经典力学、量子论和相对论的关系
6.6 经典力学的局限性
三、从弱引力到强引力
阅读教材P50-P51，思考： 1. 经典力学与行星轨道的矛盾是什么？
2
m0为物体静止时的质量 m是物体速度为v时的质量 c是真空中的光速
光在真空中的 c 3.0 108m / s
【例1】 如果真空中的光速为c=3.0×108 m/s,当一个物体的 运动速度为v1=2.4×108 m/s时，质量m1= 3 kg。当它的速度 为v2=1.8×108 m/s时，质量m2为多少？
从低速到高速---速度变换公式
例：一列火车正以v＝50 m/s的速度高速行驶，列车内一乘客以相对列车u′＝ 5 m/s的速度向前跑，站台上的观察者测得该乘客的速度是u＝v＋u′＝55 m/s. 若列车的速度是0.9c，乘客的速度是0.5c，那么站台上的观察者测得该乘客的 速度是0.9c＋0.5c＝1.4c吗？
答案 不是，光速c是极限速度.
相对论认为： 同一过程的位移和时间测量在不同参考系中是不同的，因 此上式不能成立，经典力学也就不适用了。
从低速到高速---相对论速度变换公式
v
u
车对地的速度为v，人对车的速度为u/
地面上的人看到车上人 相对地面的速度为：
u
u v
1
uv c2
注：如果车上人运动方向与火车运动方向相反，则u/ 取负值
普朗克常数 h 6.631034 J s
旧量子论：普朗克，爱因斯坦，玻尔；
新量子论：海森堡，狄拉克，薛定谔，泡利，德布罗意，玻恩，费米，狄拉克，康普 顿
物理学的“全明星”合影
1927年索尔维会议照片（彩色为后期技术处理）
近代以来世界的科学发展历程
进化说 自然选择 适者生存
渐变说
现存物种有共同祖先
万祖同源
科学 把发展变化思想引入生物界，开创了生物科学发展的新时代
意 思想 ①挑战了封建神学创世说，促进人类的认识飞跃 ②为马克思主义的发展提供自然史基础
义 社会 成为资产阶级反对封建特权的思想武器
对中 国的 影响
①严复翻译赫胥黎著作《天演论》，敲响了祖国危亡的警钟，宣传 变法思想
A“超越时空的梦想” B“探索与发现：海王星” C“普朗克的假说与验证” D“比萨斜塔—亚里士多德力学学说的终结”
20世纪初，提出光量子假说，解决经 典物理学无法解释的光电效应问题的科 学家是：
A．普朗克 B．麦克斯韦 C．玻尔 D．爱因斯坦
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。”这一理论的诞生 主要是由下列哪一问题引起的？
②康有为把儒家“三世说”和西方进化论结合起来，宣传维新思想 ③新文化运动前期， 宣传资产阶级自由平等学说和达尔文的进化论
科学与宗教在人类起源问题上 产生分歧的根源？
根本 生命是自然界 分歧 进化的结果
生命是上帝创 造的产物
提出：爱因斯坦
成 ①相对论（狭义、广义 ） 就 ②光速不变原理
普朗克：提出量子假说 爱因斯坦：用量子论解释光电效应 玻尔：提出了有关原子的量子理论
①是物理学领域的一次重大革命 ①是认识微观世界的革命性的进步
①地②解揭发意义决示展②了了了打提经时牛破供典间顿了了物和力绝辩对证理空学化看学间，的待的的将思世危本其维界机质概模的式途，属括，径性在否。相定对了②与论经改 式相变 构力典对了 成学力论人 了之学一们 现中的起认 代弥，绝识物补世理推对了界学动时经的的物空典角基理观力度础学学，和，方发深展刻 到一个为新现的代高自度然。科学和现代技术革命提供了重要的理论基础
一轮复习：近代以来世界科学发展历程
据美国盖洛普公司在20世纪90年代的 三次民调，坚信上帝造人的美国成年受 访者达44％以上，作为达尔文故乡的英 国相信“物种的进化非由神定”的人也 不到4成。这说明科学和宗教在人类起源 问题上的分歧仍然很大。这一分歧的根 源在于： A．教育的进步状况 B．科学的发达程度 C．世界观的认识差异 D．生产力的水平高低
勇于创新，
实践出真知.
