第11课 物理学的重大进展

1、第第1111课课 物理学的重大发展物理学的重大发展 第第1212课课 破解生命起源之迷破解生命起源之迷 第第1313课课 从蒸汽机到互联网从蒸汽机到互联网 第四单元第四单元 近代以来世界的科学发展历程近代以来世界的科学发展历程 第11课 物理学的重大进展物理学的重大进展 伽利略伽利略牛牛 顿顿爱因斯坦爱因斯坦普朗克普朗克 天主教宣扬只有地球有天体天主教宣扬只有地球有天体 绕着转动，地球是中心。绕着转动，地球是中心。 哥白尼提出哥白尼提出日心说日心说，掀起天文掀起天文 学的革命学的革命 信奉信奉“日心说日心说” 的布鲁诺的布鲁诺(1548-(1548- 1600)1600)被教会以火刑被教会以火

2、刑 处死。处死。 哥白尼（1473-1543） 近代科学开端的标志：近代科学开端的标志： 天文学革命天文学革命 近代科学正式形成的标志：近代科学正式形成的标志： 经典力学体系的建立经典力学体系的建立 （15641642） 一、经典力学一、经典力学:近代近代 1 1、背景：、背景： 思想：思想： 经济：经济： 主观：主观： 文艺复兴的推动文艺复兴的推动 资本主义的发展资本主义的发展 科学家的探索科学家的探索 （15641642） 一、经典力学一、经典力学 “近代科学之父近代科学之父”。 他他 的发现以及他开始的科学研的发现以及他开始的科学研 究方法，究方法，标志着物理学的真标志着物理学的真 正开

3、端。正开端。 伽利略伽利略(1564(15641642), 1642), 意大利意大利人人 亚里士多德 “落体的速度与重量成正比” 月球表面光滑 伽利略曾在伽利略曾在 意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔 上作过自由落体上作过自由落体 的实验。结果两的实验。结果两 个重量相差个重量相差10倍倍 的的球同时落地球同时落地， 从而证明了亚里从而证明了亚里 士多德的观点是士多德的观点是 错误的。错误的。 （1）成就：成就： C C 开创近代科学研究方法：开创近代科学研究方法：观察实验、逻辑论证观察实验、逻辑论证。 A A 物理学：外力改变运动状态物理学：外力改变运动状态 自由落体定律自由落体定律 B B 天

4、文学：天文学：自制望远镜，证实自制望远镜，证实“日心说日心说” 为经典力学的创立和发展奠定了基础。为经典力学的创立和发展奠定了基础。 开创近代科学开创近代科学 （2）意义：）意义： 2、伽利略：奠基者、伽利略：奠基者 著作著作自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理 (1687(1687年年) ) 出生于英国的林肯郡，出生于英国的林肯郡， 16651665年毕业于著名的剑年毕业于著名的剑 桥大学。牛顿曾经长期桥大学。牛顿曾经长期 担任英国皇家学会会长。担任英国皇家学会会长。 17271727年病逝，被安葬于年病逝，被安葬于 威斯敏斯特教堂，这是威斯敏斯特教堂，这是 一种极高的荣誉。一种极高的荣誉。

5、 牛顿牛顿（1642-1727） A、物体物体运动三大定律和万有引力定律运动三大定律和万有引力定律。建立。建立 经典力学体系经典力学体系。 （1）成就：）成就： 3、牛顿：建立者、牛顿：建立者 （2）特点：）特点：实验为基础、数学为表达形式实验为基础、数学为表达形式 （3 3）推动天文学的发展。）推动天文学的发展。 （1 1）对自然界认识上的第一次综合。）对自然界认识上的第一次综合。 3、影响、影响 （2 2）标志着近代科学的形成标志着近代科学的形成 海王星的发现海王星的发现 经典力学体系是最完美的物理经典力学体系是最完美的物理 学理论吗？学理论吗？ 有的物理学家表示：有的物理学家表示：“19

6、19世纪已经将物理大厦世纪已经将物理大厦 全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座 大厦。大厦。” 高速高速运动的微观粒子发生的运动的微观粒子发生的 现象及与时间空间的关系，是现象及与时间空间的关系，是 经典力学无法解释的！经典力学无法解释的！ 1 1、背景背景： 思想：思想： 主观：主观： 两次工业革命两次工业革命 科学家的探索精神科学家的探索精神 启蒙运动影响启蒙运动影响 经济：经济： 自身需要：自身需要： 物理学危机物理学危机 二、相对论的创立：现代二、相对论的创立：现代 现代最伟大的物理学现代最伟大的物理学 家。家。1879年出生于德国的年出生于

