近代物理学发展过程中的主要成就及意义
科学家 主要成就
自由落体定律
匀速运动、匀加速运动 用自制的望远镜证明了哥白 尼的“日心说” 《自然哲学的数学原理》 （物体运动三大定律和万有引
意义
为经典力学奠定基础
证明哥白尼的“日心说”的正确性
伽利略
牛顿
力定律）
运动三定律是近 代物理学的重要 支柱
经典力学是近代 自然科学理论体 系中最先成熟和 完善的核心理论 体系
(2)局限性:牛顿经典力学体系建立在日常生活中常 见的低速运动的物质之上。在牛顿力学中,存在着绝
对的静止和绝对的时间。这种绝对的时空观符合人
们的日常经验,但无法解释高速运动的物体运动的规 律和微观世界中的粒子,这说明牛顿力学体系面临着 危机和挑战。
量子理论的诞生
1、量子论诞生 的背景：
19世纪的物理学领域，以牛顿力学为基础。 到19世纪末，物理学界的重大研究课题是 黑体辐射问题。
质疑与思考：经典力学体系 是个完美的物理学理论吗？
高速运动的微观粒子发生的现象， 是经典力学无法解释的！
难点突破
(1)特征
牛顿力学体系的特征及局限性:
①注重实验。实验可以进一步揭示客观现象和过程 之间的逻辑关系，并由此得出重要的结论。②力学 体系的数学化。主要运用他创立的微积分做计算工
具,这种数学化源于自然界内在的数学关系。
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。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。 1848年9月23日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望 远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星— 海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿 力学又创造了新的奇迹。
(2)广义相对论
①提出:1916年 ②内容： 广义相对论认为，物质存在的现实空间不
是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决 于物质的质量及其分布情况，空间弯曲的 程度体现为引力场强度。
③意义： 第一次阐述了四维时空和物质的分布 相联系的重要思想
• 爱因斯坦关于相对论的比喻
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 说：“我打个比方，比如你让坐在火炉 上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱， 那么，同样的时间你觉得哪一个更长？” 男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间 觉得长久。” 这故事形象说明了时间和空间相对性。
为什么我是站在地面上而不是飘在空中的？
为什么拍打别人手心的时候我的手也会感觉到痛？ 在乘坐公交的时候，如果遇到一个急刹车，我们的身 体总是往前冲的，为什么？ 海宁是观潮圣地，你能告诉我最佳的观潮时间是什么 时候吗？理由是？
海王星和冥王星的发现
1781年天王星被发现， 科学家用牛顿力学计算 它的轨道，可是计算结 果总是同观测纪录不大 相符。经反复核算，观 测无误。那问题是否出 现在牛顿力学上面？法 国的勒维列和英国的亚 当斯坚信牛顿力学的正 确，大胆猜想计算结果 之所以不理想，是因为
（3）量子论诞生影响： 标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界 深入到微观世界。改变了近代物理学中的传统观念, 使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革。 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赖于量 子论。
量子论确实深奥难懂，甚至连量子论奠基人之一的玻尔都说： “如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子 论。”
普朗克
量子理论
相对性原理、光速不变原理
爱因斯坦
相对论（狭义、广义）
近代物理学理论பைடு நூலகம்框架的重大突破
继承和发展了 牛顿力学 构成现代物理 学的基本理论 框架
为什么15世纪下半叶以后西方的 科学技术取得了辉煌的成就？
a.欧洲中世纪时期农业、手工业的发展，资本主义萌 芽，为近代自然科学的兴起奠定了物质基础 （物质基础） b.新兴资产阶级在生产中的技术改造和要求掌握政权， 对自然科学的迫切需要。（经济上和政治上） c.文艺复兴以来，崇尚科学、知识、注重实验，鼓励 探索未知世界。（思想条件） d.新航路开辟，重商主义，殖民扩张，资产阶级为了 满足日益扩大的市场需求，迫切需要革新科技来提高 生产，征服世界。（生产经验、技术能力） e.科学家勇于探索的精神。
2005年狭义相对论发表100周年，
也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，
但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。
例1：以图片资料形象地解读爱因斯坦的“时 空弯曲”概念。
成功的秘诀
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。爱因斯坦厌烦了，便写了一 个公式 给他：A＝x＋y＋z 爱因斯坦解释道： “A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表 正确的方法……” “z代表什么？”青年迫 不及待地问。“代表少说废话。”爱因斯 坦说
1 现代自然科学和现代技术革命的基础是
A、牛顿力学 C、量子假说 B、相对论 D、量子理论、相对论 D
