1、近代物理學(xué)的奠基人和革命者近代物理學(xué)的奠基人和革命者導(dǎo)語分析1 1本專題涉及的主要問題。本專題涉及的主要問題。2 2從科學(xué)技術(shù)層面了解人類社從科學(xué)技術(shù)層面了解人類社會發(fā)展的基本特征。會發(fā)展的基本特征。 3.3.涉及的主要理論問題。涉及的主要理論問題。近代物理學(xué)的奠基人和革命者 本專題內(nèi)容重點講述本專題內(nèi)容重點講述人類在物理學(xué)領(lǐng)域?qū)ψ匀贿\動變?nèi)祟愒谖锢韺W(xué)領(lǐng)域?qū)ψ匀贿\動變化規(guī)律的探索、在生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)ι鹪吹奶剿鳌⒃诨?guī)律的探索、在生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)ι鹪吹奶剿鳌⒃趹?yīng)用自然力量改造人類生產(chǎn)生活方面的重大事件、重要應(yīng)用自然力量改造人類生產(chǎn)生活方面的重大事件、重要現(xiàn)象及相關(guān)人物，講述了人類認(rèn)識由低級向

2、高級發(fā)展的現(xiàn)象及相關(guān)人物，講述了人類認(rèn)識由低級向高級發(fā)展的歷程，從科學(xué)技術(shù)層面了解人類社會發(fā)展的基本特歷程，從科學(xué)技術(shù)層面了解人類社會發(fā)展的基本特征。征。 涉及的主要理論問題涉及的主要理論問題：科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新與尊重權(quán)威的關(guān)：科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新與尊重權(quán)威的關(guān)系、科學(xué)與哲學(xué)和宗教的關(guān)系、科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力以及系、科學(xué)與哲學(xué)和宗教的關(guān)系、科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力以及科學(xué)改變?nèi)祟惖拿\等。科學(xué)改變?nèi)祟惖拿\等。 近代物理學(xué)的奠基人和革命者近代物理學(xué)的奠基人和革命者第一課第一課近代物理學(xué)的奠基人和革命者課標(biāo)要求了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史

3、地位。中的歷史地位。知道相對論、量子論的主要內(nèi)知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識其意義。容，認(rèn)識其意義。近代物理學(xué)的奠基人和革命者一、牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立背景：背景：受文藝復(fù)興運動的影響，科學(xué)逐漸從受文藝復(fù)興運動的影響，科學(xué)逐漸從神學(xué)的桎梏中解放出來，進(jìn)入到實驗科神學(xué)的桎梏中解放出來，進(jìn)入到實驗科學(xué)的時代。學(xué)的時代。中世紀(jì)亞里士多德的學(xué)說長期被教會中世紀(jì)亞里士多德的學(xué)說長期被教會奉為教條。奉為教條。近代科學(xué)誕生后，亞里士多德的力學(xué)近代科學(xué)誕生后，亞里士多德的力學(xué)不斷受到質(zhì)疑。不斷受到質(zhì)疑。（17 17世紀(jì)）世紀(jì)）近代物理學(xué)的奠基人和革命者1 1、經(jīng)典力學(xué)的重要經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者奠基者伽利略

4、的貢獻(xiàn)伽利略的貢獻(xiàn): :發(fā)現(xiàn)自由落體定律，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定發(fā)現(xiàn)自由落體定律，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。了基礎(chǔ)。 發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)許多星體，證明了哥白發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)許多星體，證明了哥白尼尼“日心說日心說”的正確性的正確性( (屬于屬于天文學(xué)天文學(xué)成就成就) )。開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端，被系的近代科學(xué)，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端，被譽(yù)為譽(yù)為“近代科學(xué)之父近代科學(xué)之父”。近代物理學(xué)的奠基人和革命者“重物體比重物體比輕物體下落速度要快些輕物體下落速度要快些”亞里士多德的力學(xué)觀：亞里士多德的力學(xué)觀：必須有力

