物理学的长足进步精.ppt

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1、物理学的长足进步第1页，本讲稿共70页下落的苹果下落的苹果升空的升空的“神五神五”判天地之美，析万物之理。判天地之美，析万物之理。庄子庄子第19课物理学的长足进步课标要求：课标要求：1.了解经典力学的主要内容，认识其在近了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。代自然科学理论发展中的历史地位。2.知道相对论、量子论的主要内容知道相对论、量子论的主要内容,认识认识其意义。其意义。第2页，本讲稿共70页探究：探究：他们分别是什么人？有什么贡献？他们分别是什么人？有什么贡献？第3页，本讲稿共70页经典物理学发展的过程经典物理学发展的过程经典力学奠经典力学奠基者基者（17世纪初

2、）世纪初）经典力学建经典力学建立者立者（17世纪晚世纪晚期）期）从经典力学发展到相对论、从经典力学发展到相对论、量子论量子论（19世纪末世纪末20世纪初）世纪初）伽利略（意）伽利略（意）牛顿（英）牛顿（英）爱因斯坦（德）爱因斯坦（德）普朗克（德）普朗克（德）第4页，本讲稿共70页伽利略伽利略（1564164215641642），），伟大伟大的意大利物理学家和天文学家，的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为形式的近代科学，被誉为“近近代科学之父代科学之父”。他第一个把望。他第一个把

3、望远镜对准天空进行观测，出版远镜对准天空进行观测，出版了了星空使者星空使者一书。一书。16321632年，年，他出版了他出版了关于托勒密和哥白关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话尼两大世界体系的对话，把，把哥白尼的学说推到了最终胜哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。利的阶段。第5页，本讲稿共70页16101610年，伽利略用望远镜发现有年，伽利略用望远镜发现有4 4颗卫星围绕着木星转。这一发现颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球科学界。震动了整个欧洲和全球科学界。伽利略是第一位利用望远镜观察伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发现的天体的人。目前人类发现的1616颗木星卫星

4、中，有颗叫颗木星卫星中，有颗叫“伽伽利略卫星利略卫星”。木木星星和和它它的的伽伽利利略略卫卫星星 第6页，本讲稿共70页 他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的的地球绕着太阳公转的“日心说日心说”找到了有力证据。宗找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。年多后，伽利略临教法庭把他软禁在家，不准外出。年多后，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！地球确实在围着太阳转！”他的努力没有白费，越来越多的人开始探索星空和科他的努力没有白费，越来越多的人开始探索星空和科学！学！第7页，本

5、讲稿共70页 科学的真理不应在科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的验中和以实验为基础的理论中去找。理论中去找。伽利略伽利略“近代科学之父近代科学之父”伽俐略伽俐略 第8页，本讲稿共70页 15901590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔的在斜塔的顶层做自由落体运动实验，让顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差两个重量相差1010倍的铁球，同倍的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚人们近推翻了束缚人们近20002000年的年的希腊学者希腊学者亚里

6、士多德亚里士多德关于重关于重量不同的物体，其下落的量不同的物体，其下落的速度也不相同的速度也不相同的“物体下物体下落速度与重量成正比落速度与重量成正比”的的理论。理论。伽俐略开创了实验物伽俐略开创了实验物理的新时代，理的新时代，为经典力学的为经典力学的创立奠定基础创立奠定基础。第9页，本讲稿共70页对地球认识的变化对地球认识的变化第10页，本讲稿共70页地心说地心说中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰

7、悬挂在盖圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的上，此即所谓的“宇宙帐篷说宇宙帐篷说”。后来，亚里士多德和。后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心，托马斯托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心，托马斯阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想心理论即获得了正统地位。地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。上帝

8、位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。注视着人类的一举一动。第11页，本讲稿共70页哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的理论基础哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的理论基础 第12页，本讲稿共70页 1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。伽伽利利略略的的折折射射式式望望远远镜镜伽伽利利略略的的手手稿稿第13页，本讲稿共70页伽利略受审伽利略受审第14页，本讲稿共70页伽利略：（伽利略：（16世纪

9、末世纪末17世纪初）世纪初）贡献：发现了自由落体定律等物理学定律贡献：发现了自由落体定律等物理学定律物理学：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律物理学：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律天文学：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的天文学：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说日心说”意义：开创以实验事实为根据并具有严密意义：开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展展奠定了基础奠定了基础（被誉为（被誉为“近代科学之父近代科学之父”）第15页，本讲稿共70页牛顿出生于英国的林肯郡，牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥

