近代物理學(xué)的奠基人和革命者用

近代物理學(xué)的奠基人和革命者用古代科學(xué)技術(shù)近代科學(xué)技術(shù)研究對(duì)象研究方法兩者關(guān)系近代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生分門(mén)別類(lèi)整體考察科學(xué)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)理論直觀感受，哲學(xué)思辨兩相分離密切結(jié)合

1、時(shí)間：15世紀(jì)下半葉

2、原因：（1）經(jīng)濟(jì)上：西歐封建社會(huì)內(nèi)部逐漸產(chǎn)生了資本主義的生產(chǎn)方式。（2）思想上：文藝復(fù)興使人從長(zhǎng)期的基督教神學(xué)的束縛中解放出來(lái)。

3、古代和近代科學(xué)技術(shù)的區(qū)別第2頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天伽利略（1564——1642）牛頓（1642——1727）

普朗克（1858——1947）

愛(ài)因斯坦（1879——1955）物理學(xué)革命經(jīng)典力學(xué)體系近代自然科學(xué)的形成——相對(duì)論——量子論近代科學(xué)之父實(shí)驗(yàn)科學(xué)近代物理學(xué)的奠基人和革命者第3頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天【分析比較】

中西近代科技發(fā)展原因比較第4頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天【預(yù)習(xí)檢測(cè)】1、伽利略創(chuàng)立了__________，從而推翻了亞里士多德的學(xué)說(shuō)。2、牛頓《___________》發(fā)表，標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)體系的初步建立。3、量子理論誕生的時(shí)間和標(biāo)志是4、___同_____一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。自由落體定律

自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理1900年《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》相對(duì)論量子理論第5頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天經(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6頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1、了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。2、知道量子論、相對(duì)論的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其意義。第7頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天伽利略：通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和推理，得出結(jié)論：如果運(yùn)動(dòng)物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。突出成就：創(chuàng)立自由落體定律一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展1、背景①在中世紀(jì)的歐洲，亞里士多德的學(xué)說(shuō)長(zhǎng)期被教會(huì)奉為教條。②伽利略創(chuàng)立了自由落體定律，推翻了亞里士多德的學(xué)說(shuō)。

————經(jīng)典力學(xué)的奠基者亞里士多德：力學(xué)觀：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。第8頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？

“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？問(wèn)題設(shè)計(jì)一

(萬(wàn)有引力定律；微積分；運(yùn)動(dòng)三大定律：慣性定律、加速度定律、作用和反作用定律。)

第9頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓（1）內(nèi)容①運(yùn)動(dòng)三定律：17世紀(jì)末，牛頓得出慣性定律、加速度定律和作用力和反作用力定律，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。②萬(wàn)有引力定律：牛頓從研究地球?qū)υ虑蛞θ胧?，綜合開(kāi)普勒等人的成果，運(yùn)用微積分，成功導(dǎo)出萬(wàn)有引力定律。（2）代表著作：1687年，牛頓撰寫(xiě)的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版，標(biāo)志著近代自然科學(xué)體系的形成。他在書(shū)中確定了解決萬(wàn)有引力問(wèn)題的物體運(yùn)動(dòng)三大定律，闡明萬(wàn)有引力的概念并把它應(yīng)用到天文學(xué)中。他在書(shū)中還解釋了潮汐現(xiàn)象、地球的圓扁形狀等問(wèn)題。第10頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天慣性定律加速度定律作用和反作用定律物理運(yùn)動(dòng)三大定律萬(wàn)有引力定律經(jīng)典力學(xué)體系2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓

牛頓力學(xué)體系及數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的研究成果記載在他的科學(xué)巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中。第11頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天回答：巨人們包括哪些人？牛頓的成就與前人研究成果的關(guān)系?

“巨人肩上的思索”

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?。”關(guān)系：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。前人基礎(chǔ)（伽利略、笛卡爾、開(kāi)普勒）注重實(shí)驗(yàn)。第12頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、牛頓力學(xué)體系建立的意義是什么？①對(duì)自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出系統(tǒng)的、合理的說(shuō)明，完成了人類(lèi)對(duì)自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合。②自然科學(xué)擺脫了神學(xué)的束縛，進(jìn)入全面繁榮的時(shí)代，各門(mén)科學(xué)的理論體系紛紛建立起來(lái)，推動(dòng)了自然科學(xué)的發(fā)展。③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④1846年，海王星的發(fā)現(xiàn)，體現(xiàn)了自然科學(xué)所具有的驚人的預(yù)見(jiàn)力和巨大的理論指導(dǎo)意義第13頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天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。海王星的發(fā)現(xiàn)第14頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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？

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)確在這種背景下，相對(duì)論與量子論應(yīng)運(yùn)而生第15頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天標(biāo)志：1900年，德國(guó)科學(xué)家普朗克提出量子概念，后在《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》中闡述了這一思想，標(biāo)志著量子理論的誕生二、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展影響：量子力學(xué)成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導(dǎo)者人們向物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的各個(gè)層面進(jìn)行深入探討。標(biāo)志著人類(lèi)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。改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念,使物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的觀念發(fā)生了重大變革。1、量子論的誕生與發(fā)展──普朗克發(fā)展：（1）德國(guó)愛(ài)因斯坦：解釋光電效應(yīng)，得出光具有波粒二象性；