5、作用在物體上，物體才能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。運動，沒有力的作用，物體就會靜止。近代物理學(xué)的奠基人和革命者伽利略通過伽利略通過觀察、實驗和推理觀察、實驗和推理，得出結(jié)論：如果運動物體不受得出結(jié)論：如果運動物體不受阻礙，它將速度保持不變阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運動下去。地持續(xù)運動下去。近代物理學(xué)的奠基人和革命者 近代物理學(xué)的奠基人和革命者伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀測到的太陽黑子記錄伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀測到的太陽黑子記錄伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了新世界伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了新世界近代物理學(xué)的奠基人和革命者2 2、經(jīng)典力學(xué)的經(jīng)典力學(xué)的建立者建立者牛牛 頓頓建立的標(biāo)志是牛頓確立的

6、萬有引力定律和建立的標(biāo)志是牛頓確立的萬有引力定律和運動三大定律運動三大定律。16871687年年 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書總結(jié)自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書總結(jié)了牛頓力學(xué)體系以及在數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的了牛頓力學(xué)體系以及在數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的研究成果，標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟。研究成果，標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟。經(jīng)典力學(xué)的建立，凝聚著許多科學(xué)家的心經(jīng)典力學(xué)的建立，凝聚著許多科學(xué)家的心血，牛頓（微積分的創(chuàng)立者之一）則是其中血，牛頓（微積分的創(chuàng)立者之一）則是其中的集大成者，故經(jīng)典力學(xué)又稱牛頓力學(xué)。的集大成者，故經(jīng)典力學(xué)又稱牛頓力學(xué)。近代物理學(xué)的奠基人和革命者三百年前，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

7、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)。大國崛起解說詞近代物理學(xué)的奠基人和革命者16661666年秋天的一個傍晚，牛頓坐在花園的蘋果年秋天的一個傍晚，牛頓坐在花園的蘋果樹下，樹下，正在考慮一個運動的問題。忽然一只熟透的蘋正在考慮一個運動的問題。忽然一只熟透的蘋果掉了下來，果掉了下來，正好落在牛頓的前面。這只蘋果引起了牛頓的正好落在牛頓的前面。這只蘋果引起了牛頓的注意。注意。他想，蘋果為什么不向天上飛，也不向前后左他想，蘋果為什么不向天上飛，也不向前后左右落，右落，而偏偏垂直地落到地面上呢？肯定是地球在吸而偏偏垂直地落到地

8、面上呢？肯定是地球在吸引它。引它。既然地球能吸引離地面這么高的蘋果樹上的蘋既然地球能吸引離地面這么高的蘋果樹上的蘋果，果，那它也肯定在吸引著月亮。經(jīng)過研究、演算和那它也肯定在吸引著月亮。經(jīng)過研究、演算和論證，論證，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。 引自科學(xué)簡史引自科學(xué)簡史如果蘋果落在你的前面，你會像牛頓那樣去思考、去探究嗎？僅僅因為蘋果落地的啟發(fā)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律嗎？我們應(yīng)該如何正確看待科學(xué)傳奇故事？近代物理學(xué)的奠基人和革命者慣性定律慣性定律加速度定律加速度定律作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律牛頓三大定律牛頓三大定律萬有引力定律萬有引力定律經(jīng)典力學(xué)體系經(jīng)典力學(xué)體

9、系以伽利略研究為基礎(chǔ)以伽利略研究為基礎(chǔ)以笛卡爾研究為基礎(chǔ)以笛卡爾研究為基礎(chǔ)開普勒的天體力學(xué)和自創(chuàng)的微積分近代物理學(xué)的奠基人和革命者牛頓經(jīng)典力學(xué)的顯著特征：牛頓經(jīng)典力學(xué)的顯著特征：一是注重實驗，二是它的數(shù)學(xué)化。一是注重實驗，二是它的數(shù)學(xué)化。近代物理學(xué)的奠基人和革命者我好像是一個在海邊玩耍的孩子，不時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海 牛頓臨終遺言 你知道牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？著作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，提出了物體著作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，提出了物體機(jī)械運動的三大定律和萬有引力定律，機(jī)械運動的三大定律和萬有引力定律，創(chuàng)建牛頓力

