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1、物理学的重大进展第1页，共47页，编辑于2022年，星期一第四单元第四单元 近代以来世界的科学发展历程近代以来世界的科学发展历程科学勃兴科学勃兴 进展辉煌进展辉煌转化生产转化生产 科技革命科技革命文艺复兴文艺复兴 思想解放思想解放经典力学、经典力学、相对论和量子论；相对论和量子论；进化论进化论三次科技三次科技革命革命科科技技历历程程第2页，共47页，编辑于2022年，星期一探究：他们分别是什么人？有什么贡献？探究：他们分别是什么人？有什么贡献？第第1111课课 物理学的重大进展物理学的重大进展伽利略伽利略 牛顿牛顿 爱因斯坦爱因斯坦 普朗克普朗克课程标准：课程标准：了解经典力学的主要内容，了解
2、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认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。历史地位。第3页，共47页，编辑于2022年，星期一伽利略伽利略 牛顿牛顿 爱因斯坦爱因斯坦 普朗克普朗克经典力学的奠基和建立经典力学的奠基和建立 伽利略和牛顿伽利略和牛顿(17(17世纪世纪)从经典力学到相对论从经典力学到相对论 爱因斯坦爱因斯坦(19(19世纪末到世纪末到2020世纪初世纪初)量子论的诞生和发展量子论的诞生和发展 普朗克普朗克(19(19世纪末到世纪末到2020世纪初世纪初)第4页，共47页，编辑于2022年，星期一怀怀 疑疑 中世纪的神学世界观及其中世纪的神学世界观及其对人们思想
3、认识的束缚对人们思想认识的束缚探究：探究：1 1、经典力学体系建立的历史背景是什么？经典力学体系建立的历史背景是什么？（近代自然科学形成的背景（近代自然科学形成的背景/为什么会怀疑）为什么会怀疑）思想条件：思想条件：经济条件：经济条件：主观条件：主观条件：文艺复兴的推动文艺复兴的推动资本主义的发展资本主义的发展科学家的探索科学家的探索一、近代物理学一、近代物理学经典力学经典力学第5页，共47页，编辑于2022年，星期一古希腊科学家古希腊科学家亚里士多德亚里士多德“落体的速度与落体的速度与重量成正比重量成正比”“物体从来都是静物体从来都是静止的，除非你用力止的，除非你用力推它才开始运动推它才开始
4、运动”第6页，共47页，编辑于2022年，星期一中世纪时，基督中世纪时，基督教会宣扬的宇宙教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个观是宇宙是一个封闭的大盒子或封闭的大盒子或大帐篷。后来，大帐篷。后来，亚里士多德和托亚里士多德和托勒密所提出的希勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐腊宇宙体系逐渐深入人心，托马深入人心，托马斯斯阿奎那将亚阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论地心理论即获得即获得了正统地位。了正统地位。地球居宇宙中心地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教的思想被赋予了宗教意义。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，意义。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视
5、着人类的一举一动。注视着人类的一举一动。第7页，共47页，编辑于2022年，星期一哥白尼哥白尼(14731543)(14731543)提出提出“太阳中心说太阳中心说”(1513(1513年年)沉重地打击了教会的宇宙观。从根沉重地打击了教会的宇宙观。从根本上动摇了宗教神学的理论基础。本上动摇了宗教神学的理论基础。第8页，共47页，编辑于2022年，星期一地心说地心说日心说日心说第9页，共47页，编辑于2022年，星期一信奉并宣传日心说和宇宙观的信奉并宣传日心说和宇宙观的布鲁诺布鲁诺(1548-1600)(1548-1600)被教会以火刑处死。被教会以火刑处死。第10页，共47页，编辑于2022年
6、，星期一开普勒开普勒(1571(15711630)1630)德国天文学家德国天文学家开普勒开普勒发现了行星运动的三发现了行星运动的三大定律即：行星沿椭圆形轨道绕太阳运行大定律即：行星沿椭圆形轨道绕太阳运行(1609(1609年年)。为哥白尼的日心说提供了最可为哥白尼的日心说提供了最可靠的证据。靠的证据。第11页，共47页，编辑于2022年，星期一16091609年，年，伽利略伽利略创制了天文望远镜。他创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。一幅月面图。伽伽利利略略的的折折射射式式望望远远镜镜伽伽利利略略绘绘制制的的月月面面图图第12页
7、，共47页，编辑于2022年，星期一 近代自然科学是以天文学的革命为开端的。近代自然科学是以天文学的革命为开端的。哥白尼：哥白尼：太阳中心说太阳中心说(1513(1513年年)布鲁诺布鲁诺(1548-1600)(1548-1600)：信奉太阳中心信奉太阳中心 开普勒：开普勒：行星沿椭圆形轨道绕太阳运行行星沿椭圆形轨道绕太阳运行(1609(1609年年)伽利略：伽利略：自制天文望远镜进行天文观察自制天文望远镜进行天文观察(“(“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙宙”)”)(1609(1609年年)文艺复兴；资义发展文艺复兴；资义发展科学领域科学领域第13页
