知識與能力
知道經(jīng)典力學的主要內(nèi)容;伽利略、牛頓對經(jīng)典力學建立的主要貢獻;認識經(jīng)典力學在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。知道相對論、量子論的主要內(nèi)容;了解愛因斯坦建立相對論和光的量子理論、普朗克提出量子假說等史實;認識相對論、量子論提出的意義。
過程與方法
學會運用閱讀法、觀察法、討論法、推理法、概括法、實驗法等來學習了解近代物理學的相關(guān)問題。
情感、態(tài)度與價值觀
感受伽利略、愛因斯坦等科學家不迷信權(quán)威、為科學而不斷探索創(chuàng)新的進取精神。
重點:伽利略對物理學發(fā)展的重大貢獻;牛頓經(jīng)典力學的建立;量子論的誕生;相對論的提出。
難點:如何理解物理學各階段發(fā)展的原因?
一、經(jīng)典力學體系
1、背景
文藝復興運動使科學從神學的桎梏中被解放出來,近代科學誕生。
伽利略對亞里士多德力學觀的否定
(1)亞里士多德的學說
亞里士多德的力學觀:必須有力作用在物體上,物體才能運動,沒有力的作用,物體就會靜止。如:“推箱子”的例子
(2)伽利略的貢獻——創(chuàng)立了自由落體定律
2、創(chuàng)立 《自然哲學的數(shù)學原理》
基本理論:牛頓力學三定律(慣性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律)、萬有引力定律
影響意義
理論的綜合:牛頓力學體系對自然界的力學現(xiàn)象做出了系統(tǒng)、合理的說明,從而完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。經(jīng)典力學體系的建立標志著近代科學的形成。
實踐的驗證:根據(jù)萬有引力定律,人們準確地算出地球的平均密度和扁平率,正確地解釋了潮汐的成因。根據(jù)這一定律,人們還發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星。
二、現(xiàn)代物理學理論的發(fā)展
1、量子力學
背景
19世紀末20世紀初,電子和放射性的發(fā)現(xiàn),促進人們對物質(zhì)的認識深入到了原子內(nèi)部。但大量的實驗表明,微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律進行描述。這就需要人們對微觀世界開展研究。
概況
誕生:1900年,德國物理學家普朗克提出了量子假說。這個假說宣告了量子論的誕生。
發(fā)展:1905年,愛因斯坦提出了光具有波粒二象性的結(jié)論,1923年,法國物理學家德布羅意又提出物質(zhì)波理論。
成熟:在這個基礎(chǔ)上,奧地利、德國的物理學家建立了量子力學。
意義
量子理論彌補了經(jīng)典物理學在微觀的粒子世界方面認識的空缺,把人類對客觀規(guī)律的認識從宏觀世界推進到微觀世界,改變了人們看世界的角度和方式;量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念,使物理學乃至整個自然科學的觀念都發(fā)生了重大變革。
2、相對論
(1)狹義相對論
創(chuàng)立:1905年,愛因斯坦發(fā)表了《論動體的電動力學》,創(chuàng)立了狹義相對論。
內(nèi)容:時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān);時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化。
意義:否認了牛頓力學的絕對時空觀;繼承和發(fā)展了牛頓力學;奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ)。
愛因斯坦的狹義相對論是建立在兩個基本假設(shè)基礎(chǔ)之上的。第一個假設(shè)是相對性原理,即物體運動狀態(tài)的改變與選擇任何一個參照系無關(guān);第二個假設(shè)是光速不變原理,即對任何一個參照系而言,光速都是相同的。從兩個基本假設(shè)出發(fā),愛因斯坦得出如下新的結(jié)論:運動物體在運動方向上長度縮短;運動著的時鐘要變慢;任何物體的運動速度都不可能超過光速;同時性是相對的,在一個慣性系中同時發(fā)生的事情,在另一個運動著的慣性系中測量便不是同時發(fā)生的;如果物質(zhì)速度比光速小得多,相對論力學就變?yōu)榕nD力學,比起牛頓力學來,相對論力學具有更普遍的意義。物體的能量等于物體的慣性質(zhì)量乘以光速的平方。
(2)廣義相對論
提出:1916年,愛因斯坦又建立了廣義相對論。
主要內(nèi)容:廣義相對論認為,物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的,而是彎曲的,空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況,空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強度。
意義:第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。
(3)相對論與牛頓力學的關(guān)系:
相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀,但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律,而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律,是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例(物體低速運動狀態(tài)),包括在相對論體系中。
(4)相對論建立的意義
愛因斯坦相對論的建立,是對近代物理學理論框架的重大突破,它不僅揭示了空間、時間的可變性,時空的變化和時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運動和狀態(tài)密不可分。這種全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成,是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革,對整個自然科學和哲學都產(chǎn)生了極其深遠的影響。
量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱,量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識,開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學和狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學,指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術(shù)、半導體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。
☆物理學的發(fā)展給了我們什么樣的啟示?
尊重事實,不迷信權(quán)威,敢于質(zhì)疑,勇于探索創(chuàng)新,實踐出真知……
本文來自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaoer/69324.html
相關(guān)閱讀:第五單元近代中國的思想解放潮流教案