近代物理學的奠基人和革命者

1、近代以來科學技術的輝煌近代以來科學技術的輝煌科學革命科學革命物理學物理學生物學生物學技術革命技術革命三次工業(yè)革命三次工業(yè)革命 通過物理課的學習，你所知通過物理課的學習，你所知道的物理學家及其成就有哪些？道的物理學家及其成就有哪些？伽利略伽利略牛頓牛頓愛因斯坦愛因斯坦普朗克普朗克牛頓牛頓自由落體定律自由落體定律 “ “巨人肩上的思索巨人肩上的思索” 牛頓曾謙遜地說：牛頓曾謙遜地說：“如果我如果我比別人看得遠些，那是因為我站比別人看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上。在巨人們的肩上?！?” （一）經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立和發(fā)展（一）經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立和發(fā)展 “我好像是一個在海邊玩耍的孩子，不我好像是一個

2、在海邊玩耍的孩子，不時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海。全未探明的真理之海?！?牛頓臨終遺言牛頓臨終遺言 （1 1）牛頓撿到了哪些）牛頓撿到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美麗的貝殼美麗的貝殼”？ （2 2）他是怎么撿到這些）他是怎么撿到這些“光滑的石子光滑的石子”和和“美麗的貝殼美麗的貝殼”的？的？ （3 3）他撿拾這些）他撿拾這些“石子石子”和和“貝殼貝殼”的的過程給我們哪些啟示？過程給我們哪些啟示？慣性定律慣性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反

3、作用定律物理運動物理運動三大定律三大定律1.萬有引力萬有引力定律定律2.經(jīng)典力學體系經(jīng)典力學體系 牛頓力學體系及數(shù)學、牛頓力學體系及數(shù)學、天文學方面的研究成果記天文學方面的研究成果記載在他的科學巨著載在他的科學巨著自然自然哲學的數(shù)學原理哲學的數(shù)學原理中。中。 英國著名的哲學家休謨曾說：英國著名的哲學家休謨曾說：“我們被放在這有如戲院我們被放在這有如戲院的世界上，每個事件的起源和緣由卻完全隱瞞不讓我們知道，的世界上，每個事件的起源和緣由卻完全隱瞞不讓我們知道，我們既沒有足夠的智慧預見未來，也沒有能力防止那些使我我們既沒有足夠的智慧預見未來，也沒有能力防止那些使我們不斷受傷害的不幸事件發(fā)生。我們被

4、懸掛在永恒的疑懼之們不斷受傷害的不幸事件發(fā)生。我們被懸掛在永恒的疑懼之中中” ” 大國崛起大國崛起解說詞解說詞 三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的往低處流？太陽為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的問題，在當時卻是根本無法認識和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，問題，在當時卻是根本無法認識和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類才終于結束了這種狀態(tài)。人類才終于結束了這種狀態(tài)。 大國崛起大國崛起解說詞解說詞經(jīng)典力學體系的歷史地位經(jīng)典力學體系的歷史地位（1 1）標志著近代科學的誕生；）標志著近代科學的誕生；（

5、2 2）完成了人類對自然界認識上的）完成了人類對自然界認識上的 第一次理論大綜合；第一次理論大綜合；（3 3）體現(xiàn)了自然科學驚人的預見力和巨）體現(xiàn)了自然科學驚人的預見力和巨大的理論指導意義。大的理論指導意義。對地球認識的變化對地球認識的變化海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)哈雷慧星軌道的推算哈雷慧星軌道的推算 長期以來，人們一直認為彗星是神秘的，不吉利長期以來，人們一直認為彗星是神秘的，不吉利的災星，根本不能用科學來說明。牛頓的好友哈雷用的災星，根本不能用科學來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學算出了牛頓力學算出了16821682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周

6、期是回歸周期是75767576年，由此預言它將在年，由此預言它將在17581758年再次出年再次出現(xiàn)?，F(xiàn)。5353年以后的年以后的17581758年（當時哈雷已去世），這顆彗年（當時哈雷已去世），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學性。律的科學性。 1919世紀末，面對經(jīng)典物理學近世紀末，面對經(jīng)典物理學近乎完美的發(fā)展，有的物理學家表示：乎完美的發(fā)展，有的物理學家表示：“1919世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成，世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學家只是修飾和完美這座今后物理學家只是修飾和完美這座大廈。大廈?！?質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力

