实用一、近代物理学的奠基人和革命者

专题七近代以来科学技术的辉煌科学线索：

1、伽利略是经典力学奠基者，他的落体定律和匀速、加速运动概念，标志着物理学的真正开端。

2、牛顿是经典力学的建立者，他的物体机械运动三大定律和万有引力定律，标志着近代物理学的形成。

3、爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论，是物理学思想的一次重大革命。相对论否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示时间和空间的本质属性，即时空的可变性及时空变化的联系性，树立起新的时空观、运动观和物质观。量子论及在其基础上发展起来的量子力学，促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学分支的发展，使人类对客观物质世界的认识，由宏观世界深入到微观世界。

4、以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地理学等学科的理论也都发生了革命性的突破。

5、生物进化论的诞生，破解了生命起源之迷，给基督教神学以致命打击，在科学界和思想界产生了巨大深远震动。技术线索：

主要讲了近代以来的三次科技革命。

1、蒸汽时代。瓦特改良的蒸汽机，被称为万能蒸汽机，是工业革命中最伟大的发明，他解决了工业发展的动力问题，从此工业革命轰轰烈烈的开展起来，人类社会进入“蒸汽时代”。轮船、火车的出现，把原来彼此隔离的世界联系起来，改变了世界的格局。

2、电气时代。电气技术的应用，引发了第二次工业革命，人类社会进入“电气时代”。电力成为工业发展的主要动力。电灯、电话、电报、电车、电影、无线电、广播电台的相继问世，改善了信息交流，便捷了交通运输，加强了世界各地联系，丰富了人们的娱乐生活，使世界面貌大为改观。

3、信息时代。互联网的诞生，标志着信息时代到来，人类进入信息化社会。人类正面临一个蓬勃发展的全新的文明形态。网络与社会生活融为一体，把人类推向一个新的生活空间。项目传统科学近代科学考察对象把自然界作为一个整体

把自然界划分为不同的领域和侧面，分门别类加以研究，逐步形成以某一类自然现象为研究对象的自然科学的各门学科。研究手段

依靠直观感受和哲学思辨对自然界提出种种猜测

依靠科学实验来检验和发展科学理论，应用数学方法使科学知识日益精确化。科学与技术的关系

科学——依赖学者的潜心研究。技术——依赖工匠对各种实用技艺的继承和发展。科学与技术相分离。

科学与技术从一开始就相互联系，并逐步走向密切结合，技术在科学的指导和推动下取得了长足进步。一、近代物理学的奠基人和革命者探究：他们分别是什么人？有什么贡献？二、经典力学体系的创立和发展1、经典力学的奠基者——伽利略（意大利、17世纪）一、近现代物理学的发展过程经典力学奠基者（17世纪初）经典力学建立者（17世纪晚期）从经典力学发展到相对论、量子论（19世纪末～20世纪初）伽利略（意）牛顿（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）2、经典力学的建立者——牛顿（英国、17世纪末）三、现代物理学理论的发展1、量子理论的诞生和发展——普郎克（德国、1900年）2、相对论的建立——爱因斯坦（德国、20世纪初）科学勃兴进展辉煌转化生产科技革命文艺复兴思想解放经典力学、相对论和量子论、进化论三次科学技术革命科技历程思想基础：文艺复兴和宗教改革运动解放了人们的思想，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到实验科学的时代；物质基础：新航路开辟后，各国通过海外殖民扩张与掠夺，大量资本积累促进了资本主义经济的迅速发展。

理论基础：以伽利略为代表的科学家勇于探索的努力，奠定了经典力学的理论基础。（伽利略、笛卡尔、开普勒）（一）经典力学：背景认识史上的飞跃——经典力学1、亚里士多德2、伽利略3、牛顿

力学观：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。亚里士多德

“物体下落的速度和重量成比例”的学说。亚里士多德的学说长期被教会奉为教条伽利略

力学观：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。自由落体定律：

1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体落地下的速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。推翻了亚里士多德的学说

1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。伽利略的折射式望远镜伽利略的手稿证明了哥白尼的“日心说”的正确性。

地心说

中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的“宇宙帐篷说”。后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心，托马斯·阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的理论基础

牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。（一）经典力学：标志：内容：特点：意义：局限：2、牛顿创立经典力学1687年《自然哲学的数学原理》运动三大定律和万有引力定律牛顿三大定律【牛顿第一定律】即惯性定律【牛顿第二定律】牛顿第二定律的一般表述为：物体运动的加速度a的大小与其所受合力的大小成正比，与其质量m成反比，加速度a的方向与所受合力F的方向相同。其表示式为F＝kma【牛顿第三定律】即“作用与反作用定律”。牛顿的运动三定律：惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。

万有引力定律。

——它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。牛顿的力学体系（经典力学体系）标志：1687年《自然哲学的数学原理》

