1、第四单元第四单元 近代以来世界的科学发展历程近代以来世界的科学发展历程科学勃兴科学勃兴 进展辉煌进展辉煌转化生产转化生产 科技革命科技革命文艺复兴文艺复兴 思想解放思想解放-经典力学、相对经典力学、相对论和量子论、进化论论和量子论、进化论-三次科技革命三次科技革命科技历程科技历程第 11课 物理学的重大进展亚里士多德亚里士多德古希腊文化的集大成者古希腊文化的集大成者u“落体的速度与重量落体的速度与重量成正比成正比”。u“物体从来都是静止物体从来都是静止的，除非你用力推它的，除非你用力推它才开始运动才开始运动”,如如“推推箱子箱子”。1、伽、伽利略利略经典力学的奠基者经典力学的奠基者（15641
2、642）成成就就物物理理学学发现自由落体定律。发现自由落体定律。证实外力仅仅是改变运动状态的证实外力仅仅是改变运动状态的原因。原因。天天文文学学自制望远镜，证明自制望远镜，证明“日心说日心说”。出版出版关于托勒密和哥白尼两大世关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话界体系的对话。意意义义伽利略开创了以实验事实为根据并具有伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学严密逻辑体系的近代科学，为经典力学创立和发展奠定基创立和发展奠定基础。被誉为础。被誉为“近代科近代科学之父学之父”一、经一、经典典力学力学“哥伦布发现了新大哥伦布发现了新大陆，陆，伽伽利略发现了新宇宙利略发现了新宇
3、宙”。u由于宣传哥白尼学说，由于宣传哥白尼学说，1616年，宗教裁判所责年，宗教裁判所责令伽利略保持沉默。令伽利略保持沉默。对话对话被认为违反禁令。被认为违反禁令。u伽利略被召到罗马，囚禁伽利略被召到罗马，囚禁缺席审判缺席审判苦刑恐苦刑恐吓吓当众跪着忏悔当众跪着忏悔终身监禁，他的书也被列为终身监禁，他的书也被列为禁书。禁书。u1642年，在贫病交加中逝世，享年年，在贫病交加中逝世，享年78岁。岁。u1983年，罗马教廷正式承认，年，罗马教廷正式承认，350年前宗教裁判年前宗教裁判所的审判是错误的。所的审判是错误的。（16421727）标标志志16871687年年自然哲学的数学原理自然哲学的数学
4、原理意意义义是是对对自然规律的第一次理论自然规律的第一次理论性概性概括和括和总结；总结；促进了促进了海海王王星的发现；星的发现；标标志近代科学形成；志近代科学形成；促促进了资本主义两次科技革进了资本主义两次科技革命的命的出现。是现代工程技术的理论基础出现。是现代工程技术的理论基础为法国启蒙思想奠定了科学基础为法国启蒙思想奠定了科学基础特特征征以实验为基础，以实验为基础，以数学为表达形式。以数学为表达形式。2、牛、牛顿顿建立经典力学体系建立经典力学体系 我不知道世人对我是怎样看的，不过我不知道世人对我是怎样看的，不过我只觉得自己好像是一个在海滨玩耍的孩我只觉得自己好像是一个在海滨玩耍的孩子，有幸
5、拾到光滑美丽的子，有幸拾到光滑美丽的石子石子，但真理的，但真理的大海，我还没有发现。我所以有这样的成大海，我还没有发现。我所以有这样的成就，是因为我就，是因为我站在巨人的肩膀上站在巨人的肩膀上的的缘故。缘故。站在巨人的肩上站在巨人的肩上牛顿经典力学体系：牛顿经典力学体系：牛顿力学三定律：惯性定律和加速度定律牛顿力学三定律：惯性定律和加速度定律(伽利略研究为基础研究为基础)作用力与反作用力定律作用力与反作用力定律(笛卡尔笛卡尔研究为基础研究为基础)万有引力定律：万有引力定律万有引力定律：万有引力定律(开普勒开普勒研究，研究，自己创立的微积分做计算工具自己创立的微积分做计算工具)牛顿有哪些重要贡献
6、？牛顿有哪些重要贡献？u（1）光光 学：牛顿色盘；学：牛顿色盘；“微粒说微粒说”。u（2）数数 学：微积分学；二项式定理。学：微积分学；二项式定理。u（3）天天文学：反射望远镜；文学：反射望远镜；潮汐，地球形状，岁差。潮汐，地球形状，岁差。u（4）物物理学：运动定律；万有引力定律。理学：运动定律；万有引力定律。“物理学危机物理学危机”u19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：理学家表示：“19世纪已经将物理大厦全部建成，今世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。后物理学家只是修饰和完美这座大厦。”u但是，物
7、理学界连续发生了三个重大事件，这就是但是，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射射线、放射性和电子的发现线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学物理学危机危机”。u过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎
8、宇宙间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，速间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，速率永远相同，世界上的一切运动在时间上都以它为度率永远相同，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。量标准。爱因斯坦爱因斯坦20世纪最伟大的科学家世纪最伟大的科学家内内容容19051905年，爱因斯坦提出狭义相对论。年，爱因斯坦提出狭义相对论。19161916年，爱因斯坦完成了广义相对年，爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式：时空的性质不仅取论的最终形式：时空的性质不仅取决于物质的运动，也取决于物质的决于物质的运动，也取决于物质的分布。分布。历历史史意意义
