《近代以来世界的科学发展历程课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《近代以来世界的科学发展历程课件.ppt（72页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、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、相对经典力学、相对论和量子论、进化论论和量子论、进化论（1111、1212课）课）-三次科技革命（三次科技革命（1313课）课）科科技技历历程程近代科学开端的标志：近代科学开端的标志：天文学革命天文学革命近代科学正式形成的标志：近代科学正式形成的标志：经典力学体系的建立经典力学体系的建立近代科学近代科学：以实验事实为根据并具有严：以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的科学密逻辑体系和数学表述形式的科学
2、第第11课课 物理学的重大进展物理学的重大进展第第11课课 物理学的重大进展物理学的重大进展第第11课课 物理学的重大进展物理学的重大进展16世纪末世纪末17世纪初世纪初-19世纪末世纪末20初初问题一：为什么问题一：为什么16世纪中期以后科学会世纪中期以后科学会出现新时期？出现新时期？v（1）思想前提：）思想前提：文艺复兴、宗教改革等思想解文艺复兴、宗教改革等思想解放运动对科学研究产生了重要影响放运动对科学研究产生了重要影响v（2）物质条件：）物质条件：资本主义发展为其提供了物质资本主义发展为其提供了物质基础，也是资本主义的发展的需要（基础，也是资本主义的发展的需要（新兴的资产新兴的资产阶级
3、在经济上和政治上对自然科学的迫切需求。）阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需求。）v（3）自然科学自身发展的需要自然科学自身发展的需要科学家勇于探索的精神和认识科学家勇于探索的精神和认识一、经典力学（一、经典力学（16C末末18C初）初）（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.简介伽利略简介伽利略伽利略（伽利略（15641642），），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
4、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。问题二：伽利略在物理学、天文学方问题二：伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献是什么？面突出的贡献是什么？亚里士多德亚里士多德（约前（约前384前前322）是古）是古希腊著名的哲学家、科学家和教育家。他首希腊著名的哲学家、科学家和教育家。他首次将哲学和其它学科区分开来，开创了逻辑次将哲学和其它学科区分开
5、来，开创了逻辑学、伦理学、政治学和生物学等学科的独立学、伦理学、政治学和生物学等学科的独立研究。亚里士多德认为研究。亚里士多德认为，“物体从来都是静止物体从来都是静止的，除非你用力推它才开始运动的，除非你用力推它才开始运动”，地球上的物体地球上的物体运动有天然运动和受迫运动，物体的受迫运动是推运动有天然运动和受迫运动，物体的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会停止。如：就会停止。如：“推箱子推箱子”的例子。的例子。外力是维持运外力是维持运动状态的原因；物体下落速度与物体的重量成正比。动状态的原因；物体下落速度与物体的重量成正比
6、。1604年伽利略年伽利略经经实验实验明确表明：明确表明：外力并不是外力并不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因因。并且。并且在在实验中实验中他发现他发现：物体下落时的距离与所物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的质用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的质量无关量无关，这就是著名的，这就是著名的落体定律落体定律。为经典力学的为经典力学的建立奠定了基础。建立奠定了基础。2.主要成就：主要成就：(1)物理学物理学通过实验证实了外力并不是维持运动状态通过实验证实了外力并不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因。的原
7、因，只是改变运动状态的原因。发现了自由落体定律、匀速运动、匀加速发现了自由落体定律、匀速运动、匀加速运动等物理学定律。运动等物理学定律。创立科学的研究方法：实验和观察。创立科学的研究方法：实验和观察。问题三：你认为伽利略能够确定加问题三：你认为伽利略能够确定加速运动定律的关键途径是什么？你速运动定律的关键途径是什么？你有何启示？有何启示？实验；计算实验；计算实践是检验真理的唯一标准实践是检验真理的唯一标准地心说地心说中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是中世纪时，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，地一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣
8、地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的日月星辰悬挂在盖上，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
9、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。文艺复兴时期，波兰科学家哥白尼提出文艺复兴时期，波兰科学家哥白尼提出“太阳中心说太阳中心说”从根本上动摇了宗教神学的理论基础从根本上动摇了宗教神学的理论基础 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 16091609年，伽利略创制了天文望远镜
10、（后被称为伽利略年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来观测天体，他发现了月球表面的凹凸望远镜），并用来观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。不平，并亲手绘制了第一幅月面图。16101610年，伽利略发年，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动，以及星
