近代物理學(xué)的革命者和奠基人第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二（1）托勒密的“地球中心說”——中世紀(jì)基督教神學(xué)的理論基礎(chǔ)（2）哥白尼的“太陽中心說”——動搖了封建神學(xué)的基礎(chǔ)“天體運行說”的發(fā)表標(biāo)志著近代自然科學(xué)的產(chǎn)生天文學(xué)成就（3）開普勒發(fā)現(xiàn)行星沿橢圓型的軌道繞太陽進(jìn)行第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二伽利略1、制成第一架天體望遠(yuǎn)鏡2、“天空的哥倫布”，論證了新天文學(xué)的正確性第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二布魯諾

發(fā)展哥白尼學(xué)說，認(rèn)為太陽也不是中心，宇宙是無限的。第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二（1）托勒密的“地球中心說”——中世紀(jì)天文學(xué)的理論基礎(chǔ)（2）哥白尼的“太陽中心說”——動搖了封建神學(xué)的基礎(chǔ)“天體運行說”的發(fā)表標(biāo)志著近代自然科學(xué)的產(chǎn)生天文學(xué)成就（3）開普勒發(fā)現(xiàn)行星沿橢圓型的軌道繞太陽進(jìn)行（4）伽利略：制成第一架天文望遠(yuǎn)鏡（5）布魯諾：宇宙是無限的第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展量子理論的誕生(從普朗克到愛因斯坦)

相對論的建立（愛因斯坦）現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展近代物理學(xué)的奠基人和革命者伽利略是經(jīng)典力學(xué)的奠基者(自由落體定律）牛頓是經(jīng)典力學(xué)的建立者（運動三定律和萬有引力定律）知識結(jié)構(gòu)第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二

一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展1、背景（1）物質(zhì)基礎(chǔ)：17世紀(jì)英國資本主義經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展；（2）思想基礎(chǔ)：文藝復(fù)興和宗教改革運動解放了人們的思想，科學(xué)逐漸從神學(xué)的桎梏中解放出來，進(jìn)入到實驗科學(xué)的時代；（3）理論基礎(chǔ)：以伽利略為代表的科學(xué)家勇于探索的努力，奠定了經(jīng)典力學(xué)的理論基礎(chǔ)。7第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二自由落體定律牛頓（1642—1727）“巨人肩上的思索”

牛頓曾謙遜地說：“如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因為我站在巨人們的肩上?！钡?頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二伽利略：通過觀察、實驗和推理，得出結(jié)論：如果運動物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運動下去。突出成就：創(chuàng)立自由落體定律一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展亞里士多德：力學(xué)觀：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。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二附：伽利略奠定基礎(chǔ)①創(chuàng)立科學(xué)的研究方法：實驗和觀察。②物理學(xué)：實驗證明力與運動狀態(tài)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)自由落體定律等。（被稱為近代自然科學(xué)之父、物理學(xué)之父）③天文學(xué)：自制望遠(yuǎn)鏡觀察天體并取得大量成果的第一人，證明了哥白尼“日心說”的正確性。10第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二

1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落下的速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。自由落體定律第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二伽利略與望遠(yuǎn)鏡17世紀(jì)初，伽利略發(fā)明了第一架天文望遠(yuǎn)鏡，在發(fā)現(xiàn)木星的四顆大衛(wèi)星之后，看到了猶如一把彎鐮的金星。伽利略在《星際使者》一書中向人們報告了自己的發(fā)現(xiàn)。這一重大發(fā)現(xiàn)有力地駁斥了地心說，為哥白尼的日心體系提供了一個強(qiáng)有力的證據(jù)。12第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)

牛頓曾謙遜地說：“如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因為我站在巨人們的肩上?！薄拔液孟袷且粋€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?！?/p>

——牛頓臨終遺言伽利略的自由落體定律慣性定律加速度定律笛卡爾等人對碰撞運動的研究作用力與反作用力定律開普勒等人有關(guān)天體力學(xué)方面的研究成果萬有引力定律一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二（2）內(nèi)容：

一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)（1）標(biāo)志：1687年《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》運動三大定律和萬有引力定律（3）特點：

以實驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是注重實驗，實驗可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論。另一個顯著特征是它的數(shù)學(xué)化，這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。14第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二3、評價：意義：（1）科學(xué)意義：（2）社會意義：局限：①牛頓力學(xué)體系完成了人類對自然界認(rèn)識史上的第一次理論大綜合，標(biāo)志近代科學(xué)的形成。②體現(xiàn)了自然科學(xué)驚人的預(yù)見力和巨大的理論指導(dǎo)意義。③適用于整個太陽系、一切天體運動以及宇宙中的所有物體①思想：把造物主（神）從無生命現(xiàn)象的研究領(lǐng)域驅(qū)逐出去，促進(jìn)了思想解放；②經(jīng)濟(jì)：經(jīng)典力學(xué)及其后物理學(xué)的研究成果，促進(jìn)了兩次科技革命的出現(xiàn)，推動了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

