第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展

1、第第11課課 物理學(xué)的重大進(jìn)展物理學(xué)的重大進(jìn)展下落的蘋果下落的蘋果升空的升空的“神五神五”判天地之美，析萬物之理。判天地之美，析萬物之理。 莊子莊子探究：探究：他們分別是什么人？有什么貢獻(xiàn)？他們分別是什么人？有什么貢獻(xiàn)？物理學(xué)發(fā)展的過程物理學(xué)發(fā)展的過程經(jīng)典力學(xué)奠經(jīng)典力學(xué)奠基者基者（17世紀(jì)初）世紀(jì)初）經(jīng)典力學(xué)建經(jīng)典力學(xué)建立者立者（17世紀(jì)晚世紀(jì)晚期）期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到相對(duì)論、從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到相對(duì)論、量子論量子論（19世紀(jì)末世紀(jì)末20世紀(jì)初）世紀(jì)初）伽利略（意）伽利略（意） 牛頓（英）牛頓（英）愛因斯坦（德）愛因斯坦（德）普朗克（德）普朗克（德）伽利略對(duì)亞里士多德力學(xué)觀的否定伽利略對(duì)亞里士多德

2、力學(xué)觀的否定 亞里士多德的力學(xué)觀：必須有力作用在亞里士多德的力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒有力的作用，物物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒有力的作用，物體就會(huì)靜止。如：體就會(huì)靜止。如：“推箱子推箱子”的例子的例子 伽利略通過觀察、實(shí)驗(yàn)和推理，得出伽利略通過觀察、實(shí)驗(yàn)和推理，得出結(jié)論：如果運(yùn)動(dòng)物體不受阻礙，它將速度結(jié)論：如果運(yùn)動(dòng)物體不受阻礙，它將速度保持不變地保持不變地持續(xù)運(yùn)動(dòng)持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。下去。對(duì)地球認(rèn)識(shí)的變化對(duì)地球認(rèn)識(shí)的變化地心說地心說中世紀(jì)時(shí)，基督教會(huì)宣揚(yáng)的宇宙觀是宇宙是一個(gè)中世紀(jì)時(shí)，基督教會(huì)宣揚(yáng)的宇宙觀是宇宙是一個(gè)封閉的大盒子或大帳篷，天是盒（篷）蓋，地是封閉的大盒子或大帳篷，天是

3、盒（篷）蓋，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰懸掛在蓋上，此即所謂的日月星辰懸掛在蓋上，此即所謂的“宇宙帳篷宇宙帳篷說說”。后來，亞里士多德和托勒密所提出的希臘。后來，亞里士多德和托勒密所提出的希臘宇宙體系逐漸深入人心，托馬斯宇宙體系逐漸深入人心，托馬斯阿奎那將亞里士阿奎那將亞里士多德理論融入基督教神學(xué)之后，地心理論即獲得多德理論融入基督教神學(xué)之后，地心理論即獲得了正統(tǒng)地位。地球居宇宙中心的思想被賦予了宗了正統(tǒng)地位。地球居宇宙中心的思想被賦予了宗教意義，人類及其居住的地球被置于上帝的懷抱教意義，人類及其居住的地球被置于上帝的懷抱

4、之中，沐浴著上帝的光輝，并被圣恩所籠罩。上之中，沐浴著上帝的光輝，并被圣恩所籠罩。上帝位處宇宙的最外層，推動(dòng)著宇宙的運(yùn)行，注視帝位處宇宙的最外層，推動(dòng)著宇宙的運(yùn)行，注視著人類的一舉一動(dòng)。著人類的一舉一動(dòng)。哥白尼提出太陽(yáng)中心說從根本上動(dòng)搖了宗教神學(xué)的哥白尼提出太陽(yáng)中心說從根本上動(dòng)搖了宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 1912年哥白尼遷到波蘭的年哥白尼遷到波蘭的一個(gè)古代城堡一個(gè)古代城堡弗隆堡。弗隆堡。在城堡的西北角，有一座在城堡的西北角，有一座箭樓。這座箭樓，就是舉箭樓。這座箭樓，就是舉世聞名的天文學(xué)家哥白尼世聞名的天文學(xué)家哥白尼觀察天文的天文臺(tái)、天文觀察天文的天文臺(tái)、天文學(xué)史上著名的學(xué)史上著名的“哥白

