近代物理學(xué)的發(fā)展

近代物理學(xué)的發(fā)展第1頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四探究：他們分別是什么人？有什么貢獻(xiàn)？第2頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一近代物理學(xué)的奠基人和革命者一.經(jīng)典力學(xué)的奠基人——伽利略的貢獻(xiàn)二.經(jīng)典力學(xué)的建立者——牛頓的貢獻(xiàn)三.物理學(xué)革命——普朗克和愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn)第3頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四亞里士多德伽利略第4頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有力的作用，物體就會(huì)靜止。(亞里士多德)?

如果運(yùn)動(dòng)物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。(伽利略)第5頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學(xué)說(shuō)，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。第6頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四后來(lái)，作為大學(xué)教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，馬褲也不紐扣，就走進(jìn)了大學(xué)餐廳。有一次，他在向一位姑娘求婚時(shí)思想又開(kāi)了小差，他腦海了只剩下了無(wú)窮量的二項(xiàng)式定理。他抓住姑娘的手指，錯(cuò)誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因此終生未娶。他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過(guò)許多的笑話(huà)。一次，他邊讀書(shū)，邊煮雞蛋，等他揭開(kāi)鍋想吃雞蛋時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請(qǐng)朋友吃飯，當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時(shí)，牛頓突然想到一個(gè)問(wèn)題，便獨(dú)自進(jìn)了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見(jiàn)他出來(lái)，于是朋友就自己動(dòng)手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤(pán)子，不告而別了。等牛頓想起，出來(lái)后，發(fā)現(xiàn)了盤(pán)子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過(guò)了，便轉(zhuǎn)身又進(jìn)了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問(wèn)題。

1643年1月4日，伽利略逝世的這一天，牛頓出生，只有三磅重，誰(shuí)也沒(méi)有料到這個(gè)看起來(lái)微不足道的小東西會(huì)成為了一位科學(xué)巨人，并且竟活到了85歲。原希望他成為一個(gè)農(nóng)民，但牛頓本人卻無(wú)意于此。每次，母親叫他同傭人一道上市場(chǎng)，熟悉做交易的生意經(jīng)時(shí)，他便懇求傭人一個(gè)人上街，自己則躲在樹(shù)叢后看書(shū)。牛頓的好學(xué)精神感動(dòng)了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復(fù)學(xué)。第7頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、經(jīng)典力學(xué)的建立──牛頓2、條件：4、意義：1、標(biāo)志：《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》注重實(shí)驗(yàn)③具有驚人的預(yù)見(jiàn)性和巨大的理論指導(dǎo)意義②促進(jìn)近代科學(xué)的形成和發(fā)展前人基礎(chǔ);3、基本理論：①認(rèn)識(shí)上的飛躍萬(wàn)有引力定律牛頓力學(xué)三定律

牛頓(1642-1727)第8頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1781年天王星被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家用牛頓力學(xué)計(jì)算它的軌道，可是計(jì)算結(jié)果總是同觀測(cè)紀(jì)錄不大相符。經(jīng)反復(fù)核算，觀測(cè)無(wú)誤。那問(wèn)題是否出現(xiàn)在牛頓力學(xué)上面？法國(guó)的勒維列和英國(guó)的亞當(dāng)斯堅(jiān)信牛頓力學(xué)的正確，大膽猜想計(jì)算結(jié)果之所以不理想，是因?yàn)樘?yáng)系中還有一顆未知的行星，我們沒(méi)有考慮到它對(duì)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(tái)臺(tái)長(zhǎng)在收到勒維列來(lái)信的當(dāng)晚，用望遠(yuǎn)鏡對(duì)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(wú)需觀測(cè)星空，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。海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)第9頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四牛頓的經(jīng)典力學(xué)

牛頓是一位偉大的科學(xué)家。數(shù)學(xué)界，他總結(jié)出了微積分；在物理界，他總結(jié)出了萬(wàn)有引力定律以及經(jīng)典力學(xué)的三大定律；在光學(xué)方面，他最早發(fā)現(xiàn)了白光的組成，指出了色散的本質(zhì)。1727年3月20日，偉大的牛頓逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上鐫刻著：

讓人們歡呼這樣一位多么偉大的人類(lèi)榮耀曾經(jīng)在世界上存在！第10頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四牛頓名言

我只不過(guò)是一個(gè)在海濱玩耍的小孩，不時(shí)地為比別人找到更光滑、更美麗的卵石和貝殼而高興。而在我面前的真理的海洋，卻完全是個(gè)謎。——牛頓

我之所以能比別人看得遠(yuǎn)些，是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟稀?/p>

——牛頓第11頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

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(duì)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。”