10、年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。授予爵士称号。1727年，年，他病逝，被安葬于威斯敏他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高斯特教堂，这是一种极高的荣誉。的荣誉。牛顿（牛顿（16421727）第16页，本讲稿共70页牛顿安葬之处威斯敏斯特大教堂第17页，本讲稿共70页 我不知道世人对我是怎样看的，不我不知道世人对我是怎样看的，不过我只觉得自己像是一个在海滨玩耍的过我只觉

11、得自己像是一个在海滨玩耍的孩子，有幸拾到光滑美丽的石子，但真孩子，有幸拾到光滑美丽的石子，但真理的大海，我还没有发现。我所以有这理的大海，我还没有发现。我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。上的缘故。“胜利者往往是从坚持最后五分钟的胜利者往往是从坚持最后五分钟的时间中得来成功。时间中得来成功。”“你若想获得知识，你该下苦功；你若你若想获得知识，你该下苦功；你若想获得食物，你该下苦功；你若想得到快乐，想获得食物，你该下苦功；你若想得到快乐，你也该下苦功。因为辛苦是获得一切的定律。你也该下苦功。因为辛苦是获得一切的定律。”第18页，本讲稿共70页牛

12、顿牛顿（1642-1727）著作著作：自然哲学自然哲学的数学原理的数学原理（1687）他提出了他提出了物体机械运动的三物体机械运动的三大定律和万有引力大定律和万有引力定律，创建牛顿力定律，创建牛顿力学即经典力学体系。学即经典力学体系。第19页，本讲稿共70页这就是牛顿在这就是牛顿在剑桥的苹果树剑桥的苹果树牛顿家里的苹牛顿家里的苹果树果树第20页，本讲稿共70页牛顿有哪些重要贡献？牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？其中最重要的是什么？数学数学：二项式定理，微积分二项式定理，微积分光学光学：发现太阳光的光谱，微粒说发现太阳光的光谱，微粒说天文学天文学：发明反射式望远镜等发明反射式望远镜等力学

13、力学：自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理 物体运动三大定律；万有引力定律物体运动三大定律；万有引力定律 形成经典力学体系形成经典力学体系第21页，本讲稿共70页 第一件，第一件，用牛顿力学算出用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。地球的形状象只桔子。古希腊古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体，的亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，说却根据他的力学，说地球是个扁地球是个扁球体，象只大桔子球体，象只大桔子。此言一出，。此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地又从不出远门，他凭什么说地

14、球有点扁？可是法国科学家经球有点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。牛顿的看法。用力学能算出地用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。球的形状，真是个奇迹。历史上证实牛顿历史上证实牛顿力学的三件事力学的三件事第22页，本讲稿共70页第二件，第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期长期长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来以来到，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了他的

15、好友哈雷用牛顿力学算出了16821682年出现的彗星的轨道，年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是指出它的回归周期是75767576年，由此预言它将在年，由此预言它将在17581758年再年再次出现。哈雷次出现。哈雷17051705年发表这个预言，当时他已年发表这个预言，当时他已4949岁，却要预言岁，却要预言5353年以后的事，岂非耸人听闻？可是年以后的事，岂非耸人听闻？可是17581758年这颗彗星果然如年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。期出现，并被命名为哈雷彗星。第23页，本讲稿共70页 17811781年天王星被发现，年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算科学家用牛顿力学计算它

16、的轨道，可是计算结它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？现在牛顿力学上面？科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。18481848年年9 9月月2323日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下子日，柏林天文台台长

17、用望远镜对准那个位置，一下子就看到了一颗新的行星就看到了一颗新的行星海王星海王星。第三件：第三件：用牛顿力学算出了一颗未用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置知行星的位置第24页，本讲稿共70页 17271727年年3 3月月2020日，伟日，伟大的牛顿逝世，他被埋大的牛顿逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上镌刻着：在他的墓碑上镌刻着：让人们欢呼这样一让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在！耀曾经在世界上存在！第25页，本讲稿共70页一、牛顿与经典力学一、牛顿与经典力学1 1经典力学建立的背景经典力学建立的背景（1 1）新兴的资产阶级在新

