近代物理學的奠基人和革命者近代物理學的奠基人和革命者本專題主要涉及的問題：本專題主要涉及的問題：涉及的主要理論問題：涉及的主要理論問題： 近代物理學中牛頓力學體系形成和愛因斯坦在理論物理近代物理學中牛頓力學體系形成和愛因斯坦在理論物理學方面的革命性成就；人類探索生命起源的歷程，重點涉及學方面的革命性成就；人類探索生命起源的歷程，重點涉及細胞學說、進化論和物種起源；蒸汽機應用于生產給人類文細胞學說、進化論和物種起源；蒸汽機應用于生產給人類文明發(fā)展帶來的巨大變化；現(xiàn)代交通通信技術的發(fā)展，改變了明發(fā)展帶來的巨大變化；現(xiàn)代交通通信技術的發(fā)展，改變了人類的時空概念，使人類進入電子信息時代。人類的時空概念，使人類進入電子信息時代。講述了人類認講述了人類認識由低級向高級發(fā)展的歷程，識由低級向高級發(fā)展的歷程，從科學技術層面了解人類社會從科學技術層面了解人類社會發(fā)展的基本特征。發(fā)展的基本特征。科學技術創(chuàng)新與尊重權威的關系、科學技術創(chuàng)新與尊重權威的關系、科學與哲學和宗教的關系、科學與哲學和宗教的關系、科學技術是生產力以及科學改變人類的命運等?？茖W技術是生產力以及科學改變人類的命運等。 學習思考：學習思考： 為什么為什么1515世紀下半葉以后西方的科學技術世紀下半葉以后西方的科學技術取得了輝煌的成就？取得了輝煌的成就？ 文藝復興、宗教改革等思想解放運動的影響文藝復興、宗教改革等思想解放運動的影響 資本主義的發(fā)展提供了物質基礎資本主義的發(fā)展提供了物質基礎 科學家勇于探索的精神科學家勇于探索的精神一，近代物理學的奠基人和革命者一，近代物理學的奠基人和革命者探究：他們分別是什么人？有什探究：他們分別是什么人？有什么貢獻？么貢獻？內容標準：內容標準：了解經典力學的主要內容，了解經典力學的主要內容，認識其在近代自然科學認識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。理論發(fā)展中的歷史地位。了解伽利略、牛頓對經典力學建立的主要貢獻。了解伽利略、牛頓對經典力學建立的主要貢獻。 認識經典力學在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。認識經典力學在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。體會尊重事實，不迷信權威、勇于探索創(chuàng)新的科學精神。體會尊重事實，不迷信權威、勇于探索創(chuàng)新的科學精神。 知道相對論、量子論的主要內容，知道相對論、量子論的主要內容，認識其意義認識其意義知道愛因斯坦相對論、普朗克量子論的主要內容。知道愛因斯坦相對論、普朗克量子論的主要內容。認識相對論、量子論的意義。認識相對論、量子論的意義。學習愛因斯坦等科學家為科學而不斷探索的進取精神。學習愛因斯坦等科學家為科學而不斷探索的進取精神。經典力學奠基者經典力學奠基者（1717世紀初）世紀初）經典力學建立者經典力學建立者（1717世紀晚期）世紀晚期）從經典力學發(fā)展到從經典力學發(fā)展到相對論、量子論相對論、量子論（19世紀末世紀末20世紀初）世紀初）伽利略（意）伽利略（意）牛頓（英）牛頓（英）愛因斯坦（德）愛因斯坦（德）普朗克（德）普朗克（德）近代物理學的發(fā)展過程近代物理學的發(fā)展過程科學家科學家主要成就主要成就意義意義伽利略伽利略牛頓牛頓普朗克普朗克近代物理學發(fā)展過程中的主要成就及意義近代物理學發(fā)展過程中的主要成就及意義自由落體定律自由落體定律勻速運動、勻加速運動勻速運動、勻加速運動用自制的望遠鏡證明用自制的望遠鏡證明了哥白尼的了哥白尼的“日心說日心說”為經典力學為經典力學奠定基礎奠定基礎 證明哥白尼的證明哥白尼的“日心說日心說”的正確性的正確性自然哲學的數學原理自然哲學的數學原理（物體運動三大定律和萬有引力定律）物體運動三大定律和萬有引力定律）運動三定律是運動三定律是近代物理學的近代物理學的重要支柱重要支柱相對性原理、光速不變原理相對性原理、光速不變原理相對論（狹義、廣義）相對論（狹義、廣義）量子理論量子理論愛因斯坦愛因斯坦近代物理學理論近代物理學理論框架的重大突破框架的重大突破繼承和發(fā)展繼承和發(fā)展了牛頓力學了牛頓力學構成現(xiàn)代物構成現(xiàn)代物理學的基本理學的基本理論框架理論框架經典力學是近經典力學是近代自然科學理代自然科學理論體系中最先論體系中最先成熟和完善的成熟和完善的核心理論體系核心理論體系 地心說地心說 中世紀時，基督教會宣揚的宇宙觀是宇宙是一個中世紀時，基督教會宣揚的宇宙觀是宇宙是一個封閉的大盒子或大帳篷，天是盒（篷）蓋，地是盒封閉的大盒子或大帳篷，天是盒（篷）蓋，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰懸掛在蓋上，此即所謂的星辰懸掛在蓋上，此即所謂的“宇宙帳篷說宇宙帳篷說”。后來，。后來，亞里士多德和托勒密所提出的希臘宇宙體系逐漸深入亞里士多德和托勒密所提出的希臘宇宙體系逐漸深入人心，托馬斯人心，托馬斯阿奎那將亞里士多德理論融入基督教阿奎那將亞里士多德理論融入基督教神學之后，地心理論即獲得了正統(tǒng)地位。