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科技技历历程程http:/www.mall571.com/http:/www.aimagongzhu.comhttp:/www.0512bx.comhttp:/www.01zixun.com yyy科科学学革革命命技技术术革革命命物理学物理学领域领域生物学生物学领域领域经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）相对论的建立（爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）进化论理论（达尔文与赫胥黎）进化论理论（达尔文与赫胥黎）“蒸汽机时代蒸汽机时代”（瓦特）（瓦特）电力的广泛应用与电力的广泛应用与“电气时代电气时代”（法拉第、西门子等）（法拉第、西门子等）现代信息技术与信息时代现代信息技术与信息时代现现 代代 物物 理理学学 理理 论论 的的发展发展量子理论的诞生（普朗克量子理论的诞生（普朗克) )物理学物理学 （经典力学、相对论、量子论）（经典力学、相对论、量子论）生物学生物学 （进化论）（进化论）三次科技革命的发明创造三次科技革命的发明创造 （蒸汽机、电力、计算机）（蒸汽机、电力、计算机）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科学学理理论论科科学学技技术术物理学的重大发展物理学的重大发展探索生命起源之迷探索生命起源之迷从蒸汽机到互联网从蒸汽机到互联网近代科学开端的标志：近代科学开端的标志： 天文学革命天文学革命近代科学正式形成的标志：近代科学正式形成的标志： 经典力学体系的建立经典力学体系的建立近代科学近代科学：以实验事实为根据并具有严：以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的科学密逻辑体系和数学表述形式的科学物理学的重大发展物理学的重大发展物理学的重大进展物理学的重大进展一一. .经典力学的创立经典力学的创立 1.1.近代科学产生的背景近代科学产生的背景 2.2.伽利略伽利略经典力学的奠基者经典力学的奠基者 3.3.牛顿创立经典力学体系牛顿创立经典力学体系二二. .相对论的创立相对论的创立 1.1.背景：背景：1919世纪出现经典力学无法解释的新现象世纪出现经典力学无法解释的新现象 2. 2.提出：爱因斯坦提出：爱因斯坦 狭义相对论和广义相对论狭义相对论和广义相对论 3. 3.历史意义：对物理学历史意义：对物理学 对人类思想对人类思想三三. .量子论的诞生与发展量子论的诞生与发展 1.1.背景：背景：经典力学无法解释微观的粒子运动经典力学无法解释微观的粒子运动 2.2.诞生：诞生：19001900年普朗克提出量子假说年普朗克提出量子假说 3. 3.发展：发展：爱因斯坦爱因斯坦 玻尔玻尔 4.4.意义：意义：革命性进步革命性进步 现代物理学基础现代物理学基础 开阔视野开阔视野适用于宏观物体低速运动状态适用于宏观物体低速运动状态适用于宏观宇宙高速运动状态适用于宏观宇宙高速运动状态适用于微观世界的粒子运动适用于微观世界的粒子运动经典力学经典力学力学的进展历程力学的进展历程、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）1.1.（20092009年四川卷第年四川卷第1919题）哥白尼学说虽被后来题）哥白尼学说虽被后来的科学发展所扬弃，但人们仍然视其为一场的科学发展所扬弃，但人们仍然视其为一场“革革命命”。这是因为它。这是因为它 A A撼动了中世纪神学基础，显示了挑战权撼动了中世纪神学基础，显示了挑战权 威的态度威的态度 B B开创了近代实验科学，提出了研究自然开创了近代实验科学，提出了研究自然 的新方法的新方法 C C概括了宇宙运动规律，指引了人类认识概括了宇宙运动规律，指引了人类认识 自然的方向自然的方向 D D开辟了天文学新领域，标志着近代自然开辟了天文学新领域，标志着近代自然 科学的形成科学的形成2 2图图9 9是一张历史研究是一张历史研究性学习活动宣传海报的性学习活动宣传海报的配图。据此判断下列配图。据此判断下列标题中最适合于这份海标题中最适合于这份海报的是报的是A A“超越时空的梦想超越时空的梦想”B B“探索与发现：海王星探索与发现：海王星”C C“普朗克的假说与验证普朗克的假说与验证”D D“比萨斜塔比萨斜塔亚里士多德力学学说的终结亚里士多德力学学说的终结”3.3.（20072007年海南卷年海南卷1919）2020世纪初，爱因斯坦世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它相对论的提出是物理学的一场变革。它 A.A.标志着对物质世界的认识开始进入微标志着对物质世界的认识开始进入微 观粒子世界观粒子世界 B.B.