自己整理近代物理

自己整理近代物理第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日

從公元476年西羅馬帝國滅亡到十五世紀(jì)中葉的中世紀(jì)，基督教神學(xué)占據(jù)統(tǒng)治地位，“科學(xué)只是教會恭順的婢女，它不得超越宗教所規(guī)定的界限。”圣經(jīng)神話成為構(gòu)成宇宙體系的依據(jù)。隨著西歐資本主義經(jīng)濟的發(fā)展、文藝復(fù)興和宗教改革運動地開展，歐洲的先哲們從懷疑教會推崇的“地心說”開始，首先在天文學(xué)領(lǐng)域?qū)虝纳駥W(xué)世界觀發(fā)起了猛烈的沖擊，他們通過觀察和實驗，提出了許多新的理論，從而促使了近代物理學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展。

看了這段前言同學(xué)們想想看，近代物理學(xué)產(chǎn)生的原因有哪些？第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日背景受文藝復(fù)興、宗教改革影響，科學(xué)逐漸從神學(xué)的桎梏中解放出來；資本主義發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；科學(xué)家勇于探索的精神。第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日vs亞里斯多德：1.物體落地下的速度和重量成比例；

2.必須有力的作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就會停止。伽利略：1.重量不同的兩個物體，在同一位置上下落的速度是一樣的；2.如果運動的物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運動下去。小老弟：我很不明白，你為什么總是和我這個權(quán)威人士過不去呢？老兄：實在不好意思！不是我有意和你作對，關(guān)鍵是我遇事總喜歡問為什么？而且更愿意通過實驗來印證理論是否合理？小伽的挑戰(zhàn)伽利略是用什么辦法推翻亞里士多德的學(xué)說？第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日

1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”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成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日近現(xiàn)代物理學(xué)的奠基人和革命者二、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略（意大利、17世紀(jì)）一、近現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展過程經(jīng)典力學(xué)奠基者（17世紀(jì)初）經(jīng)典力學(xué)建立者（17世紀(jì)晚期）從經(jīng)典力學(xué)發(fā)展到相對論、量子論（19世紀(jì)末～20世紀(jì)初）伽利略（意）牛頓（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓（英國、17世紀(jì)末）三、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展1、量子理論的誕生和發(fā)展——普郎克（德國、1900年）2、相對論的建立——愛因斯坦（德國、20世紀(jì)初）

背景：

受文藝復(fù)興、宗教改革影響，科學(xué)逐漸從神學(xué)的桎梏中解放出來；資本主義發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；科學(xué)家勇于探索的精神。第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日1、經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略（意大利）（1）伽利略的成果A、物理方面：B、天文學(xué)方面：（2）伽利略的貢獻(xiàn)突出成果——創(chuàng)立自由落體定律制造天文望遠(yuǎn)鏡、證明哥白尼“日心說”的正確性A、他的發(fā)現(xiàn)和他開始的科學(xué)研究方法，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端.B、為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)C、開創(chuàng)了近代科學(xué)，被譽為“近代科學(xué)之父”。實驗,計算亞里士多德：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，物體就會靜止。伽利略：通過觀察、實驗和推理，得出結(jié)論：如果運動物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運動下去。突出成就：創(chuàng)立自由落體定律第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日

1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡伽利略的手稿第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日

牛頓出生于英國的林肯郡，1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，獲得學(xué)士學(xué)位。三年后又獲得文學(xué)碩士學(xué)位。牛頓曾經(jīng)長期擔(dān)任英國皇家學(xué)會會長，他還擔(dān)任過英國議會議員，授予爵士稱號。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽。第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日慣性定律加速度定律作用和反作用定律物理運動三大定律萬有引力定律經(jīng)典力學(xué)體系2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓

1687《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》

——無論從科學(xué)史還是整個人類的文明史來看這都是一本劃時代的巨著。第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日2、經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓（英國）（2）牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的歷史地位牛頓（1642—1727）①牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合。②標(biāo)志近代科學(xué)的形成。③具有驚人的預(yù)見性和巨大的理論指導(dǎo)意義A、準(zhǔn)確算出了地球的平均密度和扁平率；B、正確地解釋了潮汐的成因；C、發(fā)現(xiàn)了海王星；三百年前，人類的思想還充斥著迷信和恐懼，水為什么往低處流？太陽為什么升起落下？這些今天看來簡單之極的問題，在當(dāng)時卻是根本無法認(rèn)識和把握的。直到牛頓出現(xiàn)，人類才終于結(jié)束了這種狀態(tài)。

——《大國崛起》解說詞第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日哈雷慧星軌道的推算

長期以來，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)來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是75—76年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。53年以后的1758年（當(dāng)時哈雷已去世），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學(xué)性。第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日英國著名詩人亞歷山大·波普曾寫過一首贊美牛頓的詩：自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。上帝說：“讓牛頓去吧!”于是，一切成為光明。