神學之后，地心理論即獲得了正統(tǒng)地位。地球居宇宙地球居宇宙中心的思想被賦予了宗教意義，中心的思想被賦予了宗教意義，人類及其居住的地球人類及其居住的地球被置于上帝的懷抱之中，沐浴著上帝的光輝，并被圣被置于上帝的懷抱之中，沐浴著上帝的光輝，并被圣恩所籠罩。上帝位處宇宙的最外層，推動著宇宙的運恩所籠罩。上帝位處宇宙的最外層，推動著宇宙的運行，注視著人類的一舉一動。行，注視著人類的一舉一動。哥白尼提出太陽中心說從根本上動搖了宗教神學的哥白尼提出太陽中心說從根本上動搖了宗教神學的理論基礎理論基礎 伽利略（伽利略（15641642），），偉大的意大利物理學家和偉大的意大利物理學家和天文學家，天文學家，他開創(chuàng)了以實他開創(chuàng)了以實驗事實為根據并具有嚴密驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數學表述形式邏輯體系和數學表述形式的近代科學，的近代科學，被譽為被譽為“近近代科學之父代科學之父”。他第一個。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀把望遠鏡對準天空進行觀測，出版了測，出版了星空使者星空使者一書。一書。1632年，他出版了年，他出版了關于托勒密和哥白尼兩關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話大世界體系的對話，把，把哥白尼的學說推到了最終哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。勝利的階段。 1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡。他觀測到年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。伽利略的折射式望遠鏡伽利略的折射式望遠鏡伽利略的手稿伽利略的手稿 牛頓出生于英國的牛頓出生于英國的林肯郡，林肯郡，16651665年畢業(yè)于年畢業(yè)于著名的劍橋大學三一學著名的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經長期擔任位。牛頓曾經長期擔任英國皇家學會會長，他英國皇家學會會長，他還擔任過英國議會議員，還擔任過英國議會議員，授予爵士稱號。授予爵士稱號。17271727年，年，他病逝，被安葬于威斯他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽。極高的榮譽。牛頓（牛頓（ 16421727）牛頓（牛頓（1642-17271642-1727）著作：著作：自然哲學的自然哲學的數學原理數學原理（16871687）他提出了物體機械運他提出了物體機械運動的三大定律和萬有動的三大定律和萬有引力定律，創(chuàng)建牛頓引力定律，創(chuàng)建牛頓力學體系。力學體系。1 1、在光學方面，牛頓發(fā)現(xiàn)了日光是由不同的顏色、在光學方面，牛頓發(fā)現(xiàn)了日光是由不同的顏色即不同波長的光構成的，奠定了光譜分析的基礎，即不同波長的光構成的，奠定了光譜分析的基礎，制作了牛頓色盤。他在制作了牛頓色盤。他在17041704年出版了年出版了光學光學一書，一書，創(chuàng)立了光的創(chuàng)立了光的“微粒說微粒說”。2 2、在熱學方面也有研究成果，確定了冷卻定律、在熱學方面也有研究成果，確定了冷卻定律3 3、在數學方面，他與萊布尼茲幾乎同時創(chuàng)立了微、在數學方面，他與萊布尼茲幾乎同時創(chuàng)立了微積分學，同時，他還在前人研究基礎上，建立了二積分學，同時，他還在前人研究基礎上，建立了二項式定理。項式定理。4 4、在天文學領域，他在、在天文學領域，他在16711671年創(chuàng)制了反射望遠鏡，年創(chuàng)制了反射望遠鏡，初步考察了行星的運動規(guī)律；他還解釋了潮汐現(xiàn)象，初步考察了行星的運動規(guī)律；他還解釋了潮汐現(xiàn)象，并預言地球不是正球體，并由此說明了歲差現(xiàn)象。并預言地球不是正球體，并由此說明了歲差現(xiàn)象。 背景：經典物理學的危機背景：經典物理學的危機l 經典物理學是以日常生活中常見的低速運動經典物理學是以日常生活中常見的低速運動的物體的物體為研究對象的為研究對象的，一旦進入光速運動時，一旦進入光速運動時，經典物理學的某些結論就變得不準確經典物理學的某些結論就變得不準確l 在這種背景下，相對論與量子論應運而生在這種背景下，相對論與量子論應運而生從經典力學到相對論從經典力學到相對論 以牛頓力學為代表的經典物理學無法解釋以牛頓力學為代表的經典物理學無法解釋1919世世紀末以來的物理學新發(fā)現(xiàn)，如：黑體輻射、光電效紀末以來的物理學新發(fā)現(xiàn)，如：黑體輻射、光電效應等等應等等 19世紀末，物理學界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，世紀末，物理學界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學家們曾認為的似乎已經基本上完成了的經搖。