否定了经典力学体系否定了经典力学体系 C.C.彻底解决了彻底解决了1919世纪以来物理学面临的危机世纪以来物理学面临的危机 D.D.打破了绝对时空观打破了绝对时空观4.(20074.(2007年广东卷年广东卷25)2025)20世纪初，物理学本世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是推动这一变化的是 A A电的发明和利用电的发明和利用 B B经典力学的发展经典力学的发展 C C量子论的提出和发展量子论的提出和发展 D D原子能在军事上的应用原子能在军事上的应用5.5.（20102010年江苏卷年江苏卷20 20 ）“把能量的变化看把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。一切过程都是连续变化的观念。”这一理论这一理论的诞生主要是由下列哪一问题引起的？的诞生主要是由下列哪一问题引起的？A A研究热辐射研究热辐射 B B揭示时空本质属性揭示时空本质属性 C C解释光电效应解释光电效应 D D预测未知行星方位预测未知行星方位一、经典力学的创立一、经典力学的创立1、近代自然科学产生的背景、近代自然科学产生的背景资本主义工业和商品经济的发展为近代资本主义工业和商品经济的发展为近代自然科学的产生奠定物质基础并成为主自然科学的产生奠定物质基础并成为主要动力。要动力。新兴的资产阶级在经济上和政治上对自新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要然科学的迫切需要 文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动动优秀科学家的实践和刻苦钻研优秀科学家的实践和刻苦钻研伽利略伽利略（1564-16421564-1642）意大利伟大的物理学家意大利伟大的物理学家和天文学家，被誉为和天文学家，被誉为“近代科学之父近代科学之父”。 二二. .经典力学的创立经典力学的创立 1. 1.伽利略伽利略经典力学的奠基者经典力学的奠基者2.2.伽利略伽利略经典力学的奠基者经典力学的奠基者贡献：贡献：创立科学的研究方法：实验和观察。创立科学的研究方法：实验和观察。物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自自由落体定律由落体定律，改变了亚里士多德以来有关运动的观，改变了亚里士多德以来有关运动的观念念天文学：自制天文学：自制望远镜望远镜观察天体并取得大量成果的观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼第一人，证明了哥白尼“日心说日心说”的正确性。的正确性。 重大意义：重大意义： 开创了以实验事实为根据并有严密逻辑体系的开创了以实验事实为根据并有严密逻辑体系的近代科学，标志着物理学的真正开端近代科学，标志着物理学的真正开端 为经典力学的建立奠定了基础。为经典力学的建立奠定了基础。 1632 1632年伽利略出版年伽利略出版关于托勒密和哥白尼两大关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话世界体系的对话。16331633年，罗马教皇召令他到年，罗马教皇召令他到罗马受审，强迫他签字罗马受审，强迫他签字“悔过悔过” 并判处终身监禁。并判处终身监禁。 伽利略受审伽利略受审300300年多后，即年多后，即19831983年，罗马教皇年，罗马教皇为伽利略平反。为伽利略平反。伽利略所做的两个伽利略所做的两个铁球同时落地实验铁球同时落地实验 有人记载伽利略有人记载伽利略曾在意大利比萨斜曾在意大利比萨斜塔上作过自由落体塔上作过自由落体的实验。结果两个的实验。结果两个重量相差重量相差1010倍的球倍的球同时落地，证明了同时落地，证明了亚里士多德的观点亚里士多德的观点是错误的。是错误的。“两个铁球同时落地！两个铁球同时落地！”伽利略的手稿伽利略的手稿伽利略的折射式望远镜伽利略的折射式望远镜16091609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到年，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。月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。http:/www.mall571.com/http:/www.aimagongzhu.comhttp:/www.0512bx.comhttp:/www.01zixun.com yyy牛顿牛顿（ 1643164317271727） 英国伟大的科学家，英国伟大的科学家，在物理学、数学、天在物理学、数学、天文学等方面都作出了文学等方面都作出了卓越贡献。