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1、物理学的重大进展,经典力学的重要奠基者-伽利略,1.背景：,(1)物理学,1)17世纪初，发现了著名的落体定律2)确定了匀速运动和匀加速运动这两个概念,(1)为经典力学的建立奠定了基础。(2)伽利略的发现以其他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。,16世纪中期以来，受文艺复兴运影响，科学逐渐从神学胡桎梏中解放出来，人类开始进入一个前所未有的实验科学时代。,2.贡献：,3.意义：,(2)天文学:用自制望远镜发现了许多肉眼看不见的星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。,经典力学的建立,1.建立,(1)标志：1687年，牛顿发表自然哲学的数学原理。,（2）内容：
2、,1）物体运动三大定律和万有引力定律。2）对物理学一些基本概念作出了定义。,（3）意义：人类认识自然的历史上对自然规律第一次进行的理论性概括和总结。,2.应用：根据牛顿理论的推测，发现了海王星和冥王星。,3.特征,（1）注重实验。,（2）数学化，这种数学化的根源是自然内在的 数学关系。,4.意义,（1）经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。,（2）经典力学及其后物理学的众多研究成果，促进了资本主义的两次科技革命的出现。,从经典力学到相对论,1.背景,（1）19世纪，科学得到了飞速发展。,（2）高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学所无法解释的。,2.过程,（1）狭义相对论,1）提出：190
3、5年，爱因斯坦提出。,2）内容：物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。,（2）广义相对论,1）完成：1916年，爱因斯坦完成了广义相对论的最终形成。,2）内容：空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布，使人类进一步深化了对时间、空间和引力现象的认识。,从经典力学到相对论,3.意义,（1）是物理学思想的一次重大革命，否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性。,（2）发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。,量子论的
4、诞生与发展,1.背景,（1）19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到原子内部。,（2）微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的宏观物体的运动规律进行描述。,2.过程,（1）诞生：1900年，德国物理学家普朗克提出了物质的辐射能是不连续的，而是以最小的、不可再分的能量单位即能量电子的整数倍跳跃式地变化的量子假说。,（2）发展：爱因斯坦在丹麦物理学家玻尔提出氢原子结构以后，利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。,量子论的诞生与发展,3.意义,（1）量子论的创立是物理学发展中的一场革命，揭示了微观世界的特殊的运动规律，有
5、力地冲击了经典物理理论，提出了经典物理的适用范围。,（2）使人们的认识深入到新的层次和领域，为现代自然科学和现代技术革命提供了重要的理论基础。,伽利略,伽利略是意大利的数学家、物理学家和天文学家，在科学史上享有“近代自然科学之父”的荣称，还被认为是“近代科学方法论的奠基人”。爱因斯坦和英费尔德在他们合著的物理学的进化一书中说：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”伽利略在力学、物理学研究中，创立了实验与数学相结合的研究方法，开辟了研究自然的新途径。他的实验工作已从比较朴素的试验操作发展为近代科学意义下的实验方法，尤其是，他更加明
6、确地确立了实验在科学认识中的权威性地位。他认为，无论依照某种前提推出的结论还是从观察归纳得到的规律，都必须经过实验证明它确与事实相符，才能成为可信的知识。他在研究工作中也十分重视运用逻辑方法，但他是把实验结果而不是逻辑推断当作判别真伪、是非的标准，这在当时是非常大胆的见解，是对人们的认识方法的一种革命性的改造。,返回,落体实验,在伽利略之前，古希腊的亚里士多德认为，物体下落的快慢是不一样的。它的下落速度和它的重量成正比，物体越重，下落的速度越快。比如说，10千克重的物体，下落的速度要比1千克重的物体快10倍。1700多年前以来，人们一直把这个违背自然规律的学说当成不可怀疑的真理。年轻的伽利略根
7、据自己的经验推理，大胆地对亚里士多德的学说提出了疑问。经过深思熟虑，他决定亲自动手做一次实验。他选择了比萨斜塔作实验场。这一天，他带了两个大小一样但重量不等的铁球，一个重100磅，是实心的；另一个重1磅，是空心的。伽利略站在比萨斜塔上面，望着塔下。塔下面站满了前来观看的人，大家议论纷纷。有人讽刺说：“这个小伙子的神经一定是有病了！亚里士多德的理论不会有错的！”实验开始了，伽利略两手各拿一个铁球，大声喊道：“下面的人们，你们看清楚，铁球就要落下去了。”说完，他把两手同时张开。人们看到，两个铁球平行下落，几乎同时落到了地面上。所有的人都目瞪口呆了。伽伸利略的试验，揭开了落体运动的秘密，推翻了亚里士
8、多德的学说。这个实验在物理学的发展史上具有划时代的重要意义。,返回,牛顿,牛顿，是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村,1727年3月20日在伦敦病逝。 牛顿1661年入英国剑桥大学三一学院，1665年获文学士学位。随后两年在家乡躲避瘟疫。这两年里，他制定了一生大多数重要科学创造的蓝图。1667年回剑桥后当选为三一学院院委，次年获硕士学位。1669年任卢卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造币厂监督，并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受女王安娜封爵。他晚年潜心于自然哲学与神学。 牛顿在科学上最卓越
9、的贡献是微积分和经典力学的创建。“宽阔的河流平静，学识渊博的人谦虚。”凡是对人类发展作出巨大贡献的伟大人物，都有谦虚的美德。牛顿每当在科学上获得伟大成就时，从不沾沾自喜，自以为很了不起，急忙出版著作，以扬名于世。,返回,爱因斯坦,阿尔伯特爱因斯坦 (Albert Einstein)年月日出生在德国巴登符腾堡州乌尔姆市一个中产阶级犹太人家庭。次年，全家迁往慕尼黑。爱因斯坦幼年并未表现出过人的才华。岁时，父亲给了他一个指南针，指针在磁力的无形作用下转动的情景让他惊讶。像牛顿看到掉落的苹果一样，爱因斯坦产生了一种奇怪的感觉，认为自己看到的现象是具有深远意义的。他先在慕尼黑读高中，未毕业就退学，后转入
10、瑞士阿劳市的州立中学。年，爱因斯坦进入瑞士苏黎世联邦工业学院学习数学和物理学，毕业后成为一名老师。爱因斯坦喜爱教书育人，但成为一名物理学家却是他无法放弃的梦想。 由于不认同权威，爱因斯坦一度被人认为注定一事无成，年大学毕业后无法进入学术机构，只在瑞士伯尔尼专利局找到一份做审查员的临时工作。但在那里，爱因斯坦被正规教育扼杀的科学激情终于重新迸发出来，轻松的工作让爱因斯坦得以继续致力于科学研究。年，年仅岁的爱因斯坦发表了三篇论文，在物理学三个不同领域取得了历史性成就，特别是狭义相对论的提出，使人类对于空间、时间和物质运动的认识发生了革命性变化，标志着物理学新纪元的到来。,返回,普朗克,普朗克在发现能量量子以后数年中，仍不断地验证其正确与否. 普朗克的小儿子因反希特勒罹杀生之祸, 希特勒发话说只要普朗克向他求情, 就可以不杀. 但是普朗克绝不向这个混世魔王低头. 所以铀裂变发现者哈恩说: “普朗克的名字将载入史册, 这不仅仅是因为他堪称科学伟人,而且也是因为他的人格: 在多次沉重的命运打击下, 他依旧没有失去内心的伟大和人的尊严.”,返回,