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1、 为什么我是站在地面上而不是飘在空中的？为什么我是站在地面上而不是飘在空中的？为什么拍打别人手心的时候我的手也会感觉到痛？为什么拍打别人手心的时候我的手也会感觉到痛？在乘坐公交的时候，假如遇到一个急刹车，我们的在乘坐公交的时候，假如遇到一个急刹车，我们的身体总是往前冲的，为什么？身体总是往前冲的，为什么？海宁是观潮圣地，你能告知我最佳的观潮时间是什海宁是观潮圣地，你能告知我最佳的观潮时间是什么时候吗？理由是？么时候吗？理由是？古代科学技术古代科学技术近代科学技术近代科学技术研究对象研究对象研究方法研究方法两者关系两者关系导语：近代科学技术的产生导语：近代科学技术的产生分门别类分门别类整体考察整
2、体考察科学试验，科学理论科学试验，科学理论直观感受，哲学思辨直观感受，哲学思辨两相分别两相分别亲密结合亲密结合 1 1、时间：、时间：1515世纪下半叶世纪下半叶 2 2、缘由：、缘由：（1 1）经济上：西欧封建社会内部渐渐产生了资本主）经济上：西欧封建社会内部渐渐产生了资本主义的生产方式。义的生产方式。（2 2）思想上：文艺复兴使人从长期的基督教神学的）思想上：文艺复兴使人从长期的基督教神学的束缚中解放出来。束缚中解放出来。3 3、古代和近代科学技术的区分、古代和近代科学技术的区分专题七：近代以来科学技术的辉煌专题七：近代以来科学技术的辉煌本专题总体学问结构本专题总体学问结构 科科学学革革命
3、命技技术术革革命命物理学物理学领域领域生物学生物学领域领域经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）量量子子理理论论的的诞诞生生（从从普普朗朗克克到到爱爱因斯坦）因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）进化论理论（达尔文与赫胥黎）进化论理论（达尔文与赫胥黎）万能原动机与万能原动机与“蒸汽机时代蒸汽机时代”（瓦特）（瓦特）电力的广泛应用与电力的广泛应用与“电气时代电气时代”（法拉第、西门子、爱迪生等）（法拉第、西门子、爱迪生等）现代信息技术与信息时代现代信息技术与信息时代现现 代代 物物 理理学学 理理 论论 的的发展发展一一 近代物理学
4、的奠基人和革命者近代物理学的奠基人和革命者专题七专题七 近代以来科学技术的辉煌近代以来科学技术的辉煌 伽利略伽利略 牛牛 顿顿 普朗克普朗克 爱因斯坦爱因斯坦 课标要求课标要求 了解经典力学的主要内容，相识其了解经典力学的主要内容，相识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。在近代自然科学理论发展中的历史地位。知道相对论、量子论的主要内容，相识知道相对论、量子论的主要内容，相识其意义。其意义。伽利略伽利略（1564156416421642）牛顿牛顿（1642164217271727）普朗克普朗克（1858185819471947）爱因斯坦爱因斯坦（1879187919551955）物理学革命物理
5、学革命经典力学体系经典力学体系 近代自然科学的形成近代自然科学的形成相对论相对论量子论量子论近代科学之父近代科学之父 试验科学试验科学近近代代物物理理学学的的奠奠基基人人和和革革命命者者一、经典力学体系的创立和发展一、经典力学体系的创立和发展1 1、背景、背景在中世纪欧洲，在中世纪欧洲，亚里士多德亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。的学说长期被教会奉为教条。伽利略伽利略创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。经典力学的经典力学的奠基者奠基者亚里斯多德：亚里斯多德：1.物体落地下的速度和重物体落地下的速度和重量成比例；量成比例；2.必需有力的作用在
6、物体上，必需有力的作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就物体才能运动，没有力的作用，物体就会停止。会停止。伽利略：伽利略：1.重量不同的两个物体，在同一重量不同的两个物体，在同一位置上下落的速度是一样的；位置上下落的速度是一样的；2.假如运动假如运动的物体不受阻碍，它将速度保持不变地的物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。持续运动下去。伽利略是用什么方法推翻亚里士伽利略是用什么方法推翻亚里士多德的学说？多德的学说？1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名试验，从今推翻了亚里士多德“物体落下的速度和重量成比例”的学说，订正了这个持续了1900年之久的错误结论