他毕业于卓越贡献。他毕业于剑桥大学三一学院剑桥大学三一学院, ,曾曾长期担任英国皇家学长期担任英国皇家学会会长，还担任过英会会长，还担任过英国议会议员，被授予国议会议员，被授予爵士称号。爵士称号。3.3.牛顿创立经典力学体系牛顿创立经典力学体系3.3.牛顿创立经典力学体系牛顿创立经典力学体系内容：内容：创立标志：创立标志：16871687年发表年发表自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理提出了物体机械运动三大定律和万有引提出了物体机械运动三大定律和万有引力定律等，形成了以实验为基础的以数力定律等，形成了以实验为基础的以数学为表达形式的牛顿力学体系。学为表达形式的牛顿力学体系。意义意义: :对解释和对解释和预见预见物理现象有决定性意义（发现了海王物理现象有决定性意义（发现了海王星、冥王星）星、冥王星）实现了自然科学的第一次理论性大综合；标志着近实现了自然科学的第一次理论性大综合；标志着近代科学的正式形成代科学的正式形成牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类进牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类进入蒸汽时代入蒸汽时代用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础力学方面：力学方面： 提出物体运动的三大定律和万有引力定律提出物体运动的三大定律和万有引力定律数学方面：数学方面： 发明了二项式定理；与莱布尼兹几乎同时发明了二项式定理；与莱布尼兹几乎同时创立了微积分学。创立了微积分学。光学方面：光学方面： 发现了太阳光的光谱，发现了太阳光的光谱，17041704年出版了年出版了光学光学一书，创立了光的一书，创立了光的“微粒说微粒说”。天文学领域：天文学领域： 16711671年创制了反射望远镜。年创制了反射望远镜。知识拓展：牛顿的主要贡献知识拓展：牛顿的主要贡献牛顿发明了第一架反射望远镜牛顿发明了第一架反射望远镜经典力学的适用范围：经典力学的适用范围： 1. 1.只适用于只适用于宏观物体宏观物体（宏观世界）的运动（宏观世界）的运动; ; 2. 2.只适用于只适用于低速运动低速运动的物质，是的物质，是绝对的时空论绝对的时空论海王星的发现海王星的发现 二、相对论的创立二、相对论的创立1.1.背景：背景： （1 1）经典力学体系建立在日常生活中常见的低）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，认为时间和空间是绝对的，速运动的物质之上，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。两者是没有任何直接联系的。(2)19(2)19世纪科学得到了飞速发展，物理学研究深世纪科学得到了飞速发展，物理学研究深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。物理学研究中遇到了一些经典力学无法解宇宙。物理学研究中遇到了一些经典力学无法解释的新问题。释的新问题。2.2.提出提出： 爱因斯坦提出爱因斯坦提出“狭义相对论狭义相对论”和和“广义相对论广义相对论”3.3.历史意义：历史意义： （1 1）对物理学：对物理学：一次重大革命；相对论一次重大革命；相对论否定否定了了经典力学的绝对时空观，也发展了牛顿力学经典力学的绝对时空观，也发展了牛顿力学（2 2）对人类思想：对人类思想：相对论打破了绝对化的思维相对论打破了绝对化的思维模式，为人们提供了辨证地看待世界的途径模式，为人们提供了辨证地看待世界的途径2.2.爱因斯坦提出相对论爱因斯坦提出相对论爱因斯坦爱因斯坦（1879-19551879-1955） 德国伟大的物理学家。德国伟大的物理学家。 19051905年青年爱因斯坦发表年青年爱因斯坦发表论动体的电动力学论动体的电动力学，提，提出狭义相对论，引发了出狭义相对论，引发了2020世世纪物理学的一场革命。纪物理学的一场革命。 1916 1916年建立广义相对论。年建立广义相对论。 1933 1933年因遭德国法西斯迫年因遭德国法西斯迫害前往美国，后入美国籍。害前往美国，后入美国籍。广义相对论广义相对论则推广到具有加速度的参照系则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系）。中（非惯性系）。 认为空间和时间的性质不仅取决于物质认为空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。态。狭义相对论狭义相对论讨论的是匀速直线运动的参照讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律。