近代物理學(xué)的發(fā)展

1、探究：探究：他們分別是什么人？有什他們分別是什么人？有什么貢獻(xiàn)？么貢獻(xiàn)？一一 近代物理學(xué)的奠基人和革命者近代物理學(xué)的奠基人和革命者一一. .經(jīng)典力學(xué)的奠基人經(jīng)典力學(xué)的奠基人伽利略的貢獻(xiàn)伽利略的貢獻(xiàn)二二. .經(jīng)典力學(xué)的建立者經(jīng)典力學(xué)的建立者牛頓的貢獻(xiàn)牛頓的貢獻(xiàn)三三. .物理學(xué)革命物理學(xué)革命普朗克和愛因斯坦的貢獻(xiàn)普朗克和愛因斯坦的貢獻(xiàn)亞里士多德亞里士多德伽利略伽利略 力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就會體才能運動，沒有力的作用，物體就會靜止。靜止。( (亞里士多德亞里士多德) )? 如果運動物體不受阻礙，它將速度如果運動物體不受阻礙，它

2、將速度保持不變地保持不變地持續(xù)運動持續(xù)運動下去。下去。 ( (伽利略伽利略) ) 1590 1590年，伽利略在比薩斜塔上做了年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量物體落地下的速度和重量成比例成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了19001900年之久的錯誤結(jié)論。年之久的錯誤結(jié)論。 后來，作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，后來，作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，馬褲也不紐扣，就走進(jìn)了大學(xué)餐廳。有一次，他在向一位

3、姑娘求婚時思想又開馬褲也不紐扣，就走進(jìn)了大學(xué)餐廳。有一次，他在向一位姑娘求婚時思想又開了小差，他腦海了只剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指，錯誤的了小差，他腦海了只剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指，錯誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因此終生未娶。此終生未娶。 他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過許多的笑話。一次，他邊讀書，邊煮雞蛋，等他揭開他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過許多的笑話。一次，他邊讀書，邊煮雞蛋，等他揭開鍋想吃雞蛋時，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)鍋想吃雞蛋時，卻

4、發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時，牛頓突然想到一個問題，便獨自進(jìn)了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見備好時，牛頓突然想到一個問題，便獨自進(jìn)了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見他出來，于是朋友就自己動手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤子，不告而別了。他出來，于是朋友就自己動手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤子，不告而別了。等牛頓想起，出來后，發(fā)現(xiàn)了盤子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過了，便轉(zhuǎn)身又等牛頓想起，出來后，發(fā)現(xiàn)了盤子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過了，便轉(zhuǎn)身又進(jìn)了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問題。進(jìn)了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問題。 16431643年年1 1月月4 4日，伽利略逝世的這日，伽利略逝世的這一天，

5、牛頓出生，只有三磅重，誰也沒一天，牛頓出生，只有三磅重，誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位科學(xué)巨人，并且竟活到了成為了一位科學(xué)巨人，并且竟活到了8585歲。原希望他成為一個農(nóng)民，但牛頓本歲。原希望他成為一個農(nóng)民，但牛頓本人卻無意于此。每次，母親叫他同傭人人卻無意于此。每次，母親叫他同傭人一道上市場，熟悉做交易的生意經(jīng)時，一道上市場，熟悉做交易的生意經(jīng)時，他便懇求傭人一個人上街，自己則躲在他便懇求傭人一個人上街，自己則躲在樹叢后看書。牛頓的好學(xué)精神感動了舅樹叢后看書。牛頓的好學(xué)精神感動了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)。父，于是舅父勸服了母親讓

6、牛頓復(fù)學(xué)。二、經(jīng)典力學(xué)的建立二、經(jīng)典力學(xué)的建立牛頓牛頓2 2、條件：、條件：4、意義：、意義：1 1、標(biāo)志：、標(biāo)志：自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理注重實驗注重實驗具有驚人的預(yù)見性和巨大的理論指導(dǎo)意義具有驚人的預(yù)見性和巨大的理論指導(dǎo)意義促進(jìn)近代科學(xué)的形成和發(fā)展促進(jìn)近代科學(xué)的形成和發(fā)展前人基礎(chǔ)前人基礎(chǔ); 3、基本理論：、基本理論：認(rèn)識上的飛躍認(rèn)識上的飛躍 萬有引力定律萬有引力定律 牛頓力學(xué)三定律牛頓力學(xué)三定律 牛頓牛頓(1642-1727)(1642-1727)17811781年天王星被發(fā)現(xiàn)，年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計算科學(xué)家用牛頓力學(xué)計算它的軌道，可是計算結(jié)它的軌道，可是計算結(jié)果總