10、學(xué)體系等。創(chuàng)建牛頓力學(xué)體系等。近代物理學(xué)的奠基人和革命者 “巨人肩上的思索巨人肩上的思索” 牛頓曾謙遜地說：牛頓曾謙遜地說：“如果我比別人如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因為我站在巨人們看得遠(yuǎn)些，那是因為我站在巨人們的肩上。的肩上。” ” 你能舉出牛頓站在哪些巨人的肩上的例子嗎？對此你又有何認(rèn)識？牛頓三大定律以伽利略和笛卡爾的研究為基礎(chǔ)；牛頓三大定律以伽利略和笛卡爾的研究為基礎(chǔ)； 近代科學(xué)在否定中發(fā)展，在繼承中發(fā)展，在綜近代科學(xué)在否定中發(fā)展，在繼承中發(fā)展，在綜合中發(fā)展。合中發(fā)展。近代物理學(xué)的奠基人和革命者 牛頓力學(xué)三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成牛頓力學(xué)三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為為近代物

11、理學(xué)近代物理學(xué)的重要支柱。的重要支柱。牛頓力學(xué)體系完成了人類對自然界認(rèn)識史上第一牛頓力學(xué)體系完成了人類對自然界認(rèn)識史上第一次理論大綜合。次理論大綜合。 使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達(dá)到完備的程度使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達(dá)到完備的程度, ,并得到并得到應(yīng)用和驗證。應(yīng)用和驗證。使科學(xué)擺脫神學(xué)束縛使科學(xué)擺脫神學(xué)束縛,19,19世紀(jì)進(jìn)入全面繁榮時期世紀(jì)進(jìn)入全面繁榮時期, ,各各自然科學(xué)理論體系紛紛建立自然科學(xué)理論體系紛紛建立. .成為近代科學(xué)形成標(biāo)志。成為近代科學(xué)形成標(biāo)志。3 、地位和作用：地位和作用：近代物理學(xué)的奠基人和革命者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。

12、上帝說：“讓牛頓去吧！”于是，一切成為光明。 近代物理學(xué)的奠基人和革命者有人說，人類可以認(rèn)識任何比已知更高一個層次上的事物，但我們永遠(yuǎn)不能認(rèn)識宇宙的全部。你認(rèn)為這種說法正確嗎?請結(jié)合你了解的知識，談?wù)勚С帜愕挠^點的理由。 正確。正確。提示：人的生命是有限的，而宇宙是無限的。提示：人的生命是有限的，而宇宙是無限的。近代物理學(xué)的奠基人和革命者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7576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

13、星果然如期出現(xiàn)。哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學(xué)性。近代物理學(xué)的奠基人和革命者海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計算它的軌道，可是計算結(jié)果總是同觀測紀(jì)錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀測無誤。那問題是否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？法國的勒維列和英國的亞當(dāng)斯堅信牛頓力學(xué)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(xué)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(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)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

14、空，就在筆尖上發(fā)現(xiàn)了新行星。牛頓力學(xué)又創(chuàng)造了新的奇跡。近代物理學(xué)的奠基人和革命者根據(jù)萬有引力定律準(zhǔn)確算出根據(jù)萬有引力定律準(zhǔn)確算出了地球的平均了地球的平均密度和扁平率；密度和扁平率；解釋潮汐的成因；解釋潮汐的成因；發(fā)現(xiàn)海王星。發(fā)現(xiàn)海王星。請舉例說明牛頓的經(jīng)典力學(xué)使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達(dá)到完備的程度,并得到應(yīng)用和驗證。近代物理學(xué)的奠基人和革命者近代物理學(xué)的奠基人和革命者19世紀(jì)末，面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示：“19世紀(jì)已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈。” 經(jīng)典力學(xué)體系真的是最完美的物理學(xué)理論嗎？經(jīng)典物理學(xué)是以日常生活中常見的低速運動的物體為研究對象的，