5、尼哥白尼塔塔”。無論盛夏或嚴(yán)冬，。無論盛夏或嚴(yán)冬，他用自制的、粗劣的儀器，他用自制的、粗劣的儀器，不分晝夜地觀察天文，完不分晝夜地觀察天文，完成了對(duì)天體的觀測(cè)，寫成成了對(duì)天體的觀測(cè)，寫成了不朽的巨著了不朽的巨著天體運(yùn)行天體運(yùn)行論論。 哥白尼塔哥白尼塔 伽利略出生于比薩一個(gè)沒落貴族家庭。伽利略出生于比薩一個(gè)沒落貴族家庭。17歲進(jìn)比薩大歲進(jìn)比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)，但他對(duì)物理和數(shù)學(xué)很有興趣。他做了大量的實(shí)驗(yàn)學(xué)學(xué)醫(yī)，但他對(duì)物理和數(shù)學(xué)很有興趣。他做了大量的實(shí)驗(yàn)和研究工作，首次用自制的天文望遠(yuǎn)鏡細(xì)心地觀察了天體，和研究工作，首次用自制的天文望遠(yuǎn)鏡細(xì)心地觀察了天體，宣告了和哥白尼學(xué)說完全相符的結(jié)論。伽利略把他在望遠(yuǎn)宣

6、告了和哥白尼學(xué)說完全相符的結(jié)論。伽利略把他在望遠(yuǎn)鏡中所觀察到的壯麗景象，到處宣傳，并用觀察到的事實(shí)鏡中所觀察到的壯麗景象，到處宣傳，并用觀察到的事實(shí)和力學(xué)原理作了嚴(yán)密的論證，進(jìn)一步維護(hù)和發(fā)展了哥白尼和力學(xué)原理作了嚴(yán)密的論證，進(jìn)一步維護(hù)和發(fā)展了哥白尼的體系。教會(huì)向伽利略發(fā)出多次警告，但是他無視這一警的體系。教會(huì)向伽利略發(fā)出多次警告，但是他無視這一警告，發(fā)表了告，發(fā)表了關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話的巨著，從實(shí)踐和理論的高度批駁了地球中心說。伽利略的巨著，從實(shí)踐和理論的高度批駁了地球中心說。伽利略的的“異端異端”活動(dòng)引起了教會(huì)的恐慌，羅馬教皇向宗教裁判活動(dòng)

7、引起了教會(huì)的恐慌，羅馬教皇向宗教裁判所帶頭提出控訴，于是這位體弱抱病的科學(xué)家被送進(jìn)了監(jiān)所帶頭提出控訴，于是這位體弱抱病的科學(xué)家被送進(jìn)了監(jiān)牢，遭到審訊，以至被終身軟禁。軟禁期間，他繼續(xù)研究牢，遭到審訊，以至被終身軟禁。軟禁期間，他繼續(xù)研究物理學(xué)，寫出物理學(xué)，寫出關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明。 1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他觀測(cè)到年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他觀測(cè)到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡伽利略的手稿伽利略的手稿伽利略受審伽利略受審一、經(jīng)典力學(xué)一、經(jīng)典力學(xué)1、伽利

8、略：（、伽利略：（16世紀(jì)末世紀(jì)末17世紀(jì)初）世紀(jì)初） 貢獻(xiàn)：發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學(xué)定律貢獻(xiàn)：發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學(xué)定律 物理學(xué)：落體定律、勻速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng)定律物理學(xué)：落體定律、勻速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng)定律 天文學(xué)：用自己制造的望遠(yuǎn)鏡證明了哥白尼的天文學(xué)：用自己制造的望遠(yuǎn)鏡證明了哥白尼的“日心日心說說” 意義：開創(chuàng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密意義：開創(chuàng)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)邏輯體系的近代科學(xué)，為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展展奠定了基礎(chǔ)奠定了基礎(chǔ)（被譽(yù)為（被譽(yù)為“現(xiàn)代科學(xué)之父現(xiàn)代科學(xué)之父”）牛頓出生于英國(guó)的林肯牛頓出生于英國(guó)的林肯郡，郡，1665年畢業(yè)于

