高中历史必修三第四单元第11课物理学的重大进展

1、第十一课 物理学的重大进展经典力学 经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。 牛顿力学体系是人类对自然规律进行的第一次理论性概括和总结，它以实践为基础、以数学为表达形式，是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。 伽利略的杰出成就为牛顿经典力学的创立奠定了基础，标志着物理学的真正开端；牛顿力学体系的建立标志着近代科学的形成，是经典物理学的基础。 经典力学体

2、现了近代科学的显著特征：一是注重实验；另一个是数学化。这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。相对论的建立以太假说 物体之间的所有作用力都必须通过某种中间媒介物质来传递，不存在任何超距作用。因此，空间不可能是空无所有的，它被以太这种媒介物质所充满。以太虽然不能为人的感官所感觉，但却能传递力的作用，如磁力和月球对潮汐的作用力。 物理学家为了寻找以太，作了许多实验，设想了不同的以太模型。德国物理学家赫兹，认为物体运动时以太完全被物质所带动。但这种假设和光程差现象和斐索实验相矛盾。 以太假说巳陷入矛盾重重，进退维谷之中。它必须密度如此之小，可以让天体通行

3、无阻，但又比钢铁还刚劲千万倍。若假设它是绝对静止的，则与一些实验不相吻合；若假设它被运动物体所曳引，又与另一些实验相矛盾。为寻找它而进行的任何实验都得到否定的结果。爱因斯坦最先看到问题的实质，年他提出著名的狭义相对论。他指出：“光以太的引入将被证明是多余的。” 爱因斯坦抛弃了以太，也就抛弃了牛顿力学所设想的绝对运动和绝对参照系。狭义相对论认为电磁场本身就是客观的物质存在，它的传播是电磁场物质本身的运动，而不需要以太介质。随着狭义相对论的确立，以太巳失去存在的意义，终于被物理学家所抛弃。量子论的诞生与发展 在19世纪末,经典物理学理论已经发展到相当完备的阶段，在当时看来，物理学的发展似乎已达到了

4、巅峰，多数物理学家认为物理学的重要定律均已找到。然而，正当物理学界沉浸在满足的欢乐之中的时候，从实验上陆续出现了一系列重大发现，如固体比热、黑体辐射、光电效应、原子结构、这些新现象都涉及物质内部的微观过程，用已经建立起来的经典理论进行解释显得无能为力。特别是关于黑体辐射的实验规律，运用经典理论得出的瑞利-金斯公式，虽然在低频部分与实验结果符合得比较好，但是随着频率的增加，辐射能量单调地增加，在高频部分趋于无限大，即在紫色一端发散。这一情况被埃伦菲斯特称为“紫外灾难”。对迈克尔逊-莫雷实验所得出的“零结果”更是令人费解，实验结果表明，根本不存在“以太漂移”。这引起了物理学家的震惊，反映出经典物理学面临着严峻的挑战。NoImage 量子理论即在此基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理等学科的发展，标志着人类对客观世界的认识，开始从宏观世界深入到微观世界，开创了物理学的新纪元。 牛顿经典力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和