7、是同觀測紀(jì)錄不大果總是同觀測紀(jì)錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀測無誤。那問題是否出測無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？法現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？法國的勒維列和英國的亞國的勒維列和英國的亞當(dāng)斯堅信牛頓力學(xué)的正當(dāng)斯堅信牛頓力學(xué)的正確，大膽猜想計算結(jié)果確，大膽猜想計算結(jié)果之所以不理想，之所以不理想，是因為太陽系中還有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對天王是因為太陽系中還有一顆未知的行星，我們沒有考慮到它對天王星的引力作用。他們用牛頓力學(xué)算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)星的引力作用。他們用牛頓力學(xué)算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文臺臺長在收到勒

8、維列來信的當(dāng)晚，日，柏林天文臺臺長在收到勒維列來信的當(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行用望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星星海王星。勒維列無需觀測星空，就在筆尖上發(fā)現(xiàn)了新行星。海王星。勒維列無需觀測星空，就在筆尖上發(fā)現(xiàn)了新行星。牛頓力學(xué)又創(chuàng)造了新的奇跡。牛頓力學(xué)又創(chuàng)造了新的奇跡。 海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)牛頓的經(jīng)典力學(xué)牛頓的經(jīng)典力學(xué) 牛頓是一位偉大的科學(xué)家。牛頓是一位偉大的科學(xué)家。數(shù)學(xué)界，他總結(jié)出了微積分；數(shù)學(xué)界，他總結(jié)出了微積分；在物理界，他總結(jié)出了萬有引在物理界，他總結(jié)出了萬有引力定律以及經(jīng)典力學(xué)的三大定力定律以及經(jīng)典力學(xué)的

9、三大定律；在光學(xué)方面，他最早發(fā)現(xiàn)律；在光學(xué)方面，他最早發(fā)現(xiàn)了白光的組成，指出了色散的了白光的組成，指出了色散的本質(zhì)。本質(zhì)。17271727年年3 3月月2020日，偉大日，偉大的牛頓逝世，他被埋葬在威斯的牛頓逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上鐫敏斯特教堂，在他的墓碑上鐫刻著：刻著：讓人們歡呼這樣一位讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經(jīng)多么偉大的人類榮耀曾經(jīng)在世界上存在！在世界上存在！ 我只不過是一個在海濱玩耍的小孩，不時地為比別人找到更光滑、更美麗的卵石和貝殼而高興。而在我面前的真理的海洋，卻完全是個謎。 牛頓 我之所以能比別人看得遠(yuǎn)些，是因為我站在巨人們的肩上。 牛頓 質(zhì)疑與思

10、考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的物理質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的物理學(xué)理論嗎？學(xué)理論嗎？ 19 19世紀(jì)末，面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完世紀(jì)末，面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：“1919世世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈。學(xué)家只是修飾和完美這座大廈。” ” 然而，高速運動的微觀粒子發(fā)生的然而，高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，是經(jīng)典力學(xué)無法解釋的！現(xiàn)象，是經(jīng)典力學(xué)無法解釋的！ 三三. .物理學(xué)革命物理學(xué)革命普朗克和愛因斯坦的貢獻(xiàn)普朗克和愛因斯坦的貢獻(xiàn)o普朗克的貢獻(xiàn)普朗克的貢獻(xiàn)提出量子論提出量子論o愛

11、因斯坦的貢獻(xiàn)愛因斯坦的貢獻(xiàn)提出相對論提出相對論o提出量子論和相對論的影響提出量子論和相對論的影響量子論量子論:物體在發(fā)射輻射時和物體在發(fā)射輻射時和吸收輻射時吸收輻射時,以一定的數(shù)值的以一定的數(shù)值的數(shù)倍進(jìn)行能量交換數(shù)倍進(jìn)行能量交換.提出提出“能能量原子量原子”標(biāo)志：標(biāo)志：關(guān)于正常光譜能量分關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論布定律的理論內(nèi)容：內(nèi)容：愛因斯坦成功解釋光電效應(yīng)愛因斯坦成功解釋光電效應(yīng)發(fā)展：發(fā)展：從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念(宏觀宏觀世界世界),使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念發(fā)生了使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念發(fā)生了重大變革重大變革影響：影響： 量

12、子論確實深奧難懂，甚至連量子量子論確實深奧難懂，甚至連量子論奠基人之一的玻爾都說：論奠基人之一的玻爾都說：“如果誰不如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。解量子論。”愛因斯坦的貢獻(xiàn)愛因斯坦的貢獻(xiàn)提出相對論提出相對論內(nèi)容：內(nèi)容：o意義：意義：狹義相對論狹義相對論廣義相對論廣義相對論相對論相對論打破經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀打破經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀進(jìn)一步深化對時間空間和引力現(xiàn)進(jìn)一步深化對時間空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識象的認(rèn)識2.2.促進(jìn)了全新的促進(jìn)了全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個