9、著名年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，獲得學(xué)士學(xué)位。三年后獲得學(xué)士學(xué)位。三年后又獲得文學(xué)碩士學(xué)位。又獲得文學(xué)碩士學(xué)位。牛頓曾經(jīng)長(zhǎng)期擔(dān)任英國(guó)牛頓曾經(jīng)長(zhǎng)期擔(dān)任英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，他還擔(dān)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，他還擔(dān)任過英國(guó)議會(huì)議員，授任過英國(guó)議會(huì)議員，授予爵士稱號(hào)。予爵士稱號(hào)。1727年，年，他病逝，被安葬于威斯他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽(yù)。極高的榮譽(yù)。牛頓（牛頓（ 16421727）牛頓牛頓（1642-1727）著作著作：自然哲學(xué)自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的數(shù)學(xué)原理（1687）他提出了他提出了物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬有引力大定律和萬有引力

10、定律，創(chuàng)建牛頓力定律，創(chuàng)建牛頓力學(xué)體系。學(xué)體系。經(jīng)典力學(xué)中應(yīng)注意的地方經(jīng)典力學(xué)中應(yīng)注意的地方 1.特征特征 ： 1）注重實(shí)驗(yàn)）注重實(shí)驗(yàn) 2）數(shù)學(xué)化）數(shù)學(xué)化 2.適用范圍：適用范圍：只適用于宏觀物體（宏觀世界）的運(yùn)動(dòng)只適用于宏觀物體（宏觀世界）的運(yùn)動(dòng); 只適用于物體運(yùn)動(dòng)的低速狀態(tài)，是絕對(duì)的時(shí)空論只適用于物體運(yùn)動(dòng)的低速狀態(tài)，是絕對(duì)的時(shí)空論2、牛頓：、牛頓： 貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)： 創(chuàng)立了創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)（標(biāo)志：經(jīng)典力學(xué)（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） 提出物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬有引力定律及物理提出物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬有引力定律及物理 學(xué)的一些基本概念學(xué)的一些基本概念 意義：意義： 海王

11、星的發(fā)現(xiàn)證明了牛頓理論的預(yù)見性、科學(xué)性。海王星的發(fā)現(xiàn)證明了牛頓理論的預(yù)見性、科學(xué)性。 標(biāo)志標(biāo)志著近代科學(xué)的形成，推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展著近代科學(xué)的形成，推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展思考：思考： 以牛頓的理論為代表的經(jīng)典物理學(xué)理論以牛頓的理論為代表的經(jīng)典物理學(xué)理論是不是就絕對(duì)正確、無所不能的呢？是不是就絕對(duì)正確、無所不能的呢？ 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)人類生活的巨大改變。但這并不能掩蓋相對(duì)論對(duì)人類生活的巨大改變。 1、背景：經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)、背景：經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) 19世紀(jì)末三

12、大發(fā)現(xiàn)：世紀(jì)末三大發(fā)現(xiàn)：x射線、放射性和電子射線、放射性和電子 經(jīng)典力學(xué)無法解釋研究中的新問題，如：黑體輻經(jīng)典力學(xué)無法解釋研究中的新問題，如：黑體輻射、光電效應(yīng)等等射、光電效應(yīng)等等 2、相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容、相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容： 1905年年，愛因斯坦提出狹義相對(duì)論和光速不愛因斯坦提出狹義相對(duì)論和光速不變?cè)?。變?cè)怼?3、意義：、意義：二、相對(duì)論的創(chuàng)立二、相對(duì)論的創(chuàng)立愛因斯坦愛因斯坦材料解析題：材料解析題： 愛因斯坦說，在牛頓時(shí)代，牛頓的道愛因斯坦說，在牛頓時(shí)代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，所能發(fā)

13、現(xiàn)的唯一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。至今仍然指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。請(qǐng)回答：請(qǐng)回答： “牛頓時(shí)代牛頓時(shí)代”在物理學(xué)上指什么時(shí)代？在物理學(xué)上指什么時(shí)代？ 有人認(rèn)為相對(duì)論出現(xiàn)后，牛頓在歷史上有人認(rèn)為相對(duì)論出現(xiàn)后，牛頓在歷史上的光輝完全被抹掉。愛因斯坦是如何評(píng)價(jià)的光輝完全被抹掉。愛因斯坦是如何評(píng)價(jià)牛頓的？你同意哪一種觀點(diǎn)？說出你的理牛頓的？你同意哪一種觀點(diǎn)？說出你的理由。由。材料二、牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導(dǎo)著我們的物材料二、牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思維，誰企圖在真理的認(rèn)識(shí)的領(lǐng)域內(nèi)要人們認(rèn)為理學(xué)思維，誰企圖在真理的認(rèn)識(shí)的領(lǐng)域內(nèi)要人們認(rèn)為他是不可動(dòng)搖的權(quán)

