更新时间：作者：小小条
第11课 物理学的重大进展
★ 近代科学诞生的历史背景是什么？
(1)资本主义工业和商品经济的发展为近代自然科学的发展奠定了物质基础并成为主要动力。
(2)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。
(3)自然科学自身发展的需要。
(4)文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。
(5)优秀科学家实践和刻苦钻研，也促进了科学的发展。
一、经典力学：
1、产生的背景
（1）14世纪以后，伴随欧洲资本主义的萌芽，新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学产生了迫切的需要。
（2）文艺复兴运动解放了人们的思想，推动了自然科学研究。
（3）伽利略的研究成果，为经典力学的创立奠定了基础。
成就：
①创立科学的研究方法：实验和观察。开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。
②物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。
③天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼“日心说”的正确性。
2、牛顿创立经典力学
（1）标志：1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》，提出物体运动三大定律和万有引力定律。
（2）特点：以实验为基础，以数学为表达形式。
经典力学最显著的特征之一就是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
（2）意义：
①经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。
②经典力学体系具有科学性和预见性：牛顿力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义，根据牛顿力学体系，人们发现了海王星和冥王星。
③牛顿的科学成就激发了人类理性，促进了启蒙运动的发展。
“牛顿的宇宙理论如此完善和令人信服，以至于它的影响远远超越了科学领域。他的成功让人们感到，理性分析对人类行为和制度同样有效。从苏格兰到西西里，从费城到莫斯科，欧洲和美洲的思想家雄心勃勃地展开了对人类思想的改造，他们期望用理性思想改变整个世界。”
二、爱因斯坦创立相对论：
1、历史背景：
（1）19世纪科学得到了飞速发展；
（2）经典力学无法解释研究中遇到的一些问题，如高速运动的微观粒子等（经典力学的局限性: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。）。
2、相对论的提出及主要内容：
20世纪初，德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究提出了相对论，相对论包括狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论认为，物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
广义相对论认为，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态。
3、意义：
（1）相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。即：揭示了时空的可变性、时空变化的联系性。
（2）爱因斯坦的相对论也发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。
★相对论与牛顿力学的关系
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。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体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。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。
三、量子论的诞生与发展：
1、诞生的背景：
（1）19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。
（2）大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。量子论在这种背景下诞生。
2、量子论的诞生、发展和量子力学：
（1）诞生：1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，宣告了量子论的诞生。
普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔物理学奖。
（2）发展：
①爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。
②丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，创立了原子结构的理论。
③经过这些科学家的共同努力，到20世纪30年代量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。
3、量子论和量子力学的影响：
（1）量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
（2）量子论与相对论一起构成现代物理学的基础，并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）推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
★总结：物理学的大发展对世界各方面和领域都产生了革命性影响，极大地促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。主要表现在三个方面：一是对其他学科的影响，包括对既有学科的影响，如物理学、生物学、化学向纵深拓展；还包括在它的影响下出现了一些新的学科，如核物理、离子化学、纳米科学、激光科学、高能物理学等。二是理论突破对科学技术和生产力产生巨大的推动作用。理论上的突破创新很快发展为新兴的科学技术，转化为现实的生产力，引发了一次又一次的产业革命。三是对思维观念的影响。现代物理学向人们展示了与传统观念完全不同的时空，并*拓展了人类的认识领域和范围，彻底改变了人们的时空观念和认识论、方法论，打破了同时性等僵化观念。
★中国如何在新科技革命中赢得主动，有所作为？
1 科教兴国
2 教育和培养科技人才
3 深化改革发展经济
4 建立健全科技创新转化机制，保护知识产权
5 尊重知识和知识分子，营造创新的社会环境
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