15、一旦進(jìn)入光速運動時，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確（在這種背景下，相對論與量子論應(yīng)運而生）近代物理學(xué)的奠基人和革命者 二、現(xiàn)代物理學(xué)理論近代物理學(xué)的奠基人和革命者二、現(xiàn)代物理學(xué)理論（20世紀(jì)初）（2）、量子論的誕生與發(fā)展從普朗克到愛因斯坦基礎(chǔ)：奧地利物理學(xué)家斯蒂芬對黑體的研究成果基礎(chǔ)：奧地利物理學(xué)家斯蒂芬對黑體的研究成果 誕生：誕生：19001900年，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子概念年，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子概念 發(fā)展：發(fā)展： 德國愛因斯坦德國愛因斯坦 光具有波粒二象性光具有波粒二象性 法國德布羅意法國德布羅意 提出物質(zhì)波理論提出物質(zhì)波理論 奧德物理學(xué)家奧德物理學(xué)家 數(shù)年后建立量子力

16、學(xué)數(shù)年后建立量子力學(xué)近代物理學(xué)的奠基人和革命者 標(biāo)志：標(biāo)志：1900年12月14日，德國物理學(xué)家普朗克（M.Planck，18581947）提出：像原子作為一切物質(zhì)的構(gòu)成單元一樣，“能量子”（量子）是能量的最小單元，原子吸收或發(fā)射能量是一份一份地進(jìn)行的。后來，這一天被認(rèn)為是量子理論的誕生日。近代物理學(xué)的奠基人和革命者量子論確實深奧難懂，甚至連量子論奠基人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：之一的玻爾都說：“如果誰不為量子論而感如果誰不為量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。到困惑，那他就是沒有理解量子論。”近代物理學(xué)的奠基人和革命者19051905年解釋年解釋光電效應(yīng)，得

17、光電效應(yīng)，得出光具有波粒出光具有波粒二象性的結(jié)論二象性的結(jié)論愛因斯坦方程愛因斯坦方程h=(1/2)mv2+I+W h=(1/2)mv2+I+W 式中式中(1/2)mv2(1/2)mv2是脫出物體的光電子的初動能。是脫出物體的光電子的初動能。 金屬內(nèi)部有金屬內(nèi)部有大量的自由電子，這是金屬的特征，因而對于金屬來說，大量的自由電子，這是金屬的特征，因而對于金屬來說，I I項可以略去，愛因斯坦方程項可以略去，愛因斯坦方程成為成為 h=(1/2)mv2+W h=(1/2)mv2+W 假如假如hW,hW,電子就不能脫出金屬的表面。對于一定的金屬，產(chǎn)電子就不能脫出金屬的表面。對于一定的金屬，產(chǎn)生光電效應(yīng)的最

18、小光頻率生光電效應(yīng)的最小光頻率( (極限頻率極限頻率) 0) 0。由。由 h0=Wh0=W確定。相應(yīng)的極限波長為確定。相應(yīng)的極限波長為 0=C/0=hc/W0=C/0=hc/W。 發(fā)光強(qiáng)度增加使照射到物體上的光子的數(shù)量增加，因而發(fā)射的光電發(fā)光強(qiáng)度增加使照射到物體上的光子的數(shù)量增加，因而發(fā)射的光電子數(shù)和照射光的強(qiáng)度成正比。子數(shù)和照射光的強(qiáng)度成正比。 注：如果光子的能量（注：如果光子的能量（hfhf）不大于功函數(shù)（）不大于功函數(shù)（），就不），就不會有電子射出。功函數(shù)有時又以會有電子射出。功函數(shù)有時又以W W標(biāo)記。標(biāo)記。 這個算式與觀察不符時（即沒有射出電子或這個算式與觀察不符時（即沒有射出電子或電

