71近代物理學(xué)的奠基人和革命者

1、科學(xué)科學(xué)指運(yùn)用范疇、定理、定律等指運(yùn)用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實(shí)世界思維形式反映現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律規(guī)律的的知識(shí)體系知識(shí)體系。技術(shù)技術(shù)泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自泛指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種然科學(xué)原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法工藝操作方法與與技能技能。古代科學(xué)技術(shù)古代科學(xué)技術(shù)近代科學(xué)技術(shù)近代科學(xué)技術(shù)研究對(duì)象研究對(duì)象研究方法研究方法兩者關(guān)系兩者關(guān)系近代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生近代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生分門別類分門別類整體考察整體考察科學(xué)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)理論科學(xué)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)理論直觀感受，哲學(xué)思辨直觀感受，哲學(xué)思辨兩相分離兩相分離密切結(jié)合密切結(jié)合 1 1、時(shí)間：、時(shí)間：1515

2、世紀(jì)下半葉世紀(jì)下半葉 2 2、原因：、原因： （1 1）經(jīng)濟(jì)上：西歐封建社會(huì)內(nèi)部逐漸產(chǎn)生了）經(jīng)濟(jì)上：西歐封建社會(huì)內(nèi)部逐漸產(chǎn)生了資本主義資本主義的生產(chǎn)方式。的生產(chǎn)方式。 （2 2）思想上：）思想上：文藝復(fù)興文藝復(fù)興使人從長(zhǎng)期的基督教神學(xué)的束使人從長(zhǎng)期的基督教神學(xué)的束縛中解放出來(lái)。縛中解放出來(lái)。 3 3、古代和近代科學(xué)技術(shù)的區(qū)別、古代和近代科學(xué)技術(shù)的區(qū)別本專題總體知識(shí)結(jié)構(gòu)本專題總體知識(shí)結(jié)構(gòu) 科科學(xué)學(xué)革革命命技技術(shù)術(shù)革革命命物理學(xué)物理學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)域生物學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展（從伽利略到牛頓）（從伽利略到牛頓）量子理論的誕生（從普朗克到愛(ài)因斯坦）量子理論的誕生（從

3、普朗克到愛(ài)因斯坦）相對(duì)論的建立（愛(ài)因斯坦）相對(duì)論的建立（愛(ài)因斯坦）進(jìn)化論理論進(jìn)化論理論（達(dá)爾文與赫胥黎）（達(dá)爾文與赫胥黎）萬(wàn)能原動(dòng)機(jī)與萬(wàn)能原動(dòng)機(jī)與“蒸汽機(jī)時(shí)代蒸汽機(jī)時(shí)代”（瓦特）（瓦特）電力的廣泛應(yīng)用與電力的廣泛應(yīng)用與“電氣時(shí)代電氣時(shí)代”（法拉第、西門子、愛(ài)迪生等）（法拉第、西門子、愛(ài)迪生等）現(xiàn)代信息技術(shù)與信息時(shí)代現(xiàn)代信息技術(shù)與信息時(shí)代現(xiàn)代物理現(xiàn)代物理學(xué)理論的學(xué)理論的發(fā)展發(fā)展為什么我是站在地面上而不是飄在空中的？為什么我是站在地面上而不是飄在空中的？為什么拍打別人手心的時(shí)候我的手也會(huì)感覺(jué)到痛？為什么拍打別人手心的時(shí)候我的手也會(huì)感覺(jué)到痛？在乘坐公交的時(shí)候，如果遇到一個(gè)急剎車，我們?cè)诔俗坏臅r(shí)候

4、，如果遇到一個(gè)急剎車，我們的身體總是往前沖的，為什么？的身體總是往前沖的，為什么？海寧是觀潮圣地，你能告訴我最佳的觀潮時(shí)間是海寧是觀潮圣地，你能告訴我最佳的觀潮時(shí)間是什么時(shí)候嗎？理由是？什么時(shí)候嗎？理由是？判天地之美，析萬(wàn)物之理判天地之美，析萬(wàn)物之理的的伽利略：伽利略：通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和推理，得出結(jié)論：通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和推理，得出結(jié)論：如果運(yùn)動(dòng)物體不如果運(yùn)動(dòng)物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者伽利略（意大利）亞里士多德：亞里士多德：力學(xué)觀：力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體