13、自然科學(xué)和哲學(xué)思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。1. 1. 是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，揭示了空間、是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，揭示了空間、時間的可變性，也說明時空的變化和時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)時間的可變性，也說明時空的變化和時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運動和狀態(tài)密不可分。的運動和狀態(tài)密不可分。3.3.與與量子理論量子理論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。19551955年年 4 4月月1818日因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他日因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮

14、，不建墳?zāi)?，不立紀(jì)的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳?zāi)?，不立紀(jì)念碑?；鸹瘯r按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及念碑?；鸹瘯r按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及所有音樂典禮。骨灰撒在永遠(yuǎn)對人保密的地方，為的是不所有音樂典禮。骨灰撒在永遠(yuǎn)對人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩結(jié)使任何地方成為圣地。遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩結(jié)束了那樸素的葬禮：束了那樸素的葬禮： 我們?nèi)极@益不淺，我們?nèi)极@益不淺， 全世界都感謝他的教誨；全世界都感謝他的教誨； 那專屬他個人的東西，那專屬他個人的東西， 早已傳遍廣大人群。早已傳遍廣大人群。 他像行將隕滅的彗星，他像行將隕

15、滅的彗星， 光華四射，光華四射， 把無限的光芒同他的光芒永相連結(jié)把無限的光芒同他的光芒永相連結(jié)。他的主治醫(yī)生賀維博士認(rèn)為如此偉大的大腦，應(yīng)該進(jìn)行研他的主治醫(yī)生賀維博士認(rèn)為如此偉大的大腦，應(yīng)該進(jìn)行研究，所以他便把愛因斯坦的大腦保留了下來，并切成究，所以他便把愛因斯坦的大腦保留了下來，并切成200200片帶走。但至今沒有結(jié)論。片帶走。但至今沒有結(jié)論。成功的秘訣 一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學(xué)家愛因斯坦，要他公開成功的纏著大科學(xué)家愛因斯坦，要他公開成功的秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一 個公式個公式給他：給他：Axyz 愛因

16、斯坦解釋道：愛因斯坦解釋道：“A代表成功，代表成功，x代表艱苦的勞動，代表艱苦的勞動，y代表代表正確的方法正確的方法” “z代表什么？代表什么？”青年迫青年迫不及待地問。不及待地問?！按砩僬f廢話。代表少說廢話?！睈垡蛩箰垡蛩固拐f坦說 提出提出: : 內(nèi)容：內(nèi)容： 基礎(chǔ)：基礎(chǔ)： 19051905年，愛因斯坦發(fā)表了年，愛因斯坦發(fā)表了論動體的電動力學(xué)論動體的電動力學(xué)，創(chuàng)立了狹義相對論。，創(chuàng)立了狹義相對論。相對性原理相對性原理光速不變原理光速不變原理 時間和空間都與物質(zhì)的運動有關(guān)，隨著物質(zhì)運動時間和空間都與物質(zhì)的運動有關(guān)，隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化。速度的變化而變化。探究探究 時空觀時空觀 力學(xué)方

17、面力學(xué)方面運動規(guī)律適用范圍運動規(guī)律適用范圍經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)相對論相對論傳統(tǒng)絕對時空傳統(tǒng)絕對時空觀觀認(rèn)為時空會隨物體認(rèn)為時空會隨物體速度變化而變化；速度變化而變化；空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布決于物質(zhì)的分布牛頓力學(xué)牛頓力學(xué)相對論力學(xué)相對論力學(xué)（包含牛頓（包含牛頓力學(xué)）力學(xué)）宏觀世界宏觀世界 低速運動低速運動微觀世界微觀世界 高速運動高速運動提出提出: 1916: 1916年年內(nèi)容：內(nèi)容： 物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲空間彎曲的程度體現(xiàn)為

18、引力場強(qiáng)度。的程度體現(xiàn)為引力場強(qiáng)度。 廣義相對論第一次闡述了廣義相對論第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系聯(lián)系的重要思想。的重要思想。這個故事形象地說明了時間和空間的相對性。這個故事形象地說明了時間和空間的相對性。 例：愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻。例：愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻。 為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對一名男青年說：斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對一名男青年說：“我打個比方，我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？長？”男青年說：男青年說：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時間覺當(dāng)然坐在火爐上烤的時間覺得長久。得長久。”愛因斯坦說：愛因斯坦說：“這就是我的相對論內(nèi)這就是我的相對論內(nèi)容。容?！碧岢隽孔诱摵拖鄬φ摰挠绊懱岢隽孔诱摵拖鄬φ摰挠绊憃量子論和相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的量子論和相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架?；纠碚摽蚣?。o使人們的認(rèn)識深入到新的層次和領(lǐng)域，特別使