经典力学、量子论和相对论的关系

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。

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。

量子论相对论三者关系
量子论和相对论是现代物理学中最重要的两个理论，它们描述了宇宙中最微小和最大的事物。

虽然它们描述的是两个完全不同的领域，但它们之间存在一些有趣的关系。

首先，相对论和量子力学是两个不同的理论，它们描述了不同的现象。

相对论主要描述了高速物体的运动和引力，而量子力学则描述了原子和分子的行为。

因此，相对论和量子力学适用的尺度和领域是不同的。

然而，当我们研究更微小的领域时，我们必须将这两个理论结合起来，才能得到更全面的描述。

这就是量子场论的基础，它结合了相对论和量子力学。

其次，相对论和量子力学都具有基本的不确定性原理。

相对论中的不确定性原理表明，我们无法同时精确地测量一个物体的位置和速度。

而量子力学中的不确定性原理则表明，我们无法同时精确地测量一个量子粒子的位置和动量。

最后，量子场论中也有引力的存在，这意味着引力也是一种基本力量，和电磁力、弱力和强力一样重要。

总之，虽然相对论和量子力学描述的是两个不同的领域，但在更微小的尺度下，这两个理论必须结合起来才能够得出更完整的描述。

同时，它们也共享着一些基本原理和基本力量的存在。

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