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1、为什么我是站在地面上而不是飘在空中的？ 为什么拍打别人手心的时候我的手也会感觉到痛？ 在乘坐公交的时候，如果遇到一个急刹车，我们的 身体总是往前冲的，为什么？ 总括：近现代物理学的发展过程总括：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 ） 普朗克（德）量子理论 爱因斯坦（德）相对论 一、经典力学体系的创立和发展 1、背景： （1）受文艺复兴、宗教改革影响，科学逐渐从神学的桎 梏中解放出来； （2）资本主义发展提供了物质基础； （3）科学家勇于探索的精神。
2、 （1）经典力学的奠基者伽利略（意大利、17世纪 ） （2）经典力学的建立者牛顿（英国、17世纪末） 2、内容 ： 看书回答：牛顿力学产生前有哪些学说？ 亚亚里士 多德 伽利略 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。 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。 突出成就：创立自由落体定律 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。 3、经典力学的奠基者伽利略（意大利） （1）伽利略的成果 A、物理方面： B
3、、天文学方面： （2）伽利略的贡献 突出成果创立自由落体定律 制造天文望远镜、证明哥白尼“日心说”的正确 性 A、他的发现和他开始的科学研究方法，标志着物理学的真正开端. B、为经典力学的创立奠定了基础 C、开创了近代科学，被誉为“近代科学之父”。 实验,计算 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。 天文学方面：自制望远镜，证明了哥白尼的“日心说”的正确性。 伽利略的折射式望远镜 伽利略的手稿 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
4、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。 惯性定律 加速度定律 作用力和反作用力定律 物理运动 三大定律 万有引力 定律 经典力学体系 4、经典力学的建立者牛顿 1687自然哲学的数学原理 无论从科学史还是整 个人类的文明史来看这都是一本 划时代的巨著。 (1) 归纳总结：牛顿力学体系 形成条件 主要内容 形成标标志 前人的基础（伽利略、笛卡尔等）； 注重试验； 牛顿运动的三定律（惯性、加速度、作用 力和反作用力定律）、万有引力定律 1687年自然哲学的数学原理 （2）牛顿经典力学体系的历史地位 牛顿（ 16421727） 牛顿力学体系对
5、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。 标志近代科学的形成。 使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程 度，同时在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证 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； 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 哈雷慧星轨道的推算 长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本 不能用科学来说明。牛顿的好
6、友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现 的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在 1758年再次出现。53年以后的1758年（当时哈雷已去世），这颗彗 星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。 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 牛顿获得巨大成就的原因 1、具有虚怀若谷、谦虚好学精神； 2、勇于探索的科学精神； 3、科学的研究方法； 4、甘于寂寞，献身科学的精神等； 5、吸收伽利略等前人的研究成果
7、； 6、有利的社会环境：启蒙运动、英国资产 阶级革命的洗礼 质疑与思考：经典力学体系 是个完美的物理学理论吗？ 高速运动的微观粒子发生的现象， 是经典力学无法解释的！ 难点突破 牛顿力学体系的特征及局限性: (1)特征 注重实验。实验可以进一步揭示客观现象和过程 之间的逻辑关系，并由此得出重要的结论。力学 体系的数学化。主要运用他创立的微积分做计算工 具,这种数学化源于自然界内在的数学关系。 (2)局限性:牛顿经典力学体系建立在日常生活中常 见的低速运动的物质之上。在牛顿力学中,存在着绝 对的静止和绝对的时间。这种绝对的时空观符合人 们的日常经验,但无法解释高速运动的物体运动的规 律和微观世界
8、中的粒子,这说明牛顿力学体系面临着 危机和挑战。 19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件， 这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实 验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动 摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经 典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的 “物理学危机”。 过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间 和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎 宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下 ，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时 间上都以它为度量标准。 驱走乌云的太阳量子理论的诞生 二、量子理论； 1、背景：（简单了解一下） 19世
