近代物理學(xué)的奠基人和革命者

1、近代以來(lái)科學(xué)技術(shù)的輝煌近代以來(lái)科學(xué)技術(shù)的輝煌科學(xué)革命科學(xué)革命物理學(xué)物理學(xué)生物學(xué)生物學(xué)技術(shù)革命技術(shù)革命三次工業(yè)革命三次工業(yè)革命 通過(guò)物理課的學(xué)習(xí)，你所知通過(guò)物理課的學(xué)習(xí)，你所知道的物理學(xué)家及其成就有哪些？道的物理學(xué)家及其成就有哪些？伽利略伽利略牛頓牛頓愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦普朗克普朗克牛頓牛頓自由落體定律自由落體定律 “ “巨人肩上的思索巨人肩上的思索” 牛頓曾謙遜地說(shuō)：牛頓曾謙遜地說(shuō)：“如果我如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺颈葎e人看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟?。在巨人們的肩上。?” （一）經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展（一）經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展 “我好像是一個(gè)在海邊玩耍的孩子，不我好像是一個(gè)

2、在海邊玩耍的孩子，不時(shí)為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的時(shí)為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海。全未探明的真理之海?！?牛頓臨終遺言牛頓臨終遺言 （1 1）牛頓撿到了哪些）牛頓撿到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美麗的貝殼美麗的貝殼”？ （2 2）他是怎么撿到這些）他是怎么撿到這些“光滑的石子光滑的石子”和和“美麗的貝殼美麗的貝殼”的？的？ （3 3）他撿拾這些）他撿拾這些“石子石子”和和“貝殼貝殼”的的過(guò)程給我們哪些啟示？過(guò)程給我們哪些啟示？慣性定律慣性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反

3、作用定律物理運(yùn)動(dòng)物理運(yùn)動(dòng)三大定律三大定律1.萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力定律定律2.經(jīng)典力學(xué)體系經(jīng)典力學(xué)體系 牛頓力學(xué)體系及數(shù)學(xué)、牛頓力學(xué)體系及數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的研究成果記天文學(xué)方面的研究成果記載在他的科學(xué)巨著載在他的科學(xué)巨著自然自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中。中。 英國(guó)著名的哲學(xué)家休謨?cè)f(shuō)：英國(guó)著名的哲學(xué)家休謨?cè)f(shuō)：“我們被放在這有如戲院我們被放在這有如戲院的世界上，每個(gè)事件的起源和緣由卻完全隱瞞不讓我們知道，的世界上，每個(gè)事件的起源和緣由卻完全隱瞞不讓我們知道，我們既沒(méi)有足夠的智慧預(yù)見(jiàn)未來(lái)，也沒(méi)有能力防止那些使我我們既沒(méi)有足夠的智慧預(yù)見(jiàn)未來(lái)，也沒(méi)有能力防止那些使我們不斷受傷害的不幸事件發(fā)生。我們被

4、懸掛在永恒的疑懼之們不斷受傷害的不幸事件發(fā)生。我們被懸掛在永恒的疑懼之中中” ” 大國(guó)崛起大國(guó)崛起解說(shuō)詞解說(shuō)詞 三百年前，人類(lèi)的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么三百年前，人類(lèi)的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽(yáng)為什么升起落下？這些今天看來(lái)簡(jiǎn)單之極的往低處流？太陽(yáng)為什么升起落下？這些今天看來(lái)簡(jiǎn)單之極的問(wèn)題，在當(dāng)時(shí)卻是根本無(wú)法認(rèn)識(shí)和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，問(wèn)題，在當(dāng)時(shí)卻是根本無(wú)法認(rèn)識(shí)和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類(lèi)才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。人類(lèi)才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。 大國(guó)崛起大國(guó)崛起解說(shuō)詞解說(shuō)詞經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位（1 1）標(biāo)志著近代科學(xué)的誕生；）標(biāo)志著近代科學(xué)的誕生；（

5、2 2）完成了人類(lèi)對(duì)自然界認(rèn)識(shí)上的）完成了人類(lèi)對(duì)自然界認(rèn)識(shí)上的 第一次理論大綜合；第一次理論大綜合；（3 3）體現(xiàn)了自然科學(xué)驚人的預(yù)見(jiàn)力和巨）體現(xiàn)了自然科學(xué)驚人的預(yù)見(jiàn)力和巨大的理論指導(dǎo)意義。大的理論指導(dǎo)意義。對(duì)地球認(rèn)識(shí)的變化對(duì)地球認(rèn)識(shí)的變化海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)哈雷慧星軌道的推算哈雷慧星軌道的推算 長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來(lái)說(shuō)明。牛頓的好友哈雷用的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來(lái)說(shuō)明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了牛頓力學(xué)算出了16821682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周

6、期是回歸周期是75767576年，由此預(yù)言它將在年，由此預(yù)言它將在17581758年再次出年再次出現(xiàn)?，F(xiàn)。5353年以后的年以后的17581758年（當(dāng)時(shí)哈雷已去世），這顆彗年（當(dāng)時(shí)哈雷已去世），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定律的科學(xué)性。律的科學(xué)性。 1919世紀(jì)末，面對(duì)經(jīng)典物理學(xué)近世紀(jì)末，面對(duì)經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：“1919世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，世紀(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今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈。大廈。” 質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力