7、。11开开创创科学的探科学的探讨讨方法：方法：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的的手手稿稿 1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。面图。视察、试验视察、试验和推理。和推理。伽利略：伽利略：通过视察、试验和推理，得出结论：假如运动物体不受通过视察、试验和推理，得出结论：假如运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。突出成就：创立自由落体定律突出成就：创立自由落体定律一、经典力学体系的创立和发展一、经典力学体系的创立和
8、发展1 1、背景、背景在中世纪欧洲，在中世纪欧洲，亚里士多德亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。的学说长期被教会奉为教条。伽利略伽利略创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。经典力学的经典力学的奠基者奠基者亚里士多德：亚里士多德：力学观：必需有力作用在物体上，物体才能运动，没有力学观：必需有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。力的作用，物体就会静止。伽利略（伽利略（1564164215641642），宏），宏大的意大利物理学家和天文学家，大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以试验事实为依据并具他开创了以试验事实为依据并具有
9、严密逻辑体系和数学表述形式有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为的近代科学，被誉为“近代科学近代科学之父之父”。他第一个把望远镜对准。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了星空使天空进行观测，出版了星空使者一书。者一书。16321632年，他出版了年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼的学说体系的对话，把哥白尼的学说推到了最终成功的阶段。推到了最终成功的阶段。牛顿诞生于英国的林肯郡，牛顿诞生于英国的林肯郡，16651665年毕业于著名的年毕业于著名的剑桥高校三一学院，获得学士学位。三年后又获得剑桥高校三一学院，获得学士学位。三年后又获得文
10、学硕士学位。牛顿曾经长期担当英国皇家学会会文学硕士学位。牛顿曾经长期担当英国皇家学会会长，他还担当过英国议会议员，授予爵士称号。长，他还担当过英国议会议员，授予爵士称号。17271727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。一种极高的荣誉。我似乎是一个在海边玩耍的孩子，时常为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而呈现在我面前的是完全未探明的真理之海。牛顿2 2、经典力学的建立者、经典力学的建立者牛顿牛顿（1 1）内容）内容运动三定律：运动三定律：1717世纪末，牛顿得出惯性定律、加速度世纪末，牛顿得出惯性定律、加速度定律和作
11、用力和反作用力定律，构成了近代力学体系的定律和作用力和反作用力定律，构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。基础，成为整个近代物理学的重要支柱。万有引力定律：牛顿从探讨地球对月球引力入手，综万有引力定律：牛顿从探讨地球对月球引力入手，综合开普勒等人的成果，运用微积分，成功导出万有引力合开普勒等人的成果，运用微积分，成功导出万有引力定律。定律。（2 2）代表著作：）代表著作：16871687年，牛顿撰写的自然哲学的数学原理出版，年，牛顿撰写的自然哲学的数学原理出版，标标记着近代自然科学体系的形成。记着近代自然科学体系的形成。他在书中确定了解决万有引力问题的物体运动三大定他在书中确
12、定了解决万有引力问题的物体运动三大定律，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。他在律，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。他在书中还说明白潮汐现象、地球的圆扁形态等问题。书中还说明白潮汐现象、地球的圆扁形态等问题。发觉万有引力定律发觉万有引力定律1 1、缘由：牛顿在总结前人和自己的大量探讨成果的基础、缘由：牛顿在总结前人和自己的大量探讨成果的基础上，经过反复思索与试验后得出结论：上，经过反复思索与试验后得出结论：2 2、定义：宇宙间一切物体之间，都存在着一种相互吸引、定义：宇宙间一切物体之间，都存在着一种相互吸引的作用，这种作用力，就是万有引力的作用，这种作用力，就是万有引力牛顿说牛顿说
