近代物理學(xué)的奠基人和革命者之四

近代物理學(xué)的奠基人和革命者課件之四第1頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四專題七：近代以來(lái)科學(xué)技術(shù)的輝煌本專題總體知識(shí)結(jié)構(gòu)

科學(xué)革命技術(shù)革命物理學(xué)領(lǐng)域生物學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展（從伽利略到牛頓）量子理論的誕生（從普朗克到愛(ài)因斯坦）相對(duì)論的建立（愛(ài)因斯坦）進(jìn)化論理論（達(dá)爾文與赫胥黎）萬(wàn)能原動(dòng)機(jī)與“蒸汽機(jī)時(shí)代”（瓦特）電力的廣泛應(yīng)用與“電氣時(shí)代”（法拉第、西門(mén)子、愛(ài)迪生等）現(xiàn)代信息技術(shù)與信息時(shí)代現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展第2頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四探索·發(fā)現(xiàn)近代物理學(xué)的奠基人和革命者第3頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

材料一：人的思維創(chuàng)造一直在改變一個(gè)宇宙圖景。伽利略對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)就在于毀滅直覺(jué)的觀點(diǎn)而用新的觀點(diǎn)來(lái)代替它。這就是伽利略的發(fā)現(xiàn)的重大意義?！浴稅?ài)因斯坦談伽利略的貢獻(xiàn)》1、直覺(jué)的觀點(diǎn)和新的觀點(diǎn)分別指什么？2、伽利略對(duì)科學(xué)理論的貢獻(xiàn)是什么？飛躍之一:從經(jīng)驗(yàn)力學(xué)到經(jīng)典力學(xué)第4頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、經(jīng)典力學(xué)的奠基人——伽利略亞里士多德：力學(xué)觀：有力則動(dòng)，無(wú)力則靜伽利略：通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和推理，得出結(jié)論：若不受阻則恒動(dòng)突出成就：創(chuàng)立自由落體定律飛躍之一否定前人第5頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

材料二：真理不在蒙滿灰塵的權(quán)威著作中，而是在宇宙、自然界這部偉大的無(wú)字書(shū)中。在他離開(kāi)人世的前夕，他還重復(fù)著這樣一句話：“追求科學(xué)需要特殊的勇氣。”—伽利略語(yǔ)錄材料三：恩格斯稱他是“不管有何障礙，都能不顧一切而打破舊說(shuō)，創(chuàng)立新說(shuō)的巨人之一”。敢于否定權(quán)威，敢于探索的精神學(xué)習(xí)探究一第6頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四我所認(rèn)識(shí)的他第7頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

“我好像是一個(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)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)在我面前的是完全未探明的真理之海?！?/p>

——牛頓臨終遺言你知道牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？第8頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓經(jīng)典力學(xué)體系牛頓運(yùn)動(dòng)三定律慣性定律加速度定律作用和反作用力定律萬(wàn)有引力定律第9頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四３、經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位理論的綜合：①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)，成為整個(gè)近代物理學(xué)的重要支柱。②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。③成為近代科學(xué)形成的標(biāo)志。實(shí)踐的驗(yàn)證：根據(jù)萬(wàn)有引力定律，人們準(zhǔn)確地算出了地球的平均密度和扁平率，正確地解釋了潮汐的成因。

自然界和自然規(guī)律隱藏在黑暗中,

上帝說(shuō)，讓牛頓出生吧！于是一切都是光明?！巡?0頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計(jì)算它的軌道，可是計(jì)算結(jié)果總是同觀測(cè)紀(jì)錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀測(cè)無(wú)誤。那問(wèn)題是否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？法國(guó)的勒維列和英國(guó)的亞當(dāng)斯堅(jiān)信牛頓力學(xué)的正確，大膽猜想計(jì)算結(jié)果之所以不理想，是因?yàn)樘?yáng)系中還有一顆未知的行星，我們沒(méi)有考慮到它對(duì)天王星的引力作用。他們用牛頓力學(xué)算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。1848年9月23日，柏林天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)在收到勒維列來(lái)信的當(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星—海王星。勒維列無(wú)需觀測(cè)星空，就在筆尖上發(fā)現(xiàn)了新行星。牛頓力學(xué)又創(chuàng)造了新的奇跡。海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)第11頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四哈雷慧星軌道的推算

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來(lái)說(shuō)明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75—76年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。53年以后的1758年（當(dāng)時(shí)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(yàn)證了萬(wàn)有引力定律的科學(xué)性。第12頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四牛頓成就與前人之間的關(guān)系

牛頓曾謙遜地說(shuō)“如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟稀ＥｎD成功的條件：關(guān)系：前人的基礎(chǔ)（伽利略、笛卡爾、開(kāi)普勒）；注重實(shí)驗(yàn)……近代科學(xué)在否定中發(fā)展、在繼承中發(fā)展、在綜合中發(fā)展學(xué)習(xí)探究二第13頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

19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：“19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?！?/p>

經(jīng)典物理學(xué)是以日常生活中常見(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。第14頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四飛躍之二：從宏觀力學(xué)到現(xiàn)代物理學(xué)1、量子力學(xué)的誕生標(biāo)志：《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》意義：

量子力學(xué)標(biāo)志著人類對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界深入到微觀世界。第15頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四你不熟悉的他！1879年出生在德國(guó)的莫個(gè)小城三歲多還不會(huì)講話父母擔(dān)心他的智能是否會(huì)不及常人，直到10歲才送去上學(xué)當(dāng)年被校長(zhǎng)認(rèn)為“干什么都不會(huì)有作為”的笨學(xué)生第16頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