9、纪末20世纪初，电子和放射性 的发现，促进人们对物质的认识深 入到了原子内部。 但大量的实验表明，微观粒子的运 动不能用通常的宏观物体的运动规 律进行描述。 这就需要人们对微观世界开展研究 。 普朗克，生于基尔。1879年 普朗克在慕尼黑大学获得博士学 位后，先后在慕尼黑大学和基尔 大学任教。由于量子论创立，普 朗克获得1918年诺贝尔物理学奖 。他的父亲是一位杰出的法律教 授。普朗克是德国人所具有的最 好品质的范例：诚恳、忠于职守 ，他的业余爱好是音乐，在这方 面表现了专业艺术才干；另一项 业余爱好是他一直坚持到晚年的 登山运动。 （18581947） 量子理论的诞生 （2）德国物理学家普朗
10、克发现辐射过程中的能量颁布规律。 1900年，他提出量子概念。并发表关于正常光谱能量分布定律 的理论，标志着量子理论的诞生。 （3）1905年，德国科学家爱因斯坦提出光的量子理论。 1 1、量子论诞生 的背景： 19世纪的物理学领域，以牛顿力学为基础。 到19世纪末，物理学界的重大研究课题是 黑体辐射问题。 2、量子论诞生的过程： （1）1879年，奥地利物理学家斯蒂芬通过实验发现了黑体辐 射的总能量与其温度之间的定量关系。 （4）1923年，法国物理学家德布罗意提出物质波理论。 （5）在量子理论的基础上，奥地利、德国的物理学家建立了 量子力学。 3、量子论诞生影响： 标志着人类对客观规律的认
11、识，开始从宏观世界 深入到微观世界。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发生了重大变革。 今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核 能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量 子论。 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。” 量子论和相对论是现代物理学的两大 支柱，量子论的形成标志着人类对于客 观规律的认识，开始从宏观世界深入到 微观世界。 量子力学和狭义相对论结合形成原子 核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建 立核电站。量子力学还为电子技术、半 导体技术和激光技术等奠定了理论基础 。 此
12、情形并未能持久， 魔鬼喝道： “嗬！让爱因斯坦问世！” 世界又变得难以捉摸。 英国现代派诗人J.CSquire 三、爱因斯坦的“时空” 一沙一世界，一花一天堂。 无限掌中置，刹那成永恒。 徐志摩 译 艾伯特爱因斯坦（18791955），1879年诞生在德 国乌尔姆的犹太人家中。1894年举家迁居米兰。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
13、 新方法。 狭义相对论 创立 1905年爱因斯坦发表论动体的电动学，创 立了狭义相对论 内容： 时间和空间都与物质运动有关 时间和空间随着物质运动速度的变化而变化 影响： 打破了牛顿经典力学的绝对时空观 继承和发展了牛顿力学 奠定了利用原子能的理论基础 质量随着速度的 增加而增加，当速度 接近光速时，质量趋 于无穷大 ，时间停止 为零。E=mc2 三、爱因斯坦的相对论 如果一个人以光的速 度运动，他将看到一幅什 么样的世界景象呢？ 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的意义。 (2)广义相对论 提出：1916年 内容
14、： A.物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯的。 B.空间的结构取决于物质的质量及其分布情况。 C.空间弯曲的程度体现为引力场强度。 意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重 要思想 “相对论”妙解 有一次，群众包围了从德国移居美国的科学家爱因斯坦的住 宅，要他用“最简单的话”解释清楚他的“相对论”。当时， 据说全世界只有几个高明的科学家看得懂他关于“相对论”的 著作。 为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦风趣地对 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。
15、” 这故事形象说明了时间和空间相对性。 爱因斯坦相对论的意义： 是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅 揭示了空间、时间的可变性，时空的变化和时空结 构同物质的运动和状态密不可分。 这种全新的时空观、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 然科学和哲学都产生了极其深远的影响。 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 一个爱说废话而不爱用功的青年，整天 缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘 诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一 个公式给 他：Axyz 爱因斯坦解释道：“A 代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的 方法” “z代表什么？”青年迫不 及待地问。“代表少说废话。”爱因斯坦说 。 “爱因斯坦的相对论是人类思想史上 最伟大的成就之一，也许就是最伟大的 成就，它不是发现一个孤岛，而是发现 了新的科学思想的新大陆。” （英国）皇家学会会长汤姆逊 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