牛顿能创立经典力学体的条件有哪些？（请结合书本第120页的内容）前人的基础，注重实验

经典力学显著的特征：以实验为基础，以数学为表达形式。

难点突破：经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位及其影响。

牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。

伽利略的发现标志着物理学的真正开端，为经典力学的建立奠定了基础。三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。——《大国崛起》解说词难点突破：经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位及其影响。

（1）经典力学具有惊人的预见性和巨大的理论指导意义。A、准确算出了地球的平均密度和扁平率B、正确地解释了潮汐的成因C、发现了海王星、冥王星（2）经典力学促进了两次科技革命的出现。（3）经典力学打击了神学，促进了人们思想解放。（4）经典力学为量子论和相对论奠定了理论基础，标志着近代科学的形成。（一）经典力学：标志：内容：特点：意义：局限：2、牛顿创立经典力学1687年《自然哲学的数学原理》运动三大定律和万有引力定律以实验为基础，以数学为表达形式（1）对解析和预见物理现象有决定性意义（发现海王星，计算地球密度和扁平率，解释潮汐现象等）；（2）使科学摆脱了神学的束缚向前发展；（3）标志着近代科学的形成，标志这人类科学时代的开始（4）引发了第一次科技革命。海王星和冥王星的发现海王星的发现

以前发现的行星，都是先通过肉眼或望远镜看到，然后根据观测记录计算出它们的运动轨道。而海王星的发现，是先通过理论分析，计算出了它的运动轨道，然后用望远镜按照计算的结果去观测，果然在预言的位置附近发现了它。2006年8月在布拉格召开的国际天文学联合会大会上通过了行星的定义。按照定义，冥王星已不能算是行星了，所以原先的太阳系九大行星就变成了八大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。解析：B。此题对图片信息的解读要求较高，第一层信息月亮受地球引力影响绕着地球转，第二层信息月亮运行同时还受其它星体引力的影响，科学家们正是根据万有引力定律预测和计算才发现了海王星的，故选B。此题用排除法也比较容易选出B。【高考真题】）图9是一张历史研究性学习涉笔活动宣传海报的配图。据此判断，下列标题中最适合于这份海报的是（

）A．“超越时空的梦想”

B．“探索与发现：海王星”C．“普朗克的假说与验证”

D．“比萨斜塔—亚里士多德力学学说的终结”（一）经典力学：标志：内容：特点：意义：局限：2、牛顿创立经典力学1687年《自然哲学的数学原理》运动三大定律和万有引力定律以实验为基础，以数学为表达形式（1）对解析和预见物理现象有决定性意义（发现海王星，计算地球密度和扁平率，解释潮汐现象等）；（2）把造物主（神）从无生命现象的研究领域驱逐出去；（3）标志着近代科学的形成。（4）经典力学及其后物理学的研究成果，促进了两次科技革命的出现。只适用宏观世界低速运动状态，绝对的时空观无法解释微观高速运动现象。英国著名诗人亚历山大·波普曾写过一首赞美牛顿的诗：自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：“让牛顿去吧!”于是，一切成为光明。

我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。

——牛顿

1727年，牛顿去世。英国以隆重的国葬仪式将他安葬在威斯敏斯特大教堂，这里一向是王公贵族的墓地，牛顿成为第一个安息在此的科学家。出殡的那天，成千上万的普通市民涌向街头为他送行；抬棺椁的，是两位公爵、三位伯爵和一位大法官；在教堂合唱的哀歌中，王公贵族、政府大臣和文人学士们一起向这位科学巨人告别。目睹了牛顿葬礼的法国思想家伏尔泰为之深深感动，他感慨道：“走进威斯敏斯特教堂，人们所瞻仰的不是君王们的陵寝，而是国家为感谢那些为国增光的最伟大人物建立的纪念碑。这便是英国人民对于才能的尊敬。”整个社会在向一个科学家表达着由衷的敬意，这是一个国家对于科学家的态度，也是一个国家对于科学的态度。总结认识：

1）经典力学的重要奠基者──伽利略；

2）经典力学的建立

──牛顿；驱走乌云的太阳——量子论19世纪末，物理学界的重大研究课题是黑体辐射问题。

高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！微观世界

量子论确实深奥难懂，甚至连量子论奠基人之一的玻尔都说：

“如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。”驱走乌云的太阳——量子论（1）量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系

——指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。（2）量子理论让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念

——使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。

它标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。

（二）量子论的诞生与发展：量子论背景成就意义19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到了原子的内部，宏观物体运动规律无法解释微观粒子的运动。提出：1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，标志量子论的诞生；发展：爱因斯坦用量子论成功解释了“光电效应”，丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论；20世纪30年代，量子力学建立起来。是人类认识微观世界的革命性的进步，与相对论一起弥补了经典力学，改变了人们认识世界的角度和方式；

