第11课 物理学的重大进展
学习目标：
1.简述经典力学的主要内容，认识它的历史地位。
2.知道相对论、量子论的主要内容，叙述它的意义。
一、经典力学
1、奠基者
（1）经典力学诞生的背景
经济：资本主义发展为其提供了物质基础
思想：文艺复兴运动解放了人们的思想。
科技工作者：科学家勇于探索的精神
——伽利略
①物理学方面
伽利略的贡献
A.外力并不是维持运动状态的原 因，只是改变运动状态的原因；
② 天文学方面
A.利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人；
B.发现自由落体定律等定律；
B.证明了哥白尼“日心说”的正确性；
(4)伽利略的地位：
①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为经典力学的创立和发展奠定了基础。
标志着物理学的真正开端的是
A、亚里士多德的发现及其研究研究方法
B、伽利略的发现及其科学研究方法
C、爱因斯坦的发现及其科学研究方法
D、普朗克的发现及其研究方法
B
(2011年珠海模拟)牛顿被称为“近代科学之父”，但他自己却非常谦虚地说：“如果我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。”从与牛顿的主要成就的关系来看，这里的巨人最有可能是(　　)
A．伽利略 B．哥白尼
C．达尔文 D．爱因斯坦
解析：根据题意可以知道“巨人”为牛顿的经典力学奠定基础，由此可以判断
2、经典力学的建立者——牛顿
（1）建立
标志：1687年，牛顿发表《自然哲学的数学原理》
内容：
（1）物体运动三大定律
（2）万有引力定律
（2）应用：根据牛顿理论的推测，发现了海王星和冥王星。
（3）特点
注重实验（以实验为基础）
数学化（以数学为表达形式）
（4）意义
对自然界的力学现象做了系统合理的说明大大推动了物理学的发展，标志着近代科学的形成
经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义(海王星、冥王星）
(2011年沈阳模拟)德意志诗人诺瓦利斯(1772～1801)认为，哲学是全部科学之母，科学的发展又会推动哲学的进步。他能够举出的最佳论据是(　　)
A．牛顿及其《自然哲学的数学原理》
B．达尔文及其《物种起源》
C．爱因斯坦及其“相对论”
D．康德及其《纯粹理性批判》
A
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
B
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
A
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
C
质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？
19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。”
高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！
二、相对论的创立（19世纪末20世纪初）
1、创立的历史背景
19世纪科学得到了飞速发展
经典力学无法解释高速运动的微观粒子发生的现象
2、相对论的提出及主要内容
1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学》的文章，提出了著名的相对论，引发了20世纪物理学的另一场革命。
（1）相对论的提出
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。
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
爱因斯坦阐述“万有引力”的本质是导因于物质的分布而弯曲了邻近的时间─空间几何结构，从而导出比牛顿万有引力定律更精确的理论，得到弯曲的四维时空观念，牛顿的万有引力理论成了广义相对论中的一个特例。
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。
狭义相对论
广义相对论
相对论
打破经典力学的绝对时空观
进一步深化对时间空间和引力现象的认识
（2）相对论的内容
物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。
空间和时间的性质不仅取决于物质的运动状况，也取决于物质本身的分布状态
3、意义
①是物理学领域的一项重大革命
②否定了经典力学的绝对时空观，深刻的揭示了时间和空间的本质属性
③发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学中，推动物理学发展到一个新的高度
及时训练
1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为　①否定了经典力学的绝对时空观 　②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 　③打破了经典力学体系的局限性 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
　A、①②③ B、②③④ C、①③④ D、①②④
中新社台北四月十九日电世界第一高楼台北101大楼十九日晚七时许，呼应“物理照亮世界”的活动，点亮灯光，凸现“E=mc2”，纪念伟大的科学家爱因斯坦发表相对一百周年。相对论提出的历史意义有（ ）
①是物理学思想的一次重大革命②否定了经典力学的绝对时空论
③深刻地揭示了时间和空间的本质属性④树立了新的时空观、运动观、物质观
A．①②③ B．①②③④　C．①③④ D．①②④
爱因斯坦的相对论力学和牛顿力学的关系是（ ）
A.前者否定了后者 B.前者包容了后者
C.前者补充了后者 D.前者发展了后者
B
D
1、背景
2、诞生
普朗克提出量子假说，宣告量子论诞生
爱因斯坦用量子理论成功解释光电效应；
玻尔提出有关原子的量子理论；
20世纪30年代，量子力学建立。
三、量子论的诞生与发展
3、发展
微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明
（2007年高考历史广东卷）20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是（ ）
 A．电的发明和利用   
B．量子论的提出和发展
 C．经典力学的发展   
D．原子能在军事上的应用
B
1）使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
4、意义
2）量子论与相对论一起，构成了现代物理学的基础，被称为现代物理学的两大支柱。
3）弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，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角度和方式。