8、，共47页，编辑于2022年，星期一伽利略伽利略（1564164215641642），），伟大的意大利物理学家和天伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，被誉为系的近代科学，被誉为“近近代科学之父代科学之父”。他第一个把他第一个把望远镜对准天空进行观测。望远镜对准天空进行观测。16321632年，他出版了关于托年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼的学说的对话，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。推到了最终胜利的阶段。经典力学的经典力学的奠基者奠基者伽利略伽
9、利略第14页，共47页，编辑于2022年，星期一木木星星和和它它的的伽伽利利略略卫卫星星 1610 1610年，伽利略用望远镜发现年，伽利略用望远镜发现有有4 4颗卫星围绕着木星转。这一发颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球科学界。现震动了整个欧洲和全球科学界。伽利略是第一位利用望远伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发镜观察天体的人。目前人类发现的现的1616颗木星卫星中，有颗颗木星卫星中，有颗叫叫“伽利略卫星伽利略卫星”。第15页，共47页，编辑于2022年，星期一 他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转
10、的白尼的地球绕着太阳公转的“日心说日心说”找到了有力找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。年多证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。年多后，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：后，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确地球确实在围着太阳转！实在围着太阳转！”第16页，共47页，编辑于2022年，星期一“两个铁球同时落地！两个铁球同时落地！”15901590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔的顶层在斜塔的顶层做自由落体运动实验，让两个做自由落体运动实验，让两个重量相差重量相差1010倍的铁球，同时从倍的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地，塔顶落下，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚
11、因而，雄辩地一举推翻了束缚人们近人们近20002000年的希腊学者亚里年的希腊学者亚里士多德关于重量不同的物体，士多德关于重量不同的物体，其下落的速度也不相同的其下落的速度也不相同的“物物体下落速度与重量成正比体下落速度与重量成正比”的的理论。理论。伽俐略开创了实验物伽俐略开创了实验物理的新时代，为经典力学的理的新时代，为经典力学的创立奠定基础。创立奠定基础。采用的方法：采用的方法：通过观察和实验通过观察和实验第17页，共47页，编辑于2022年，星期一 探究：结合教材知识和以上材料思考：观察和实探究：结合教材知识和以上材料思考：观察和实验的科学探究方式还为伽利略带来了什么学术成就？验的科学探
12、究方式还为伽利略带来了什么学术成就？它对人类产生了什么影响？它对人类产生了什么影响？物理学：物理学：发现自由落体定律。发现自由落体定律。天文学：天文学：利用望远镜观察天体并取得大利用望远镜观察天体并取得大 量成果的第一人。证明了哥白量成果的第一人。证明了哥白 尼尼“日心说日心说”的正确性。的正确性。影响：影响：开创了以实验事实为根据并具有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，为经严密逻辑体系的近代科学，为经 典力学的创立和发展奠定了基础。典力学的创立和发展奠定了基础。第18页，共47页，编辑于2022年，星期一经典力学的经典力学的建立者建立者牛顿牛顿牛顿牛顿(16421727)
13、(16421727)牛顿出生于英国的林肯郡，牛顿出生于英国的林肯郡，16651665年毕业于著名的剑桥大年毕业于著名的剑桥大学，获得学士学位。三年后学，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。议员，授予爵士称号。17271727年，他病逝被安葬于威斯敏年，他病逝被安葬于威斯敏斯特教堂。斯特教堂。第19页，共47页，编辑于2022年，星期一牛顿有哪些重要贡献？牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？其中最重要的是什么？数学：数学：二项式定理，微积分二项式
14、定理，微积分光学：光学：发现太阳光的光谱，微粒说发现太阳光的光谱，微粒说天文学：天文学：发明反射式望远镜等发明反射式望远镜等力学：力学：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理 物体运动三大定律；万有引力定律物体运动三大定律；万有引力定律 形成经典力学体系形成经典力学体系第20页，共47页，编辑于2022年，星期一 第一件，用牛顿力学算出第一件，用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。地球的形状象只桔子。古希古希腊的亚里士多德认为地球是个正腊的亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人们对此深信不球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，说地疑。牛顿却根据他的力学，说地球是个扁球体，象只大桔子。
