课外读物教学设计

探究物理学的重大进展

论文作者：新荣中学

刘羽

指导教师：新荣中学

吴建国

[摘要] 通过本文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。简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源。以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例，说明科学技术进步对社会发展的作用。知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。以网络技术为例，理解现代信息技术对人类社会的影响。

[导言] 文艺复兴以来，崇尚理性的风气推动了欧洲近代自然科学的诞生，自然科学的兴起使人类在很多领域取得了辉煌的成就，今天我们就来学习物理学方面的重大发展。首先我们来了解的就是经典力学的奠基者伽利略。

一、经典力学的重要奠基者──伽利略

时代背景 力学贡献

天文学贡献

影响

问题一：为什么16世纪中期以后科学会出现新时期？（背景）

文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响

提供了物质基础

科学家勇于的探索精神

资本主义的发展问题二：伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？

物理学——第一个把实验引进力学的科学家否定了亚里士多德的

“落体运动法则”，确定了正确的自由落体定律，对运动的基本概念作了详尽的研究，并给出了严格的数字表达式，为牛顿提出第一第二定律奠定了基础。是牛顿的先驱。

天文学——用自制望远镜观测天体，并证明了“日心说”彻底否定了托勒密和亚里士多德统治一千多年的地心说

意义：为经典力学的建立奠定了基础；证明了“日心说”；发现的科学研究方法标志着物理学的真正开端

二、经典力学的建立

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，这是一种极高的荣誉。

牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么

在光学方面，牛顿发现了日光是由不同的颜色即不同波长的光构成的，奠定了光谱分析的基础，制作了牛顿色盘。他在1704年出版了《光学》一书，创立了光的“微粒说”。在热学方面也有研究成果，确定了冷却定律在数学方面，他与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学，同时，他还在前人研究基础上，建立了二项式定理。在天文学领域，他在1671年创制了反射望远镜，初步考察了行星的运动规律；他还解释了潮汐现象，并预言地球不是正球体，并由此说明了岁差现象。

最大贡献：力学——物体运动三大定律；万有引力定律；形成经

典力学体系

经典力学的形成经典力学的实践，海王星和冥王星的发现。

经典力学的特征，伽利略的影响：促进资本主义两次科革命的出现，标志近代自然科学的形成，过渡：但是到阿19世纪末，经典力学受到挑战，19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。

过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。

经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，在这里，时间和空间被认为是绝对的，是与物质运动无关的因素。因此，一旦物理学研究的这种基础发生变化，如所研究的物质是以光速或接近光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确

三、从经典力学到相对论

相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。

相对论的提出可以广泛地解释不同运动的物质，创立了一个全新的物理世界，极大地扩展了物理学应用的领域，也使人们对自然规律的探索从普通世界深入到广阔的宏观宇宙空间。

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。

四、量子论的诞生与发展

背景：人们对物质的认识深入到微观世界；产生（普朗克）

普朗克（1858—1947）生于基尔。1879年普朗克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。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗

克家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。

发展：解释光电效应光的本质。影响：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、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。

敢于质疑，勇于创新，实践出真知