13、“我之所以能比别人看得远些，是因为我我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。站在巨人们的肩上。”牛顿在发觉万有引力定律的过程中，有哪些巨人牛顿在发觉万有引力定律的过程中，有哪些巨人的肩膀托起了牛顿？有什么意义？的肩膀托起了牛顿？有什么意义？哥白尼、开普勒、哥白尼、开普勒、伽利略伽利略该定律后来成为天文学上的该定律后来成为天文学上的基础定律，推动了人们对天基础定律，推动了人们对天体运动探讨体运动探讨3 3、牛顿力学体系建立的意义是什么？（教材、牛顿力学体系建立的意义是什么？（教材P121P121）对自然界的力学现象做出系统的、合理的说明，对自然界的力学现象做出系统的、合理的说明，完成
14、了人类对自然界相识史上的第一次理论大综完成了人类对自然界相识史上的第一次理论大综合。合。自然科学摆脱了神学的束缚，进入全面旺盛的自然科学摆脱了神学的束缚，进入全面旺盛的时代，各门科学的理论体系纷纷建立起来，推动时代，各门科学的理论体系纷纷建立起来，推动了自然科学的发展。了自然科学的发展。依据万有引力定律，人们精确地算出了地球的依据万有引力定律，人们精确地算出了地球的平均密度和扁平率，正确地说明白潮汐的成因平均密度和扁平率，正确地说明白潮汐的成因18461846年，海王星的发觉，体现了自然科学所具年，海王星的发觉，体现了自然科学所具有的惊人的预见力和巨大的理论指导意义有的惊人的预见力和巨大的理论
15、指导意义17811781年天王星被发觉，年天王星被发觉，科学家用牛顿力学计算科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果确，大胆猜想计算结果之所以不志向，是因为之所以不志向，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。他们用牛顿力学算出了这颗
16、未知行星的位置和质量。力作用。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，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发觉了新行星。牛顿海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发觉了新行星。牛顿力学又创建了新的奇迹。力学又创建了新的奇迹。海王星和冥王星的发觉海王星和冥王星的发觉哈雷慧星轨道的推算哈雷慧星轨道的推算 长期以来，人们始终认为彗星是奇异的，不吉利的灾星，根
17、本长期以来，人们始终认为彗星是奇异的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了16821682年出现年出现的彗星的轨道，指出它的回来周期是的彗星的轨道，指出它的回来周期是75767576年，由此预言它将在年，由此预言它将在17581758年再次出现。年再次出现。5353年以后的年以后的17581758年（当时哈雷已去世），这颗彗年（当时哈雷已去世），这颗彗星果真如期出现。哈雷慧星的发觉验证了万有引力定律的科学性。星果真如期出现。哈雷慧星的发觉验证了万有引力定律的科学性。补充：牛顿的一生有哪些重大理论发觉？补充：牛顿的一生
18、有哪些重大理论发觉？1 1、数学：提出二项式定理以及微积分的初步算法、数学：提出二项式定理以及微积分的初步算法2 2、光学：、光学：1 1）用自制的折射望远镜对太阳光试验，证明）用自制的折射望远镜对太阳光试验，证明日光由七色光组成，还进一步说明物体颜色的形成原理日光由七色光组成，还进一步说明物体颜色的形成原理 2 2）16721672年关于光和色的新理论提出光的本年关于光和色的新理论提出光的本质是微粒学说。与惠更斯的质是微粒学说。与惠更斯的“波动说波动说”构成了关于光的构成了关于光的两大基本理论。两大基本理论。3 3、天文学：、天文学：1 1）用反射望远镜考察行星运动分析潮汐现）用反射望远镜考
19、察行星运动分析潮汐现象，预言地球不是正球体象，预言地球不是正球体 2 2）发觉万有引力定律，推动人们对天体运动探讨）发觉万有引力定律，推动人们对天体运动探讨4 4、物理学：自然哲学中的数学原理提出三大运动、物理学：自然哲学中的数学原理提出三大运动基本定律和万有引力定律，标记牛顿力学体系建立刻经基本定律和万有引力定律，标记牛顿力学体系建立刻经典力学体系建立。典力学体系建立。作为高校教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，马裤也不纽扣，就走进了餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，他脑海里只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里