15、此球是个扁球体，象只大桔子。此言一出，学界哗然。地球那么大，言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学家经地球有点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了牛过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。用力学能算出地球的顿的看法。用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。形状，真是个奇迹。历史上证实牛顿历史上证实牛顿力学的三件事力学的三件事第21页，共47页，编辑于2022年，星期一第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期长期长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说以来到，人们一
16、直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了的好友哈雷用牛顿力学算出了16821682年出现的彗星的轨道，指年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是出它的回归周期是75767576年，由此预言它将在年，由此预言它将在17581758年再次出年再次出现。哈雷现。哈雷17051705年发表这个预言，当时他已年发表这个预言，当时他已4949岁，却要预言岁，却要预言5353年以后的事，岂非耸人听闻？可是年以后的事，岂非耸人听闻？可是17581758年这颗彗星果然如期年这颗彗星果然如
17、期出现，并被命名为哈雷彗星。出现，并被命名为哈雷彗星。第22页，共47页，编辑于2022年，星期一 1781 1781年天王星被发年天王星被发现，科学家用牛顿力现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可学计算它的轨道，可是计算结果总是同观是计算结果总是同观测纪录不大相符。经测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛那问题是否出现在牛顿力学上面？顿力学上面？科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他
18、们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子就看到了一颗新的行星看到了一颗新的行星海王星海王星。第三件：第三件：用牛顿力学算出了一颗未知用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置行星的位置第23页，共47页，编辑于2022年，星期一第24页，共47页，编辑于2022年，星期一（2）建立建立牛顿牛顿 B、建立起建立起以实验为基础以数学为表达形式以实验为基础以数学为表达形式（特（特点）点）的牛顿力学体系，即的牛顿力学体系，即经典力
19、学体系经典力学体系。A、1687年，出版年，出版自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理，提出提出运动三大定律和万有引力定律运动三大定律和万有引力定律。站在巨人的站在巨人的肩膀上肩膀上探索探索 2 2、成就：经典力学体系的建立、成就：经典力学体系的建立科学研究领域的科学研究领域的成就成就：物体运动物体运动+天体运动天体运动一、近代物理学一、近代物理学经典力学经典力学第25页，共47页，编辑于2022年，星期一经典力学的经典力学的建立者建立者牛顿牛顿 基础基础:创立创立:伽利略的研究成果伽利略的研究成果16871687自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理物体运动三大定律和万有引力定律。物体运动三大定
20、律和万有引力定律。意义意义:对解释和预见物理现象有决定意义对解释和预见物理现象有决定意义;标志标志着近代科学的形成。着近代科学的形成。第26页，共47页，编辑于2022年，星期一人物人物贡献贡献影响影响经经典典力力学学奠奠基基者者建建立立者者伽伽利利略略牛牛顿顿标志：标志：1687年牛顿发表自然年牛顿发表自然哲学的数学原理哲学的数学原理成就：成就：物体运动三大定律；万有物体运动三大定律；万有引力定律；形成了以实验为基础、引力定律；形成了以实验为基础、以数学为表达形式的经典力学体以数学为表达形式的经典力学体系；系；创立科学的研究方法：实验和创立科学的研究方法：实验和观察。观察。物理学：实验证明力
21、与物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体运动状态的关系，发现自由落体定律等。定律等。天文学：自制望远镜天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼人，证明了哥白尼“日心说日心说”的的正确性。正确性。对解释和预见物对解释和预见物理现象有决定意义理现象有决定意义;标志着近代科学标志着近代科学的形成；促进了两的形成；促进了两次科技革命的出现。次科技革命的出现。开创了以实验事开创了以实验事实为根据并具有严实为根据并具有严密逻辑体系的近代密逻辑体系的近代科学科学,(,(近代科学之近代科学之父父)为经典力学的创为经典力学的创立和发展奠定了基立和发展奠
