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1、物理学的重大进展 物理学的重大进展物理学的重大进展 一、经典力学的重要奠基者一、经典力学的重要奠基者伽利略伽利略1、落体定律、匀速运动、匀加速运动、落体定律、匀速运动、匀加速运动2、用自己制造的望远镜证明了哥白尼的、用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说日心说”二、二、经典力学经典力学的建立的建立1、什么叫经典力学体系、什么叫经典力学体系2、标志：、标志：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理3、显著特征、显著特征 4、影响、影响三、从经典力学到相对论三、从经典力学到相对论1、相对论提出的历史、相对论提出的历史背景背景2、相对论的提出及主要内容、相对论的提出及主要内容3、相对论提出的历史意义、
2、相对论提出的历史意义四、量子论的诞生与发展四、量子论的诞生与发展1、量子论的诞生（、量子论的诞生（普朗克普朗克）2、量子论的发展和量子力学、量子论的发展和量子力学地心说地心说中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的月星辰悬挂在盖上，此即所谓的“宇宙帐篷说宇宙帐篷说”。后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙
3、体系逐渐深入人心，托马斯逐渐深入人心，托马斯阿奎那将亚里士多德理论阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的哥白尼提出太阳中心说从根本上
4、动摇了宗教神学的理论基础理论基础 1912年哥白尼迁到波兰的年哥白尼迁到波兰的一个古代城堡一个古代城堡弗隆堡。弗隆堡。在城堡的西北角，有一座在城堡的西北角，有一座箭楼。这座箭楼，就是举箭楼。这座箭楼，就是举世闻名的天文学家哥白尼世闻名的天文学家哥白尼观察天文的天文台、天文观察天文的天文台、天文学史上著名的学史上著名的“哥白尼塔哥白尼塔”。无论盛夏或严冬，他。无论盛夏或严冬，他用自制的、粗劣的仪器，用自制的、粗劣的仪器，不分昼夜地观察天文，完不分昼夜地观察天文，完成了对天体的观测，写成成了对天体的观测，写成了不朽的巨著了不朽的巨著天体运行天体运行论论。哥白尼塔哥白尼塔伽利略伽利略（1564164
5、2），），伟大的意大利物理学家和伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式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“近近代科学之父代科学之父”。他第一个。他第一个把望远镜对准天空进行观把望远镜对准天空进行观测，出版了测，出版了星空使者星空使者一书。一书。1632年，他出版了年，他出版了关于托勒密和哥白尼两关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话大世界体系的对话，把，把哥白尼的学说推到了最终哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。胜利的阶段。伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭。伽利略出生于比萨一个没落
6、贵族家庭。17岁进比萨大岁进比萨大学学医，但他对物理和数学很有兴趣。他做了大量的实验学学医，但他对物理和数学很有兴趣。他做了大量的实验和研究工作，首次用自制的天文望远镜细心地观察了天体，和研究工作，首次用自制的天文望远镜细心地观察了天体，宣告了和哥白尼学说完全相符的结论。伽利略把他在望远宣告了和哥白尼学说完全相符的结论。伽利略把他在望远镜中所观察到的壮丽景象，到处宣传，并用观察到的事实镜中所观察到的壮丽景象，到处宣传，并用观察到的事实和力学原理作了严密的论证，进一步维护和发展了哥白尼和力学原理作了严密的论证，进一步维护和发展了哥白尼的体系。教会向伽利略发出多次警告，但是他无视这一警的体系。教会
7、向伽利略发出多次警告，但是他无视这一警告，发表了告，发表了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。伽利略的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。伽利略的的“异端异端”活动引起了教会的恐慌，罗马教皇向宗教裁判活动引起了教会的恐慌，罗马教皇向宗教裁判所带头提出控诉，于是这位体弱抱病的科学家被送进了监所带头提出控诉，于是这位体弱抱病的科学家被送进了监牢，遭到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究牢，遭到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究物理学，写出物理学，写出关于两门新科学的谈话和数学证明关于两门新科学的谈话
8、和数学证明。1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。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的的手手稿稿伽利略受审伽利略受审牛顿出生于英国的林肯牛顿出生于英国的林肯郡，郡，1665年毕业于著名年毕业于著名的剑桥大学三一学院，的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授任过英国议会议员，授予爵士称号。予爵士称号。
9、1727年，年，他病逝，被安葬于威斯他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。极高的荣誉。牛顿（牛顿（16421727）牛顿牛顿（1642-1727）著作著作：自然哲学自然哲学的数学原理的数学原理（1687）他提出了他提出了物体机械运动的三物体机械运动的三大定律和万有引力大定律和万有引力定律，创建牛顿力定律，创建牛顿力学体系。学体系。1、在光学方面，牛顿发现了日光是由不同的颜色即不同、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。他在盘。他在1704年出版了年出
10、版了光学光学一书，创立了光的一书，创立了光的“微微粒说粒说”。2、在热学方面也有研究成果，确定了冷却定律、在热学方面也有研究成果，确定了冷却定律3、在数学方面，他与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学，、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。同时，他还在前人研究基础上，建立了二项式定理。4、在天文学领域，他在、在天文学领域，他在1671年创制了反射望远镜，初步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。球不是正球体，并由此说明了岁
11、差现象。19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是，这就是X射线、放射性和电子的发现射线、放射性和电子的发现。这三大发。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，完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的这就是所谓的“物理学危机物理学危机”。过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时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
12、直接联系的。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。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