高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，是經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋的！第12頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三.物理學(xué)革命——

普朗克和愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn)普朗克的貢獻(xiàn)——提出量子論愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn)——提出相對(duì)論提出量子論和相對(duì)論的影響第13頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四量子論:物體在發(fā)射輻射時(shí)和吸收輻射時(shí),以一定的數(shù)值的數(shù)倍進(jìn)行能量交換.提出”能量原子”標(biāo)志：《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》內(nèi)容：愛(ài)因斯坦成功解釋光電效應(yīng)發(fā)展：從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念(宏觀世界),使物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的觀念發(fā)生了重大變革影響：

量子論確實(shí)深?yuàn)W難懂，甚至連量子論奠基人之一的玻爾都說(shuō)：“如果誰(shuí)不為量子論而感到困惑，那他就是沒(méi)有理解量子論?！钡?4頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn)——提出相對(duì)論內(nèi)容：意義：狹義相對(duì)論廣義相對(duì)論相對(duì)論打破經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀進(jìn)一步深化對(duì)時(shí)間空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)2.促進(jìn)了全新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀和物質(zhì)觀的形成，是人類(lèi)思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對(duì)整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。1.是對(duì)近代物理學(xué)理論框架的重大突破，揭示了空間、時(shí)間的可變性，也說(shuō)明時(shí)空的變化和時(shí)空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)密不可分。3.與量子理論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。第15頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1955年4月18日因主動(dòng)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(kāi)葬禮，不建墳?zāi)?，不立紀(jì)念碑。火化時(shí)按照他的書(shū)面遺囑：免除所有花卉布置以及所有音樂(lè)典禮。骨灰撒在永遠(yuǎn)對(duì)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(shī)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(zhuān)屬他個(gè)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(wú)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(ài)因斯坦的大腦保留了下來(lái)，并切成200片帶走。但至今沒(méi)有結(jié)論。第16頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四成功的秘訣

一個(gè)愛(ài)說(shuō)廢話(huà)而不愛(ài)用功的青年，整天纏著大科學(xué)家愛(ài)因斯坦，要他公開(kāi)成功的秘訣。愛(ài)因斯坦厭煩了，便寫(xiě)了一

個(gè)公式給他：A＝x＋y＋z愛(ài)因斯坦解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動(dòng)，y代表正確的方法……”“z代表什么？”青年迫不及待地問(wèn)?！按砩僬f(shuō)廢話(huà)?！睈?ài)因斯坦說(shuō)第17頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四提出:內(nèi)容：

基礎(chǔ)：

狹義相對(duì)論:

1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論。相對(duì)性原理光速不變?cè)頃r(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。第18頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四探究時(shí)空觀力學(xué)方面運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用范圍經(jīng)典力學(xué) 相對(duì)論傳統(tǒng)絕對(duì)時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)空會(huì)隨物體速度變化而變化；空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布牛頓力學(xué)相對(duì)論力學(xué)（包含牛頓力學(xué)）宏觀世界低速運(yùn)動(dòng)微觀世界高速運(yùn)動(dòng)第19頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四提出:1916年內(nèi)容：廣義相對(duì)論:物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度。廣義相對(duì)論第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。第20頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這個(gè)故事形象地說(shuō)明了時(shí)間和空間的相對(duì)性。

例：愛(ài)因斯坦關(guān)于相對(duì)論的比喻。

為了對(duì)這一深?yuàn)W的理論做通俗的說(shuō)明，愛(ài)因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說(shuō)：“我打個(gè)比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說(shuō)愛(ài)，那么，同樣的時(shí)間你覺(jué)得哪一個(gè)更長(zhǎng)？”男青年說(shuō)：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺(jué)得長(zhǎng)久。”愛(ài)因斯坦說(shuō)：“這就是我的相對(duì)論內(nèi)容。”第21頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四提出量子論和相對(duì)論的影響量子論和相對(duì)論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架。使人們的認(rèn)識(shí)深入到新的層次和領(lǐng)域，特別是發(fā)現(xiàn)了微觀物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。為現(xiàn)代自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)革命提供了重要的理論基礎(chǔ)。第22頁(yè)，共24頁(yè)，2023年，2月20日，星期四科學(xué)家主要成就意義伽利略落體定律為經(jīng)典力學(xué)奠定基礎(chǔ)注重科學(xué)研究方法牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律）標(biāo)志著牛頓力學(xué)體系的形成標(biāo)志著近代科學(xué)的形成愛(ài)因斯坦相對(duì)論（狹義、廣義）、光速不變?cè)鞵133和134頁(yè)為現(xiàn)代自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)革命提供了重要