第 11 课 物理学的重大进展

下落的苹果 升空的“神五”

判天地之美，析万物之理。 —— 庄子

探究：他们分别是什么人？有什么贡献？

物理学发展的过程经典力学奠基者（ 17 世纪初）

经典力学建立者（ 17 世纪晚期）

从经典力学发展到相对论、量子论（ 19 世纪末～ 20 世纪初）

伽利略（意） 牛顿（英） 爱因斯坦（德）普朗克（德）

伽利略对亚里士多德力学观的否定

亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。如：“推箱子”的例子 伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。

对地球认识的变化

地心说中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的“宇宙帐篷说”。后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心，托马斯 · 阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。

哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的理论基础

1912年哥白尼迁到波兰的一个古代城堡——弗隆堡。在城堡的西北角，有一座箭楼。这座箭楼，就是举世闻名的天文学家哥白尼观察天文的天文台、天文学史上著名的“哥白尼塔”。无论盛夏或严冬，他用自制的、粗劣的仪器，不分昼夜地观察天文，完成了对天体的观测，写成了不朽的巨著《天体运行论》。 哥白尼塔

伽利略出生于比萨一个没落贵族家庭。 17岁进比萨大学学医，但他对物理和数学很有兴趣。他做了大量的实验和研究工作，首次用自制的天文望远镜细心地观察了天体，宣告了和哥白尼学说完全相符的结论。伽利略把他在望远镜中所观察到的壮丽景象，到处宣传，并用观察到的事实和力学原理作了严密的论证，进一步维护和发展了哥白尼的体系。教会向伽利略发出多次警告，但是他无视这一警告，发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》的巨著，从实践和理论的高度批驳了地球中心说。伽利略的“异端”活动引起了教会的恐慌，罗马教皇向宗教裁判所带头提出控诉，于是这位体弱抱病的科学家被送进了监牢，遭到审讯，以至被终身软禁。软禁期间，他继续研究物理学，写出《关于两门新科学的谈话和数学证明》。

1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。

伽利略的折射式望远镜

伽利略的手稿

伽利略受审

一、经典力学1 、伽利略：（ 16 世纪末 17 世纪初） ①贡献：发现了自由落体定律等物理学定律• 物理学：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律• 天文学：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说” ②意义：开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展奠定了基础（被誉为“现代科学之父”）

牛顿出生于英国的林肯郡， 1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。 1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。牛顿（ 1642—1727 ）

牛顿（ 1642-1727 ）著作：《自然哲学的数学原理》（ 1687）他提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，创建牛顿力学体系。

经典力学中应注意的地方 1.特征 ： 1 ）注重实验 2 ）数学化 2.适用范围：只适用于宏观物体（宏观世界）的运动 ;

只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论

2 、牛顿： 贡献： ①创立了经典力学（标志：《自然哲学的数学原理》） ②提出物体机械运动的三大定律和万有引力定律及物理 学的一些基本概念 意义： 海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。 标志着近代科学的形成，推动了物理学的发展思考： 以牛顿的理论为代表的经典物理学理论是不是就绝对正确、无所不能的呢？

狭义相对论发表 100 周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。

1 、背景：经典物理学的危机 19 世纪末三大发现： x射线、放射性和电子 经典力学无法解释研究中的新问题，如：黑体辐射、光电效应等等 2 、相对论的提出及主要内容： 1905 年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。 19161916 年年，，他完成了广义相对论的他完成了广义相对论的最终最终形式。形式。这被看作人类思想史上最伟大的这被看作人类思想史上最伟大的成就之一。成就之一。 3 、意义：

二、相对论的创立　爱因斯坦　

材料解析题： 爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。请回答：① “ 牛顿时代”在物理学上指什么时代？② 有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被抹掉。爱因斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说出你的理由。

材料二、牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思维，谁企图在真理的认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。 -------- 爱因斯坦

材料三、 1921 年爱因斯坦获得了诺贝尔奖金，但奖来得十分不易。当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获奖章，结果评委会找到了一个办法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。 -----吴国盛《科学的历程》

1955 年 4 月 18 日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼： 我们全都获益不浅， 全世界都感谢他的教诲； 那专属他个人的东西， 早已传遍广大人群。 他像行将陨灭的彗星， 光华四射， 把无限的光芒同他的光芒永相连结。他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。

成功的秘诀 一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一 个公式给他： A＝ x＋ y＋ z 爱因斯坦解释道：“ A 代表成功， x 代表艰苦的劳动， y 代表正确的方法……” “ z 代表什么？”青年迫不及待地问。“代表少说废话。”爱因斯坦说

普朗克（ 1858—1947 ）生于基尔。 1879 年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918 年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗 克家是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，他的 业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登 山运动。

量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。 量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。

　　今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。

三、量子论的诞生与发展

2 、过程爱因斯坦提出了光的量子理论

11 、背景：、背景：①19 世纪末 20 世纪初，电子和放射性的发现。②实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。

1900 年，德国普朗克提出量子假说一门新的物理学分支——量子力学最终建立。

3 、意义（ 1 ） 20 世纪最深刻、最有成就的科学理论之一 （（ 22 ）标志着人类对客观规律的认识，开始从）标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界 宏观世界深入到了微观世界 （（ 33 ））在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展（（ 44 ）对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影）对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，这直接推动了社会生响，带来了许多划时代的技术创新，这直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活

1 、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为①否定了经典力学的绝对时空观 ②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 ③打破了经典力学体系的局限 性 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界A 、①②③ B 、②③④ C 、①③④ D 、①②④2 、 现代自然科学和现代技术革命的基础是A 、牛顿力学 B 、相对论 C 、量子假说 D 、量子理论、相对论

A

D

3 、下列表述不正确的是A 、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B 、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C 、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的D 、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步4 、海王星的发现是根据A 、哥白尼日心说的推算 B 、牛顿理论的推测C 、法拉第演说计算 D 、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示

C

B