13、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。得不准确。相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原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、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。的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。相对论的
14、提出可以广泛地解释不同运动的物质，创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。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。些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺
15、贝尔奖获得者获得了诺贝尔奖，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尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。证实。艾伯特艾伯特爱因斯坦爱因斯坦（18791955），1879年年3月月14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。1894年举家迁居意大利米兰。年举家
16、迁居意大利米兰。1900年毕业于瑞士苏黎年毕业于瑞士苏黎世工业大学。世工业大学。爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。爱因斯坦
17、爱因斯坦（1879-1955）1905-1915年年提出了相对论，提出了相对论，发展了牛顿力学。发展了牛顿力学。普朗克（普朗克（18581947）生于基）生于基尔。尔。1879年普朗克在慕尼黑大年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。他的年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。父亲是一位杰出的法律教授。普朗普朗 克家是德国人所具有的最克家是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职好品质的范例：诚恳，忠于职守，他的守，他的 业余爱好
18、是音乐，在业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；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另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登到晚年的登 山运动。山运动。量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量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。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，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
19、了理论为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。基础。1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为主要是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 揭示了时揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性间、空间并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体打破了经典力学体系的局限系的局限 性性 使人类对客观世界的认识开始从宏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深入到微观世界A、B、C、D、2、现代自然科学和现代技术革命的基础是现代自然科学和现代技术革命的基础是A、牛顿力学、牛顿力学 B、相对论、相对
20、论 C、量子假说、量子假说 D、量子理论、相对论、量子理论、相对论AD3、下列表述不正确的是、下列表述不正确的是A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步进步4、海王星的发现是根据、海王星的发现是根据A、哥白尼日心说的推算、哥白尼日心说的推算 B、牛顿理论的推测、牛顿理论的推测C、
21、法拉第演说计算、法拉第演说计算 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CB尼尔斯尼尔斯玻尔，物理学家，玻尔，物理学家，1885年年10月日出生于丹麦月日出生于丹麦哥本哈根的一个知识分子家庭。他的父亲是丹麦皇家科学哥本哈根的一个知识分子家庭。他的父亲是丹麦皇家科学文学院的院士，是一位著名的生理学教授。玻尔自幼就受文学院的院士，是一位著名的生理学教授。玻尔自幼就受到家庭浓厚的科学、哲学、文学和艺术气氛的熏陶。到家庭浓厚的科学、哲学、文学和艺术气氛的熏陶。年，在纳粹占领下的丹麦，玻尔面临作为人质被年，在纳粹占领下的丹麦，玻尔面临作为人质被逮捕的危险，便不得不逃离丹麦，经过
22、瑞典转去英国和美逮捕的危险，便不得不逃离丹麦，经过瑞典转去英国和美国，而且马上参加了制造原子弹的工作。在原子弹尚未试国，而且马上参加了制造原子弹的工作。在原子弹尚未试验之前，玻尔就看到原子武器可能给人类文明带来的灾难。验之前，玻尔就看到原子武器可能给人类文明带来的灾难。他指出，如果原子能掌握在世界上爱好和平的国家手中，他指出，如果原子能掌握在世界上爱好和平的国家手中，这种能量就会保障世界的持久和平；如果它被滥用，就会这种能量就会保障世界的持久和平；如果它被滥用，就会导致文明的毁灭。导致文明的毁灭。战后，玻尔回到饱经劫难的丹麦，他为恢复丹麦的科学研战后，玻尔回到饱经劫难的丹麦，他为恢复丹麦的科学
23、研究努力工作，为全世界和平利用原子能进行呼吁，为促进究努力工作，为全世界和平利用原子能进行呼吁，为促进各国科学之间的国际合作不断作出努力。他是目前欧洲最各国科学之间的国际合作不断作出努力。他是目前欧洲最大规模的国际合作组织欧洲原子核研究中心的发起人之一。大规模的国际合作组织欧洲原子核研究中心的发起人之一。英国物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论英国物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，证实原子是由带正电的原子用于原子结构的研究，证实原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成。电子在不同轨道上围绕着核和带负电的电子组成。电子在不同轨道上围绕着原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时就原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时就放出相应波长的电磁波。玻尔在此基础上创立了原放出相应波长的电磁波。玻尔在此基础上创立了原子结构的理论。爱因斯坦利用原子论成功地解释了子结构的理论。爱因斯坦利用原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。子论的发展。