14、威，那他就要在上帝的哈哈大笑中他是不可動(dòng)搖的權(quán)威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮臺(tái)。垮臺(tái)。 -愛因斯愛因斯坦坦材料三、材料三、1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎(jiǎng)金，但獎(jiǎng)來年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎(jiǎng)金，但獎(jiǎng)來得十分不易。當(dāng)時(shí)不少德國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威脅說，得十分不易。當(dāng)時(shí)不少德國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威脅說，如果給相對(duì)論授獎(jiǎng)，他們就要退回已獲獎(jiǎng)?wù)?，結(jié)果評(píng)如果給相對(duì)論授獎(jiǎng)，他們就要退回已獲獎(jiǎng)?wù)?，結(jié)果評(píng)委會(huì)找到了一個(gè)辦法，讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論委會(huì)找到了一個(gè)辦法，讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者而得獎(jiǎng)，相對(duì)論始終沒有獲得諾貝爾獎(jiǎng)。的建立者而得獎(jiǎng)，相對(duì)論始終沒有獲得諾貝爾獎(jiǎng)。 -吳國(guó)盛吳國(guó)盛科學(xué)的歷程科學(xué)的

15、歷程1955年年 4月月18日因主動(dòng)脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照日因主動(dòng)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，不建墳?zāi)?，不他的遺囑，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(shí)按照他的書面遺囑：免除所有花卉布立紀(jì)念碑?；鸹瘯r(shí)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(duì)人保密的地方，置以及所有音樂典禮。骨灰撒在永遠(yuǎn)對(duì)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(shī)結(jié)束了那樸素的葬禮：席勒的詩(shī)結(jié)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

16、；全世界都感謝他的教誨； 那專屬他個(gè)人的東西，那專屬他個(gè)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，并切成研究，所以他便把愛因斯坦的大腦保留了下來，并切成200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(gè)愛說廢話而不愛用功的青年，整天一個(gè)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

17、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(gè)公式個(gè)公式給他：給他：Axyz 愛因斯坦解釋道：愛因斯坦解釋道：“A代表成功，代表成功，x代表艱苦的勞動(dòng)，代表艱苦的勞動(dòng)，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。”愛因斯愛因斯坦說坦說普朗克（普朗克（18581947）生于基）生于基爾。爾。1879年普朗克在慕尼黑大年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。由尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得于量子

18、論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他的年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他的父親是一位杰出的法律教授。父親是一位杰出的法律教授。普朗普朗 克家是德國(guó)人所具有的最克家是德國(guó)人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠(chéng)懇，忠于職好品質(zhì)的范例：誠(chéng)懇，忠于職守，他的守，他的 業(yè)余愛好是音樂，在業(yè)余愛好是音樂，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；另一項(xiàng)業(yè)余愛好是他一直堅(jiān)持另一項(xiàng)業(yè)余愛好是他一直堅(jiān)持到晚年的登到晚年的登 山運(yùn)動(dòng)。山運(yùn)動(dòng)。 量子論和相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量量子論和相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成子論的形成標(biāo)志標(biāo)志著人類對(duì)于客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開著人類對(duì)于客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開始從宏觀世

19、界深入到微觀世界。始從宏觀世界深入到微觀世界。 量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。理論基礎(chǔ)。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)，幾乎沒有哪個(gè)手機(jī)到核能，航天，生物技術(shù)，幾乎沒有哪個(gè)領(lǐng)域不依賴于量子論。領(lǐng)域不依賴于量子論。 三、量子論的誕生與發(fā)展三、量子論的誕生與發(fā)展2、過程、過程愛因斯坦愛因斯坦提出了光的量子理論光的量子理論19世紀(jì)末世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)。世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)表明微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用宏觀物體的運(yùn)實(shí)驗(yàn)表明微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。1900年，德國(guó)普朗克普朗克提出量子假說量子假說一門新的物理學(xué)分支一門新的物理學(xué)分支量子力學(xué)最終建立。量子力學(xué)最終建立。3、意義、意義（1）20世紀(jì)最深刻、