近代物理学的奠基者和革命者

1、专题七专题七近代以来科学技术近代以来科学技术的辉煌的辉煌科学科学指运用范畴、定理、定律等思维指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律形式反映现实世界各种现象的本质和规律的的知识体系知识体系。技术技术泛指根据生产实践经验和自然科泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种学原理而发展成的各种工艺操作方法与技工艺操作方法与技能能。知识结构：物理学的重大进展生物学的发展三次工业革命近代科学的发展近代科学的发展近代技术的发展及科技的结合牛顿牛顿普朗克普朗克爱因斯坦爱因斯坦一、近代物理学的一、近代物理学的奠基人和革命者奠基人和革命者 材料材料1 1： “ “假如我有一点微小成

2、就的话，没有假如我有一点微小成就的话，没有其它秘诀，其它秘诀，唯有勤奋而已。唯有勤奋而已。” 牛顿牛顿 一次，在书房中，他一边思考着问题，一边一次，在书房中，他一边思考着问题，一边在煮鸡蛋。苦苦地思索，简直使他痴呆。突然，在煮鸡蛋。苦苦地思索，简直使他痴呆。突然，锅里的水沸腾了，赶忙掀锅一看，锅里的水沸腾了，赶忙掀锅一看，”啊！啊！“他惊他惊叫起来，锅里煮的却是一块怀表。原来他考虑问叫起来，锅里煮的却是一块怀表。原来他考虑问题时竟心不在焉地随手题时竟心不在焉地随手把怀表当做鸡蛋放在锅里把怀表当做鸡蛋放在锅里了了。还有一次，牛顿邀请一位朋友到他家吃午饭。还有一次，牛顿邀请一位朋友到他家吃午饭。他

3、研究科学入了迷，把这件事忘掉了。他的佣人他研究科学入了迷，把这件事忘掉了。他的佣人照例只准备了牛顿个人吃的午饭。临近中午，客照例只准备了牛顿个人吃的午饭。临近中午，客人应邀而来。客人看见牛顿正在埋头计算问题，人应邀而来。客人看见牛顿正在埋头计算问题，桌上、床上摆着稿纸、书籍。看到这种情形，客桌上、床上摆着稿纸、书籍。看到这种情形，客人没有打搅牛顿，见桌上摆着饭菜，以为是给他人没有打搅牛顿，见桌上摆着饭菜，以为是给他准备的，便坐下吃了起来。吃完后就悄悄地走了。准备的，便坐下吃了起来。吃完后就悄悄地走了。当牛顿把题计算完了，走到餐桌旁准备吃午饭时，当牛顿把题计算完了，走到餐桌旁准备吃午饭时，看见盘

4、子里吃过的鸡骨头，恍然大悟地说：看见盘子里吃过的鸡骨头，恍然大悟地说：“我我以为我没有吃饭呢，我还是吃了以为我没有吃饭呢，我还是吃了。 ” ”材料材料2 2： 我之所以能比别人看得远些，是因为我站在我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。巨人们的肩上。 牛顿牛顿 伽利略与望远镜伽利略与望远镜 17 17世纪初，伽利略发明了世纪初，伽利略发明了第一架天文望远镜，在第一架天文望远镜，在发现木星的四颗大卫星发现木星的四颗大卫星之后，看到了犹如一把之后，看到了犹如一把弯镰的金星。伽利略在弯镰的金星。伽利略在星际使者星际使者一书中向一书中向人们报告了自己的发现。人们报告了自己的发现。这一重大

5、发现有力地驳这一重大发现有力地驳斥了地心说，斥了地心说，为哥白尼为哥白尼的日心体系提供了一个的日心体系提供了一个强有力的证据强有力的证据。 1590 1590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔在斜塔的顶层做自由落体运动实的顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差验，让两个重量相差1010倍倍的铁球，同时从塔顶落下，的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举雄辩地一举推翻推翻了束缚人了束缚人们近们近20002000年的希腊学者年的希腊学者亚亚里士多德里士多德关于重量不同的关于重量不同的物体，其下落的速度也不物体，其下落的速度也不相同的相同的“物体下落速度与物体下落速

6、度与重量成正比重量成正比”的的理论理论。伽伽俐略开创了实验物理的新俐略开创了实验物理的新时代，为经典力学的创立时代，为经典力学的创立奠定基础。奠定基础。途径：实验、计算。途径：实验、计算。启示：实践是检验真理的唯一标启示：实践是检验真理的唯一标准。准。【合作探究】【合作探究】1：你认为伽利略：你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键途能够确定自由落体定律的关键途径是什么？你有何启示？径是什么？你有何启示？ 16161616年，伽利略被传唤到罗马的宗教裁判所，并年，伽利略被传唤到罗马的宗教裁判所，并责令伽利略保持沉默。伽利略发表责令伽利略保持沉默。伽利略发表两种世界观的两种世界观的对话对话一书，被

