第11課　物理學(xué)的重大進(jìn)展 (4)

1、第四單元：近代以來(lái)世界的科學(xué)發(fā)展歷程，科學(xué)的繁榮與輝煌進(jìn)步，生產(chǎn)工業(yè)的變革(科學(xué)技術(shù))革命，文藝復(fù)興思想的解放，經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論和量子理論，(11課)進(jìn)化論(12課)，三次工業(yè)(科學(xué)技術(shù))革命(13課)，科學(xué)技術(shù)課程，了解相對(duì)論和量子理論的主要內(nèi)容及其意義。詢(xún)問(wèn)：這些照片是誰(shuí)的？他們的貢獻(xiàn)是什么？第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展，伽利略牛頓愛(ài)因斯坦普朗克，1。背景2。牛頓經(jīng)典力學(xué)，1。背景2。創(chuàng)造3。意義，1 .背景2。出生3。發(fā)展4。意義，經(jīng)典力學(xué)，1。背景：(1)資本主義的發(fā)展；(2)文藝復(fù)興解放了思想，對(duì)科學(xué)研究產(chǎn)生了重大影響；(3)伽利略研究的基礎(chǔ)。牛頓的經(jīng)典力學(xué)，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，用數(shù)學(xué)表達(dá)，1

2、687年，自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，物體運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律，完成了人類(lèi)理解自然歷史上的第一次理論綜合。它是科學(xué)的和可預(yù)測(cè)的，這標(biāo)志著現(xiàn)代科學(xué)的形成。隨著相對(duì)論的建立，科學(xué)在19世紀(jì)迅速發(fā)展。經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋一些新問(wèn)題，面臨挑戰(zhàn)。20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦提出了相對(duì)論、狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，這是物理學(xué)領(lǐng)域的一場(chǎng)偉大革命。它否定了經(jīng)典力學(xué)中對(duì)時(shí)間和空間的絕對(duì)觀點(diǎn)，揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。牛頓力學(xué)得到了發(fā)展，物理學(xué)被提升到了一個(gè)新的高度。相對(duì)論和牛頓力學(xué)之間有什么關(guān)系？相對(duì)論打破了牛頓力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀，但它并不否認(rèn)牛頓力學(xué)，而是發(fā)展了牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映了物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而相對(duì)論反映了

3、物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律。牛頓力學(xué)是低速相對(duì)論力學(xué)的一個(gè)特例。2.牛頓力學(xué)是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓創(chuàng)造的概念仍然指導(dǎo)著人們的物理思想。相對(duì)論是對(duì)牛頓經(jīng)典力學(xué)的繼承和發(fā)展。從19C年底到-20C年初，人們對(duì)物質(zhì)的理解深入到原子。微觀粒子運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典力學(xué)理論來(lái)解釋。愛(ài)因斯坦用量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)；丹麥玻爾提出了原子的量子理論；20世紀(jì)30年代，量子力學(xué)建立了。量子理論的誕生和發(fā)展1900年，德國(guó)的普朗克提出了量子假說(shuō)。4.意義：它在人類(lèi)對(duì)微觀世界的基本理解上取得了革命性的進(jìn)步。從而人類(lèi)對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)開(kāi)始從宏觀世界向微觀世界深化。與相對(duì)論一起，現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱不僅推動(dòng)了物理學(xué)本身的發(fā)展，

4、而且拓寬了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的視角和方式。伽利略(意大利)、牛頓(英國(guó))、愛(ài)因斯坦(德國(guó))、普朗克(德國(guó))和“現(xiàn)代科學(xué)之父”開(kāi)創(chuàng)了基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)和嚴(yán)格邏輯體系的現(xiàn)代科學(xué)。它標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端，并為牛頓經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。對(duì)自然規(guī)律的第一次理論概括和總結(jié)標(biāo)志著現(xiàn)代科學(xué)的形成。實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)的第一次飛躍。海王星的發(fā)現(xiàn)是證明牛頓機(jī)械系統(tǒng)有效性的最成功的例子。相對(duì)論：否定經(jīng)典力學(xué)中的絕對(duì)時(shí)空觀，深刻揭示時(shí)空的本質(zhì)屬性；牛頓力學(xué)在相對(duì)論力學(xué)中得到了發(fā)展和總結(jié)，將物理學(xué)推向了一個(gè)新的高度。量子理論：它徹底改變了人類(lèi)對(duì)微觀世界的理解。兩者都構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。1世紀(jì)和17世紀(jì)是人類(lèi)在自