20、塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。他马虎拖沓，曾经闹过很多的笑话。一次他边读书边煮鸡蛋，等他揭开锅想吃鸡蛋时，却发觉锅里是一只怀表。还有一次，他请挚友吃饭，当饭菜准备好时，牛顿突然想到一个问题，便独自进了内室，挚友等了他好久就自己动手把那份鸡全吃不告而别了。牛顿轶闻趣事牛顿轶闻趣事在暴风雨中探讨和计算风力在暴风雨中探讨和计算风力 狂风中，牛顿跑到庭院中心，从雨点的方向可以看到风的方向。牛顿在脚下放一个苹果，先是顺风猛跳，落脚点再放上一个苹果；两个苹果之间记录下自己顺风跳的距离。然后再从其次个苹果，逆着风向第一个苹果猛跳，牛顿希望从顺风跳远和逆风跳远的距离之差，求出风力。经过多次反
21、复，最终求得正确的数据。探究：牛顿获得巨大成就的缘由探究：牛顿获得巨大成就的缘由主观条件主观条件1、具有虚怀若谷、虚心好学精神；、具有虚怀若谷、虚心好学精神；2、勇于探究科学精神；、勇于探究科学精神；3、科学的探讨方法；、科学的探讨方法；4、留意试验，实行、留意试验，实行“归纳归纳演绎演绎”法法5、甘于孤独，献身科学的精神等；、甘于孤独，献身科学的精神等；6、吸取前人的探讨成果；、吸取前人的探讨成果；客观条件客观条件西欧思想解放运动供应思想基础；西欧思想解放运动供应思想基础；英国资产阶级革命的洗礼；英国资产阶级革命的洗礼；前人的探讨成果为牛顿供应很好的条件；前人的探讨成果为牛顿供应很好的条件；
22、.P121P121学习思索：学习思索：牛顿力学体系的建立为什么会引起人类相牛顿力学体系的建立为什么会引起人类相识上的巨大飞跃识上的巨大飞跃?（见练习册）（见练习册）牛顿的力学体系对自然界的力学现象作出了牛顿的力学体系对自然界的力学现象作出了系统、合理的说明，完成了人类对自然界相识系统、合理的说明，完成了人类对自然界相识史上的第一次理论大综合。史上的第一次理论大综合。适用于整个太阳系、一切天体运动以及宇宙适用于整个太阳系、一切天体运动以及宇宙中的全部物体。中的全部物体。使力学和天文学在理论上达到了相当完备的使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实践中得到广泛的程度，同时也
23、在生产和科学实践中得到广泛的应用和验证。应用和验证。使科学摆脱了神学的束缚，向前发展。使科学摆脱了神学的束缚，向前发展。质疑与思索：经典力学体系是最完备的物理学理论吗？19世纪末，面对经典物理学近乎完备的发展，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备这座大厦。”经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物体为探讨对象的，一旦进入光速运动时，经物体为探讨对象的，一旦进入光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不精确，对微观物典物理学的某些结论就变得不精确，对微观物质世界的基本规律牛顿力学也未说明清晰，质世界的基本规律牛顿力
24、学也未说明清晰，在这种背景下，在这种背景下，相对论与量子论相对论与量子论应运而生应运而生二、现代物理学理论的发展二、现代物理学理论的发展1 1、量子理论的诞生与发展、量子理论的诞生与发展背景背景 在牛顿力学的基础上，声学、光学、在牛顿力学的基础上，声学、光学、电磁学和热学有了进一步的发展；电磁学和热学有了进一步的发展；19 19世纪末，黑体辐射问题成为物理世纪末，黑体辐射问题成为物理学界的重大探讨课题；学界的重大探讨课题；1879 1879年，奥地利物理学家斯蒂芬通年，奥地利物理学家斯蒂芬通过试验发觉了黑体辐射的总能量与其温过试验发觉了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。度之间的定量关系。
25、标记：标记：19001900年，德国科学家普朗克提出量子概念，后在年，德国科学家普朗克提出量子概念，后在关于正常光谱能量分布定律的理论中阐述了这一思想，关于正常光谱能量分布定律的理论中阐述了这一思想，标记着量子理论的诞生标记着量子理论的诞生二、现代物理学理论的发展二、现代物理学理论的发展影响：量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指影响：量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导者人们向物质运动的各个层面进行深化探讨。标记着人导者人们向物质运动的各个层面进行深化探讨。标记着人类对客观规律的相识，起先从宏观世界深化到微观世界。类对客观规律的相识，起先从宏观世界深化到微观世界。变更了近代物