二、探索生命起源之谜
神创论：上帝创世
物种不变
东方：女娲造人
西方：上帝创世说
为什么神创论能够成为生物起 源的共识，并且长期流行？
①生产力水平不高 ③教会的禁锢
A①②④ C①②③
②知识贫乏 ④没有人敢去研究
B②③④ D①②③④
“进化论”
达尔文
《物种起源》
◆生物进化论 1、创立的标志：1859年英国科学家达尔文 发表了《物种起源》 2、理论观点： (1)生物是进化而来的：经历了由低级向高 级，由简单到复杂的发展过程。 (2)自然选择：现存物种具有共同的祖先， 物种变异是“自然选择”的结果。 (3)物竞天择：为了生存和繁衍生物存在种 间和种内竞争。 (4)适者生存：能适应环境而发生变异的个 体，将获得较多生存和繁殖的机会，反之则遭 淘汰。
(三)量子论的诞生与发展
1、背景： ① 19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。 ② 实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的理 论来说明。 2、诞生：1900,德国物理学家普朗克 3、发展： ① 爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应 ② 丹麦玻尔提出有关原子的量子理论
4、意义： ① 使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步 ② 与相对论一起,构成现代物理学的基础
第三次工业革命
1.政治保障－资本 主义发展相对稳定 和国家垄断资本主 义发展； 2.先决条件－科学 理论的重大突破； 3.必要手段－科学 技术的发展具备了 一定的物质和技术 基础； 4.推动力－社会需 要（二战中的军事 需求、战后军备竞 争和发展经济的要 求）
2021-2022版老教材历史人民版必修三学案：专题七一近代物理学的奠基人和革命者含答案
一近代物理学的奠基人和革命者学习目标时空坐标1.了解经典力学的主要内容。
2.认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。
3.知道相对论、量子论的主要内容,认识现代物理学发展的重大意义。
必备知识·自主学习一、认识史上的飞跃1.背景:近代科学的诞生以及伽利略自由落体定律的创立,冲击了亚里士多德学说的统治地位。
2.牛顿力学三定律:(1)时间:17世纪末。
(2)内容:牛顿在研究伽利略自由落体定律的基础上,得出了惯性定律和加速度定律,又在笛卡尔等人对碰撞运动的研究基础上总结出作用力和反作用力定律。
(3)地位:牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础,成为整个近代物理学的重要支柱。
3.万有引力定律:从研究地球对月球的引力入手,综合了开普勒等人有关天体力学方面的研究成果,并运用他自己创立的微积分做计算工具,成功地导出了万有引力定律。
4.著作:《自然哲学的数学原理》,总结了他的力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果。
5.意义:(1)牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明,从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。
(2)它的确立使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度,同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。
二、驱走乌云的太阳1.背景:19世纪的物理学领域,在牛顿力学的基础上,形成了完整的理论体系,19世纪末,物理学界的重大研究课题是黑体辐射问题。
2.量子理论的诞生:1900年,德国物理学家普朗克提出了量子概念,《关于正常光谱能量分布定律的理论》的发表,标志着量子理论的诞生。
3.量子力学的建立:(1)1905年德国科学家爱因斯坦利用量子理论成功解释了光电效应,得出光具有波粒二象性的结论。
(2)1923年法国物理学家德布罗意提出物质波理论,将量子论发展到一个新的高度。
(3)奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。
4.意义:(1)量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系,指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。
高考历史一轮复习课件：单元十五近代西方工业文明的确立与发展——工业革命时期 - 3
成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，与相对论一 起，构成了现代物理学的基础，推动了物理学自身的进步；
近代
现代
科学家 主要的成果 科学家 主要成果
伽利略
（为经典力学奠 定基础）
近代科学的研究方 法
物理学天文学Fra bibliotek爱因斯坦
（发展牛顿力 学）
狭义相对论 广义相对论
牛顿
（形成经典力学 体系）
总结运动三大定律和 万有引力定律，创立 经典力学。
【合作探究】： 14—19世纪，欧洲在思想领域、天文学领域、物理 学和生物学领域如何挑战封建神学？
（1）14—16C文艺复兴提倡人文主义，肯定人的价值和尊严，把神 从人们的生活中驱逐出去；
（2）16C哥白尼提出日心说，把神从天文学领域驱逐出去；
（3）17C牛顿创立经典力学，提出了物体运动三大定律和万有引力， 把物体运动和天体运动概括到同一个理论之中，把造物主（神） 从无生命现象研究领域驱逐出去；
• 依据该年表并结合所学，指出《物种起源》成书的背景。 • 英国成为殖民帝国； • 工业革命完成； • 资本主义迅速发展； • 近代自然科学发展； • 达尔文长期进行生物进化的考察、研究。
二 .爱恩斯坦创立相对论：
1、背景: 19C科学技术的飞速发展；经典力学无法解释面临的新问题 2、提出: 20C初，爱因斯坦（德）提出相对论。 3、内容： （1）狭义相对论：1905年
相对论与量子力学的关系及理论的发展
（ ｅａ ｍ ｎ ｆ ｈｓ ｓＹ ｎａ ｎ ｅ ｉ ， ｕ ｍ ｎ ５ ０ １ Ｃ ｉ ） Ｄ ｐｎ ｅｔ ｙｉ ， ｕ ｎＪＵ ｉ ｒ ｌ Ｋ ｎ ｉｇ６０ ９ ，ｈｎ ０Ｐ ｃ １ ｖ ｓｙ ａ