5、然科學(xué)領(lǐng)域取得重大突破的時(shí)期，其原因不包括a、資本主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求、b、科學(xué)家的辛勤工作、c、理性主義的建立、工業(yè)資本主義的推廣和D、2類(lèi)實(shí)踐。一位科學(xué)家的墓碑上刻著這樣的銘文：“他是第一個(gè)用上帝的力量解釋行星的運(yùn)動(dòng)和圖像的人。科學(xué)家應(yīng)該是甲、伽利略、牛頓、愛(ài)因斯坦、普朗克。英國(guó)著名詩(shī)人蒲柏說(shuō)：“自然及其法則都隱藏在黑暗之中?！鄙系壅f(shuō)，讓牛頓誕生吧！所以一切都是光明的?！庇纱丝梢?jiàn)，牛頓的主要貢獻(xiàn)是：a、建立經(jīng)典力學(xué)體系b、建立微積分理論c、提出萬(wàn)有引力定律d、提出進(jìn)化論觀點(diǎn)。證明民間所說(shuō)的“天有一天，地有一年”的有a，牛頓萬(wàn)有引力定律b，愛(ài)因斯坦相對(duì)論c，量子論d，牛頓運(yùn)動(dòng)三定律b，5。愛(ài)因

6、斯坦的相對(duì)論是物理學(xué)領(lǐng)域的一次偉大革命，主要是因?yàn)樗穸私?jīng)典力學(xué)中的絕對(duì)時(shí)空觀，揭示了時(shí)間和空間不是絕對(duì)不變的本質(zhì)屬性，打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性，使人類(lèi)對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)開(kāi)始從宏觀世界向微觀世界深化。現(xiàn)代自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)革命的基礎(chǔ)是：牛頓力學(xué)、相對(duì)論、量子假說(shuō)、量子理論和相對(duì)論。7.以下說(shuō)法是不正確的：一、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)；經(jīng)典物理學(xué)主要應(yīng)用于日常生活中的物理現(xiàn)象；相對(duì)論的命題證明經(jīng)典物理學(xué)是完全錯(cuò)誤的；量子理論徹底改變了人類(lèi)對(duì)微觀世界的基本理解；c，B，8。海王星是根據(jù)哥白尼的日心說(shuō)、牛頓的理論、法拉第的講話和愛(ài)因斯坦對(duì)時(shí)間和空間屬性的揭示而發(fā)現(xiàn)的。意大利偉大的物理學(xué)

7、家和天文學(xué)家伽利略(15641642)開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)、邏輯嚴(yán)密的現(xiàn)代科學(xué)，被譽(yù)為“現(xiàn)代科學(xué)之父”。他是第一個(gè)自制天文望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察天空，并出版了星際信使一書(shū)。1632年，他發(fā)表了一篇關(guān)于托勒密和哥白尼的對(duì)話，將哥白尼的理論推向了最后的勝利階段。1610年，伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)有四顆衛(wèi)星圍繞木星運(yùn)行。這一發(fā)現(xiàn)震驚了整個(gè)歐洲和全球科學(xué)界。伽利略是第一個(gè)用望遠(yuǎn)鏡觀察天體的人。目前，在人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的16顆木星衛(wèi)星中，有一顆被稱(chēng)為伽利略衛(wèi)星。木星和它的伽利略衛(wèi)星，在1590年，伽利略在斜塔頂部做了一個(gè)自由落體實(shí)驗(yàn)，讓兩個(gè)重量相差10倍的鐵球同時(shí)從塔頂落下，而這兩個(gè)球同時(shí)著陸。因此，它雄辯地推翻了亞里士多