物理學家們曾認為的似乎已經基本上完成了的經典物理學體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的典物理學體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學危機物理學危機”。 過去的物理學都以牛頓的理論為基礎，認為時間和過去的物理學都以牛頓的理論為基礎，認為時間和空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。似乎宇空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。似乎宇宙間存在著一個永遠走動著的大鐘，在任何情況下，宙間存在著一個永遠走動著的大鐘，在任何情況下，它的速率永遠都是相同的，世界上的一切運動在時間它的速率永遠都是相同的，世界上的一切運動在時間上都以它為度量標準。上都以它為度量標準。 經典物理學是以日常生活中常見的低速運動的經典物理學是以日常生活中常見的低速運動的物質為研究對象的，在這里，時間和空間被認為是物質為研究對象的，在這里，時間和空間被認為是絕對的，是與物質運動無關的因素。因此，一旦物絕對的，是與物質運動無關的因素。因此，一旦物理學研究的這種基礎發(fā)生變化，如所研究的物質是理學研究的這種基礎發(fā)生變化，如所研究的物質是以光速或接近光速運動時，經典物理學的某些結論以光速或接近光速運動時，經典物理學的某些結論就變得不準確。就變得不準確。 相對論的兩個基本原理是相對性原理和光速不相對論的兩個基本原理是相對性原理和光速不變原理。在相對性原理中，愛因斯坦認為時間、運變原理。在相對性原理中，愛因斯坦認為時間、運動、質量不是絕對的，而是相對的。較典型的現(xiàn)象動、質量不是絕對的，而是相對的。較典型的現(xiàn)象是運動的物體長度變短（尺縮效應）、運動的鐘比是運動的物體長度變短（尺縮效應）、運動的鐘比靜止的鐘走得慢（鐘慢效應）、運動的物體重量變靜止的鐘走得慢（鐘慢效應）、運動的物體重量變大。大。 相對論的提出可以廣泛地解釋不同運動的物質，相對論的提出可以廣泛地解釋不同運動的物質，創(chuàng)立了一個全新的物理世界，極大地擴展了物理學應創(chuàng)立了一個全新的物理世界，極大地擴展了物理學應用的領域，也使人們對自然規(guī)律的探索從普通世界深用的領域，也使人們對自然規(guī)律的探索從普通世界深入到廣闊的宏觀宇宙空間。入到廣闊的宏觀宇宙空間。 由于相對論的觀點與人們的日常經驗不太一致，由于相對論的觀點與人們的日常經驗不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一些科學家在內的很多人的反對。些科學家在內的很多人的反對。19211921年愛因斯坦獲得年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，了諾貝爾獎，當時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎章，結如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎章，結果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應理論的建果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應理論的建立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論在物理學上卻非常合理且為實驗所證實。在物理學上卻非常合理且為實驗所證實。愛因斯坦愛因斯坦（1879-1955）1905-1915年年提出了相對論，提出了相對論，發(fā)展了牛頓力學。發(fā)展了牛頓力學。1955年年 4月月18日因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照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，不建墳墓，不他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳墓，不立紀念碑。火化時按照他的書面遺囑：免除所有花卉布立紀念碑。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。骨灰撒在永遠對人保密的地方，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束了那樸素的葬禮：席勒的詩結束了那樸素的葬禮： 我們全都獲益不淺，我們全都獲益不淺， 全世界都感謝他的教誨；全世界都感謝他的教誨； 那專屬他個人的東西，那專屬他個人的東西， 早已傳遍廣大人群。早已傳遍廣大人群。 他像行將隕滅的彗星，他像行將隕滅的彗星， 光華四射，光華四射， 把無限的光芒同他的光芒永相連結。