代科学，为后来 的创立和发展奠定了基础。此外，伽利略还确定了匀速运动和加速运动两个物理概念。提出力不是维持物体运动状态的原因，而只是 的原因。 2、建立：在伽利略研究基础上，牛顿确认了 的规律。1687年，牛顿出版了《 》一书，提出了物体运动 和 定律等。他把地球上的物体的运动和天体运动概括到同一个理论之中，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经 。这一体系对解释和预见物理现象，具有决定的意义。后来，根据万有引力定律，人们发现了 等。 3、牛顿经典力学体系的显著特征：（1）注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。（2）它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构上近代科学的先驱们深信不疑的真理。 4牛顿经典力学体系建立的意义（1）科学的验证。牛顿应用万有引力定律，说明和计算了彗星的运动轨道，并验证了海王星和冥王星的存在。大大拓宽了天文科学家的视野。（2）标志着近代科学的形成。牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。这些定律构成一个统一的体系，把天上和地上的物体运动概括在一个理论之中。从此，它把神从无生命领域驱逐了出去，使科学摆脱了神学的束缚。因此，人们把牛顿力学体系的建立作为近代科学形成的标志。（3）推动力物理学的发展。在科学研究的方法上，牛顿继承了伽利略的试验方法和数学方法，发展了数学方法，发明了微积分，并用方程式来描述自然规律，用严密的数学推导对实验和观察进行分析和综合。可以说，伽利略为科学的发展打下了坚实的地基，牛顿则在这个地基上面建立起了气势恢宏的科学殿堂。二.相对论的创立------爱因斯坦 1、背景：19世纪末，随着物理学研究的进展，x射线、放射性和电子的发现，经典力学的绝对静止和绝对时间观面临挑战。 2、提出：20世纪初，德国物理学家 经过多年的研究，提出了相对论，包括 和 。 3、内容：（1）狭义相对论：(1905年提出) 物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而 ，同时空间和时间也会随着 的变化而变化。即会发生 和 。（2）广义相对论：（1916年完成） 空间和时间的性质不仅取决于 情况，也取决于物质本身的 。 4、意义：(1)相对论的提出是 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 。(2)它也发展了牛顿力学，将其概括在 之中，树立了新的时空观、运动观、物质观，推动物理学发展到一个新的高度。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。三、量子论的诞生与发展-----普朗克 1、背景：19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，打开了原子的大门，人们对物质的认识深入到了原子内部。 2、提出：1900年，为了解决热辐射理论的疑点，德国物理学家普朗克提山了 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。物质辐射能不是连续的，而是以能量子的整数倍跳跃式地变化。这一假说宣告了量子论的诞生。 3、发展：爱因斯坦利用量子理论成功地解释了 ，丹麦物理学家玻尔提出了有关 量子理论。20世纪30年代， 建立起来。 4、影响：（1）量子论使人类对 的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成效的科学理论之一。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经典力学在认识 方面的不足。（3）它们的提出，不仅推动丁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 。问题探究 阅读下列材料： 19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，放射线和原子被发现，另一方面扩展到整个宇宙。随着光学等学科的深入发展，人们对在光速或接近光速运动状态下的物质的研究，也超出了经典物理学的范围。物理学被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题，其一就是以太的不存在。这使得经典物理学赖以建立的绝对时空观受到了严峻的挑战。 请回答：(1)经典物理学形成的基础是什么? 这一基础建立的理论是什么? (2)到19世纪时，经典物理学发展到何种程度? (3)19世纪末，物理学的发展对经典物理学提出了怎样的挑战? (4)20世纪物理学的发展取得的两项最重大的成就是什么? 它们与经典物理学的关系是什么? 巩固练习 1、之所以说伽利略的科学研究为经典力学的建立奠定了基础，主要是因为他 ( ) a．倡导并开始了科学实验和数学相结合的科学研究方法 b．证明了落体定律、匀速运动和匀加速运动两个概念 c．证明且论证了哥白尼“日心说”的正确性 d．是通过自制望远镜观察天体取得大量成果的第一人 2、经典力学体系的建立标志着近代科学的形成．是因为它（ ） a．将天体的运动和地球上物体的运动概括在同一体系 b．在人类认识自然的历史上，对自然规律第一次逆论性概括和总结 c．具有相当程度的科学性和预见性 d．建立了一套实验观察与数学演绎相结合的科学方法 3、经典力学最显著的特征的是（ ） a．注重实验 b．数学研究 c．理论研究 d．微观世界研究 4、．海王星的发现主要是根据 ( ) a．哥白尼“日心说”的推算 b．牛顿理论的推测 c．法拉第学说的影响 d．爱因斯坦对时问、空间属性的揭示 5、爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命。他 ( ) a．否定了牛顿的力学原理 b．借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说 c．揭示了时问、空间并非绝对不变的属性 d．修正了能量、质量互相转化的理论 6、对量子论的产生和发展作出重大贡献的科学家有( ) ①牛顿②普朗克③爱因斯坦④玻尔 a．①②③ b．②③④ c．①③④ d．①②④ 7、下列关于相对论与量子沦的叙述中，正确的有 ( ) ①都曾遭到许多物理学家的反对 ②都是物理学思想的重大变化③都推动了核物理的发展 ④两者都不能解释宏观世界 a．①②③ b_②③④ c ①②④ d．①②③④ 8．标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界的是 ( ) a．牛顿力学 b．量子力学c．相对论力学 d．亚里士多德的力学 9．爱因斯坦成功解释光电效应主要是依据 ( ) a．牛顿经典力学 b．狭义相对论 c．广义相对论 d．量子理论