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?！ｎD牛頓獲得巨大成就的原因1、具有虛懷若谷、謙虛好學(xué)精神；2、勇于探索的科學(xué)精神；3、科學(xué)的研究方法；4、甘于寂寞，獻(xiàn)身科學(xué)的精神等；5、吸收伽利略等前人的研究成果；6、有利的社會環(huán)境：啟蒙運動、英國資產(chǎn)階級革命的洗禮第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日二、量子理論；1、背景：（簡單了解一下）19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)人們對物質(zhì)的認(rèn)識深入到了原子內(nèi)部。但大量的實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律進(jìn)行描述。這就需要人們對微觀世界開展研究。

量子論和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成標(biāo)志著人類對于客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學(xué)和狹義相對論結(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)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)。第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日

普朗克，生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(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。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎。他的父親是一位杰出的法律教授。普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠懇、忠于職守，他的業(yè)余愛好是音樂，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登山運動。量子力學(xué)的創(chuàng)立者第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日二、量子理論；2、過程：3、標(biāo)志：4、發(fā)展：斯蒂芬——普朗克。1900年《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》標(biāo)志量子理論誕生。

（1）德國愛因斯坦：解釋光電效應(yīng)，得出光具有波粒二象性；（2）法國德布羅意：提出物質(zhì)波理論；（3）奧德物理學(xué)家：建立量子力學(xué)。影響：改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念,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。標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日⑴狹義相對論①創(chuàng)立1905年愛因斯坦發(fā)表《》，創(chuàng)立了狹義相對論②內(nèi)容：時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān)時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化③影響：打破了牛頓經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué)奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ)論動體的電動力學(xué)如果一個人以光的速度運動，他將看到一幅什么樣的世界景象呢？

質(zhì)量隨著速度的增加而增加，當(dāng)速度接近光速時，質(zhì)量趨于無窮大，時間停止為零。E=mc^2

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：“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士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時間覺得長久?！睈垡蛩固拐f：“這就是我的相對論內(nèi)容?！钡谑唔摚捕屙?，2022年，8月28日(2)廣義相對論①提出：1916年②內(nèi)容：③意義：第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想A.物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎的。B.空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況。C.空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強度。愛因斯坦相對論的意義：是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時間的可變性，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。這種全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(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。

與量子理論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日成功的秘訣

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，要他公開成功的秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一

個公式給他：A＝x＋y＋z愛因斯坦解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動，y代表正確的方法……”“z代表什么？”青年迫不及待地問?！按砩僬f廢話?！睈垡蛩固拐f。第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日科學(xué)家科學(xué)成就著作意義伽利略牛頓普朗克愛因斯坦自由落體定律1.推翻了亞里士多德的學(xué)說，牛頓三定律、萬有引力定律（經(jīng)典力學(xué)）1687年，《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》1.完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合2.是近代自然科學(xué)理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系

量子概念1900年，《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界解釋光電效應(yīng)狹義相對論（1905）和廣義相對論（1916）1905年，《論動體的電動力學(xué)》1.近代物理學(xué)理論框架的重大突破；2.人類思想發(fā)展中的一次根本變革；3.構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架2.奠定了實驗科學(xué)的基礎(chǔ)，3.為經(jīng)典力學(xué)奠定了基礎(chǔ)第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日鞏固提高3．近代科學(xué)形成的標(biāo)志是（）A.卡爾創(chuàng)立解析幾何B.達(dá)爾文創(chuàng)立生物進(jìn)化論學(xué)說C.牛頓力學(xué)體系的建立D.道爾頓科學(xué)的原子論的建立

1．中世紀(jì)，誰的學(xué)說長期被教會奉為教條（）A.亞里士多德B.牛頓C.愛因斯坦D.伽利略2．創(chuàng)立了自由落體定律，從而推翻了亞里斯多德的學(xué)說的是（）A.伽利略 B.牛頓C.愛因斯坦 D.普朗克AAC第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日5．海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)（）A.哥白尼日心說的推算B.牛頓理論的推測C.法拉第學(xué)說的計算 D.愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示4．實現(xiàn)了自然科學(xué)第一次理論性大綜合的是（）A．哈維的血液循環(huán)學(xué)說B.法拉第的電磁感應(yīng)理論C．牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系 D.愛因斯坦的相對論CB第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日7．和相對論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)框架的是（）

A.牛頓力學(xué)理論

B.萬有引力理論

C.量子理論 D.自由落體理論

6．指出“物質(zhì)間所存在的萬有引力，是由于物質(zhì)的存在和分布使時間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的”是（）A.牛頓力學(xué)理論

B.萬有引力理論 C.廣義相對論

D.狹義相對論CC第二十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日（2008上海）“月亮既不會掉下來，也不會離去，那是因為它的運動正好抵消了地球的引力?！闭f這句話的科學(xué)家是A.牛頓B.波義耳C.拉瓦錫D.哥白尼鏈接高考A（2008江蘇，15）一位科學(xué)家的墓碑上鐫刻著這樣的銘文：“他以神一般的力量，……第一個說明了行星的運動和圖像?！边@位科學(xué)家應(yīng)該是A.伽利略B.牛頓C.愛因斯坦D.普朗克B第二十四頁，共二十五頁，2022年，