7、德国的 一个犹太人家一个犹太人家 爱因斯坦（爱因斯坦（1879-19551879-1955） 他穿的袜子左右脚常不同颜色；他穿的袜子左右脚常不同颜色； 爱因斯坦的小故事爱因斯坦的小故事 用手推车推孩子散步，竟会由于用手推车推孩子散步，竟会由于 专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里； 陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书； 19521952年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为以色列年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为以色列 都是犹太人，爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没都是犹太人，爱因

8、斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没 有接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。有接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。 （1 1） 并非全盘否定并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学。 （2 2） 牛顿力学：牛顿力学：宏观物体低速宏观物体低速运动规律，运动规律， 狭义相对论狭义相对论：宏观物体高速运动宏观物体高速运动的客观规律，的客观规律，继承发展继承发展。 （3 3）牛顿力学是相对论的一种特例（低速状态）牛顿力学是相对论的一种特例（低速状态） 3、相对论和经典力学的关系、相对论和经典力学的关系 A、狭义相对论 B、广义相对论 2 2、成就：、成就： 经典力学经典力学 狭义相对论狭义相对论 广义相对

9、论广义相对论 爱因斯坦关于相对论的比喻爱因斯坦关于相对论的比喻 为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱 因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个我打个 比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳 荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉 得哪一个更长？得哪一个更长？”男青年说：男青年说：“当然坐在火炉当然坐在火炉 上烤的时间觉得长久。上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：爱因斯坦说：“这就这就 是我的相对论内容。是我的相对论内容。” 这个故事形象地说明了时

10、间和空间的这个故事形象地说明了时间和空间的 相对性。相对性。 4 4、历史意义、历史意义 相对论的提出是物理学领域的一次重大相对论的提出是物理学领域的一次重大 革命。革命。 它深刻的揭示了时间和空间的本质属性。它深刻的揭示了时间和空间的本质属性。 它也发展了牛顿力学，推动了物理学发展到一它也发展了牛顿力学，推动了物理学发展到一 个新的高度。个新的高度。 学思 笑话笑话 u有一次卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴有一次卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴 会都受到了热闹欢迎，卓别林说：大家欢会都受到了热闹欢迎，卓别林说：大家欢 迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你 是因

11、为他们都不理解你。是因为他们都不理解你。 u说明：说明：相对论深奥难懂相对论深奥难懂，而且，而且有悖于有悖于 人们的日常生活。人们的日常生活。 u狭义相对论发表狭义相对论发表100100周年，也许全世界只周年，也许全世界只 有有几十个人几十个人能完全理解他的真谛能完全理解他的真谛 2 2、诞生：普朗克、诞生：普朗克 量子假说量子假说 三、量子论的诞生与发展：现代三、量子论的诞生与发展：现代 （1）19C末末-20C初初,深入到原子内部深入到原子内部 （2）微观的粒子运动不能用经典力学来解释）微观的粒子运动不能用经典力学来解释 普朗克（普朗克（1858185819471947） 生于基尔。他的父

12、亲是一位生于基尔。他的父亲是一位 杰出的法律教授。普朗克家杰出的法律教授。普朗克家 是德国人所具有的最好品质是德国人所具有的最好品质 的范例：诚恳，忠于职守。的范例：诚恳，忠于职守。 18791879年普朗克在慕尼黑大学年普朗克在慕尼黑大学 获得博士学位后，先后在慕获得博士学位后，先后在慕 尼黑大学和基尔大学任教。尼黑大学和基尔大学任教。 由于量子论创立，普朗克获由于量子论创立，普朗克获 得得19181918年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。 （量子领域）（量子领域） （1 1）19001900年，普朗克提出量子假说；年，普朗克提出量子假说； （2 2）爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效

13、应；）爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应； （3 3）玻尔提出有关原子的量子理论；）玻尔提出有关原子的量子理论； （4 4）20c30s20c30s量子力学建立。量子力学建立。 （1 1）使人类对微观世界的认识取得革命性的进步；）使人类对微观世界的认识取得革命性的进步； （2 2）弥补了经典力学在认识微观世界方面的不足。）弥补了经典力学在认识微观世界方面的不足。 3 3、成就：、成就： 4 4、影响、影响 四、相对论和量子论的共同影响：四、相对论和量子论的共同影响： 1 1、构成了现代物理学的基础，弥补经典力、构成了现代物理学的基础，弥补经典力 学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。 2 2、开阔人们的视野，、开阔人们的视野，改变人们认识世界角度改变人们认识世界角度 和方式。和方式。 成就成就经典力学（即牛顿力学）经典力学（即牛顿力学） 相对论相对论 的提出的提出 量子论量子论 的诞生的诞生 奠基奠基创立创立 年代年代 科学家科学家 国籍国籍 原因原因 本课小结本课小结 量子力学和狭义相量子力学和狭义相 对论结合形成原子对论结合形成原子 核物理学核物理学，爱因斯，爱因斯 坦于坦于20世纪初提出世纪初提出 质量能量公式质量能量公式 E=MC2，为核能的，为核能的 开发提供