26、理学中的传统观念变更了近代物理学中的传统观念,使物理学乃至整个自然使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革。科学的观念发生了重大变革。1 1、量子论的诞生与发展、量子论的诞生与发展普朗克普朗克发展：（发展：（1 1）德国爱因斯坦：说明光电效应，得出光具）德国爱因斯坦：说明光电效应，得出光具有波粒二象性；有波粒二象性；（2 2）法国德布罗意：提出物质波理论；）法国德布罗意：提出物质波理论；（3 3）奥、德物理学家：建立量子力学）奥、德物理学家：建立量子力学20052005年，狭义相对论发表年，狭义相对论发表100100周年，周年，或许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，或许全世界只有几十个
27、人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大变更。但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大变更。关于相对论，有人说：这个形式简洁美丽关于相对论，有人说：这个形式简洁美丽的理论隐藏了太多令人惊异的内容，的理论隐藏了太多令人惊异的内容，100100年年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奇来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奇异，直到今日，这里还有很多内容没有被异，直到今日，这里还有很多内容没有被我们悟透。我们悟透。这个这个“美丽的理论美丽的理论”包含了哪些主要内容包含了哪些主要内容呢？让我们一起来领呢？让我们一起来领悟相对论的奥妙。悟相对论的奥妙。美丽的理论美丽的理论相对论相对论2 2、相
28、对论的建立、相对论的建立-爱因斯坦爱因斯坦（1 1）狭义相对论）狭义相对论 提出：提出：1905 1905年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学一文，在相对性原理和光速不变原理的基础上创一文，在相对性原理和光速不变原理的基础上创立了该理论。立了该理论。理论：理论：时间和空间都与物质运动有关，随着物质运动时间和空间都与物质运动有关，随着物质运动速度的变更而变更。速度的变更而变更。物体的质量物体的质量M M与其能量与其能量E E之间有之间有E=mc2E=mc2（c c代表光代表光速）的关系。这一质能关系式奠定了利用原子能的速）的关系。这一质能关系式奠定了利用原子能的理
29、论基础。理论基础。这个故事形象地说明白这个故事形象地说明白时间和空间的相对性。时间和空间的相对性。为了对这一深邃的理论做通俗的说明，爱为了对这一深邃的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？得哪一个更长？”男青年说：男青年说：“当然坐在火炉当然坐在火炉上烤的时间觉得许久。上烤的时间觉得许久。”爱因斯坦说：爱因斯坦说：“这就这就是我的相对论内容。是我的相对论内容。”爱
30、因斯坦关于相对论的比方。爱因斯坦关于相对论的比方。2 2、相对论的建立、相对论的建立-爱因斯坦爱因斯坦（1 1）狭义相对论）狭义相对论 创立：创立：19051905年，爱因斯坦发表了论动体的年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学电动力学 理论：时间和空间都与物质运动有关，随着理论：时间和空间都与物质运动有关，随着物质运动速度的变更而变更；物质运动速度的变更而变更；意义：使牛顿经典力学所说的确定时间和空意义：使牛顿经典力学所说的确定时间和空间不存在了，揭露了物质和能量的相当性，为原间不存在了，揭露了物质和能量的相当性，为原子能的利用奠定了理论基础。子能的利用奠定了理论基础。质量随着速度的增加质量随着
31、速度的增加而增加，当速度接近光速而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大时，质量趋于无穷大，时间停止为零。时间停止为零。E=mc2打破经典力学的确定时空观打破经典力学的确定时空观 相对论打破了牛顿以来传统的确定时空观，但相对论打破了牛顿以来传统的确定时空观，但并非全盘否定牛顿力学。并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。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（物体低速运动状态）牛顿力学是相对论的一种