19、子動能小于預(yù)期），可能是因為系統(tǒng)沒有完全的效率，某些能量變成熱能或輻射而電子動能小于預(yù)期），可能是因為系統(tǒng)沒有完全的效率，某些能量變成熱能或輻射而失去了。失去了。 愛因斯坦因成功解釋了光電效應(yīng)而獲得愛因斯坦因成功解釋了光電效應(yīng)而獲得19211921年諾貝爾物理學(xué)獎年諾貝爾物理學(xué)獎 。近代物理學(xué)的奠基人和革命者19231923年，德布羅意大膽地設(shè)想，人年，德布羅意大膽地設(shè)想，人們對于光子建立起來的兩個關(guān)系式們對于光子建立起來的兩個關(guān)系式 會不會也適用于實物粒子。如果成會不會也適用于實物粒子。如果成立的話，實物粒子也同樣具有波動立的話，實物粒子也同樣具有波動性。為了證實這一設(shè)想，性。為了證實這一設(shè)

20、想，19231923年，年，德布羅意又提出了作電子衍射實驗德布羅意又提出了作電子衍射實驗的設(shè)想。的設(shè)想。19241924年，又提出用電子在年，又提出用電子在晶體上作衍射實驗的想法。晶體上作衍射實驗的想法。19271927年，年，戴維孫和革末用實驗證實了電子具戴維孫和革末用實驗證實了電子具有波動性，不久，有波動性，不久，G.P.G.P.湯姆孫與戴湯姆孫與戴維孫完成了電子在晶體上的衍射實維孫完成了電子在晶體上的衍射實驗。此后，人們相繼證實了原子、驗。此后，人們相繼證實了原子、分子、中子等都具有波動性。德布分子、中子等都具有波動性。德布羅意的設(shè)想最終都得到了完全的證羅意的設(shè)想最終都得到了完全的證實。

21、這些實物所具有的波動稱為德實。這些實物所具有的波動稱為德布羅意波，即物質(zhì)波。布羅意波，即物質(zhì)波。近代物理學(xué)的奠基人和革命者德布羅意的新理論，開始時并沒有受到物理學(xué)界的重視。因為他的思想是德布羅意的新理論，開始時并沒有受到物理學(xué)界的重視。因為他的思想是如此新穎，如此大膽，以致于像普郎克、洛侖茲這些人都很難相信它的正如此新穎，如此大膽，以致于像普郎克、洛侖茲這些人都很難相信它的正確性。即使他的導(dǎo)師朗之萬，雖然認(rèn)為他的想法有很大的獨創(chuàng)性，但也認(rèn)確性。即使他的導(dǎo)師朗之萬，雖然認(rèn)為他的想法有很大的獨創(chuàng)性，但也認(rèn)為他的想象過分大膽，幾近荒謬。不過他又想到，玻爾的理論開始時也曾為他的想象過分大膽，幾近荒謬。

22、不過他又想到，玻爾的理論開始時也曾被認(rèn)為是極其荒謬的，說不定德布羅意的想法中包含了一些重要的東西。被認(rèn)為是極其荒謬的，說不定德布羅意的想法中包含了一些重要的東西。于是朗之萬還是把德布羅意的論文副本寄給了愛因斯坦，請他提出看法。于是朗之萬還是把德布羅意的論文副本寄給了愛因斯坦，請他提出看法。素來喜歡物理學(xué)上的對稱性的愛因斯坦，一下子就看出了德布羅意的理論素來喜歡物理學(xué)上的對稱性的愛因斯坦，一下子就看出了德布羅意的理論正是揭示了光子和物質(zhì)粒子之間的這種對稱性，立即意識到德布羅意思想正是揭示了光子和物質(zhì)粒子之間的這種對稱性，立即意識到德布羅意思想的深遠(yuǎn)意義，并且想到在他自己關(guān)于理想氣體的新的漲落公式