相对论和量子论一起，构成了现代物理学的基础。
相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。
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角度和方式。

牛顿经典力学、相对论、量子论三者的关系：
牛顿经典力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律；
相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿经典力学的继承和发展，经典力学是相对论的一个特例（即物体处于低速运动状态），包括在相对论体系中；
量子论是研究微观世界粒子运动规律的科学，与相对论一体构成了现代物理学的基础，被称为现代物理学的两大支柱。
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
D
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
下列物理学成就取得的先后顺序排列正确的是
①落体定律 ②万有引力定律
③狭义相对论 ④量子论
A. ①②③④ B. ①③②④
C. ②①④③ D. ①②④③
D
课时小结
一、物理学发展的原因
文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响
资本主义的发展提供了物质基础
科学家勇于的探索精神
二、物理学发展的过程
中观世界——经典力学（奠基者、创立者）
宏观世界——相对论（爱因斯坦：广义与狭义）
微观世界——量子论（普朗克、爱因斯坦、玻尔）
1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为①否定了经典力学的绝对时空观 ②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 ③打破了经典力学体系的局限性 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
A、①②③ B、②③④ C、①③④ D、①②④
2、 现代自然科学和现代技术革命的基础是
A、牛顿力学 B、相对论
C、量子假说 D、量子论和相对论
巩固练习：
本课小结
①文艺复兴等思想解放运动的影响；
②科学家勇于的探索精神
微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。
经典力学已无法解释研究中遇到的一些新问题
16C末17C初
17C晚期
19C末---20C初
伽利略
牛顿
爱因斯坦
普朗克
意大利
英国
德国
德国
3、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、相对论的提出否定了经典力学的绝对时空观
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
4、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
5.（2010·长沙学业水平检测）“使人类克服了经典物理学的危机，对微观世界的基本认识有了革命性的进步”指的是
A.牛顿力学体系的建立 B.进化论的提出
C.自由落体定律的提出 D.量子论的提出
6.（2010·长沙学业水平）牛顿曾经说过：“我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。”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
7. 爱因斯坦说自己是站在牛顿的肩上取得了科学成就。下列关于牛顿经典力学与爱因斯坦相对论关系的说法不正确的是
A.牛顿力学是相对论在低速状态下的一个特例
B.相对论出现后，牛顿力学体系失去了其存在的价值
C.相对论否定了牛顿力学体系的绝对时空观
D.相对论继承和发展了牛顿力学体系
8. (2010·中山高二测)从经典力学到相对论的发展，给我们的启示不包括
A.科学的发展是无止境的
B.人类对自然界的认识是随着时代前进而不断发展的
C.人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律
D.任何科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现
9. 他的著作一直被称为“最难看懂的书之一”，但对看得懂的人来说，它是一盏明灯。它不仅从数学的角度解释了天体的轨道，而且指出了天体运行的引力。这位伟大的科学家是
A.教皇 B.达·芬奇 C.牛顿 D.爱因斯坦
10. 有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说：“大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。”此语意指
A.绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦
B.相对论有悖于人们的日常经验
C.爱因斯坦的理论与人们日常生活无关
D.伟大的科学家不如著名艺术家
11.（2010·徐州模拟）英国著名物理学家汤姆生在展望20世纪物理学前景时，讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。”其中第二朵“乌云”，尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。为驱散这一“乌云”
A.伽利略提出自由落体定律
B.牛顿提出万有引力定律
C.普朗克创立量子理论
D.爱因斯坦提出相对论
12. （2010·杭州学业水平检测）美国全球定位系统卫星上要用一些装置去纠正卫星运动所造成的时间偏差，这一应用技术的理论来源是
A.牛顿的经典力学理论
B.达尔文的进化论
C.爱因斯坦的相对论
D.普朗克的量子论
13.阅读下列材料：
材料一 伽利略发现，运动中的物体若无一定的外力使它转向，便作匀速直线运动。这一发现要求人们必须能解释：为什么行星不以直线飞离，而趋于落向太阳，结果形成椭圆形的运行轨道；为什么月亮同样地趋于落向地球。 ——斯塔夫里阿诺斯《全球通史》
材料二
请回答：
(1)材料一中伽利略的发现是被谁的什么理论解释的？

(2)材料二中两人在科学理论上的成就分别是什么？
材料三 “在失重状态下点燃的蜡烛会熄灭”，这是爱因斯坦的结论。上海市向明中学的学生设计了“失重”状态下观察烛光的各种实验，结果发现：在完全失重状态下点燃的蜡烛依然是不灭的，只不过火焰呈圆形，亮度比较暗一点。
请回答：
(3)许多科学理论都受到过人们的质疑，联系材料三说明科学研究的特点。
答案：(1)牛顿的万有引力定律。
(2)图一爱因斯坦提出了相对论；图二普朗克提出了量子假说。
(3)科学研究总是在不断修正前人错误的过程中，在质疑释疑的过程中探索发展的。
请记住爱因斯坦的话吧：“没有能独立思考和独立判断的有创造性的个人，社会的向上发展是不可想象的。”