32、特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。，包括在相对论体系中。探究：探究：相对论与牛顿力学的关系：相对论与牛顿力学的关系：乘坐“光子火箭”的星际旅行 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”以光速作星际旅行，以光速作星际旅行，回到地球时，我们会发觉什么变更？回到地球时，我们会发觉什么变更？“天上方一日，人间已一年”2 2、相对论的建立、相对论的建立-爱因斯坦爱因斯坦（2 2）广义相对论）广义相对论创立：创立：19161916年，年，爱因斯坦发表广义相对论基础爱因斯坦发表广义相对论基础原理：原理：物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的
33、质量及其分布状况，空空间的结构取决于物质的质量及其分布状况，空间弯曲的程度体现为引力场强度间弯曲的程度体现为引力场强度空间、时间不是独立的实在，它们是物质存在空间、时间不是独立的实在，它们是物质存在的形式的形式爱因斯坦的爱因斯坦的“时空弯曲时空弯曲”概念概念广义相对论广义相对论2 2、相对论的建立、相对论的建立-爱因斯坦爱因斯坦（2 2）广义相对论）广义相对论创立：创立：19161916年，爱因斯坦发表广义相对论基础年，爱因斯坦发表广义相对论基础原理：原理：物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布状况，空间弯曲的
34、程的结构取决于物质的质量及其分布状况，空间弯曲的程度体现为引力场强度度体现为引力场强度空间、时间不是独立的实在，它空间、时间不是独立的实在，它们是物质存在的形式们是物质存在的形式意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想要思想进一步深化对时间空间和引进一步深化对时间空间和引力现象的认识力现象的认识项目项目项目项目区别区别区别区别 关系（地位）关系（地位）关系（地位）关系（地位）牛顿牛顿牛顿牛顿力学力学力学力学体系体系体系体系与与与与狭义狭义狭义狭义相对相对相对相对论论论论牛顿牛顿牛顿牛顿宏观宏观宏观宏观物体物体物体物体低速低速低速低速
35、运运运运动的客观规律动的客观规律动的客观规律动的客观规律狭义相对论打破绝对时间狭义相对论打破绝对时间狭义相对论打破绝对时间狭义相对论打破绝对时间和绝对空间，牛顿力学是和绝对空间，牛顿力学是和绝对空间，牛顿力学是和绝对空间，牛顿力学是相对论的一种特例。相对论的一种特例。相对论的一种特例。相对论的一种特例。但不但不但不但不是牛顿力学对全盘否定是牛顿力学对全盘否定是牛顿力学对全盘否定是牛顿力学对全盘否定,而是继承和发展。而是继承和发展。而是继承和发展。而是继承和发展。狭义狭义狭义狭义物体物体物体物体高速高速高速高速运动的运动的运动的运动的客观规律客观规律客观规律客观规律狭义狭义狭义狭义与与与与广义广
36、义广义广义相对相对相对相对论论论论狭义狭义狭义狭义适用于高速运动适用于高速运动适用于高速运动适用于高速运动中的中的中的中的匀速匀速匀速匀速运动体运动体运动体运动体系系系系广义相对论第一次阐述四广义相对论第一次阐述四广义相对论第一次阐述四广义相对论第一次阐述四维时空和物质分布相联系维时空和物质分布相联系维时空和物质分布相联系维时空和物质分布相联系的的重要思想。的的重要思想。的的重要思想。的的重要思想。广义广义广义广义适用于高速运动适用于高速运动适用于高速运动适用于高速运动中的中的中的中的加速加速加速加速运动体运动体运动体运动体系系系系3 3、相对论建立的、相对论建立的意义意义 爱因斯坦相对论的建
37、立，是对近代物理学理爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，而且说明，无论是空间还是时间都不能可变性，而且说明，无论是空间还是时间都不能单独发生变更，时空的变更和时空结构同物质的单独发生变更，时空的变更和时空结构同物质的运动和状态密不行分。运动和状态密不行分。这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。量子论和相
38、对论构成现代物理学的基本理论量子论和相对论构成现代物理学的基本理论框架。相对论的发表标记着人类迈入现代科学技框架。相对论的发表标记着人类迈入现代科学技术时代。术时代。相对论能修正相对论能修正GPSGPS（全球定位系统）（全球定位系统）全球定位系统全球定位系统GPSGPS的应用也已的应用也已普及化了，很多城市的公共汽车、出租车普及化了，很多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的上都安装了它。早期的GPSGPS接收器确定物接收器确定物体位置的误差是在体位置的误差是在1515米范围内，这个误差米范围内，这个误差可以用爱因斯坦相对论来修正。可以用爱因斯坦相对论来修正。相对论的现实意义举例回顾爱因斯