22、定了基础。开辟了天文学础。开辟了天文学的新时代。的新时代。解析低速运动、宏观世界物理现象。无法解解析低速运动、宏观世界物理现象。无法解释微观高速运动现象。释微观高速运动现象。第27页，共47页，编辑于2022年，星期一中国古代科技特点与西方近代科技比较中国古代科技特点与西方近代科技比较中国古代科技中国古代科技西方近代科技西方近代科技重经验：重经验：是对生产经是对生产经验的总结和对自然现象验的总结和对自然现象的直接描述，缺乏理论的直接描述，缺乏理论探索。探索。(属应用科学属应用科学)重实验：重实验：注重观察和实注重观察和实验与严密逻辑体系相结合。验与严密逻辑体系相结合。(属理论科学属理论科学)技
23、术化倾向严重，技术化倾向严重，封封闭性强。闭性强。重理论、重分析重理论、重分析(从理论从理论高度概括分析高度概括分析)、形成近、形成近代科学研究方法。代科学研究方法。重实用，重实用，服务于农业生服务于农业生产和统治需要产和统治需要服务于工业生产和经济的服务于工业生产和经济的发展。发展。第28页，共47页，编辑于2022年，星期一 推动了生产力的进步和资本主义的发展推动了生产力的进步和资本主义的发展 （伽利略的实验方法和逻辑体系为经典力学奠定基础；牛顿完成了经典（伽利略的实验方法和逻辑体系为经典力学奠定基础；牛顿完成了经典力学体系的建构）力学体系的建构）推动了物理学自身的发展推动了物理学自身的发
24、展,促进了近代自然科学的促进了近代自然科学的进步。进步。冲击了宗教神学，推动了启蒙运动的发展和思想解放。冲击了宗教神学，推动了启蒙运动的发展和思想解放。进步：进步：3 3、经典力学体系的影响、经典力学体系的影响3 3、经济发展：、经济发展：1 1、自然科学：、自然科学：2 2、思想认识：、思想认识：2 2、思想认识：、思想认识：“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。”大国崛起一、近代物理学一、近代物理学经典力学经典力学第29页，共47页，编辑于2022年，星期一“19“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理世纪已经
25、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学家只是修饰和完美这座大厦”1919世纪末，世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是这就是X X射线、放射性和电子的发现。这三大射线、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，这就是所谓的上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机物理学危机”。第30页，共47页，编辑于20
26、22年，星期一(二二)相对论的创立相对论的创立爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦(1879-1955)(1879-1955)1879 1879年生于德国，是年生于德国，是举举世闻名的德裔美国科学家，世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦人。爱因斯坦19001900年毕业于年毕业于苏黎士工业大学，后在大学苏黎士工业大学，后在大学任教，任教，19141914年任皇家物理研年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。究所所长兼柏林大学教授。19211921年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。第31页，共47页，编辑于2022年，星期一作为科学家的爱因斯坦，他
27、是窥见上帝秘密作为科学家的爱因斯坦，他是窥见上帝秘密的人；作为思想家的爱因斯坦，他是窥见人的人；作为思想家的爱因斯坦，他是窥见人间秘密的人。间秘密的人。第32页，共47页，编辑于2022年，星期一19051905年，爱因斯坦年，爱因斯坦2626岁，接连写下岁，接连写下4 4篇改变整个篇改变整个2020世纪物世纪物理学面貌的论文：理学面貌的论文：1.1.光的量子说（解释光电效应）光的量子说（解释光电效应）2.2.布朗运动（证明分子的存在）布朗运动（证明分子的存在）3.3.狭义相对论（修正了牛顿力学）狭义相对论（修正了牛顿力学）4.4.质能互换律（质能互换律（E=mc2E=mc2）19161916
28、年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献：最伟大的贡献：5.5.广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）19051905 神奇的一年神奇的一年第33页，共47页，编辑于2022年，星期一 爱因斯坦爱因斯坦19051905年提出的相对论，后来称作狭义年提出的相对论，后来称作狭义相对论，时间和空间随着物质运动速度的变化而变相对论，时间和空间随着物质运动速度的变化而变化，发生尺缩效应和钟慢效应；质量会随着物体运化，发生尺缩效应和钟慢效应；质量会随着物体运动速度增大而增大动速度增大而增大 相对论的例子：