18、兴的资产阶级在经济上经济上和和政治政治上上对自然科学的迫切需求。对自然科学的迫切需求。（2 2）文艺复兴、地理大发现和宗教改革文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。的推动。（3 3）自然科学自然科学自身发展的需要。自身发展的需要。（4 4）科学家科学家勇于探索勇于探索的的精神。精神。第26页，本讲稿共70页2 2经典力学经典力学的主要内容的主要内容牛牛顿顿在在科科学学上上的的贡贡献献是是多多方方面面的的，其其最最主主要要的的贡献贡献是什么？牛顿力学体系有何是什么？牛顿力学体系有何特点特点？牛牛顿顿发发现现了了惯惯性性定定律律、加加速速度度定定律律和和作作用用力力与与反作用力定律三大物体运动定律

19、及万有引力定律。反作用力定律三大物体运动定律及万有引力定律。以实验为基础、以数字为表达形式。以实验为基础、以数字为表达形式。第27页，本讲稿共70页16871687年年自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理出版出版建立标志：建立标志：经典力学中应注意的地方经典力学中应注意的地方1.特征特征：1）注重实验）注重实验2）数学化）数学化2.适用范围：适用范围：只适用于宏观物体（宏观世界）的运动只适用于宏观物体（宏观世界）的运动;只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论第28页，本讲稿共70页3 3、意义、意义 ：（1 1）、牛顿经典力学体系为工业革命奠定了科

20、）、牛顿经典力学体系为工业革命奠定了科学基础，学基础，推动了人类进入蒸汽时代推动了人类进入蒸汽时代。（2 2）、牛顿经典力学的创立提高了人类的）、牛顿经典力学的创立提高了人类的认识水平，使人们认识水平，使人们进一步摆脱神学的束缚，促进一步摆脱神学的束缚，促进了启蒙运动的兴起进了启蒙运动的兴起。第29页，本讲稿共70页 18791879年生于德国，是举世闻名的年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦者和奠基人。爱因斯坦19001900年毕业年毕业于苏黎士工业大学，后在大学任教，于苏黎士工业大学，后在大学任教，19141914年任

21、皇家物理研究所所长兼年任皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。柏林大学教授。19211921年获诺贝尔物年获诺贝尔物理学奖。理学奖。19331933年受希特勒迫害离开德国移居年受希特勒迫害离开德国移居美国美国,爱因斯坦在物理学的许多领爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。应、辐射过程、固体比热等。爱因斯坦爱因斯坦（1879-19551879-1955）第30页，本讲稿共70页狭义相对论发表狭义相对论发表100

22、100周年，周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。第31页，本讲稿共70页19051905年，爱因斯坦年，爱因斯坦2626岁，接连写下岁，接连写下4 4篇改变整个篇改变整个2020世纪物世纪物理学面貌的论文：理学面貌的论文：1.1.光的量子说（解释光电效应）光的量子说（解释光电效应）2.2.布朗运动（证明分子的存在）布朗运动（证明分子的存在）3.3.狭义相对论（修正了牛顿力学）狭义相对论（修正了牛顿力学）4.4.质能互换律（质能互换律（E=mc2E=mc2）1

23、9161916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献：最伟大的贡献：5.5.广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）19051905 神奇的一年神奇的一年第32页，本讲稿共70页二、爱因斯坦和相对论二、爱因斯坦和相对论1.1.相对论提出的历史背景相对论提出的历史背景（1 1）过去的物理学以牛顿理论为基础，认为过去的物理学以牛顿理论为基础，认为时间时间和和空空间间是绝对的，两者是没有是绝对的，两者是没有任何直接联系任何直接联系的。的。（2 2）1919世纪随着科学的飞速发展，科学家发现高速运世纪

24、随着科学的飞速发展，科学家发现高速运动的微观粒子发生的现象，动的微观粒子发生的现象，经典力学无法解释。经典力学无法解释。第33页，本讲稿共70页2.相对论的提出及主要内容相对论的提出及主要内容爱因斯坦爱因斯坦（1879-19551879-1955）提出了相对论，发提出了相对论，发展了牛顿力学。展了牛顿力学。第34页，本讲稿共70页（1 1）狭义狭义相对论：物体运动时，相对论：物体运动时，质量会随物体质量会随物体运动速度增长而增加运动速度增长而增加，同时，空间和时间也会随，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效尺缩效应和钟慢效应应和钟