11、和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动，以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。新时代。为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。人们争相传颂：人们争相传颂：“哥伦布哥伦布发现了新大陆，伽利略发发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙现了新宇宙”。伽利略为伽利略为牛顿牛顿的牛顿运动定律第一、第二定律提供的牛顿运动定律第一、第二定律提供了启示了启示 1610年伽利略用自制的天文望远镜细心地观察了天年伽利略用自制的天文望远镜细心
12、地观察了天体，体，宣告了和哥白尼学说完全相符的结论。宣告了和哥白尼学说完全相符的结论。伽利略把他在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，并用观察到的事实和力学原理作了严密的论证，事实和力学原理作了严密的论证，进一步维护和发展了哥进一步维护和发展了哥白尼的体系白尼的体系。教会向伽利略发出多次警告，但是他无视这。教会向伽利略发出多次警告，但是他无视这一警告，发表了一警告，发表了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话话的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。伽
13、利略的伽利略的“异端异端”活动引起了教会的恐慌，罗马教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牢，遭到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，家被送进了监牢，遭到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究物理学，写出他继续研究物理学，写出关于两门新科学的谈话和数学关于两门新科学的谈话和数学证明证明。伽利略受审伽利略受审(2)天文学天文学用自制望远镜观测天体，用自制望远镜观测天体，发现发现了许多星体，了许多星体，并证明哥白尼并证明哥白尼“日心说日心说”的正的正确。确。关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话关
14、于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话“只要木星的光芒在天空中闪耀，地球上只要木星的光芒在天空中闪耀，地球上的人就永远不会忘记伽利略。的人就永远不会忘记伽利略。”问题四：他为什么会取得这些成就问题四：他为什么会取得这些成就？他的这些贡献有什么意义？他的这些贡献有什么意义？v（社会背景）（社会背景）v勇气；学识；实验与数学结合的科学研究方法勇气；学识；实验与数学结合的科学研究方法v证明了证明了“日心说日心说”开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的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近代科学的科学研究方法，成为实验科学的创的科学研究方法，成为实验科学的创始人，标志着物理学的真正开端，
15、始人，标志着物理学的真正开端，为后来经典为后来经典力学的创立和发展奠定了基础力学的创立和发展奠定了基础（二）（二）牛顿牛顿建立经典力学建立经典力学1.1.简介牛顿简介牛顿牛顿：牛顿：物理学家、天文物理学家、天文学家和数学家，学家和数学家，出生于出生于英国的林肯郡，英国的林肯郡，1665年年毕业于著名的剑桥大学毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝，被国年
16、，他病逝，被国葬于威斯敏斯特教堂，葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。这是一种极高的荣誉。牛顿（牛顿（16421727）牛顿所处时代牛顿所处时代（1717世纪中叶至世纪中叶至1818世纪初）世纪初）的时代特征的时代特征经济上：资本主义发展到手工工场时期经济上：资本主义发展到手工工场时期政治上：资本主义制度在英国确立政治上：资本主义制度在英国确立思想上：启蒙运动逐渐兴起和发展思想上：启蒙运动逐渐兴起和发展科技上：伽利略及前人研究的科技成果科技上：伽利略及前人研究的科技成果牛顿为什么会赢得掌声不断、鲜花无数？牛顿为什么会赢得掌声不断、鲜花无数？问题五：牛顿有哪些重要贡献问题五：牛顿有哪些重要贡
17、献？其中最重要的是什么？其中最重要的是什么？v力学力学；v在在数学数学方面，他与莱布尼兹几乎同时创立了微方面，他与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学积分学；v在在光学光学方面，牛顿发现了日光是由不同的颜色方面，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。他在础，制作了牛顿色盘。他在1704年出版了年出版了光光学学一书，创立了光的一书，创立了光的“微粒说微粒说”；v在在天文学天文学领域，他在领域，他在1671年创制了反射式望远年创制了反射式望远镜。镜。2.主要成就：力学方面力学方面：1687年，出版了年，出版了自然哲
18、学的自然哲学的数学原理数学原理一书，一书，提出物体运动的三大定提出物体运动的三大定律（律（惯性定律、加速度的比例定律、作用和反作惯性定律、加速度的比例定律、作用和反作用定律）用定律）和万有引力定律和万有引力定律，而三大定律和万，而三大定律和万有引力定律标志着形成了一个有引力定律标志着形成了一个以实验为基以实验为基础，以数学为表达形式的牛顿力学体系，础，以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。即经典力学体系。建立起了完整的力学理论体建立起了完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。经典力学的特征：经典力学的特征：1.1.注重实验注重实验 2.
