近代以来科学技术的辉煌

1、专题七专题七 近代以来科学技术的辉煌近代以来科学技术的辉煌科学勃兴科学勃兴 进展辉煌进展辉煌转化生产转化生产 科技革命科技革命文艺复兴文艺复兴 思想解放思想解放经典力学、相对经典力学、相对论和量子论、进论和量子论、进化论（化论（1 1、2 2课）课）三次科学技术革三次科学技术革命（命（3 3、4 4课）课）科技历程科技历程科科学学革革命命技技术术革革命命物理学物理学领域领域生物学生物学领域领域经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）量子理论的诞生（从普朗克量子理论的诞生（从普朗克到爱因斯坦）到爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）

2、进化论理论（达尔文与赫胥黎）进化论理论（达尔文与赫胥黎）万能原动机与万能原动机与“蒸汽机时代蒸汽机时代”（瓦特）（瓦特）电力的广泛应用与电力的广泛应用与“电气时代电气时代”（法拉第、西门子等）（法拉第、西门子等）现代信息技术与信息时代现代信息技术与信息时代现代物理现代物理学理论的学理论的发展发展近代物理学的奠基人和革命者近代物理学的奠基人和革命者一、经典力学的奠基一、经典力学的奠基伽利略的贡献伽利略的贡献亚里士多德：亚里士多德：力学观：力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。的作用，物体就会静止。伽利略：伽利略：通过观察

3、、实验和推理，得出结论：通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。碍，它将速度保持不变地持续运动下去。突出成就：突出成就：创立自由落体定律创立自由落体定律二、经典力学的建立二、经典力学的建立牛顿牛顿1 1、标志：、标志： 自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理2 2、条件：、条件：前人基础；注重实验前人基础；注重实验3、基本理论：、基本理论：牛顿力学三定律（构成了近代力学体系的基础，成为整个近牛顿力学三定律（构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱）；代物理学的重要支柱）；万有引力定律万有引力定律 4、意义：、意义：认识

4、上的飞跃认识上的飞跃理论的综合：理论的综合：牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。从此，科学摆脱了神学的束缚。论大综合。从此，科学摆脱了神学的束缚。实践的验证：实践的验证：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王星。人们还发现了海王星、冥王星。17811781年天王星

5、被发现，年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果确，大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。力作用。他

6、们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。力学又创造了新的奇迹。 海王星和冥王星的发现海王星和冥王星的发现三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展普朗克普朗克标志：标志： 关于正常光谱能量分布定律的理论关于正常光谱能量分布

7、定律的理论内容：内容：量子论量子论: :物体在发射辐射时和吸收辐射时物体在发射辐射时和吸收辐射时, ,以一定的以一定的数值的整数倍进行能量交换。能量也是由一份份数值的整数倍进行能量交换。能量也是由一份份“能量原能量原子子”构成的。构成的。发展：发展：爱因斯坦成功解释光电效应爱因斯坦成功解释光电效应影响：影响：量子力学标志着人类对客观规律的认识，开始从量子力学标志着人类对客观规律的认识，开始从宏宏观世界观世界深入到深入到微观世界微观世界。从根本上改变了近代物理学中的。从根本上改变了近代物理学中的传统观念传统观念( (宏观世界宏观世界),),使物理学乃至整个自然科学的观念使物理学乃至整个自然科学的

8、观念发生了重大变革。发生了重大变革。四、爱因斯坦的贡献四、爱因斯坦的贡献提出相对论提出相对论狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论相对论相对论打破经典力学的绝对时空观打破经典力学的绝对时空观进一步深化对时间空间和引进一步深化对时间空间和引力现象的认识力现象的认识19051905年年论动体的电动力学论动体的电动力学时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。动速度的变化而变化。物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，

9、空空间弯曲间弯曲的程度体现为引力场强度。的程度体现为引力场强度。 广义相对论第一次阐述了广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的四维时空和物质的分布相联系分布相联系的重要思想。的重要思想。意义：意义：1. 1. 是对近代物理学理论框架的重大突破，揭示了空间、是对近代物理学理论框架的重大突破，揭示了空间、时间的可变性，也说明时空的变化和时空结构同物质的时间的可变性，也说明时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。运动和状态密不可分。2.2.促进了全新的时空观、运动观和物质观的形成，是人促进了全新的时空观、运动观和物质观的形成，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和类思想发展史中

10、的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。哲学都产生了极其深远的影响。3.3.与量子理论共同构成了现代物理学的基本理论框架。与量子理论共同构成了现代物理学的基本理论框架。成功的秘诀：成功的秘诀：AxyzA A代表成功，代表成功，x x代表艰苦的劳动，代表艰苦的劳动，y y代表正确的方法，代表正确的方法， z z代代表少说废话。表少说废话。科学家科学家主要成就主要成就意义意义伽利略伽利略落体定律落体定律为经典力学奠定基础为经典力学奠定基础注重科学研究方法注重科学研究方法牛顿牛顿自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理（物体运动三大定律和（物体运动三大定律和万有引力定律）万有引力定律）标志着牛顿力学体系的形成标志着牛顿力学体系的形成标志着近代标志着近代科学的形成科学的形成爱因斯爱因斯坦坦相对论（狭义、广义）、相对论（狭义、广义）、光速不变原理光速不变原理P110和和111页页为现代自然为现代自然科学和现代科学和现代技术革命提技术革命提供了重要的供了重要的理论基础理论基础解释光电效应出现的现解释光电效应出现的现象和光的本质象和光的本质进一步推动了量子论的发展进一步推动了量子论的发展普朗克普朗克量子论量子论P111页。（改变了页。（改变了使使重大变革重大变革 ）物理学重大进展的主要成就及意义物理学重大进展的主要成就及意义意义：意义：量子论和相对论是现代物理学