39、坦的主要贡献回顾爱因斯坦的主要贡献（1 1）光量子假说：）光量子假说：1905 1905年年爱因斯坦利用量子论成功地说明白光电效应出现的现爱因斯坦利用量子论成功地说明白光电效应出现的现象及光的本质，提出光具有波粒二象性的结论。进一象及光的本质，提出光具有波粒二象性的结论。进一步推动了量子论的发展。步推动了量子论的发展。19211921年因光电效应探讨获诺贝尔物理学奖。年因光电效应探讨获诺贝尔物理学奖。（2 2）狭义相对论（）狭义相对论（19051905年提出）年提出）标记：论物体的电动力学标记：论物体的电动力学（3 3）广义相对论）广义相对论（19161916年提出）年提出）广义相对论的基础广
40、义相对论的基础（4 4）关注和平）关注和平反战宣言、呼吁和平、反战宣言、呼吁和平、原子科学家公报原子科学家公报 由于相对论的观点与人们的日常阅历不太由于相对论的观点与人们的日常阅历不太一样，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一起先一样，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一起先就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。19211921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德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逼说，假如给相对论授国的诺贝尔奖获得者威逼说，假如给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评比委奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评比委员会只好
41、让爱因斯坦作为光电效应理论的建立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特殊合理且为试验所证明。对论在物理学上却特殊合理且为试验所证明。想一想想一想:上述现象说明白什么问题上述现象说明白什么问题?给我们什么启发给我们什么启发?说明：象很多事物一样，科学的发展道路也并非一帆说明：象很多事物一样，科学的发展道路也并非一帆风顺，往往会遇到很多阻力。风顺，往往会遇到很多阻力。启示：要敢于怀疑常识，勇于创新，因为即使生活中启示：要敢于怀疑常识，勇于创新，因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律也可能是不科
42、学的。习以为常、看起来无懈可击的规律也可能是不科学的。1955年4月18日，爱因斯坦因主动脉瘤裂开逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不实行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时依据他的书面遗嘱：免除全部花卉布置以及全部音乐典礼。骨灰撒在恒久对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴实的葬礼：我们全都获益不浅，全世界都感谢他的训诲；那专属他个人的东西，早已传遍广袤人群。他像行将陨灭的彗星，光华四射，把无限的光线同他的光线永相连结。他的主治医生贺维博士认为如此宏大的大脑，应当进行探讨，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结
43、论。经经典典力力学学体体系系的的创创立和发展立和发展量量子子理理论论的的诞诞生生(从从普普朗克到爱因斯坦朗克到爱因斯坦)相相对对论论的的建建立立（爱爱因因斯坦）斯坦）现现代代物物理理学学理理论论的的发展发展近近代代物物理理学学的的奠奠基基人人和和革革命命者者伽利略是经典力学的奠伽利略是经典力学的奠基者基者(自由落体定律）自由落体定律）牛顿是经典力学的建牛顿是经典力学的建立者（立者（运动三定律和运动三定律和万有引力定律）万有引力定律）科学家科学家主要成就主要成就意义意义伽利略伽利略牛顿牛顿普朗克普朗克近代物理学发展过程中的主要成就及意义近代物理学发展过程中的主要成就及意义自由落体定律自由落体定律
44、匀速运动、匀加速运动匀速运动、匀加速运动用自制的望远镜证明用自制的望远镜证明白哥白尼的白哥白尼的“日心说日心说”为经典力学奠定基础为经典力学奠定基础 证明哥白尼的证明哥白尼的“日心说日心说”的正确性的正确性 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（物体运动三大定律和万有引力定律）有引力定律）运动三定律是运动三定律是近代物理学的近代物理学的重要支柱重要支柱 相对性原理、光速不相对性原理、光速不变原理变原理相对论（狭义、广义）相对论（狭义、广义）量子理论量子理论爱因斯坦爱因斯坦近代物理学理近代物理学理论框架的重大论框架的重大突破突破继承和发展了继承和发展了牛顿力学牛顿力学构成现