29、一卷录音带，如果相对论的例子：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，？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，长度相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一
30、样的。是不一样的。什么是狭义相对论？什么是狭义相对论？第34页，共47页，编辑于2022年，星期一什么是广义相对论？什么是广义相对论？广义相对论是新的万有引力概念广义相对论是新的万有引力概念 广义相对论的重要结论是，加速运动与引力场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。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自己在下
31、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速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。力。第35页，共47页，编辑于2022年，星期一地球地球上显上显示的示的时间时间运动运动物体物体上显上显示的示的时间时间当速度接近光速时当速度接近光速时当速度达到光速时：当速度达到光速时：质量增加质量增加物体变重物体变重时间变慢时间变慢钟慢效应钟慢效应长度变短长度变短尺缩效应尺缩效应钟表不走钟表不走时间停止时间停止质量：质量：第36页，共47页，编辑于2022年，星期一相对论和经典力学的关系相对论和经典力学的关系 相对论打破了牛顿以来传统的绝对相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观
32、，但并非全盘否定牛顿力学。时空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛牛顿力学顿力学反映的是反映的是宏观物体低速运动的客观宏观物体低速运动的客观规律规律，而，而狭义相对论狭义相对论反映的是反映的是物体高速运物体高速运动的客观规律，动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。低速运动状态），包括在相对论体系中。第37页，共47页，编辑于2022年，星期一经典力学经典力学狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论影响：否定了经典力影响：否定了经典力学的绝对时空观，弥学的绝对时空观，弥补了经
33、典力学在宏观补了经典力学在宏观物体高速运动研究的物体高速运动研究的不足。不足。第38页，共47页，编辑于2022年，星期一(二二)相对论的创立相对论的创立爱因斯坦爱因斯坦 1 1、提出：、提出：2020世纪初，爱因斯坦发表论动体世纪初，爱因斯坦发表论动体的电动力学的电动力学 2 2、内容：、内容：1905 1905年爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原年爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。理。1916 1916年他完成了广义相对论的最终形式。这被看作年他完成了广义相对论的最终形式。这被看作人类思想史上最伟大的成就之一人类思想史上最伟大的成就之一 3 3、意义：、意义：是物理学领域的一次重大革命
34、；是物理学领域的一次重大革命；否定了否定了经典力学的绝对时空观；经典力学的绝对时空观；发展了牛顿力学；发展了牛顿力学；推动物理学发展到一个新高度推动物理学发展到一个新高度第39页，共47页，编辑于2022年，星期一加热到不同温度的物体发出不同颜色的光加热到不同温度的物体发出不同颜色的光科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。但这两个公式的计算结果总是与实验公式。但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。结果不相符合。19001900年，为了解决热辐射理年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量子
35、假说：子假说：辐射像物质一样，是由具有能量的辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。基本单位量子来实现的。第40页，共47页，编辑于2022年，星期一 普朗克普朗克生于德国基尔。生于德国基尔。18791879年在慕尼黑大学获得博年在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得子论创立，普朗克获得19181918年诺贝尔物理学奖。普朗克年诺贝尔物理学奖。普朗克是德国人所具有的最好品质是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，的范例：诚恳，忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这他的业余爱好是音乐，
36、在这方面表现了专业艺术才干；方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。持到晚年的登山运动。普朗克普朗克（1858194718581947）第41页，共47页，编辑于2022年，星期一(三三)量子论的诞生与发展量子论的诞生与发展 1 1、背景、背景：19 19世纪末世纪末2020世纪初，电子和放射性的发现。世纪初，电子和放射性的发现。实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的理论来说实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的理论来说明。明。2 2、诞生：、诞生：1900,1900,德国物理学家德国物理学家普朗克普朗克3 3、发展：、发展：爱因斯坦利用量子