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2017-2018学年高中历史3学案：第11课物理学的重大进展含答案
第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展一、经典力学1．背景（1)文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。
（2)16世纪末17世纪初，伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，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,为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。
2．建立（1）提出:1687年,牛顿出版了《自然哲学的数学原理》。
（2)内容：物体运动三大定律和万有引力定律等。
（3)特征：①以实验为基础。
②以数学为表达形式。
3．地位及作用：经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。
后来，根据万有引力定律,人们发现了海王星等。
二、相对论的创立1．背景:到了19世纪，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。
2．内容(1）狭义相对论: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速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应.(2)广义相对论: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领域的一次重大革命。
(2）它否定了经典力学的绝对时空观,深刻地揭示了时间和空间的本质属性。
（3）它也发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。
三、量子论的诞生与发展1．背景（1)19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到了原子内部。
（2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。
2．过程（1）使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。
(2）量子论与相对论一起,构成了现代物理学的基础,弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足.（3）不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
[轻巧识记] 经典力学[易错提醒]爱因斯坦的相对论并未全面否定牛顿力学体系。
爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学体系。
专题八 近代以来的世界科技 上
三次工业革命与中国 1、第一次工业革命中国未能把握住发展机遇（鸦片战争前）
（1）原因： 经济：自然经济占统治地位，资本主义萌芽发展缓慢。 政治：封建制度走向衰落，专制主义中央集权空前强化。 思想：统治阶级推行的重农抑商政策阻碍商品经济的发展。 文化：文化专制统治阻碍科技和思想的自由发展。 外交：闭关锁国阻碍了中西经济文化的正常交流。 （2）影响： 英国发动对中国的鸦片战争，中国开始沦为半殖民地半封建社会，自然经济开 始解体，被卷入资本主义世界市场 （3）应对： 洋务派开展洋务运动，引进西方科技，创办洋务企业，开始了中国近 代化的第一步； 思想界掀起了一股向西方学习的新思潮，提出“师夷之长技以制夷思 想”，使学习西方，实现民族独立与富强，实现近代化成为思想主流。
例1 《世界：一部历史》对一种科学现象这样描述道： “物质和能量可以互相转换，双胞胎以不同的速度衰老，平行 线可以交叉„„直觉的观念荡然无存，就像进入了《爱丽斯漫 游奇境记》中的兔子洞一样。”其中所说的将人们思想认识带 进“兔子洞”的是( ) A．经典力学理论 B．进化论 C．量子论 D．相对论 [答案] D
（3）应对 经济上：民族资本主义有了初步发展 政治上：民族资产阶级开始登上历史舞台，掀起了戊戌变法和辛亥革命。 思想上：思想解放，宣传启蒙思想，提出维新思想和三民主义，掀起新文化 运动。
3、第三次科技革命中国未能把握住发展机遇 （1）中国先“滞后” 中国处于解放战争和新中国成立初期，由于战争的破坏和建国后帝国主义 的封锁包围，中国没有发展先进科技的环境。 建国后不久，“左”的思想日渐严重，没有落实知识分子政策，对教育 没有高度重视，失去了发展机会。 （2）飞速“追赶” ①70年代后期中国开始进行改革开放，建立社会主义市场经济体制，加入 WTO,积极参与国际竞争。 ②世界经济区域集团化和经济全球化趋势。 4．启示 (1)科技本身是一柄双刃剑，推动生产力发展的同时也会带来环境污 染等负面影响。 (2)对于科技的正确态度是：科学利用，使其更好地服务于人类的生 产和生活，同时要注意从可持续发展角度推动科技和生产力的发展。
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经典力学、量子论和相对论的关系
1、牛顿力学的创立改变了自古以来人们的认识论和方法论，为相对论的提出奠定了基础。
2、量子论和相对论的提出，使人们对物质世界的认识深入到微观世界和宏观世界。
相对论反映的是物体高速运动的客观规律，而量子论则是研究微观世界粒子运动规律的科学。
量子论与相对论一起，构成了现代物理学的基本理论框架，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
3、相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了牛顿力学的绝对时空观，但并非全盘否定。
牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，是相对论的一种特例，包含在相对论力学之中。