把無限的光芒同他的光芒永相連結。他的主治醫(yī)生賀維博士認為如此偉大的大腦，應該進行他的主治醫(yī)生賀維博士認為如此偉大的大腦，應該進行研究，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。但至今沒有結論。片帶走。但至今沒有結論。成功的秘訣 一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天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，便寫了一秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一 個公式個公式給他：給他：Axyz 愛因斯坦解釋道：愛因斯坦解釋道：“A代表成功，代表成功，x代表艱苦的勞動，代表艱苦的勞動，y代表代表正確的方法正確的方法” “z代表什么？代表什么？”青年迫青年迫不及待地問。不及待地問?！按砩僬f廢話。代表少說廢話。”愛因斯愛因斯坦說坦說普朗克（普朗克（18581947）生于基）生于基爾。爾。1879年普朗克在慕尼黑大年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。由尼黑大學和基爾大學任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。他的年諾貝爾物理學獎。他的父親是一位杰出的法律教授。父親是一位杰出的法律教授。普朗普朗 克家是德國人所具有的最克家是德國人所具有的最好品質的范例：誠懇，忠于職好品質的范例：誠懇，忠于職守，他的守，他的 業(yè)余愛好是音樂，在業(yè)余愛好是音樂，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術才干；這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術才干；另一項業(yè)余愛好是他一直堅持另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登到晚年的登 山運動。山運動。 量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。開始從宏觀世界深入到微觀世界。 量子力學和狹義相對論結合形成原子核物量子力學和狹義相對論結合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技術等奠定了理論基礎。術等奠定了理論基礎。1 現(xiàn)代自然科學和現(xiàn)代技術革命的基礎是現(xiàn)代自然科學和現(xiàn)代技術革命的基礎是A、牛頓力學、牛頓力學 B、相對論、相對論 C、量子假說、量子假說 D、量子理論、相對論、量子理論、相對論D3、下列表述不正確的是、下列表述不正確的是A、牛頓創(chuàng)立的經典力學是經典物理學的基礎、牛頓創(chuàng)立的經典力學是經典物理學的基礎B、經典物理學所適用主要是日常生活中的物理現(xiàn)象、經典物理學所適用主要是日常生活中的物理現(xiàn)象C、相對論的提出證明經典的物理學是完全錯誤的、相對論的提出證明經典的物理學是完全錯誤的D、量子理論使人類對微觀世界的基本認識有了革命、量子理論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步性的進步4、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據A、哥白尼日心說的推算、哥白尼日心說的推算 B、牛頓理論的推測、牛頓理論的推測C、法拉第演說計算、法拉第演說計算 D、愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示、愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示CB2、材料解析題、材料解析題：（5） 愛因斯坦說，在牛頓時代，牛頓的愛因斯坦說，在牛頓時代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路；牛頓所創(chuàng)造的概人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導著我們的物理學思想。念，至今仍然指導著我們的物理學思想。請回答：請回答： “牛頓時代牛頓時代”在物理學上指什么時代？在物理學上指什么時代？ 有人認為相對論出現(xiàn)后，牛頓在歷史上有人認為相對論出現(xiàn)后，牛頓在歷史上的光輝完全被抹掉。愛因斯坦是如何評價的光輝完全被抹掉。愛因斯坦是如何評價牛頓的？你同意哪一種觀點？說出你的理牛頓的？你同意哪一種觀點？說出你的理由。由。小結：物理學的發(fā)展給了我們什么樣的小結：物理學的發(fā)展給了我們什么樣的啟示？啟示？ 尊重事實，不迷信權威，敢于質疑，勇于探索尊重事實，不迷信權威，敢于質疑，勇于探索創(chuàng)新創(chuàng)新，實踐出真知，實踐出真知