23、中出現(xiàn)的波的深遠(yuǎn)意義，并且想到在他自己關(guān)于理想氣體的新的漲落公式中出現(xiàn)的波干涉項可能正是起源于德布羅意波。所以他熱情地復(fù)信給朗之萬，稱贊德干涉項可能正是起源于德布羅意波。所以他熱情地復(fù)信給朗之萬，稱贊德布羅意布羅意“已揭開了巨大帷幕的一角已揭開了巨大帷幕的一角”。 愛因斯坦愛因斯坦近代物理學(xué)的奠基人和革命者（3 3）歷史意義：）歷史意義：量子力學(xué)標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的量子力學(xué)標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從認(rèn)識，開始從宏觀世界宏觀世界深入到深入到微觀微觀世界世界；量子理論讓人們從根本上改；量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)乃至整個自然科

24、學(xué)的觀念都物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大變革。發(fā)生了重大變革。近代物理學(xué)的奠基人和革命者2. 2.相對論的提出相對論的提出（1 1）背景：）背景：19 19世紀(jì)科學(xué)技術(shù)得到飛速發(fā)展。世紀(jì)科學(xué)技術(shù)得到飛速發(fā)展。經(jīng)典力學(xué)無法解釋高速運動微觀經(jīng)典力學(xué)無法解釋高速運動微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象。粒子發(fā)生的現(xiàn)象。近代物理學(xué)的奠基人和革命者（2 2）狹義相對論：）狹義相對論： 提出：提出：19051905年，愛因斯坦發(fā)表年，愛因斯坦發(fā)表論動體的論動體的電動力學(xué)電動力學(xué)，創(chuàng)立狹義相對論。，創(chuàng)立狹義相對論。內(nèi)容：內(nèi)容：相對性原理和光速不變原理；時間和空間相對性原理和光速不變原理；時間和空間都與物質(zhì)的運動有關(guān)

25、，隨著物質(zhì)運動速度都與物質(zhì)的運動有關(guān)，隨著物質(zhì)運動速度 的變化而變化。（的變化而變化。（E=mc2E=mc2）近代物理學(xué)的奠基人和革命者 啟發(fā)啟發(fā)愛因斯坦是當(dāng)代偉大的物理學(xué)家。他遇事愛思考、愛因斯坦是當(dāng)代偉大的物理學(xué)家。他遇事愛思考、研究，常常從一點小事中受到啟研究，常常從一點小事中受到啟發(fā)。發(fā)。有一次，他有一次，他要把墻上的一幅舊畫換下來。就搬來一架梯子，要把墻上的一幅舊畫換下來。就搬來一架梯子，一步一步爬上去。突然，他又想起一個問題，沉一步一步爬上去。突然，他又想起一個問題，沉思起來，忘記自己做什么了，猛地從梯子上摔下思起來，忘記自己做什么了，猛地從梯子上摔下來。摔到地上以后，他顧不得疼痛

26、，馬上想到：來。摔到地上以后，他顧不得疼痛，馬上想到：人為什么會筆直地掉下來呢？看來物體總是沿著人為什么會筆直地掉下來呢？看來物體總是沿著引力最引力最小的線路運動的。愛因斯坦想到這里馬上小的線路運動的。愛因斯坦想到這里馬上站立起來，一瘸一拐地走到桌邊，提筆把自己的站立起來，一瘸一拐地走到桌邊，提筆把自己的這個想法記了下來。這對他正在研究的問題這個想法記了下來。這對他正在研究的問題相對論有很大的啟發(fā)。相對論有很大的啟發(fā)。 近代物理學(xué)的奠基人和革命者 “相對論相對論”妙解妙解有一次，群眾包圍了從德國移居美國的科學(xué)家愛有一次，群眾包圍了從德國移居美國的科學(xué)家愛因斯坦的住宅，要他用因斯坦的住宅，要他用