5、才能運(yùn)動(dòng)，沒(méi)必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力的作用，物體就會(huì)靜止。有力的作用，物體就會(huì)靜止。通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和推理創(chuàng)立了自通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和推理創(chuàng)立了自由落體定律，推翻了亞里士多德的學(xué)由落體定律，推翻了亞里士多德的學(xué)說(shuō)，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。說(shuō)，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。16871687年，牛頓撰寫的年，牛頓撰寫的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理出版，出版， 標(biāo)志著經(jīng)典理學(xué)體系的初步建立。標(biāo)志著經(jīng)典理學(xué)體系的初步建立。2、經(jīng)典力學(xué)的建立者牛頓（英國(guó)）（1 1）經(jīng)典理學(xué)體系）經(jīng)典理學(xué)體系物體運(yùn)動(dòng)三大定律慣性定律加速度定律作用力與反作用力定律萬(wàn)有引力定律（2 2）建立標(biāo)志）建立標(biāo)

6、志 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(yáng)為什么升起落下？這些今天看來(lái)簡(jiǎn)單之極的問(wèn)題，在當(dāng)時(shí)卻是根本無(wú)法認(rèn)識(shí)和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。 大國(guó)崛起解說(shuō)詞 英國(guó)著名詩(shī)人英國(guó)著名詩(shī)人亞歷山大亞歷山大波普波普曾經(jīng)寫過(guò)一曾經(jīng)寫過(guò)一首贊美牛頓的詩(shī)：首贊美牛頓的詩(shī)：自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。上帝說(shuō)：上帝說(shuō)：“讓牛頓去吧讓牛頓去吧! !”于是，一切成為光明。于是，一切成為光明。根據(jù)材料，結(jié)合教材，說(shuō)說(shuō)牛頓的經(jīng)典力學(xué)有何影響？（3 3）經(jīng)典力學(xué)建立的意義）經(jīng)典力學(xué)建立的意義牛頓的運(yùn)動(dòng)三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為牛頓

7、的運(yùn)動(dòng)三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個(gè)近代物理學(xué)的重要支柱。整個(gè)近代物理學(xué)的重要支柱。牛頓力學(xué)體系對(duì)自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說(shuō)牛頓力學(xué)體系對(duì)自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說(shuō)明，從而完成了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合。明，從而完成了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合。使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達(dá)到相當(dāng)完善的程度。使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達(dá)到相當(dāng)完善的程度。標(biāo)志近代科學(xué)的形成。標(biāo)志近代科學(xué)的形成。具有驚人的預(yù)見(jiàn)性和巨大的理論指導(dǎo)意義具有驚人的預(yù)見(jiàn)性和巨大的理論指導(dǎo)意義A A、準(zhǔn)確算出了地球的平均密度和扁平率；、準(zhǔn)確算出了地球的平均密度和扁平率；B B、正確地解釋了潮汐的成因；

8、、正確地解釋了潮汐的成因；C C、發(fā)現(xiàn)了海王星；、發(fā)現(xiàn)了海王星；3、經(jīng)典力學(xué)的特征（1 1）注重實(shí)驗(yàn)）注重實(shí)驗(yàn)（2 2）數(shù)學(xué)化）數(shù)學(xué)化（3 3）研究人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界）研究人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的物理學(xué)理論嗎？物理學(xué)理論嗎？1919世紀(jì)末，面對(duì)經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，世紀(jì)末，面對(duì)經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：有的物理學(xué)家表示：“1919世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈。建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈?！?” 經(jīng)典物理學(xué)是以日常生

9、活中常見(jiàn)的低速運(yùn)動(dòng)的物體為研究對(duì)象的，一旦進(jìn)入光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確在這種背景下，在這種背景下，相對(duì)論與量子論相對(duì)論與量子論應(yīng)運(yùn)而生應(yīng)運(yùn)而生二、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展二、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展1、量子論的誕生和發(fā)展普朗克（德國(guó)）（1 1）誕生）誕生（2 2）發(fā)展發(fā)展二、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展二、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展1、量子論的誕生和發(fā)展普朗克（德國(guó)）（3 3）影響）影響今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機(jī)到核能，航今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機(jī)到核能，航天，生物技術(shù)，幾乎沒(méi)有哪個(gè)領(lǐng)域不依賴于量子論。天，生物技術(shù)，幾乎沒(méi)有哪個(gè)領(lǐng)域不依賴于量子論。 此情形并未能持久，