19、2.数学化数学化3.经典力学的影响：（1 1）这一体系对解释和预见物理现象，具有决定）这一体系对解释和预见物理现象，具有决定意义，后来根据万有引力定律，人们发现了海王星、意义，后来根据万有引力定律，人们发现了海王星、冥王星，冥王星，证明牛顿证明牛顿理论的科学性和预见性理论的科学性和预见性，（，（2）它它实现了自然科学的第一次实现了自然科学的第一次理论性大综合理论性大综合；标志着标志着近代科学的形成。近代科学的形成。（3 3）用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则使使人类获得了用理性解决问题的自信，促进了启蒙运人类获得了用理性解决问题的自信，促进了启蒙运动的发展
20、，促进了人类的思想解放动的发展，促进了人类的思想解放（4 4）为第一、二次工业革命的发明准备了一定理）为第一、二次工业革命的发明准备了一定理论基础。论基础。牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类进入蒸汽时代。使人类进入蒸汽时代。海王星的发现海王星的发现 经典力学在近代科学理论发展中的地位 伽利略的发现以及他开始的科学研究方法伽利略的发现以及他开始的科学研究方法，是，是人类思想史上伟大成就之一，人类思想史上伟大成就之一，标志着物理学的标志着物理学的真正开端。牛顿力学体系真正开端。牛顿力学体系是人类对自然规律第是人类对自然规律第一次进行的理论性概括和总结，它
21、以实验为基一次进行的理论性概括和总结，它以实验为基础、以数学为表达形式，是础、以数学为表达形式，是近代自然科学理论近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。体系中最先成熟和完善的核心理论体系。到到19世纪末，经典力学取得了前所未有的进步世纪末，经典力学取得了前所未有的进步和成功。在物理学领域，牛顿的力学体系一度被看和成功。在物理学领域，牛顿的力学体系一度被看做是对科学根本问题的最终解答，以此为基础，人做是对科学根本问题的最终解答，以此为基础，人们统一了声学、热学、光学和电磁学，描绘了一幅们统一了声学、热学、光学和电磁学，描绘了一幅小到原子、大到宇宙天体的似乎是最终和一劳永逸小到原子、
22、大到宇宙天体的似乎是最终和一劳永逸的世界图景。的世界图景。把人类对自然界的认识推进到前所未把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。有的深度和广度。正当此时，物理学界连续发生了三个重大事件，正当此时，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。这三大发现射线、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，这就是所谓的就
23、是所谓的“物理学危机物理学危机”。经典物理学研究的是人们日常生活中易于理解经典物理学研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次。经深入了一个层次。另外，经典物理学是以日常生活中常见的低速另外，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，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
24、种基础发生变化，如所研究的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。些结论就变得不准确。经典物理学研究的是人们日常生活中易于理解经典物理学研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次。经深入了一个层次。另外，经典物理学是以日常生活中常见的低速另外，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
25、，时间和空间被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，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。些结论就变得不准确。经典物理学研究的是人们日常生活中易于理解经典物理学研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已经验的微观现象，这表明人们
26、对物质世界的认识已经深入了一个层次。经深入了一个层次。另外，经典物理学是以日常生活中常见的低速另外，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，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。些结论就变得不准确。19世纪末，面对经典物理学近世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理
27、学家表示：乎完美的发展，有的物理学家表示：“19世纪已经将物理大厦全部建成，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美这座今后物理学家只是修饰和完美这座大厦大厦”。此观点对吗？。此观点对吗？适用范围（缺陷）适用范围（缺陷）1.只适用于只适用于宏观宏观物体（宏观世界）物体（宏观世界）的运动的运动;主要是我们日常生活中的物理现象。主要是我们日常生活中的物理现象。2.只适用于物体运动的只适用于物体运动的低速低速状态，是状态，是绝对的时空论；绝对的时空论；问题六：问题六：1919世纪末世纪末2020世纪初物理学发展世纪初物理学发展的重大成果是什么？为什么会出现？的重大成果是什么？为什么会出