7、學(xué)體系真的是質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系真的是最完美的物理學(xué)理論嗎？最完美的物理學(xué)理論嗎？（二）量子理論的誕生（二）量子理論的誕生1 1、普朗克提出量子假說(shuō)。、普朗克提出量子假說(shuō)。2 2、愛(ài)因斯坦提出光的量子理論。、愛(ài)因斯坦提出光的量子理論。3 3、量子論的意義、量子論的意義 量子力學(xué)標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，量子力學(xué)標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從開(kāi)始從宏觀世界宏觀世界深入到深入到微觀世界微觀世界。今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，今天，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機(jī)到核能，航天，生物技術(shù)，幾乎沒(méi)有哪個(gè)手機(jī)到核能，航天，生物技術(shù)，幾乎沒(méi)有哪個(gè)領(lǐng)域不依賴(lài)于量子論。領(lǐng)域不依賴(lài)于量子論。 （

8、三）相對(duì)論的建立（三）相對(duì)論的建立 1 1、狹義相對(duì)論。、狹義相對(duì)論。 19051905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了論動(dòng)體的電動(dòng)力論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)學(xué)，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。狹義相對(duì)論認(rèn)為：時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有狹義相對(duì)論認(rèn)為：時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。關(guān)，隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)：狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)：相對(duì)性原理相對(duì)性原理 光速不變?cè)砉馑俨蛔冊(cè)砑t色紅色代表過(guò)去代表過(guò)去藍(lán)色藍(lán)色代表未來(lái)代表未來(lái)黃綠黃綠表連結(jié)過(guò)表連結(jié)過(guò) 去到未來(lái)去到未來(lái)20052005世界物理年世界物理年對(duì)物理學(xué)家而言，這個(gè)標(biāo)對(duì)物理學(xué)家而言，這個(gè)標(biāo)

9、識(shí)象征的是光錐；對(duì)一般大眾識(shí)象征的是光錐；對(duì)一般大眾而言常被看成是沙漏，象征著而言常被看成是沙漏，象征著愛(ài)因斯坦在時(shí)間相對(duì)性上淵博愛(ài)因斯坦在時(shí)間相對(duì)性上淵博的見(jiàn)解及洞察力。的見(jiàn)解及洞察力。狹義相對(duì)論發(fā)表狹義相對(duì)論發(fā)表100100周年，周年，也許全世界只有幾十個(gè)人能完全理解他的真諦，也許全世界只有幾十個(gè)人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對(duì)論對(duì)人類(lèi)生活的巨大改變。但這并不能掩蓋相對(duì)論對(duì)人類(lèi)生活的巨大改變。 例例1 1：愛(ài)因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻。：愛(ài)因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻。 為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說(shuō)明，為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說(shuō)明，愛(ài)因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說(shuō)：愛(ài)因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)

10、一名男青年說(shuō)：“我我打個(gè)比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在打個(gè)比方，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(shuō)愛(ài)，那么，同樣的公園柳蔭下與女士談情說(shuō)愛(ài)，那么，同樣的時(shí)間你覺(jué)得哪一個(gè)更長(zhǎng)？時(shí)間你覺(jué)得哪一個(gè)更長(zhǎng)？”男青年說(shuō)：男青年說(shuō)：“當(dāng)當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺(jué)得長(zhǎng)久。然坐在火爐上烤的時(shí)間覺(jué)得長(zhǎng)久?！睈?ài)因斯愛(ài)因斯坦說(shuō)：坦說(shuō)：“這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。” 這個(gè)故事形象地說(shuō)明了時(shí)間和空這個(gè)故事形象地說(shuō)明了時(shí)間和空間的相對(duì)性。間的相對(duì)性。 “天上方一日，人間已一年天上方一日，人間已一年” 例例2 2：“情景假設(shè)情景假設(shè)”的方式：的方式：乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”的星際旅行的

11、星際旅行 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”以光速作星際旅行，以光速作星際旅行，回到地球時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)什么變化？回到地球時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)什么變化？2 2、廣義相對(duì)論、廣義相對(duì)論 19161916年，愛(ài)因斯坦又建立了廣義相對(duì)論。年，愛(ài)因斯坦又建立了廣義相對(duì)論。 廣義相對(duì)論認(rèn)為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是廣義相對(duì)論認(rèn)為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)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，質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度?？臻g、時(shí)間不是獨(dú)立的實(shí)在，而是物質(zhì)場(chǎng)強(qiáng)度?？臻g、時(shí)間不是獨(dú)立的實(shí)在，而是物質(zhì)存在的形式。存在的形

12、式。 廣義相對(duì)論第一次闡述了廣義相對(duì)論第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系分布相聯(lián)系的重要思想。的重要思想。愛(ài)因斯坦的愛(ài)因斯坦的“時(shí)空彎曲時(shí)空彎曲” 相對(duì)論打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，相對(duì)論打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，但并非全盤(pán)否定牛頓力學(xué)。但并非全盤(pán)否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)牛頓力學(xué)反映的是反映的是宏宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而的客觀規(guī)律，而狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論反映反映的是的是物體高速運(yùn)動(dòng)物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對(duì)牛頓力學(xué)的的客觀規(guī)律，是對(duì)牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一種特例（物繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一種特例（物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包

13、括在相對(duì)論體系中。體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包括在相對(duì)論體系中。3 3、相對(duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系：、相對(duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系：4 4、相對(duì)論建立的意義、相對(duì)論建立的意義 愛(ài)因斯坦相對(duì)論的建立，是對(duì)近代物理愛(ài)因斯坦相對(duì)論的建立，是對(duì)近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時(shí)間的可變性，時(shí)空的變化和時(shí)空結(jié)構(gòu)同物時(shí)間的可變性，時(shí)空的變化和時(shí)空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)密不可分。質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)密不可分。 這種全新的這種全新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀和物質(zhì)觀時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀和物質(zhì)觀的的形成，是人類(lèi)思想發(fā)展史中的一次根本性變形成，是人類(lèi)思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對(duì)整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深革，對(duì)整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。同量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物遠(yuǎn)的影響。同量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。理學(xué)的基本理論