10、此情形并未能持久，魔鬼喝道：魔鬼喝道：“嗬！讓愛(ài)因斯坦問(wèn)世！嗬！讓愛(ài)因斯坦問(wèn)世！”世界又變得難以捉摸。世界又變得難以捉摸。-英國(guó)現(xiàn)代派詩(shī)人英國(guó)現(xiàn)代派詩(shī)人J.CJ.CSquireSquire英國(guó)著名詩(shī)人英國(guó)著名詩(shī)人亞歷山大亞歷山大波普波普曾經(jīng)寫過(guò)一首曾經(jīng)寫過(guò)一首贊美牛頓的詩(shī)：贊美牛頓的詩(shī)：自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。上帝說(shuō)：上帝說(shuō)：“讓牛頓去吧讓牛頓去吧!”!”于是，一切成為光明。于是，一切成為光明。狹義相對(duì)論發(fā)表狹義相對(duì)論發(fā)表100100周年，周年，也許全世界只有幾十個(gè)人能完全理解他的真諦，也許全世界只有幾十個(gè)人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對(duì)論對(duì)

11、人類生活的巨大改變。但這并不能掩蓋相對(duì)論對(duì)人類生活的巨大改變。 2、相對(duì)論的建立愛(ài)因斯坦（德國(guó)）（1 1）狹義相對(duì)論（）狹義相對(duì)論（19051905） 這個(gè)故事形象地說(shuō)明了時(shí)間和空間的相對(duì)性。 愛(ài)因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻愛(ài)因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻 為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說(shuō)明，為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說(shuō)明，愛(ài)因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說(shuō)：愛(ài)因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說(shuō)：“我我打個(gè)比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在打個(gè)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(shuō)愛(ài)，那么，同樣的公園柳蔭下與女士談情說(shuō)愛(ài)，那么，同樣的時(shí)間你覺(jué)得哪一個(gè)更長(zhǎng)？時(shí)間你覺(jué)得哪一個(gè)更長(zhǎng)？”男青年說(shuō)：男青年

12、說(shuō)：“當(dāng)當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺(jué)得長(zhǎng)久。然坐在火爐上烤的時(shí)間覺(jué)得長(zhǎng)久。”愛(ài)因斯愛(ài)因斯坦說(shuō)：坦說(shuō)：“這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。”“天上方一日，人間已一年” 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”的星際旅行的星際旅行 乘坐“光子火箭”以光速作星際旅行，回到地球時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)什么變化？相對(duì)論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需相對(duì)論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一個(gè)小時(shí)；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船要一個(gè)小時(shí)；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測(cè)定也是一個(gè)小時(shí)。但是由地面上的人員，來(lái)測(cè)里的人測(cè)定也是一個(gè)小時(shí)。但是由地面上的人員，來(lái)測(cè)定在宇宙飛船中播放的時(shí)間呢？根據(jù)

13、牛頓的理論，因?yàn)槎ㄔ谟钪骘w船中播放的時(shí)間呢？根據(jù)牛頓的理論，因?yàn)闀r(shí)間是絕對(duì)的，所以也是一小時(shí)；但是愛(ài)因斯坦的理論時(shí)間是絕對(duì)的，所以也是一小時(shí)；但是愛(ài)因斯坦的理論則認(rèn)為應(yīng)該是一個(gè)多小時(shí)，因?yàn)闀r(shí)間是相對(duì)的，在不同則認(rèn)為應(yīng)該是一個(gè)多小時(shí)，因?yàn)闀r(shí)間是相對(duì)的，在不同速度下測(cè)量時(shí)間，長(zhǎng)度是不一樣的。速度下測(cè)量時(shí)間，長(zhǎng)度是不一樣的。 2、相對(duì)論的建立愛(ài)因斯坦（德國(guó)）（1 1）狹義相對(duì)論（）狹義相對(duì)論（19051905）2、相對(duì)論的建立愛(ài)因斯坦（德國(guó)）（2 2）廣義相對(duì)論（）廣義相對(duì)論（19161916）愛(ài)因斯坦的愛(ài)因斯坦的“時(shí)空彎曲時(shí)空彎曲”概念概念2、相對(duì)論的建立愛(ài)因斯坦（德國(guó)）（3 3）相對(duì)論建立的意義

14、）相對(duì)論建立的意義量子論和相對(duì)論量子論和相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱兩大支柱，量子論的，量子論的形成標(biāo)志著人類對(duì)于客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從形成標(biāo)志著人類對(duì)于客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界宏觀世界深深入到入到微觀世界。微觀世界。量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。 托勒密托勒密創(chuàng)造了一創(chuàng)造了一個(gè)宇宙，他持續(xù)了一個(gè)宇宙，他持續(xù)了一千四百年。千四百年。牛頓牛頓也創(chuàng)也創(chuàng)造了一個(gè)宇宙，持續(xù)造了一個(gè)宇宙，持續(xù)了三百年。了三百年