7、學體系真的是質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學體系真的是最完美的物理學理論嗎？最完美的物理學理論嗎？（二）量子理論的誕生（二）量子理論的誕生1 1、普朗克提出量子假說。、普朗克提出量子假說。2 2、愛因斯坦提出光的量子理論。、愛因斯坦提出光的量子理論。3 3、量子論的意義、量子論的意義 量子力學標志著人類對客觀規(guī)律的認識，量子力學標志著人類對客觀規(guī)律的認識，開始從開始從宏觀世界宏觀世界深入到深入到微觀世界微觀世界。今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機到核能，航天，生物技術，幾乎沒有哪個手機到核能，航天，生物技術，幾乎沒有哪個領域不依賴于量子論。領域不依賴于量子論。 （

8、三）相對論的建立（三）相對論的建立 1 1、狹義相對論。、狹義相對論。 19051905年，愛因斯坦發(fā)表了年，愛因斯坦發(fā)表了論動體的電動力論動體的電動力學學，創(chuàng)立了狹義相對論。，創(chuàng)立了狹義相對論。狹義相對論認為：時間和空間都與物質(zhì)的運動有狹義相對論認為：時間和空間都與物質(zhì)的運動有關，隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化。關，隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化。狹義相對論的基礎：狹義相對論的基礎：相對性原理相對性原理 光速不變原理光速不變原理紅色紅色代表過去代表過去藍色藍色代表未來代表未來黃綠黃綠表連結過表連結過 去到未來去到未來20052005世界物理年世界物理年對物理學家而言，這個標對物理學家而言，這個標

9、識象征的是光錐；對一般大眾識象征的是光錐；對一般大眾而言常被看成是沙漏，象征著而言常被看成是沙漏，象征著愛因斯坦在時間相對性上淵博愛因斯坦在時間相對性上淵博的見解及洞察力。的見解及洞察力。狹義相對論發(fā)表狹義相對論發(fā)表100100周年，周年，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。 例例1 1：愛因斯坦關于相對論的比喻。：愛因斯坦關于相對論的比喻。 為了對這一深奧的理論做通俗的說明，為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風趣地對一名男青年說：愛因斯坦曾經(jīng)風趣地對

10、一名男青年說：“我我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？時間你覺得哪一個更長？”男青年說：男青年說：“當當然坐在火爐上烤的時間覺得長久。然坐在火爐上烤的時間覺得長久?！睈垡蛩箰垡蛩固拐f：坦說：“這就是我的相對論內(nèi)容。這就是我的相對論內(nèi)容?！?這個故事形象地說明了時間和空這個故事形象地說明了時間和空間的相對性。間的相對性。 “天上方一日，人間已一年天上方一日，人間已一年” 例例2 2：“情景假設情景假設”的方式：的方式：乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”的星際旅行的

11、星際旅行 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”以光速作星際旅行，以光速作星際旅行，回到地球時，我們會發(fā)現(xiàn)什么變化？回到地球時，我們會發(fā)現(xiàn)什么變化？2 2、廣義相對論、廣義相對論 19161916年，愛因斯坦又建立了廣義相對論。年，愛因斯坦又建立了廣義相對論。 廣義相對論認為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是廣義相對論認為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結構取決于物質(zhì)的平坦的，而是彎曲的，空間的結構取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力的程度體現(xiàn)為引力場強度?？臻g、時間不是獨立的實在，而是物質(zhì)場強度?？臻g、時間不是獨立的實在，而是物質(zhì)存在的形式。存在的形

12、式。 廣義相對論第一次闡述了廣義相對論第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系分布相聯(lián)系的重要思想。的重要思想。愛因斯坦的愛因斯坦的“時空彎曲時空彎曲” 相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學牛頓力學反映的是反映的是宏宏觀物體低速運動觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而的客觀規(guī)律，而狹義相對論狹義相對論反映反映的是的是物體高速運動物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例（物繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態(tài)），包

13、括在相對論體系中。體低速運動狀態(tài)），包括在相對論體系中。3 3、相對論與牛頓力學的關系：、相對論與牛頓力學的關系：4 4、相對論建立的意義、相對論建立的意義 愛因斯坦相對論的建立，是對近代物理愛因斯坦相對論的建立，是對近代物理學理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、學理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時間的可變性，時空的變化和時空結構同物時間的可變性，時空的變化和時空結構同物質(zhì)的運動和狀態(tài)密不可分。質(zhì)的運動和狀態(tài)密不可分。 這種全新的這種全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學和哲學都產(chǎn)生了極其深革，對整個自然科學和哲學都產(chǎn)生了極其深遠的影響。同量子理論一起，構成了現(xiàn)代物遠的影響。同量子理論一起，構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。理學的基本理論