愛(ài)因斯坦出于對(duì)人類命運(yùn)的極大關(guān)注，寫(xiě)信建議美國(guó)務(wù)必?fù)屧诜ㄎ魉沟聡?guó)之前制造出原子彈；后來(lái)，當(dāng)原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來(lái)后，愛(ài)因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認(rèn)一生最大錯(cuò)誤就是建議研制原子彈。他痛心地說(shuō)，“早知如此，我寧可當(dāng)個(gè)修表匠！”反戰(zhàn)使者第17頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這個(gè)故事形象地說(shuō)明了時(shí)間和空間的相對(duì)性。

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)：“我打個(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，同樣的時(shí)間你覺(jué)得哪一個(gè)更長(zhǎng)？”男青年說(shuō)：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺(jué)得長(zhǎng)久?！睈?ài)因斯坦說(shuō)：“這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。”愛(ài)因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻。第18頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

（1）、狹義相對(duì)論1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。狹義相對(duì)論認(rèn)為：時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。２、愛(ài)因斯坦的“時(shí)空”——相對(duì)論第19頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）、廣義相對(duì)論1916年，愛(ài)因斯坦又建立了廣義相對(duì)論。

廣義相對(duì)論認(rèn)為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度。廣義相對(duì)論第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。第20頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四“天上方一日，人間已一年”

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)論能修正GPS（全球定位系統(tǒng)）

全球定位系統(tǒng)———GPS的應(yīng)用也已普及化了，許多城市的公共汽車(chē)、出租車(chē)上都安裝了它。早期的GPS接收器確定物體位置的誤差是在15米范圍內(nèi)，這個(gè)誤差可以用愛(ài)因斯坦相對(duì)論來(lái)修正。第21頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四經(jīng)驗(yàn)力學(xué)（中世紀(jì)）經(jīng)典力學(xué)（17世紀(jì)）現(xiàn)代物理學(xué)（19世紀(jì)末～20世紀(jì)初）伽利略（意）牛頓（英）普朗克（德）愛(ài)因斯坦（德）物理學(xué)的發(fā)展歷程亞里士多德第22頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展量子理論的誕生(從普朗克到愛(ài)因斯坦)

相對(duì)論的建立（愛(ài)因斯坦）現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展近代物理學(xué)的奠基人和革命者伽利略是經(jīng)典力學(xué)的奠基者(自由落體定律）牛頓是經(jīng)典力學(xué)的建立者（運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律）知識(shí)結(jié)構(gòu)第23頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四選擇題1、(2009年上海春季)法國(guó)數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家拉普拉斯曾經(jīng)這樣說(shuō)過(guò)：“不會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)牛頓，因?yàn)橐l(fā)現(xiàn)的世界只有一個(gè)?！迸ｎD所發(fā)現(xiàn)的“世界”是指()A．微積分B．反射望遠(yuǎn)鏡C．光的色散原理D．三大運(yùn)動(dòng)定律D2、(2008江蘇單科)一位科學(xué)家的墓碑上鐫刻著這樣的銘文：“他以神一般的力量……第一個(gè)說(shuō)明了行星的運(yùn)動(dòng)和圖像?！边@位科學(xué)家應(yīng)該是()A．伽利略B．牛頓C．愛(ài)因斯坦D．普朗克B第24頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、牛頓曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“如果說(shuō)我看得遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀！闭钦驹谫だ?、開(kāi)普勒等巨人的肩膀上，牛頓才建立起宏偉的經(jīng)典力學(xué)大廈，這座大廈建立起來(lái)的標(biāo)志是()A．《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》發(fā)表B．《物種起源》發(fā)表C．《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》發(fā)表D．《純粹理性批判》發(fā)表4、(2007年廣東單科，25)20世紀(jì)初，物理學(xué)本身發(fā)生了一場(chǎng)革命性的變化。下列選項(xiàng)中推動(dòng)這一變化的是A．電的發(fā)明和利用B．量子論的提出和發(fā)展C．經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展D．原子能在軍事上的應(yīng)用5、“使人類克服了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)步”指的是()A．牛頓力學(xué)體系的建立B．相對(duì)論的提出C．自由落體定律的提出D．量子論的提出CBD第25頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四6、(2007海南單科，19)20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)的一場(chǎng)變革。它()A．否定了經(jīng)典力學(xué)體系B．打破了絕對(duì)時(shí)空觀C．徹底解決了19世紀(jì)以來(lái)物理學(xué)面臨的危機(jī)D．標(biāo)志著對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)開(kāi)始進(jìn)入微觀粒子世界7、打破了經(jīng)典物理學(xué)的絕對(duì)化思維，為人們提供了辯證地看待世界的途徑的成就是()A．相對(duì)論的提出B．自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的提出C．量子論的提出D．萬(wàn)有引力定律的提出BA第26頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

8、對(duì)于愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的相對(duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系，比較準(zhǔn)確的說(shuō)法是()A．前者完全否定了后者B．前者發(fā)展和概括了后者C．后者發(fā)展了前者D．前者融合了后者9、(2009廣東汕頭)下列事件按因果關(guān)系排列正確的是①牛頓力學(xué)體系的建立②愛(ài)因斯坦相對(duì)論③啟蒙運(yùn)動(dòng)興起④三民主義↗②A．①→②→③→④B．①↘③→④①↘↗①C．③→④D．③②↗↘②→④

BB第27頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

1955年4月18日，愛(ài)因斯坦因主動(dòng)脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開(kāi)葬禮，不建墳?zāi)梗涣⒓o(jì)念碑?；鸹瘯r(shí)按照他的