只適用宏觀世界低速運動狀態(tài)，絕對的時空觀無法解釋微觀高速運動現(xiàn)象。一、經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展15第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二海王星以前發(fā)現(xiàn)的行星，都是先通過肉眼或望遠(yuǎn)鏡看到，然后根據(jù)觀測記錄計算出它們的運動軌道。而海王星的發(fā)現(xiàn)，是先通過理論分析，計算出了它的運動軌道，然后用望遠(yuǎn)鏡按照計算的結(jié)果去觀測，果然在預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了它。2006年8月在布拉格召開的國際天文學(xué)聯(lián)合會大會上通過了行星的定義。按照定義，冥王星已不能算是行星了，所以原先的太陽系九大行星就變成了八大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)16第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二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75—76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），這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學(xué)性。17第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二牛頓為工業(yè)革命創(chuàng)造了一把科學(xué)的鑰匙，瓦特拿著這把鑰匙開啟了工業(yè)革命的大門。18第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二解析：B。此題對圖片信息的解讀要求較高，第一層信息月亮受地球引力影響繞著地球轉(zhuǎn)，第二層信息月亮運行同時還受其它星體引力的影響，科學(xué)家們正是根據(jù)萬有引力定律預(yù)測和計算才發(fā)現(xiàn)了海王星的，故選B。此題用排除法也比較容易選出B?！靖呖颊骖}】（2010·福建文綜20）圖9是一張歷史研究性學(xué)習(xí)涉筆活動宣傳海報的配圖。據(jù)此判斷，下列標(biāo)題中最適合于這份海報的是（）A．“超越時空的夢想”B．“探索與發(fā)現(xiàn)：海王星”C．“普朗克的假說與驗證”D．“比薩斜塔—亞里士多德力學(xué)學(xué)說的終結(jié)”19第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二思考：牛頓的一生有哪些重大理論發(fā)現(xiàn)？這些理論發(fā)現(xiàn)的貢獻(xiàn)是什么？1、數(shù)學(xué)：提出二項式定理以及微積分的初步算法2、光學(xué)：1）用自制的折射望遠(yuǎn)鏡對太陽光實驗，證明日光由七色光組成，還進(jìn)一步說明物體顏色的形成原理

2）1672年《關(guān)于光和色的新理論》提出光的本質(zhì)是微粒學(xué)說。與惠更斯的“波動說”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。3、天文學(xué)：1）用反射望遠(yuǎn)鏡考察行星運動分析潮汐現(xiàn)象，預(yù)言地球不是正球體

2）發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，推動人們對天體運動研究4、物理學(xué)：《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》提出三大運動基本定律和萬有引力定律，標(biāo)志牛頓力學(xué)體系建立即經(jīng)典力學(xué)體系建立。第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二

質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的物理學(xué)理論嗎？

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)典物理學(xué)是以日常生活中常見的低速運動的宏觀物體為研究對象的，一旦進(jìn)入光速運動微觀世界時，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)運而生第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二標(biāo)志：1900年，德國科學(xué)家普朗克提出量子概念，后在《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》中闡述了這一思想，標(biāo)志著量子理論的誕生影響：量子力學(xué)成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導(dǎo)者人們向物質(zhì)運動的各個層面進(jìn)行深入探討。標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念,使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念發(fā)生了重大變革。1、量子論的誕生與發(fā)展──普朗克發(fā)展：（1）德國愛因斯坦：解釋光電效應(yīng)，得出光具有波粒二象性；

（2）法國德布羅意：提出物質(zhì)波理論；

（3）奧、德物理學(xué)家：建立量子力學(xué)二、現(xiàn)代物理學(xué)第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二3、量子論和量子力學(xué)的影響：（1）成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導(dǎo)著人們向物質(zhì)運動的各個層面進(jìn)行深入探討。量子論使人類對微觀世界的基本認(rèn)識取得革命性的進(jìn)步，成為20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一。（2）讓人們從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大變革。量子論與相對論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，并彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識宏觀世界和微觀世界方面的不足。推動了物理學(xué)自身的進(jìn)步，開闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識世界的角度和方式。二、現(xiàn)代物理學(xué)23第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二（二）愛因斯坦創(chuàng)立相對論1、歷史背景：（1）19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展；（2）經(jīng)典力學(xué)無法解釋研究中遇到的一些問題，如高速運動的微觀粒子等。經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，時間和空間與物質(zhì)運動無關(guān)，存在著絕對的靜止和絕對的時間。這與人們的一般看法一致。但到了19世紀(jì)，經(jīng)典力學(xué)無法解釋研究中遇到的一些新問題，面臨著挑戰(zhàn)。二、現(xiàn)代物理學(xué)24第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二（二）愛因斯坦創(chuàng)立相對論2、相對論的提出及主要內(nèi)容：（1）提出：（2）內(nèi)容：

1905年，剛剛得到博士學(xué)位的愛因斯坦發(fā)表的一篇題為《論動體的電動力學(xué)》的文章，提出了著名的相對論，引發(fā)了二十世紀(jì)物理學(xué)的另一場革命。相對論包含狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論（1905年）認(rèn)為，①物體運動時，質(zhì)量會隨著物體運動速度增大而增加，②同時，空間和時間也會隨著物體運動的變化而變化，即會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。廣義相對論（1916年）認(rèn)為，空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。二、現(xiàn)代物理學(xué)25第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二相對論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。奠定了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)，不適用于高速運動的物體和微觀領(lǐng)域。相對論解決了高速運動問題；量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問題。相對論顛覆了人類對宇宙和自然的“常識性”觀念，提出了“時間和空間的相對性”、“四維時空”、“彎曲空間”等全新的概念。狹義相對論最著名的推論是質(zhì)能公式，它可以用來計算核反應(yīng)過程中所釋放的能量，并導(dǎo)致了原子彈的誕生。而廣義相對論所預(yù)言的引力透鏡和黑洞，也相繼被天文觀測所證實。26第26頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二（二）愛因斯坦創(chuàng)立相對論3、意義：（1）科學(xué)：（2）思想：是對牛頓力學(xué)的