25、慢效应。（2 2）广义广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状取决于物质本身的分布状态态。第37页，本讲稿共70页狭义狭义相对论相对论广义广义相对论相对论相相对对论论打破经典力学的绝打破经典力学的绝对时空观对时空观进一步深化对时间进一步深化对时间空间和引力现象的空间和引力现象的认识认识主要内容：主要内容：第38页，本讲稿共70页 爱因斯坦爱因斯坦19051905年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以年提出的相对论，后来称作狭义相对论，以光速永不改变、相对性原则来推论，得到光速永不改变、相对性原则来推论，得

26、到“时间时间”会因速度快慢会因速度快慢而改变而改变的结论。的结论。相对论的例子：相对论的例子：一卷录音带，一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因则认为应该是一个多小时，因为时间是相

27、对的，在不同速度为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。下测量时间，长度是不一样的。什么是狭义相对论？什么是狭义相对论？第39页，本讲稿共70页什么是广义相对论？什么是广义相对论？广义相对论是新的万有引力概念广义相对论是新的万有引力概念 广义相对论的重要结论是，广义相对论的重要结论是，加速运动与引力场的加速运动与引力场的运动是等价的运动是等价的，要区别是由惯性力或者引力所产生的，要区别是由惯性力或者引力所产生的运动是不可能的。运动是不可能的。对此，爱因斯坦作了一个比喻。假想有一个对此，爱因斯坦作了一个比喻。假想有一个人乘摩天楼的电梯自由降落，人不会感到自己在人乘摩天楼的电梯自由降

28、落，人不会感到自己在下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律下降，因为这时电梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。在下降，彷佛在电梯里不存在地球引力。第40页，本讲稿共70页相对论和经典力学有何关系？相对论和经典力学有何关系？1.相对论否定了经典力学的相对论否定了经典力学的绝对时空观绝对时空观；2.相对论相对论发展发展了牛顿力学，牛顿力学是相对了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个论力学在低速状态下的一个特例特例；3.牛顿力学是整个力学的牛顿力学是整个力学的基础基础，牛顿所创造，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。的概念，至今仍指导着人们的物理

29、学思想。第41页，本讲稿共70页很抱歉推翻了您的理论很抱歉推翻了您的理论 爱因斯坦曾说道：爱因斯坦曾说道：“牛顿先生，牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论很抱歉推翻了您的理论，不过您，不过您的成就是您那个时代一个人的智力的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的巅峰。但是，和创造力所能达到的巅峰。但是，当我们对宇宙万物有了更深入的了当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。象的新观念所取代。”也许将来某一天，会有一位也许将来某一天，会有一位少不更事的科学家说道：少不更事的科学家说道：“爱因爱因斯坦先生，斯坦先生，很抱歉推翻了您的

30、理很抱歉推翻了您的理论论，不过您的成就是您那个时代，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到一个人的智力和创造力所能达到的巅峰的巅峰”第42页，本讲稿共70页由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。些科学家在内的很多人的反对。19211921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要他们就要退回已

31、获得的奖章退回已获得的奖章，结果评选委员会只好，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为让爱因斯坦作为光电效应理论光电效应理论的建立者得奖，的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。理且为实验所证实。第43页，本讲稿共70页 爱因斯坦根据相对论的爱因斯坦根据相对论的观点提出观点提出质能转换理论质能转换理论后，后，曾致信美国总统罗斯福，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制建议美国研制原子弹原子弹，以，以便在二战中尽快战胜法西便在二战中尽快战胜法西斯国家。斯国家。19451945年年8 8月，美月，美国先后在日本

32、的广岛、国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。害也同样令全世界震惊。第44页，本讲稿共70页 当原子弹真的从潘多拉魔盒当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说，他痛心地说，“早知如此，我宁早知如此，我宁可当个修表匠！可当个修表匠！”爱因斯坦就核爱因斯坦就核武器问题的懊悔，代表了人类武器问题的懊悔，代表了人类良知的

33、高度，是人类良心发出良知的高度，是人类良心发出的最强音。听爱因斯坦的自责的最强音。听爱因斯坦的自责之声，我们明白人类良知之宝之声，我们明白人类良知之宝贵贵.第45页，本讲稿共70页 关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举，关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举，无论是真是假，人们对一位伟大物理学家无论是真是假，人们对一位伟大物理学家的崇拜是不会改变的。的崇拜是不会改变的。信不信由你：爱因斯坦小故事信不信由你：爱因斯坦小故事用手推车推孩子散步，竟会由于用手推车推孩子散步，竟会由于专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；陪太

