专题七：近代以来科学技术的辉煌 专题知识结构 科 学 革 命技 术 革 命物理学生物学经典力学 量子论相对论 进化论工业革命： “蒸汽时代”第二次工业革命：“电气时代 ”第三次科技革命：“ 信息时代”现代物 理学 红色——代表过去 蓝色——代表未来 黄绿——代表连结过 去到未来20052005世界物理年世界物理年对一般大众而言常被看成 是沙漏；对物理学家而言，这 个标识象征的是光锥 ，象征着 爱因斯坦在时间相对性上渊博 的见解及洞察力 近代物理学的奠基人和革命者伽利略 牛顿 普朗克 爱因斯坦经典力学 体系的创 立和发展量子理论的诞生(从普 朗克到爱因斯坦) 相对论的建立（爱因 斯坦）现代物理 学理论的 发展近代物理学的奠基人和革命者伽利略是经典力学的奠 基者(自由落体定律）牛顿是经典力学的建 立者（运动三定律和 万有引力定律）1、经典力学的奠基人——伽利略 1）亚里士多德的力学观：有力则动，无力则静 2）伽利略的力学观 （通过观察、实验和推理，得出结论)若不受阻则恒动贡献：创立自由落体定律一、从古典力学到经典力学历史意义：推翻了亚里士多德的学说，奠定了经 典力学的理论基础2.经典力学的建立者——牛顿 经 典 力 学 体 系牛顿运动三 定律惯性定律 加速度定律 作用和反作用力定律万有引力定律标志：《自然哲学的数学原理》（1687）３、历史意义1）实现理论的综合： ①牛顿的运动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 ②完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大 综合 ③成为近代科学形成的标志 2）指导科学研究 根据万有引力定律，人们准确地算出了地球的平 均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因 1919世纪末，物理学界连续发生了三个重大世纪末，物理学界连续发生了三个重大 事件，这就是事件，这就是X X射线射线、、放射性放射性和和电子的发现电子的发现。
这三大发现以实验事实使得原子不可分、不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，这就是所谓的体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的 ““物理学危机物理学危机””二二、、 从经典力学到现代物理学从经典力学到现代物理学（（1 1））1919世纪的物理学领域，在牛顿力学的基础上，世纪的物理学领域，在牛顿力学的基础上， 声学、光学、电磁和热学有了进一步发展声学、光学、电磁和热学有了进一步发展 （（2 2））1919世纪末，物理学界的重大研究课题是世纪末，物理学界的重大研究课题是黑体辐黑体辐 射射，，量子理论量子理论就是在此过程中发现的就是在此过程中发现的①①奥地利斯蒂芬奥地利斯蒂芬：：18791879年发现黑体辐射的总能量与年发现黑体辐射的总能量与 其温度之间的定量关系其温度之间的定量关系 ②②德国普朗克德国普朗克：：19001900年年在在《《关于正常光谱能量分布定关于正常光谱能量分布定 律的理论律的理论》》中提出量子概念。
中提出量子概念标志着量子理论的诞生标志着量子理论的诞生1 1、背景、背景2 2、量子论的诞生和发展、量子论的诞生和发展（（1 1）诞生）诞生黑体辐射黑体辐射任何物体都具有不断任何物体都具有不断辐射、吸收、辐射、吸收、 发射发射电磁波的本领辐射出去的电电磁波的本领辐射出去的电 磁波在各个波段是不同的，也就是磁波在各个波段是不同的，也就是 具有一定的具有一定的谱分布谱分布这种谱分布与这种谱分布与 物体本身的特性及其温度有关，因物体本身的特性及其温度有关，因 而被称之为而被称之为热辐射热辐射为了研究，物为了研究，物 理学家们定义了一种理想物体理学家们定义了一种理想物体———— 黑体黑体(black body)(black body)，以此作为热辐射，以此作为热辐射 研究的标准物体研究的标准物体所谓黑体是指所谓黑体是指入射的电磁波全部被入射的电磁波全部被 吸收，既没有反射，也没有透射吸收，既没有反射，也没有透射( ( 当当 然黑体仍然要向外辐射然黑体仍然要向外辐射) )普朗克普朗克，，生于基尔生于基尔18791879年年 普朗克在慕尼黑大学获得博士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学位后，先后在慕尼黑大学和 基尔大学任教。
由于量子论创基尔大学任教由于量子论创 立，普朗克获得立，普朗克获得19181918年年诺贝尔诺贝尔 物理学奖物理学奖普朗克是德国人所普朗克是德国人所 具有的最好具有的最好品质品质的范例：诚恳的范例：诚恳 、忠于职守，他的业余爱好是、忠于职守，他的业余爱好是 音乐，在这方面表现了专业艺音乐，在这方面表现了专业艺 术才干；另一项业余爱好是他术才干；另一项业余爱好是他 一直坚持到晚年的登山运动一直坚持到晚年的登山运动 （（1 1）德国）德国爱因斯坦爱因斯坦：：19051905年解释光电效应，得出年解释光电效应，得出 了光具有波粒二象性的结论；了光具有波粒二象性的结论；（（2 2）法国）法国德布罗意德布罗意：：19231923年提出物质波理论；年提出物质波理论；（（3 3））奥、德物理学家奥、德物理学家：建立量子力学建立量子力学1 1）量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，）量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系， 指导人们向物质运动的各个层面进行深入探讨；指导人们向物质运动的各个层面进行深入探讨；（（2 2）该理论从）该理论从根本上根本上改变了近代物理学中的传统观念，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重大变革。
使物理学乃至整个自然科学的观念都发生重大变革2 2）发展）发展3 3、意义、意义红色——代表过去 蓝色——代表未来 黄绿——代表连结过 去到未来20052005世界物理年世界物理年对一般大众而言常被看成 是沙漏；对物理学家而言，这 个标识象征的是光锥 ，象征着 爱因斯坦在时间相对性上渊博 的见解及洞察力 （1）、狭义相对论1905年，爱因斯坦发表了《论动体 的电动力学》，创立了狭义相对论狭义相对论认为：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２、爱因斯坦的“时空”——相对论（2）、广义相对论 1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论广义相对论认为，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，空间弯曲的程度体现为引力场强 度广义相对论第一次阐述了四维时 空和物质的分布相联系的重要思想1 1）相对论的建立是对牛顿力学体系的继承）相对论的建立是对牛顿力学体系的继承 和发展，是对近代物理学理论框架的重大突破和发展，是对近代物理学理论框架的重大突破 ，深刻揭示了，深刻揭示了空间和时间空间和时间的本质属性的本质属性2 2）这种全新的时空观，运动观和物质观的形）这种全新的时空观，运动观和物质观的形 成，是人类成，是人类思想发展思想发展史中的一次史中的一次根本性变革根本性变革，对，对 整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。
整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响3 3）同量子论一起构成代物理学的）同量子论一起构成代物理学的基本理论基本理论 框架2 2、意义、意义 1717世纪以来自然科学发展的原因世纪以来自然科学发展的原因政治：政治：经济：经济：文化：文化：个人：个人：资产阶级革命资产阶级革命为资本主义发展、科技进为资本主义发展、科技进 步开辟了道路步开辟了道路资本主义工业和商品经济的发展资本主义工业和商品经济的发展，为近代，为近代 自然科学的发展奠定了物质基础并成为主要动自然科学的发展奠定了物质基础并成为主要动 力力人文主义和理性精神人文主义和理性精神解放了人们的思想，解放了人们的思想， 推动了近代科技发展推动了近代科技发展科学家的实践和刻苦钻研科学家的实践和刻苦钻研，也促进了科，也促进了科 学的发展学的发展。