高中歷史必修三第四單元第11課物理學的重大進展

1、第十一課 物理學的重大進展經(jīng)典力學 經(jīng)典力學的基本定律是牛頓運動定律或與牛頓定律有關(guān)且等價的其他力學原理，它是20世紀以前的力學，有兩個基本假定：其一是假定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者的運動無關(guān)，物質(zhì)間相互作用的傳遞是瞬時到達的；其二是一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定。 牛頓力學體系是人類對自然規(guī)律進行的第一次理論性概括和總結(jié)，它以實踐為基礎(chǔ)、以數(shù)學為表達形式，是近代自然科學理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系。 伽利略的杰出成就為牛頓經(jīng)典力學的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)，標志著物理學的真正開端；牛頓力學體系的建立標志著近代科學的形成，是經(jīng)典物理學的基礎(chǔ)。 經(jīng)典力學體

2、現(xiàn)了近代科學的顯著特征：一是注重實驗；另一個是數(shù)學化。這種數(shù)學化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學關(guān)系。自然的數(shù)學結(jié)構(gòu)是近代科學的先驅(qū)們深信不疑的真理。相對論的建立以太假說 物體之間的所有作用力都必須通過某種中間媒介物質(zhì)來傳遞，不存在任何超距作用。因此，空間不可能是空無所有的，它被以太這種媒介物質(zhì)所充滿。以太雖然不能為人的感官所感覺，但卻能傳遞力的作用，如磁力和月球?qū)Τ毕淖饔昧Α?物理學家為了尋找以太，作了許多實驗，設(shè)想了不同的以太模型。德國物理學家赫茲，認為物體運動時以太完全被物質(zhì)所帶動。但這種假設(shè)和光程差現(xiàn)象和斐索實驗相矛盾。 以太假說巳陷入矛盾重重，進退維谷之中。它必須密度如此之小，可以讓天體通行

3、無阻，但又比鋼鐵還剛勁千萬倍。若假設(shè)它是絕對靜止的，則與一些實驗不相吻合；若假設(shè)它被運動物體所曳引，又與另一些實驗相矛盾。為尋找它而進行的任何實驗都得到否定的結(jié)果。愛因斯坦最先看到問題的實質(zhì)，年他提出著名的狹義相對論。他指出：“光以太的引入將被證明是多余的。” 愛因斯坦拋棄了以太，也就拋棄了牛頓力學所設(shè)想的絕對運動和絕對參照系。狹義相對論認為電磁場本身就是客觀的物質(zhì)存在，它的傳播是電磁場物質(zhì)本身的運動，而不需要以太介質(zhì)。隨著狹義相對論的確立，以太巳失去存在的意義，終于被物理學家所拋棄。量子論的誕生與發(fā)展 在19世紀末,經(jīng)典物理學理論已經(jīng)發(fā)展到相當完備的階段，在當時看來，物理學的發(fā)展似乎已達到了

4、巔峰，多數(shù)物理學家認為物理學的重要定律均已找到。然而，正當物理學界沉浸在滿足的歡樂之中的時候，從實驗上陸續(xù)出現(xiàn)了一系列重大發(fā)現(xiàn)，如固體比熱、黑體輻射、光電效應、原子結(jié)構(gòu)、這些新現(xiàn)象都涉及物質(zhì)內(nèi)部的微觀過程，用已經(jīng)建立起來的經(jīng)典理論進行解釋顯得無能為力。特別是關(guān)于黑體輻射的實驗規(guī)律，運用經(jīng)典理論得出的瑞利-金斯公式，雖然在低頻部分與實驗結(jié)果符合得比較好，但是隨著頻率的增加，輻射能量單調(diào)地增加，在高頻部分趨于無限大，即在紫色一端發(fā)散。這一情況被埃倫菲斯特稱為“紫外災難”。對邁克爾遜-莫雷實驗所得出的“零結(jié)果”更是令人費解，實驗結(jié)果表明，根本不存在“以太漂移”。這引起了物理學家的震驚，反映出經(jīng)典物理學面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。NoImage 量子理論即在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子力學，極大地促進了原子物理等學科的發(fā)展，標志著人類對客觀世界的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界，開創(chuàng)了物理學的新紀元。 牛頓經(jīng)典力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和