34、太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；19521952年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有接受，爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。觉得自己的个性并不适合处理行政。他穿的袜子左右脚常不同颜色；他穿的袜子左右脚常不同颜色；第46页，本讲稿共70页成功的秘诀 一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一爱因斯坦厌烦了，便写了一个公式

35、给他：个公式给他：Axyz爱因斯坦解释道：爱因斯坦解释道：“A代表成功，代表成功，x代表艰苦的劳动，代表艰苦的劳动，y代表正确的方法代表正确的方法”“z代表什么？代表什么？”青年迫不及待地问。青年迫不及待地问。“代表少代表少说废话。说废话。”爱因斯坦说。爱因斯坦说。第47页，本讲稿共70页相对论的比喻：相对论的比喻：为了对这一深奥的理论做通俗的说为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：说：“我打个比方，比如你屁股坐在火我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间

36、你觉得哪一个更爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？长？”男青年说：男青年说：“当然坐在火炉上烤当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。的时间觉得长久。”爱因斯坦说：爱因斯坦说：“这这就是我的相对论内容。就是我的相对论内容。”第48页，本讲稿共70页笑话：笑话：有有一一次次卓卓别别林林和和爱爱因因斯斯坦坦共共同同出出席席一一次次宴宴会会都都受受到到了了热热闹闹的的欢欢迎迎，卓卓别别林林说说：大大家家欢欢迎迎我我是是因因为为他他们们都都能能理理解解我我，大大家家欢欢迎迎你你是因为他们都不理解你是因为他们都不理解你说明了相对论深奥难懂，而且有悖于说明了相对论深奥难懂，而且有悖于人们的日常生活人们的日常生活

37、第49页，本讲稿共70页 为纪念爱因斯坦对物理学的贡献，联合国教科文组织特选定为纪念爱因斯坦对物理学的贡献，联合国教科文组织特选定相对论发表相对论发表100100周年暨爱因斯坦逝世周年暨爱因斯坦逝世5050周年的周年的0505年为年为世界物理世界物理年年，许多国家更将，许多国家更将20052005年定为年定为爱因斯坦年爱因斯坦年。并透过展示物理。并透过展示物理在经济技术文化等方面的重要作用，争取公众对物理学的理在经济技术文化等方面的重要作用，争取公众对物理学的理解与支持，期使物理学能在解与支持，期使物理学能在2121世纪得到全新的发展。世纪得到全新的发展。寻找本世纪爱因斯坦，再创科学奇迹寻找本

38、世纪爱因斯坦，再创科学奇迹 第50页，本讲稿共70页红色红色代表过去代表过去蓝色蓝色代表未来代表未来黄绿黄绿表连结过表连结过 去到未来去到未来20052005世界物理年世界物理年对物理学家而言，这个标识对物理学家而言，这个标识象征的是光锥；对一般大众而言常象征的是光锥；对一般大众而言常被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。时间相对性上渊博的见解及洞察力。第51页，本讲稿共70页1955年年4月月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化

39、时按照他不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：我们全都获益不浅，我们全都获益不浅，全世界都感谢他的教诲；全世界都感谢他的教诲；那专属他个人的东西，那专属他个人的东西，早已传遍广大人群。早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，他像行将陨灭的彗星，光华四射，光华四射，把无限的光芒同他

40、的光芒永相连结。把无限的光芒同他的光芒永相连结。他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。片带走。但至今没有结论。第52页，本讲稿共70页3.相对论提出的历史意义相对论提出的历史意义（1 1）相对论的提出相对论的提出是物理学领域的一次重是物理学领域的一次重大革命。大革命。（2 2）否定了否定了经典力学绝对时空观，经典力学绝对时空观，发展了发展了牛顿力学。牛顿力学。（3 3）推动物理学）推动物理学发展到了新的高度发展到

41、了新的高度。第53页，本讲稿共70页普朗克（普朗克（18581947）生于基尔。）生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗普朗克家是德国人所具有的最好克家是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，品质的范例：诚恳，忠于职守，他的他的业余爱好是音乐，在这方面业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业表现了专业艺

42、术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。山运动。第54页，本讲稿共70页量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成形成标志标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。深入到微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导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。量子力学还为电子技术、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理论基础。半导体技术和激光技术等奠定了理论基