成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，与相对论一起，构成了现代物理学的基础，推动了物理学自身的进步；照片里的他故事里的他四岁多还不会说话，家里人担心他是个低能儿。行为迟钝，他说话所用的时间比起别的孩子要多得多。照片里的他中小学时代常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不在焉、想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。16岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理、数学成绩很好，但由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。故事里的他照片里的他故事里的他大学里老师都不大看得起他，不愿意把他留下来做助教；他几次去请求，人家也不要他；甚至于有几次他几乎要失业了。几次在中学里面求职，最后在专利局里面找到一个职位。他每个星期要在专利局工作大概40多个小时。20世纪的科学伟人爱因斯坦

艾伯特·爱因斯坦（1879—1955），1879年3月14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。1894年举家迁居意大利米兰。1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学。爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。（三）爱恩斯坦创立相对论：1、背景:2、提出:3、内容：4、意义:19C科学技术的飞速发展；经典力学无法解释面临的新问题20C初，爱因斯坦（德）提出相对论。

空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。A、物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加；B、空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。（2）广义相对论：1916年（1）狭义相对论：1905年

穿越时空的梦想爱因斯坦为说明相对论讲了这样一个故事，在未来的某一时间里，有一对２０岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞船以２９万千米／秒的速度飞行，哥哥留在地理上，５０年以后，当哥哥已经变成白发老人时，他去迎接回到地球上的弟弟，却发现弟弟还是一个３０多岁的年轻人．天上一日，地上一年

爱因斯坦1905年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到“时间”会因速度快慢而改变的结论。

相对论的例子：一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。什么是狭义相对论？

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：“我打个比方，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，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说：“这就是我的相对论内容。”什么是广义相对论？广义相对论是新的万有引力概念

广义相对论的重要结论是，加速运动与引力场的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个的比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。

（二）爱恩斯坦创立相对论：1、背景:2、提出:3、内容：4、意义:19C科学技术的飞速发展；经典力学无法解释面临的新问题20C初，爱因斯坦（德）提出相对论。

空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。A、物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加；B、空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。（2）广义相对论：1916年（1）狭义相对论：1905年

是物理学领域的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性。它发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。爱因斯坦的“时空”——相对论（1）相对论的建立是对近代物理学理论框架的重大突破——深刻揭示了空间和时间的本质属性．

（2）相对论是人类思想发展史中的一次根本性变革——对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。

相对论与量子理论共同构成了现代物理学的基本理论框架。难点突破：

牛顿力学与爱因斯坦相对论的关系？时空观力学观运动规律适用范围牛顿牛顿力学

爱因斯坦

认为时空会随物体速度变化而变化；空间结构和性质取决于物质的分布。

相对论力学（包含牛顿力学）绝对时空观宏观世界低速运动微观世界高速运动狭义相对论发表100周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。

1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统，建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹。

1945年8月，美国先后在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。

他痛心地说：“早知如此，我宁可当个修表匠！”

我不知道第三次世界大战用什么武器，但是第四次世界大战人们将只会用木棒和石头打仗了。

——爱因斯坦

1955年4月18日，爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：

我们全都获益不浅，

全世界都感谢他的教诲；

那专属他个人的东西，

早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，

光华四射，

把无限的光芒同他的光芒永相连结。经典力学：解析低速运动、宏观世界物理现象近代物理学相对论：高速运动量子论：解释微观世界物理现象现代物理学为相对论的提出奠定基础继承和发展了经典力学经典力学、相对论、量子论的关系：以下为参考资料项目区别关系（地位）牛顿力学体系与狭义相对论牛顿宏观物体低速运动的客观规律狭义相对论打破绝对时间和绝对空间，牛顿力学是相对论的一种特例。但不是牛顿力学对全盘否定,而是继承和发展。狭义宏观物体高速运动的客观规律狭义与广义相对论狭义适用于高速运动中的匀速运动体系广义相对论第一次阐述四维时空和物质分布相联系的的重要思想。广义适用于高速运动中的加速运动体系科学家主要成就意义伽利略牛顿普朗克近代物理学发展过程中的主要成就及意义自由落体定律匀速运动、匀加速运动用自制的望远镜证明了哥白尼的“日心说”为经典力学奠定基础

证明哥白尼的“日心说”的正确性

《自然哲学的数学原理》（物体运动三大定律和万有引力定律）运动三定律是近代物理学的重要支柱

相对性原理、光速不变原理相对论（狭义、广义）量子理论爱因斯坦近代物理学理论框架的重大突破继承和发展了牛顿力学构成现代物理学的基本理论框架经典力学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为什么15世纪下半叶以后西方的科学技术取得了辉煌的成就？a.欧洲中世纪时期农业、手工业的发展，资本主义萌芽，为近代自然科学的兴起奠定了物质基础（物质基础）b.新兴资产阶级在生产中的技术改造和要求掌握政权，对自然科学的迫切需要。（经济上和政治上）c.文艺复兴以