近代物理學的發(fā)展

近代物理學的發(fā)展第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四探究：他們分別是什么人？有什么貢獻？第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四一近代物理學的奠基人和革命者一.經(jīng)典力學的奠基人——伽利略的貢獻二.經(jīng)典力學的建立者——牛頓的貢獻三.物理學革命——普朗克和愛因斯坦的貢獻第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四亞里士多德伽利略第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

力學觀：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。(亞里士多德)?

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。(伽利略)第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四1590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”的學說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四后來，作為大學教授，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，就走進了大學餐廳。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，錯誤的把它當成通煙斗的通條，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。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，當飯菜準備好時，牛頓突然想到一個問題，便獨自進了內(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。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)身又進了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問題。

1643年1月4日，伽利略逝世的這一天，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成為了一位科學巨人，并且竟活到了85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，自己則躲在樹叢后看書。牛頓的好學精神感動了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復學。第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四二、經(jīng)典力學的建立──牛頓2、條件：4、意義：1、標志：《自然哲學的數(shù)學原理》注重實驗③具有驚人的預(yù)見性和巨大的理論指導意義②促進近代科學的形成和發(fā)展前人基礎(chǔ);3、基本理論：①認識上的飛躍萬有引力定律牛頓力學三定律

牛頓(1642-1727)第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學家用牛頓力學計算它的軌道，可是計算結(jié)果總是同觀測紀錄不大相符。經(jīng)反復核算，觀測無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學上面？法國的勒維列和英國的亞當斯堅信牛頓力學的正確，大膽猜想計算結(jié)果之所以不理想，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星的引力作用。他們用牛頓力學算出了這顆未知行星的位置和質(zhì)量。1848年9月23日，柏林天文臺臺長在收到勒維列來信的當晚，用望遠鏡對準勒維列所指出的位置，一下子就看到了一顆新的行星—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。牛頓力學又創(chuàng)造了新的奇跡。海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四牛頓的經(jīng)典力學

牛頓是一位偉大的科學家。數(shù)學界，他總結(jié)出了微積分；在物理界，他總結(jié)出了萬有引力定律以及經(jīng)典力學的三大定律；在光學方面，他最早發(fā)現(xiàn)了白光的組成，指出了色散的本質(zhì)。1727年3月20日，偉大的牛頓逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上鐫刻著：

讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類榮耀曾經(jīng)在世界上存在！第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四牛頓名言

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些，是因為我站在巨人們的肩上。

——牛頓第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學體系是最完美的物理學理論嗎？19世紀末，面對經(jīng)典物理學近乎完美的發(fā)展，有的物理學家表示：“19世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學家只是修飾和完美這座大廈?！?/p>

高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，是經(jīng)典力學無法解釋的！第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四三.物理學革命——

普朗克和愛因斯坦的貢獻普朗克的貢獻——提出量子論愛因斯坦的貢獻——提出相對論提出量子論和相對論的影響第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四量子論:物體在發(fā)射輻射時和吸收輻射時,以一定的數(shù)值的數(shù)倍進行能量交換.提出”能量原子”標志：《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》內(nèi)容：愛因斯坦成功解釋光電效應(yīng)發(fā)展：從根本上改變了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念(宏觀世界),使物理學乃至整個自然科學的觀念發(fā)生了重大變革影響：

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：“如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論?！钡?4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四愛因斯坦的貢獻——提出相對論內(nèi)容：意義：狹義相對論廣義相對論相對論打破經(jīng)典力學的絕對時空觀進一步深化對時間空間和引力現(xiàn)象的認識2.促進了全新的時空觀、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，對整個自然科學和哲學都產(chǎn)生了極其深遠的影響。1.是對近代物理學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)的運動和狀態(tài)密不可分。3.與量子理論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四1955年4月18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，不建墳?zāi)?，不立紀念碑?；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)束了那樸素的葬禮：

我們?nèi)极@益不淺，

全世界都感謝他的教誨；

那專屬他個人的東西，

早已傳遍廣大人群。他像行將隕滅的彗星，

光華四射，

把無限的光芒同他的光芒永相連結(jié)。

他的主治醫(yī)生賀維博士認為如此偉大的大腦，應(yīng)該進行研究，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。第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四成功的秘訣

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。”愛因斯坦說第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四提出:內(nèi)容：

基礎(chǔ)：

狹義相對論:

1905年，愛因斯坦發(fā)表了《論動體的電動力學》，創(chuàng)立了狹義相對論。相對性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)運動速度的變化而變化。第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四探究時空觀力學方面運動規(guī)律適用范圍經(jīng)典力學 相對論傳統(tǒng)絕對時空觀認為時空會隨物體速度變化而變化；空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布牛頓力學相對論力學（包含牛頓力學）宏觀世界低速運動微觀世界高速運動第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四提出:1916年內(nèi)容：廣義相對論: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，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強度。廣義相對論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。第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四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。

為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風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?1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四提出量子論和相對論的影響量子論和相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。使人們的認識深入到新的層次和領(lǐng)域，特別是發(fā)現(xiàn)了微觀物質(zhì)的運動規(guī)律。為現(xiàn)代自然科學和現(xiàn)代技術(shù)革命提供了重要的理論基礎(chǔ)。第22頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四科學家主要成就意義伽利略落體定律為經(jīng)典力學奠定基礎(chǔ)注重科學研究方法牛頓《自然哲學的數(shù)學原理》（物體運動三大定律和萬有引力定律）標志著牛頓力學體系的形成標志著近代科學的形成愛因斯坦相對論（狹義、廣義）、光速不變原理P133和134頁為現(xiàn)代自然科學和現(xiàn)代技術(shù)革命提供了重要