43、础。今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。不依赖于量子论。第55页，本讲稿共70页2 2 诞生：诞生：19001900年，德国物理学家年，德国物理学家普朗克提出量子假说普朗克提出量子假说，宣告，宣告量子论诞生。量子论诞生。3 3 发展：发展：爱因斯坦利爱因斯坦利用量子理论成功解释了光电效应；用量子理论成功解释了光电效应；玻尔提玻尔提出了有关原子的量子理论；出了有关原子的量子理论；2020世纪世纪3030年代，年代，量子力学建立量子力学建立。（量子力学：研究微

44、观世。（量子力学：研究微观世界粒子运动规律的科学。）界粒子运动规律的科学。）三、量子论的创立三、量子论的创立1 1、背景：、背景：、背景：、背景：19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。世纪初，电子和放射性的发现。实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。第56页，本讲稿共70页量子论的重要影响量子论的重要影响（1 1）使人类对微观世界的认识取得重大进步，是使人类对微观世界的认识取得重大进步，是2020世纪世纪最深刻、最有成就最深刻、最有成就的科学理论之一。的科学理论之一。（2 2）量子论与相对论共同构成现代物理学的

45、基础，量子论与相对论共同构成现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。（3 3）改变了人们认识世界的改变了人们认识世界的角度和方式角度和方式。（4 4）量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，）量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导指导制造原子弹、氢弹和建立核电站制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为。量子力学还为电电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。第57页，本讲稿共70页思考总结思考总结物理学的发展给了我们什么样物理学的发展给了我们什么样的启示

46、？的启示？敢于质疑，敢于质疑，勇于创新，勇于创新，实践出真知实践出真知.第58页，本讲稿共70页经典力学经典力学小结：力学的进展历程小结：力学的进展历程、量子力学、量子力学相对论力学相对论力学经典力学的经典力学的奠基奠基1717世纪初世纪初经典力学的经典力学的建立建立1717世纪后期世纪后期相对论相对论2020世纪初世纪初量子论量子论2020世纪初世纪初伽利略伽利略（意）（意）牛顿牛顿（英）（英）爱因斯坦爱因斯坦（德）（德）普朗克普朗克（德）（德）第59页，本讲稿共70页1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为是因为否

47、定了经典力学的绝对时空观否定了经典力学的绝对时空观揭示了时间、空间并揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性非绝对不变的本质属性打破了经典力学体系的局限打破了经典力学体系的局限性性使人使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界A、B、C、D、2、现代自然科学和现代技术革命的基础是现代自然科学和现代技术革命的基础是A、牛顿力学、牛顿力学B、相对论、相对论C、量子假说、量子假说D、量子理论、相对论、量子理论、相对论AD第60页，本讲稿共70页3、下列表述不正确的是、下列表述不正确的是A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础、牛顿创立的经典力学是经

48、典物理学的基础B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步步4、海王星的发现是根据、海王星的发现是根据A、哥白尼日心说的推算、哥白尼日心说的推算B、牛顿理论的推测、牛顿理论的推测C、法拉第演说计算、法拉第演说计算D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示CB第61页，本讲稿共70页1 1、1717世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的

49、时期，世纪是人类在自然科学领域取得重大突破的时期，其原因不包括其原因不包括A A、资本主义经济发展的要求、资本主义经济发展的要求B B、科学家的艰苦努力、科学家的艰苦努力C C、理性主义的确立、理性主义的确立D D、工业资本主义的推动、工业资本主义的推动第62页，本讲稿共70页2 2、（、（20082008年江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻这年江苏高考）一位科学家的墓碑上镌刻这这样的铭文：这样的铭文：“他以神一般的力量，他以神一般的力量，第一个说明第一个说明了行星的运动和图像。了行星的运动和图像。”这位科学家应该是这位科学家应该是A A、伽利略、伽利略B B、牛顿、牛顿C C、爱因斯坦、爱因斯

50、坦D D、普朗克、普朗克第63页，本讲稿共70页3 3、英国著名诗人蒲伯说：、英国著名诗人蒲伯说：“自然界和自然规律隐藏自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。明。”由此可以看出牛顿的主要贡献是由此可以看出牛顿的主要贡献是A A、建立了经典力学体系、建立了经典力学体系B B、建立了微积分理论、建立了微积分理论C C、提出了万有引力定律、提出了万有引力定律D D、提出了进化论的观点、提出了进化论的观点第64页，本讲稿共70页4 4、证明、证明“天上一日，地上一年天上一日，地上一年”的民间说法的是的民间说法的是A A、牛顿