27、“最簡單的話最簡單的話”解釋清楚解釋清楚他的他的“相對論相對論”。當(dāng)時，據(jù)說全世界只有幾個高。當(dāng)時，據(jù)說全世界只有幾個高明的科學(xué)家看得懂他關(guān)于明的科學(xué)家看得懂他關(guān)于“相對論相對論”的著作。的著作。 愛因斯坦走出住宅，對大家說：愛因斯坦走出住宅，對大家說：“比方這么說比方這么說你同你最親的人坐在火爐邊，一個鐘頭過去了，你同你最親的人坐在火爐邊，一個鐘頭過去了，你覺得好像只過了你覺得好像只過了5 5分鐘！反過來，你一個人孤孤分鐘！反過來，你一個人孤孤單單地坐在熱氣逼人的火爐邊，只過了單單地坐在熱氣逼人的火爐邊，只過了5 5分鐘，但分鐘，但你卻像坐了一個小時。你卻像坐了一個小時。唔，這就是相對論！唔

28、，這就是相對論！” ” 近代物理學(xué)的奠基人和革命者思考：思考：牛頓力學(xué)體系與狹牛頓力學(xué)體系與狹義相對論義相對論的區(qū)別？二者的的區(qū)別？二者的關(guān)系如何？關(guān)系如何？近代物理學(xué)的奠基人和革命者知 識 研 讀知 識 研 讀 考點整合考點整合(1)牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，它否定了牛相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，它否定了牛頓力學(xué)的絕對時空觀，深刻揭示了時間和空間的本質(zhì)屬頓力學(xué)的絕對時空觀，深刻揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。性。( 物質(zhì)存在的形式物質(zhì)存在的形式)(2)相對論也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概

29、括在相對相對論也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對論之中，相對論是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。論之中，相對論是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。(3)總而言之，相對論只否定了牛頓的絕對時空觀，沒總而言之，相對論只否定了牛頓的絕對時空觀，沒有否定整個牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀有否定整個牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個特例。牛頓力學(xué)是整個力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓所態(tài)下的一個特例。牛頓力學(xué)是整個力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。相對論創(chuàng)造的概念，至今仍指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。相對論發(fā)展了牛頓力學(xué)，打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀。發(fā)展了牛頓力學(xué)，打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀。 近代

30、物理學(xué)的奠基人和革命者有一對孿生兄弟，哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行，根據(jù)有一對孿生兄弟，哥在宇宙飛船上以接近光速的速度做宇宙航行，根據(jù)相對論效應(yīng)，高速運動的時鐘變慢，等哥哥回來，弟弟已經(jīng)變得很老了，相對論效應(yīng)，高速運動的時鐘變慢，等哥哥回來，弟弟已經(jīng)變得很老了，因為地球上已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年。而按照相對性原理，飛船相對于地球高因為地球上已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年。而按照相對性原理，飛船相對于地球高速運動，地球相對于飛船也高速運動，弟弟看哥哥變年輕了，哥哥看弟速運動，地球相對于飛船也高速運動，弟弟看哥哥變年輕了，哥哥看弟弟也應(yīng)該年輕了。這個問題簡直沒法回答。實際上，狹義相對論只處理弟也應(yīng)該年輕了。

31、這個問題簡直沒法回答。實際上，狹義相對論只處理勻速直線運動，而哥哥要回來必須經(jīng)過一個變速運動過程，這是相對論勻速直線運動，而哥哥要回來必須經(jīng)過一個變速運動過程，這是相對論無法處理的。正在人們忙于理解相對狹義相對論時，愛因斯坦正在接受無法處理的。正在人們忙于理解相對狹義相對論時，愛因斯坦正在接受完成廣義相對論。完成廣義相對論。 近代物理學(xué)的奠基人和革命者廣義相對論：廣義相對論：提出：1916年，愛因斯坦把狹義相對論推廣到加速運動的參考系中，建立了廣義相對論。 內(nèi)容：物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的；空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強(qiáng)度；時間、空間不是獨立的實在，它們是物質(zhì)存在的形式。近代物理學(xué)