系（惯性参照系）之间的物理定律。 认为时间和空间随着物质运动速度的变认为时间和空间随着物质运动速度的变化而变化，会发生尺缩效应和钟慢效应；化而变化，会发生尺缩效应和钟慢效应；质量会随着物体运动速度增大而增大。质量会随着物体运动速度增大而增大。相对论的主要内容：相对论的主要内容：爱因斯坦于爱因斯坦于2020世纪初提世纪初提出出质量能量公式质量能量公式E=MC2E=MC2。这一质能转化原理揭示这一质能转化原理揭示了原子内部所蕴藏的巨了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密，为原子大能量的秘密，为原子能的利用奠定了理论基能的利用奠定了理论基础。础。 相对论从一开始就受到包括一些科学家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。在内的很多人的反对。19211921年爱因斯坦获得年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得了诺贝尔奖，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，他们就要退者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物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理且为实验所证实。理学上却非常合理且为实验所证实。这件事对你有何启示？这件事对你有何启示？ 不要被常识和日常经验所蒙蔽，不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识并不一定总是正确的。常识并不一定总是正确的。 相对论打破了牛顿以来传统的绝对时相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。空观，但并非全盘否定牛顿力学。 牛顿力学反映的是宏观物体低速运动牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的的继承和发展继承和发展。 牛顿力学是相对论的一种特例（物体牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。低速运动状态），包括在相对论体系中。相对论和经典力学的关系相对论和经典力学的关系三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展1.1.背景：背景：电子和放射线的发现，打开了原子的大门电子和放射线的发现，打开了原子的大门微观粒子的运动不能用经典力学原理说明微观粒子的运动不能用经典力学原理说明2 2、诞生：、诞生：19001900年德国年德国普朗克普朗克提出量子假说。认为辐射提出量子假说。认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的，把能量不连续的概念带入了物理来实现的，把能量不连续的概念带入了物理学。这一假说宣告了量子论的诞生。学。这一假说宣告了量子论的诞生。3 3、发展：、发展： 爱因斯坦利用量子理论成功解释光电效应爱因斯坦利用量子理论成功解释光电效应 玻尔提出了有关原子的量子理论玻尔提出了有关原子的量子理论 20 20世纪世纪3030年代，量子力学年代，量子力学（研究微观世界（研究微观世界粒子运动规律的科学）粒子运动规律的科学）建立建立普朗克普朗克（1858185819471947）是近代德国伟大的物是近代德国伟大的物理学家，量子论的奠理学家，量子论的奠基人，曾获得基人，曾获得19181918年年诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。 三、量子论的诞生与发展三、量子论的诞生与发展1 1、背景：、背景：2 2、诞生：、诞生：3 3、发展：、发展：4 4、影响：、影响：使人类对使人类对微观世界的认识微观世界的认识取得取得革命性的革命性的进步进步，是，是2020世纪最深刻、最有成就的科学世纪最深刻、最有成就的科学理论之一理论之一量子论与相对论共同构成量子论与相对论共同构成现代物理学的现代物理学的基础基础，弥补了经典力学在认识微观世界和，弥补了经典力学在认识微观世界和宏观世界方面的不足。宏观世界方面的不足。不仅推动了物理学自身的发展，而且还不仅推动了物理学自身的发展，而且还开阔了人们的视野，改变了人们开阔了人们的视野，改变了人们认识世界认识世界的角度和方式的角度和方式。http:/www.mall571.com/http:/www.aimagongzhu.comhttp:/www.0512bx.comhttp:/www.01zixun.com yyy