9、义相对论相对论否定否定了经典力学的绝对时空了经典力学的绝对时空论，深刻地论，深刻地揭示揭示了时间和空间的本了时间和空间的本质属性。相对论也质属性。相对论也发展发展了牛顿力学，了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动推动物理学发展到一个新的高度。物理学发展到一个新的高度。笑话与笑话与E=mc2u有一次卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴会都有一次卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴会都受到了热闹欢迎，卓别林说：大家欢迎我是因受到了热闹欢迎，卓别林说：大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。不理解你。u说明
10、了说明了相对论深奥难懂相对论深奥难懂，而且，而且有悖于人们的日有悖于人们的日常生活常生活。u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。相对论对人类生活的巨大改变。有高度社会责任感的人有高度社会责任感的人 1939年年8月月2日，爱因斯坦写信给罗斯福日，爱因斯坦写信给罗斯福总统，建议美国务必抢在德国之前制造出原总统，建议美国务必抢在德国之前制造出原子弹；后来，当原子弹真的从潘多拉魔盒里子弹；后来，当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨
11、大的后悔与痛跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说，子弹。他痛心地说，“早知如此，我宁可当早知如此，我宁可当个修表匠！个修表匠！”牛顿的光辉不可抹杀u爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一爱因斯坦说，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。指导着我们的物理学思想。u谁企图在真理的认识的领域内要人们认为他谁企图在真理的认识的领域内要人们认为他是不
12、可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。大笑中垮台。三、普三、普朗克朗克量子学说的创始人量子学说的创始人诞诞生生19001900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量子假说。国物理学家普朗克提出了量子假说。内容：辐射是由具有能量的基本单位量子实内容：辐射是由具有能量的基本单位量子实现的。现的。发发展展爱因斯坦用量子论解释爱因斯坦用量子论解释光电光电效应效应。玻尔提出有关原子的量子理论。玻尔提出有关原子的量子理论。2020世纪世纪3030年代，年代，量子力学量子力学建立起来。建立起来。意意义义使人类
13、对微观世界的基本认识取得革命性使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步。进步。量子论与相对论量子论与相对论构成现代物理学的基础。构成现代物理学的基础。弥补了经典力学在认识微观世界方面的不弥补了经典力学在认识微观世界方面的不足。足。开阔视野，改变了人们认识世界的角度和开阔视野，改变了人们认识世界的角度和方式。方式。量子论和相对论在现实生活中的运用量子论和相对论在现实生活中的运用u今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到今天，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核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。赖于量子论。u量子力学和狭义相对论结合形
14、成原子核物理学，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还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。理论基础。伽利略被认为是真正具有近代科学精神的伽利略被认为是真正具有近代科学精神的第一人，主要是因为他第一人，主要是因为他A引发近代自然科学革命引发近代自然科学革命 B推翻天主教会的宇宙观推翻天主教会的宇宙观C继承和发展了哥白尼的思想继承和发展了哥白尼的思想 D开创了从实验中认识自然的方法开创了从实验中认识自然的方法历史学家认为：历史学家认为：“17世纪后期科学
15、革命的世纪后期科学革命的胜利为启蒙运动提供了先决条件。胜利为启蒙运动提供了先决条件。”据此据此判断，启蒙运动在科学思想方面最重要的判断，启蒙运动在科学思想方面最重要的先驱者是先驱者是A、达尔文、达尔文 B、牛顿、牛顿 C、伽利略、伽利略 D、爱因斯坦、爱因斯坦“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。量世界。”这主要说明牛顿的发现这主要说明牛顿的发现 A.推动了天文学的发展推动了天文学的发展 B.使人类彻底摆脱了神学的影响使人类彻底摆脱了神学的影响 C.促进了人类的思想解放促进了人类的思想解放 D.使人类开始关注现实世界使人类开始关注现实世界