28、现？v光速不变原理；狭义相对论；广义相光速不变原理；狭义相对论；广义相对论；量子论等对论；量子论等v科学的飞速发展科学的飞速发展出现了无法解释的新现象出现了无法解释的新现象二二.相对论的创立相对论的创立爱因斯坦爱因斯坦1.简介爱因斯坦简介爱因斯坦物理学革命物理学革命爱因斯坦和普朗克爱因斯坦和普朗克艾伯特艾伯特爱因斯坦爱因斯坦（1879-1955），），现代物理学的创始现代物理学的创始人和奠基人人和奠基人,是是20世世纪最伟大的科学家。纪最伟大的科学家。1879年年3月月14日诞生日诞生在德国乌尔姆的一个在德国乌尔姆的一个犹太人家中。犹太人家中。1894年年举家迁居意大利米兰。举家迁居意大利米兰
29、。1900年毕业于瑞士苏年毕业于瑞士苏黎世工业大学黎世工业大学。1955年年4月月18日卒于美国的日卒于美国的普林斯顿。普林斯顿。20世纪最后一期世纪最后一期时代时代周刊评选周刊评选出出“世纪人物世纪人物”，这样称一位伟人：，这样称一位伟人：天才，政治难民，人道主义者，原天才，政治难民，人道主义者，原子和宇宙谜的开启者，以其最伟大子和宇宙谜的开启者，以其最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头。的思想和无与伦比的形象独占鳌头。爱因斯坦被认为是最富于创造力的科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，还提出了学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本光量子的
30、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本质，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。为此荣为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，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。定分子大小的新方法。2.2.相对论提出背景相对论提出背景19世纪末物理学危机世纪末物理学危机（2 2）19c19c随着科学的飞速发展，随着科学的飞速发展，物理学研物理学研究深入到物质内部的微观世界，另一方面究深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。扩展到整个宇宙。科学家发
31、现高速运动的科学家发现高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学无法解释。微观粒子发生的现象，经典力学无法解释。（1 1）经典力学体系建立在日常生活中常见经典力学体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上，认为时间和空间的低速运动的物质之上，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。是绝对的，两者是没有任何直接联系的。3.相对论的内容相对论的内容：1905-1915年年（1 1）1905狭义相对论：物体运动时，质量会随狭义相对论：物体运动时，质量会随物体运动速度增长而增加，同时，空间和时间也物体运动速度增长而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺会随着物体运动
32、速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。缩效应和钟慢效应。打破经典力学的绝对时空观打破经典力学的绝对时空观（2 2）1915年年广义相对论：空间和时间的性质不广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。分布状态。进一步深化对时间空间和引力现象的进一步深化对时间空间和引力现象的认识，认识，取代了牛顿的万有引力理论。取代了牛顿的万有引力理论。相对论的两条基本原理：相对论的两条基本原理：1 1）相对性原理）相对性原理 2 2）光速不变原理）光速不变原理 爱因斯坦爱因斯坦19051905年提出的相对论，后来称作狭义相
33、对年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间时间”会因速度快慢而改变的结论。会因速度快慢而改变的结论。相对论的例子：一卷录音带，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；如果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，在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是
34、爱对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不不同速度下测量时间，长度是不一样的。一样的。什么是狭义相对论？什么是狭义相对论？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 爱因斯坦阐述爱因斯坦阐述“万有引力万有引力”的本质是的本质是导因于物质的分布而导因于物质的分布而弯曲了邻近的时间弯曲了邻近的时间空间几何结构，从而空间几何结构，从而导出比牛顿万有引力导出比牛顿万有引力定律更精确的理论，定律更精确的理论，得到弯曲的四维时空得
35、到弯曲的四维时空观念，牛顿的万有引观念，牛顿的万有引力理论成了广义相对力理论成了广义相对论中的一个特例。论中的一个特例。广义相对论的重要结论是，加速运动与引力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场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个的比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由一个的比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里人都依照重力加速度定律在下