8、德的理論，亞里士多德是一位將人束縛了近2000年的希臘學(xué)者，他認(rèn)為不同重量的物體下落速度不同。伽利略開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的新時(shí)代，并為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。牛頓的重要貢獻(xiàn)最重要的是什么？微積分發(fā)現(xiàn)了陽(yáng)光的光譜，發(fā)明了自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，如反射望遠(yuǎn)鏡，以及1687年的物體運(yùn)動(dòng)三定律；萬(wàn)有引力定律形成了一個(gè)經(jīng)典的機(jī)械系統(tǒng)，包括數(shù)學(xué)、光學(xué)、天文學(xué)和力學(xué)。首先，牛頓力學(xué)被用來(lái)計(jì)算地球形狀為橙色。古希臘的亞里士多德認(rèn)為地球是一個(gè)規(guī)則的球體，兩千年來(lái)人們對(duì)此深信不疑。根據(jù)他的力學(xué)，牛頓說(shuō)地球是一個(gè)扁球形，像一個(gè)大橘子。這一聲明發(fā)表時(shí)，學(xué)術(shù)界一片嘩然。然而，經(jīng)過(guò)三次實(shí)地測(cè)量，法國(guó)科學(xué)家最終證實(shí)了牛頓的觀點(diǎn)。

9、用力學(xué)計(jì)算地球的形狀是一個(gè)奇跡。歷史上牛頓力學(xué)已經(jīng)證實(shí)了三件事。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，根本無(wú)法用科學(xué)來(lái)解釋。牛頓說(shuō)，由于彗星是天體，它們必須遵循力學(xué)定律。他的好朋友哈雷用牛頓力學(xué)計(jì)算了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的返回周期是7576年，從而預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)。哈雷在1705年做出了這個(gè)預(yù)測(cè)，當(dāng)時(shí)他49歲，但是預(yù)測(cè)53年后會(huì)發(fā)生什么卻是聳人聽(tīng)聞的。然而，在1758年，這顆彗星如期出現(xiàn)，并被命名為哈雷彗星。其次，用牛頓力學(xué)計(jì)算了哈雷彗星的回歸周期。天王星在1781年被發(fā)現(xiàn)，但是理論位置總是與觀測(cè)記錄不一致。經(jīng)過(guò)反復(fù)核算，觀察是正確的。這個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)在牛頓力學(xué)中嗎？科學(xué)家

10、大膽猜測(cè)，計(jì)算結(jié)果不理想的原因是太陽(yáng)系中有一顆未知的行星，我們沒(méi)有考慮它對(duì)天王星的引力作用。他們用牛頓力學(xué)計(jì)算了這顆未知旅行恒星的位置和質(zhì)量。1846年，柏林天文臺(tái)用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)那個(gè)位置，突然看到一顆新的行星海王星。第三部分是用牛頓力學(xué)計(jì)算未知恒星的位置。他于1879年出生于德國(guó)，是世界著名的德裔美國(guó)科學(xué)家、現(xiàn)代物理學(xué)的先驅(qū)和奠基人。他獲得了1921年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在1933年被希特勒迫害后，他離開(kāi)德國(guó)，移居美國(guó)。愛(ài)因斯坦在物理學(xué)的許多領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)，如建立狹義相對(duì)論并將其推廣到廣義相對(duì)論，提出光的量子概念，用量子理論解釋光電效應(yīng)、輻射過(guò)程和固體比熱。愛(ài)因斯坦(1879-1955)，1905年的神奇一年，愛(ài)因斯坦26歲，先后寫(xiě)了四篇論文，改變了20世紀(jì)物理學(xué)的面貌：1 .光的量子理論(解釋光電效應(yīng))2。布朗運(yùn)動(dòng)(證明分子的存在)3。狹義相對(duì)論(修正牛頓力學(xué))4。質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論。愛(ài)因斯坦發(fā)表了廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)，這是最原始和最偉大的貢獻(xiàn)：廣義相對(duì)論(取代牛頓的萬(wàn)有引力理論)。愛(ài)因斯坦根據(jù)相對(duì)論提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，給美國(guó)總統(tǒng)羅斯福寫(xiě)了一封信，建議美國(guó)研制原子彈，以便在第二次世界大戰(zhàn)中盡快打敗法西斯國(guó)家。1945年