32、的奠基人和革命者愛因斯坦的愛因斯坦的“時空彎曲時空彎曲”概念概念思考：思考：狹義相對狹義相對論與廣義相對論論與廣義相對論有何區(qū)別？有何區(qū)別？狹義相對論適用于狹義相對論適用于高速運動中的勻速高速運動中的勻速運動體系；廣義相運動體系；廣義相對論適用于高速運對論適用于高速運動中的加速運動體動中的加速運動體系，廣義相對論第系，廣義相對論第一次闡述四維時空一次闡述四維時空和物質(zhì)分布相聯(lián)系和物質(zhì)分布相聯(lián)系的的重要思想。的的重要思想。近代物理學(xué)的奠基人和革命者（4 4）意義：）意義：對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，不僅揭對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，不僅揭示了空間、時間的可變性，而且說明它們都不示了空間、

33、時間的可變性，而且說明它們都不可能單獨發(fā)生變化，其改變與物質(zhì)運動狀態(tài)密可能單獨發(fā)生變化，其改變與物質(zhì)運動狀態(tài)密不可分。不可分。這種全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成，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。個自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。相對論同量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)相對論同量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。（即：的基本理論框架。（即：現(xiàn)代物理學(xué)現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支的兩大支柱）柱）近代物理學(xué)的奠基人和革命者成功的秘訣成功的秘訣一個愛說廢話而不愛用功的

34、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：Axyz。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。“代表少說廢話。”愛因斯坦說。近代物理學(xué)的奠基人和革命者愛因斯坦名言愛因斯坦名言1、在真理和認(rèn)識方面，任何以權(quán)威者自居的人，必將在上帝的戲笑中垮臺！ 2、凡在小事上對真理持輕率態(tài)度的人，在大事上也是不足信的。 3、苦和甜來自自己和外界，而堅強(qiáng)則來自于內(nèi)心，來自于一個人堅持不懈的努力！4、智慧并不產(chǎn)生于學(xué)歷，而是來自對于知識的終身不懈的追求。5、我們把教育定義如下：人的智慧決不會偏離目標(biāo)。所謂教育，

35、是忘卻了在校學(xué)的全部內(nèi)容之后剩下的本領(lǐng)。6、真正有價值的東西不是出自雄心壯志或單純的責(zé)任感；而是出自對人和對客觀事物的熱愛和專心。7、A=X+Y+Z! A就是成功，X就是努力工作，Y是懂得休息，Z是少說廢話！ 8、如果有一個能夠應(yīng)付現(xiàn)代科學(xué)需求，又能與科學(xué)相依共存的宗教，那必定是佛教。 9.我從來不把安逸和享樂看作生活目的本身這種倫理基礎(chǔ)，我叫它豬欄的思想。10.科學(xué)研究好像鉆木板，有人喜歡鉆薄的，而我喜歡鉆厚的11.每個人都有一定的理想，這種理想決定著他的努力和判斷的方向。近代物理學(xué)的奠基人和革命者1955年4月18日，愛因斯坦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

36、葬禮，不建墳?zāi)梗涣⒓o(jì)念碑。火化時按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及所有音樂典禮。骨灰撒在永遠(yuǎn)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(rèn)為如此偉大的大腦，應(yīng)該進(jìn)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。近代物理學(xué)的奠基人和革命者 尊重事實， 不迷信權(quán)威， 敢于質(zhì)疑，勇于探索創(chuàng)新， 實踐出真知， 近代物理學(xué)的奠基人和革命者經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)體系的創(chuàng)立和發(fā)展立和發(fā)展量子理論的誕生量子理論的誕生（普朗克）（普朗克）相對論的建立相對論的建立（愛因斯坦）（愛因斯坦）現(xiàn)代物理現(xiàn)代物理學(xué)理論的學(xué)理論的發(fā)展發(fā)展近代物理學(xué)的奠基人和革命者近代物理學(xué)的奠基人和革命者伽利略對亞里士多德伽利略對亞里士多德力學(xué)觀的否定力學(xué)觀的否定 牛頓對前人科學(xué)理論牛頓對前人科學(xué)理論