2、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 B、经典物理学所适用主要是日常生活中的物理现象 C C、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 命性的进步 3、海王星的发现是根据 A、哥白尼日心说的推算 B、牛顿理论的推测 B C、法拉第演说计算 D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示
片断二
• 有一次，他在向一位姑娘求婚时思想开 了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定 理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟 斗的通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离 他而去。 • 一次，他边读书，边煮鸡蛋，等他揭开锅想吃 鸡蛋时，却发现锅里是一只怀表。还有一次， 他请朋友吃饭，当饭菜准备好时，牛顿突然想 到一个问题，便独自进了内室，朋友等了他好 久还是不见他出来，于是朋友就自己动手把那 份鸡全吃了，鸡骨头留在盘子，不告而别了。 等牛顿想起，出来后，发现了盘子里的骨头， 以为自己已经吃过了，便转身又进了内室，继 续研究他的问题。
1955年 4月18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： 我们全都获益不浅， 全世界都感谢他的教诲； 那专属他个人的东西， 早已传遍广大人群。 他像行将陨灭的彗星， 光 华四射， 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。
牛顿站在哪些巨人的肩上？
你知道牛顿捡到了哪些“光滑的石子” 和“美丽的贝壳”？ 牛顿的这些话道出了他成功的其中一 个原因是什么？
片断一：在暴风雨中研究和计算风力
狂风中，牛顿跑到庭院中央，从雨 点的方向可以看到风的方向。牛顿在脚 下放一个苹果，先是顺风猛跳，落脚点 再放上一个苹果；两个苹果之间记录下 自己顺风跳的距离。然后再从第二个苹 果，逆着风向第一个苹果猛跳，牛顿希 望从顺风跳远和逆风跳远的距离之差， 求出风力。经过多次反复，终于求得正 确的数据。
（三）爱因斯坦的“时空”——相对论 的建立
⑴狭义相对论
1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，创 ①创立： ②内容：
立了狭义相对论。 时间和空间都与物质运动有关
时间和空间随着物质运动速度的变化而变化
否认了牛顿力学的绝对时空观
③狭义相对 论的影响
继承和发展了牛顿力学 奠定了利用原子能的理论基础
2、量子论诞生的过程：
（1）1979年，奥地利物理学家斯蒂芬通过实验发现了黑体辐 射的总能量与其温度之间的定量关系。 （2）德国物理学家普朗克发现辐射过程中的能量颁布规律。 1900年，他提出量子概念。并发表《关于正常光谱能量分布定律 的理论》，标志着量子理论的诞生。 （3）1905年，德国科学家爱因斯坦提出光的量子理论。 （4）1923年，法国物理学家德布罗意提出物质波理论。 （5）在量子理论的基础上，奥地利、德国的物理学家建立了 量子力学。
“如果我比别人看得远些，那是因 为我站在巨人们的肩上。”
“假如我有一点微小成就的话，没 有其它秘诀，唯有勤奋而已。” “我不知道在别人看来，我是什么样的人； 但在我自己看来，我不过就像是一个在海滨 玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的 一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾 沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理 的海洋，却全然没有发现。” ——牛顿临终遗言
链接高考
（2008上海）“月亮既不会掉下来，也不会离 去，那是因为它的运动正好抵消了地球的引 力。”说这句话的科学家是 A A.牛顿 B.波义耳 C.拉瓦锡 D.哥白尼 （2008江苏，15）一位科学家的墓碑上镌刻着这 样的铭文：“他以神一般的力量，……第一个说 明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是 A.伽利略 B.牛顿 B C.爱因斯坦 D.普朗克
（3）、相对论建立的意义
爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理 学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、 时间的可变性，时空的变化和时空结构同物 质的运动和状态密不可分。 这种全新的时空观、运动观和物质观的 形成，是人类思想发展史中的一次根本性变 革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深 远的影响。
量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子 论的形成标志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。 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、半导体技术和激光技术等奠 定了理论基础。
哈雷慧星轨道的推算
长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本 不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现 的彗星的轨道，指出它的回归周期是75—76年，由此预言它将在 1758年再次出现。53年以后的1758年（当时哈雷已去世），这颗彗 星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。