37、论成功解释了光电效应爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应 丹麦玻尔提出有关原子的量子理论丹麦玻尔提出有关原子的量子理论4 4、意义：、意义：使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步 与相对论一起与相对论一起,构成现代物理学的基础构成现代物理学的基础第42页，共47页，编辑于2022年，星期一 量子论和相对论是现代物理学的两大量子论和相对论是现代物理学的两大支柱支柱，量子论的形成标志着人类对于客观，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规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。世界。量子力学和狭义相对论结合形成原量子力学和狭义相
38、对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和子核物理学，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、建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术、晶体技术和激光技术等奠半导体技术、晶体技术和激光技术等奠定了理论基础。定了理论基础。第43页，共47页，编辑于2022年，星期一经典力学：经典力学：解析低速运动、解析低速运动、宏观世界物理现宏观世界物理现象象近代物理学近代物理学相对论：相对论：微观世界、微观世界、高速运动高速运动量子论：量子论：解释微观世解释微观世界物理现象界物理现象现现代代物物理理学学为相对论的提出为相对论的提出奠定基础奠定基础继承和发展了继承和发展了经典力学经典力
39、学经典力学、相对论、量子论的关系：经典力学、相对论、量子论的关系：19C19C末经典末经典物理学危机物理学危机第44页，共47页，编辑于2022年，星期一经经典典力力学学伽利略奠基伽利略奠基牛顿创立牛顿创立标志：标志：特点：特点：以以 为基础为基础,以以 为表达形式为表达形式贡献贡献物理学：物理学：发现发现 定定律律天文学：天文学：证明证明 的正的正确确影响影响开创了重开创了重 和重和重 的近代的近代科学科学为为 的创立奠定了基础的创立奠定了基础影响：影响：对解释和预见物理现象具有对解释和预见物理现象具有 意义意义相相对对论论创立：创立：20世纪初世纪初,创立创立,包括包括 相对论和相对论和
40、相相对论对论意义意义否定了经典力学的否定了经典力学的 时空观时空观,揭示了时空的揭示了时空的 性性内涵：内涵：时空会随物体时空会随物体 的变化而变化的变化而变化,出现出现 效应效应量量子子论论1900年年 提出量子假说提出量子假说发展发展爱因斯坦提出爱因斯坦提出 的量子理论的量子理论 玻尔提出玻尔提出 的量子理论的量子理论诞生：诞生：影响：影响：现代物理学基础现代物理学基础本课知识网络本课知识网络自由落体自由落体日心说日心说实验实验逻辑逻辑经典力学经典力学1687年年,牛顿发表牛顿发表 自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理实验实验数学数学决定性决定性爱因斯坦爱因斯坦狭义狭义广义广义运动速度运动
41、速度尺缩钟慢尺缩钟慢是物理学领域的一次是物理学领域的一次重大革命重大革命绝对绝对相对相对光光原子原子 力学建立，对世力学建立，对世界的认识开始由界的认识开始由 世界深入到世界深入到 世世界界量子量子宏观宏观微观微观改变认识改变认识 和和角度角度方式方式普朗克普朗克相对论相对论量子论量子论第45页，共47页，编辑于2022年，星期一 2 2、海王星的发现是根据、海王星的发现是根据A A、哥白尼日心说的推算、哥白尼日心说的推算 B B、牛顿理论的推测、牛顿理论的推测C C、法拉第演说计算、法拉第演说计算 D D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示 1 1、经典力学与中世
42、纪的自然观和方法论相比，最、经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是显著的特征是 注重实验注重实验 数学化数学化 体现微观世界体现微观世界 经验法经验法 A.B.C.D.A.B.C.D.第46页，共47页，编辑于2022年，星期一4.4.下列物理学成就取得的先后顺序排列正确的是下列物理学成就取得的先后顺序排列正确的是 落体定律落体定律 万有引力定律万有引力定律 狭义相对论狭义相对论 量子论量子论 A.B.A.B.C.D.C.D.3 3、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、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为因为否定了经典力学的绝对时空观否定了经典力学的绝对时空观 揭示了时间、空间揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体系的局限性打破了经典力学体系的局限性 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 A、B B、C C、D D、第47页，共47页，编辑于2022年，星期一