45、代物理构成现代物理学的基本理论学的基本理论框架框架经典力学是近代经典力学是近代自然科学理论体自然科学理论体系中最先成熟和系中最先成熟和完善的核心理论完善的核心理论体系体系 为什么为什么1515世纪下半叶以后西方的科学技术取得世纪下半叶以后西方的科学技术取得了辉煌的成就？了辉煌的成就？a.a.欧洲中世纪时期农业、手工业的发展，资本主义萌芽，欧洲中世纪时期农业、手工业的发展，资本主义萌芽，为近代自然科学的兴起奠定了物质基础（经济上）为近代自然科学的兴起奠定了物质基础（经济上）b.b.新兴资产阶级要求驾驭政权。（政治上）新兴资产阶级要求驾驭政权。（政治上）c.c.文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影
46、响。（思想条文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响。（思想条件）件）e.e.科学家勇于探究的精神。（个人）科学家勇于探究的精神。（个人）考查经典力学建立的背景、标记和内容，考查经典力学建立的背景、标记和内容，相识经典力学在物理学中的地位和影响相识经典力学在物理学中的地位和影响考查量子论的内容及意义考查量子论的内容及意义考查相对论的创立背景、内容和意义考查相对论的创立背景、内容和意义（20132013年江苏高考年江苏高考1717题）题）“依据这一理论，将依据这一理论，将时间和空间说成是确定的是没有意义的，因为时间和空间说成是确定的是没有意义的，因为对这两种范畴的测量通常随着视察者的运动而对这两种
47、范畴的测量通常随着视察者的运动而变更。变更。对于门外汉来说，这些观点对于门外汉来说，这些观点通通常用不能理解的数学公式说明常用不能理解的数学公式说明表明科学已表明科学已经达到了能被人类所知的界限。经达到了能被人类所知的界限。”上述上述“理论理论”的主要意义是的主要意义是A A开创了以试验为基础的近代科学开创了以试验为基础的近代科学 B B预见海王星存在的精确性预见海王星存在的精确性C C弥补经典力学对时空相识的不足弥补经典力学对时空相识的不足 D D发觉能量辐射的运动原则发觉能量辐射的运动原则（20132013年高考全国年高考全国卷卷2828题）恩格斯赞扬一位近代题）恩格斯赞扬一位近代科学家的
48、探讨成就是科学家的探讨成就是“自然科学的独立宣言自然科学的独立宣言”，他，他指的应是指的应是A A哥白尼哥白尼“日心说日心说”否定了宗教神学崇信的否定了宗教神学崇信的“地地心说心说”B B伽利略创立的试验科学推动了近代科学的发展伽利略创立的试验科学推动了近代科学的发展C C牛顿创立经典力学完成了科学史上划时代飞跃牛顿创立经典力学完成了科学史上划时代飞跃D D达尔文的生物进化论颠覆了关于人类起源的传达尔文的生物进化论颠覆了关于人类起源的传统观念统观念（20122012年浙江文综历史，年浙江文综历史，2020）在古代，通才式）在古代，通才式的大师频出，而进入近代后此类大师越来越少。的大师频出，而进
49、入近代后此类大师越来越少。一般认为，达一般认为，达芬奇是芬奇是“最终一个百科全书式最终一个百科全书式的人物的人物”。其重要缘由是（。其重要缘由是（）A A在人类历史上，杰出人物的出现具有偶然性在人类历史上，杰出人物的出现具有偶然性B B古人的成就达到相当高度后，后人很难超越古人的成就达到相当高度后，后人很难超越C C古代学者少，评价目标集中；近代以来学者古代学者少，评价目标集中；近代以来学者多，大师难以被公认多，大师难以被公认D D近代以来的科学把探讨对象分为不同领域分近代以来的科学把探讨对象分为不同领域分门别类加以探讨门别类加以探讨（20112011年新课标全国文综）哥白尼、牛顿和爱年新课标
50、全国文综）哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为近代以来最宏大的科学家，其理因斯坦被称为近代以来最宏大的科学家，其理论的共同之处是论的共同之处是A A得到了科学试验的验证得到了科学试验的验证 B B变更了人类对自然世界的认知变更了人类对自然世界的认知C C推动了技术的重大突破推动了技术的重大突破 D D科学地概括出物质运动的规律科学地概括出物质运动的规律【解析】：相对论未得到科学试验验证，【解析】：相对论未得到科学试验验证，A项不适合项不适合爱因斯坦；爱因斯坦；“日心说日心说”未推动技术的重大突破，未推动技术的重大突破，C项不项不适合哥白尼；哥白尼的适合哥白尼；哥白尼的“日心说日心说”有缺限，不能算科学