（2）法國(guó)德布羅意：提出物質(zhì)波理論；

（3）奧、德物理學(xué)家：建立量子力學(xué)下一頁(yè)第16頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天狹義相對(duì)論發(fā)表100周年，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)人類(lèi)生活的巨大改變。

第17頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天

關(guān)于相對(duì)論，有人說(shuō)：這個(gè)形式簡(jiǎn)潔優(yōu)美的理論蘊(yùn)藏了太多令人驚訝的內(nèi)容，100年來(lái)，人們時(shí)時(shí)從中悟出宇宙層出不窮的奧秘，直到今天，這里還有很多內(nèi)容沒(méi)有被我們悟透。……這個(gè)“優(yōu)美的理論”包含了哪些主要內(nèi)容呢？讓我們一起來(lái)領(lǐng)略相對(duì)論的奧妙。

優(yōu)美的理論—相對(duì)論第18頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天相對(duì)論的建立--愛(ài)因斯坦（1）狹義相對(duì)論創(chuàng)立：1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》原理：一是相對(duì)性原理，二是光速不變?cè)?，認(rèn)為時(shí)間和空間都與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)，隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化意義：使牛頓經(jīng)典力學(xué)所說(shuō)的絕對(duì)時(shí)間和空間不存在了，揭露了物質(zhì)和能量的相當(dāng)性，為原子能的利用奠定了理論基礎(chǔ)。（2）廣義相對(duì)論創(chuàng)立：1916年，愛(ài)因斯坦發(fā)表《廣義相對(duì)論基礎(chǔ)》原理：①一是等效原理，二是廣義相對(duì)性②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③空間、時(shí)間不是獨(dú)立的實(shí)在，它們是物質(zhì)存在的形式意義：第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想下一頁(yè)第19頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天這個(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?！睈?ài)因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻。第20頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天【當(dāng)堂測(cè)驗(yàn)】“使人類(lèi)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)展”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量子理論的提出D第21頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、相對(duì)論建立的意義

愛(ài)因斯坦相對(duì)論的建立，是對(duì)近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時(shí)間的可變性，而且說(shuō)明，無(wú)論是空間還是時(shí)間都不能單獨(dú)發(fā)生變化，時(shí)空的變化和時(shí)空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)密不可分。

這種全新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀和物質(zhì)觀的形成，是人類(lèi)思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對(duì)整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。量子論和相對(duì)論構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。相對(duì)論的發(fā)表標(biāo)志著人類(lèi)邁入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)時(shí)代。第22頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天

由于相對(duì)論的觀點(diǎn)與人們的日常經(jīng)驗(yàn)不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對(duì)論從一開(kāi)始就受到包括一些科學(xué)家在內(nèi)的很多人的反對(duì)。1921年愛(ài)因斯坦獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，當(dāng)時(shí)不少德國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威脅說(shuō)，如果給相對(duì)論授獎(jiǎng)，他們就要退回已獲得的獎(jiǎng)?wù)?，結(jié)果評(píng)選委員會(huì)只好讓愛(ài)因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者得獎(jiǎng)，相對(duì)論始終沒(méi)有獲得諾貝爾獎(jiǎng)。但相對(duì)論在物理學(xué)上卻非常合理且為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。想一想:上述現(xiàn)象說(shuō)明了什么問(wèn)題?給我們什么啟發(fā)?說(shuō)明：象許多事物一樣，科學(xué)的發(fā)展道路也并非一帆風(fēng)順，往往會(huì)遇到很多阻力。啟示：要敢于懷疑常識(shí)，勇于創(chuàng)新，因?yàn)榧词股钪辛?xí)以為常、看起來(lái)無(wú)懈可擊的規(guī)律也可能是不科學(xué)的。第23頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天成功的秘訣：

A＝x＋y＋zA代表成功，x代表艱苦的勞動(dòng)，y代表正確的方法，z代表少說(shuō)廢話(huà)。成功的秘訣：第24頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天

相對(duì)論打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，但并非全盤(pán)否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而狹義相對(duì)論反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對(duì)牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一種特例（物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包括在相對(duì)論體系中?！竞献魈骄俊浚合鄬?duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系第25頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天鞏固提高3．近代科學(xué)形成的標(biāo)志是（）A.卡爾創(chuàng)立解析幾何B.達(dá)爾文創(chuàng)立生物進(jìn)化論學(xué)說(shuō)C.牛頓力學(xué)體系的建立D.道爾頓科學(xué)的原子論的建立

1．中世紀(jì)，誰(shuí)的學(xué)說(shuō)長(zhǎng)期被教會(huì)奉為教條（）

A.亞里斯多德B.牛頓C.愛(ài)因斯坦D.伽利略2．創(chuàng)立了自由落體定律，從而推翻了亞里斯多德的學(xué)說(shuō)的是（）A.伽利略 B.牛頓C.愛(ài)因斯坦 D.普朗克AAC第26頁(yè),共28頁(yè)，2024年2月25日，星期天6．海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)（）A.哥白尼日心說(shuō)的推算 B.牛頓理論的推測(cè)C.法拉第學(xué)說(shuō)的計(jì)算 D.愛(ài)因斯坦對(duì)時(shí)間、空間屬性的揭示4