36、降，彷佛在电梯里不存在地球引力。不存在地球引力。爱因斯坦于爱因斯坦于20世纪世纪初还提出质量能量初还提出质量能量公式公式E=MC2，这一这一质能转化原理质能转化原理揭示揭示了原子内部所蕴藏了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密，的巨大能量的秘密，为原子能的开发和为原子能的开发和利用奠定了理论基利用奠定了理论基础。础。爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件?（1）科学发展提供的基础；）科学发展提供的基础；（2）科学发展需要提供动力；）科学发展需要提供动力；（3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；品质；（4）科学的工作和研究方法。）科学的工
37、作和研究方法。4.相对论的意义相对论的意义：（相对论和经典力学有何相对论和经典力学有何关系）关系）（1 1）相对论的提出是）相对论的提出是物理学领域物理学领域的一次重大革命：它的一次重大革命：它否定了否定了经典经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，树立了树立了新的时空观、运动观和物质观。但它并非全盘否定牛顿力学：新的时空观、运动观和物质观。但它并非全盘否定牛顿力学：相对相对论还论还发展了发展了牛顿力学，牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个
38、牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例特例特例特例（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，是对牛顿力学的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继承和发展展），这样，这样，这样，这样将牛顿力学概括在相对论力学体系之中，将牛顿力学概括在相对论力学体系之中，广泛解释了不广泛解释了不同运动状态的物质，同运动状态的物质，推动物理学发展到一个新的高度。（同时注意推动物理学发展到一个新的高度。（同时注意牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人牛顿力学是整个力学的基础
39、，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想）。们的物理学思想）。们的物理学思想）。们的物理学思想）。（2 2）是人类思想史上的一次根本性变革，对整个人类思维产生影是人类思想史上的一次根本性变革，对整个人类思维产生影响响，打破了狭隘经验建立起来的绝对化的思维模式，为人们提供了，打破了狭隘经验建立起来的绝对化的思维模式，为人们提供了辨证地看待世界的途径。辨证地看待世界的途径。是是20世纪人类思想史上最伟大成就之一。世纪人类思想史上最伟大成就之一。对整个自然科学和哲学都产生了深远
40、的影响对整个自然科学和哲学都产生了深远的影响。（3 3）对生产力（应用成果）：推动第三次科技革命，成为原子能、对生产力（应用成果）：推动第三次科技革命，成为原子能、宇航等科技的理论基础宇航等科技的理论基础笑话：笑话：有一次，卓别林和爱因斯坦共同出席有一次，卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴会，都受到了热闹的欢迎。卓别林一次宴会，都受到了热闹的欢迎。卓别林说：大家欢迎我是因为他们都能理解我，说：大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。大家欢迎你是因为他们都不理解你。说明了相对论深奥难懂，而说明了相对论深奥难懂，而且有悖于人们的日常生活。且有悖于人们的日常生活。由于相对论的观点
41、与人们的日常经验不太一致，甚至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，有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些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。科学家在内的很多人的反对。19211921年爱因斯坦获得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。理论的建立者得奖，相对论始终没
42、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。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。这件事对你有何启示？这件事对你有何启示？不要被常识和日常经验所蒙蔽，不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识并不一定总是正确的。常识并不一定总是正确的。19551955年年4 4月月1818日爱因斯坦逝世于美国。遵照他的遗日爱因斯坦逝世于美国。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑，骨灰撒在永远对人保密的地方。遗嘱执行者用念碑，骨灰撒在永远对人保密的地方。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的
43、葬礼：我们全都获益不浅，我们全都获益不浅，全世界都感谢他的教诲；全世界都感谢他的教诲；那专属他个人的东西，那专属他个人的东西，早已传遍广大人群。早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，他像行将陨灭的彗星，光华四射，光华四射，把无限的光芒同他的光芒永相连结。把无限的光芒同他的光芒永相连结。他的主治医生他的主治医生哈维哈维博士认为如此伟大的大脑，应该博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来。进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来。三三.量子论的诞生与发展量子论的诞生与发展1.量子论诞生的背景：量子论诞生的背景：19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射世纪初，电子和