7、教会认为违反了禁令被召到罗马囚一书，被教会认为违反了禁令被召到罗马囚禁受到缺席审判，遭到苦刑和恐吓，并被迫当众跪禁受到缺席审判，遭到苦刑和恐吓，并被迫当众跪着忏悔，最后被判处终身监禁，他的书也被列为禁着忏悔，最后被判处终身监禁，他的书也被列为禁书。书。 16421642年，伽利略在贫病交加中逝世。在他离开年，伽利略在贫病交加中逝世。在他离开人世的前夕，他还重复着这样一句话：人世的前夕，他还重复着这样一句话：“追求科学追求科学需要特殊的勇气。需要特殊的勇气。” 19831983年，罗马教廷正式承认，年，罗马教廷正式承认，350350年前宗教裁判年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的。但教会对科学的

8、干涉所对伽利略的审判是错误的。但教会对科学的干涉和对伽利略的迫害所造成的严重后果是无法挽回的。和对伽利略的迫害所造成的严重后果是无法挽回的。伽利略之后，意大利在很长一段时间内，没有再产伽利略之后，意大利在很长一段时间内，没有再产生重要的科学家。生重要的科学家。 3 3、结合所学知识，简述牛顿所处的、结合所学知识，简述牛顿所处的社会环境社会环境牛顿捡到了哪些牛顿捡到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美丽的美丽的贝壳贝壳”？ “我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更为拾到比通常更光滑的石子光滑的石子或或更美丽的贝更美丽的贝壳壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前

9、的是完全而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。未探明的真理之海。” 牛顿临终遗言牛顿临终遗言 ( (万有引力定律；运动三大定律：惯性定律、加万有引力定律；运动三大定律：惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。速度定律、作用力和反作用力定律。) ) 惯性定律惯性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反作用定律物理运动物理运动三大定律三大定律万有引力定律万有引力定律经典力学体系经典力学体系经典力学体系内容及形成标志经典力学体系内容及形成标志 标志：标志：1687年牛顿出年牛顿出版版自然哲学的数学原自然哲学的数学原理理。 证明了证明了理性理性的正确性，从而促进了的正确性，从

10、而促进了启蒙运动启蒙运动的的进一步发展进一步发展海王星和冥王星的发现海王星和冥王星的发现哈雷慧星轨道的推算哈雷慧星轨道的推算 长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了16821682年出现年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是的彗星的轨道，指出它的回归周期是75767576年，由此预言它将在年，由此预言它将在17581758年再次出现。年再次出现。5353年以后的年以后的17581758年（当时哈雷已去世），这颗彗年（当时哈雷已去世

11、），这颗彗星果然如期出现。星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。17271727年，他病逝，被安葬于威年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。的荣誉。 （1 1）德国）德国爱因斯坦：解释光电效应，得出爱因斯坦：解释光电效应，得出光具有光具有波粒二象性波粒二象性；（2 2）法国德布罗意：提出）法国德布罗意：提出物质波理论物质波理论； （3 3）奥德物理学家：建立）奥德物理学家：建立量子力学。量子力学。此情形并未能持久，此情形并未能持久，魔鬼喝道：魔鬼喝道：“嗬！让爱因斯坦问世！嗬！让爱因斯坦问

12、世！”世界又变得难以捉摸。世界又变得难以捉摸。 英国现代派诗英国现代派诗J.CJ.CSquireSquire（18791955）大自然和自然定律都在黑暗中躲藏，大自然和自然定律都在黑暗中躲藏，上帝说，让牛顿问世！上帝说，让牛顿问世！于是一切都有了光明。于是一切都有了光明。 英国诗人英国诗人 蒲伯蒲伯(1688-1744) 相对论的建立相对论的建立-爱因斯坦爱因斯坦狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论相对论相对论打破经典力学的绝对时空观，打破经典力学的绝对时空观，反映的是物体高速运动的客观反映的是物体高速运动的客观规律。规律。进一步深化对时间空间和引力进一步深化对时间空间和引力现象的认识现象

13、的认识19051905年年论动体的电动力学论动体的电动力学时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。动速度的变化而变化。物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空空间弯曲间弯曲的程度体现为引力场强度。的程度体现为引力场强度。 广义相对论第一次阐述了广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的四维时空和物质的分布相联系分布相联系的重要思想。的重要思想。爱因斯坦的爱因斯坦的“时空弯曲时空弯曲”概念概念狭义相对论发表狭义相对论发表100100周年，也许全世界只有几十个周年，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。对人类生活的巨大改变。 量子力学和狭义相对论结合形成原子核物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。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。术等奠