44、放射线的发现，打开了原子的大门，人们对物线的发现，打开了原子的大门，人们对物质的认识深入到了原子内部即物质的微观质的认识深入到了原子内部即物质的微观结构。大量的实验表明，微观的粒子运动结构。大量的实验表明，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。不能用经典力学的理论来说明。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
45、教授。父亲是一位杰出的法律教授。普朗普朗克家是克家是德国人德国人所具有的最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山运动。到晚年的登山运动。1900年年德国德国普朗克提出量子普朗克提出量子假说，他认为，辐射像物质一样，假说，他认为，辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位比原子是由具有能量的基本单位比原子更小的粒子更小的粒子量子量子来实现的。这一来实现的。这一假说假说宣告了量子论的诞生宣告了量子论的诞生。2.量
46、子论的诞生量子论的诞生3.量子论的发展：量子论的发展：（1）爱因斯坦首先认识到量子概念，利用量子论）爱因斯坦首先认识到量子概念，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，提成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，提出光量子论。进一步推动了量子论的发展。出光量子论。进一步推动了量子论的发展。（2）丹麦物理学家玻尔在此基础上）丹麦物理学家玻尔在此基础上1913年提出了年提出了有关原子的量子理论。有关原子的量子理论。（3）20世纪世纪30年代年代一门新的物理学分支一门新的物理学分支量子量子力学（力学（研究微观世界粒子运动规律的科学）研究微观世界粒子运动规律的科学）建立起来。建立起来。（1
47、）使人类对微观世界的认识取得）使人类对微观世界的认识取得革命性革命性进步，进步，成为成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一世纪最深刻、最有成就的科学理论之一；（2 2）标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深）标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深）标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深）标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界入到了微观世界入到了微观世界入到了微观世界，弥补了经典物理学只认识宏观的不足。，弥补了经典物理学只认识宏观的不足。，弥补了经典物理学只认识宏观的不足。，弥补了经典物理学只认识宏观的不足。（3）在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促
48、进了在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展，人类从原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展，人类从原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展，人类从原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展，人类从此进入核能时代。此进入核能时代。此进入核能时代。此进入核能时代。（4 4）对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影）对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影）对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影）对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影响，响，
49、响，响，为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础，从而础，从而带来了许多划时代的技术创新。这直接推动了社带来了许多划时代的技术创新。这直接推动了社带来了许多划时代的技术创新。这直接推动了社带来了许多划时代的技术创新。这直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活 u今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于
50、量子论。航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。4.量子论和量子力学的影响：量子论和量子力学的影响：量子论和相对论量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，是现代物理学的两大支柱，构构成了现代物理学的基础成了现代物理学的基础。相对论和量子论相对论和量子论弥补了经弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。它典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式：思维方式不能绝对化。式：思维方式不能绝对化。量子力学和狭义