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第2节经典时空观与相对论时空观时空观概述关于时间和空间的根本观点.它是哲学世界观的重要内容和有机组成部分，是在人类长期的生产活动和生活历史实践过程中形成的。
在中国，后期墨家提出了“宇"、“宙”作为空间、时间概念,并认识到空间、时间与具体实物运动的一定联系及空间与时间的一定联系。
在西方，古希腊德谟克利特认为空间是物质运动的条件，亚里士多德用“地点”概念来表示空间，认为时间是连续的.近代时空观是在自然科学发展的基础上形成的，哥白尼的“地动说"为唯物主义时空观的形成创造了条件.布鲁诺、伽利略主张时间、空间是物质存在的绝对形式，并提出时空无限的思想。
笛卡尔指出时间的特性是持续性，空间的特性是广延性，认为广延性是一切物体的共同属性。
牛顿提出“绝对时间”、“绝对空间”的观点,系统地阐发了机械唯物主义的时空观。
近代的唯心主义思想家贝克莱认为时间、空间是人的感觉的产物；莱布尼兹提出时空是精神性实体的单子的特殊表现形式；康德认为时空是人们用以整理感性材料的先天直观形式，黑格尔则认为时间、空间是绝对观念发展到一定阶段的产物。
近代唯心主义时空观否认时间、空间的客观性，但也包含着一些辩证法的合理成分。
第2节经典时空观与相对论时空观新课教学：一．经典时空观从参考系的概念引入经典时空观，是为了介绍牛顿引入经典时空观的理论出发点，使学生领会经典时空观是经典力学的理论基础。
[讨论与交流]在匀速前进的车厢中的自由落体，相对于车厢中静止的观察者做竖直向下初速度为零的匀加速直线运动，相对于地面上静止的观察者做平抛运动。
[讨论与交流](1)我们所说的匀速运动实际上是以地面为参考系，物体不受外力或者所受合外力为零时的惯性运动。
(2)一个物体的运动对两个相互做匀速直线运动的惯性系来说，速度、加速度以及所遵循的力学规律都是相同的。
了解牛顿引入绝对时空观的缘由，教学中要注意理清以下思路：经典力学是讨论物体的运动状态及其改变的，而所有的运动都是在一定的时间、空间中进行的，机械运动是物体的位置移动，位置涉及空间概念，移动涉及速度，涉及时间概念，所以牛顿力学必定与一定的时空观相联系。
机械运动的描述离不开参考系，然而牛顿定律并不适用于所有的参考系(后人把牛顿定律适用的参考系叫做惯性参考系)，但是经典力学的理论框架本身并不能能明确给出什么是惯性参考系，牛顿的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体足处于静止、匀速运动还是加速运动状态．参见课程资源——《牛顿对绝对空间的设想》。
对绝对时空观及其三个推论的教学建议采用举例和联想、比喻的方式，使学生结合生活经验了解和领会。
牛顿认为，宇宙本身结构是不会变的，他称这结构为绝对空间．我们打个比方，把“空间”设想成物体做机械运动的舞台和背景，在日常生活中我们有这样的经验：在一个箱子中可以放进一定数量的东西，这是箱子的一种性质，可以叫做箱子的容积，也就是箱子的空间．这个容积大小或空间大小是与箱子里放什么东西(以及放不放东西)没有关系的．在卖箱子的商店里，总是要标出26×26×10等等尺寸，之所以能这样标出，就是以容积是箱子的不受“外在的情况”影响的本性这一点为依据的．进一步，我们设想箱子无限地扩大，这就得到了一个与任何特殊的物质无关的、绝对的空间．它就是牛顿的绝对空间。
第3节量子化现象量子效应是在超低温等某些特殊条件下，由大量粒子组成的宏观系统呈现出的整体量子现象。
而量子系统即是其中微观粒子呈现出波动性的系统。
表现出显著量子效应的量子系统称为是简并（退化）的系统，相应的特征温度称为简并温度（退化温度）。
中文名量子效应外文名Quantum benefit理论简介根据量子理论的波粒二象性学说，微观实物粒子会象光波水波一样，具有干涉、衍射等波动特征，形成物质波（或称德布罗意波）。
但日常所见的宏观物体，虽然是由服从这种量子力学规律的微观粒子组成，但由于其空间尺度远远大于这些微观粒子的德布罗意波长，微观粒子量子特性由于统计平均的结果而被掩盖了。
因此，在通常的条件下，宏观物体整体上并不出现量子效应。
然而，在温度降低或粒子密度变大等特殊条件下，宏观物体的个体组分会相干地结合起来，通过长程关联或重组进入能量较低的量子态，形成一个有机的整体，使得整个系统表现出奇特的量子性质。
例如，原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚、超流性、超导电性和约瑟夫逊效应等都是宏观量子效应。
应用实例微观粒子呈现出波动性，即粒子的“轨道”已经失去了意义——轨道发生了弥散（模糊）；当弥散的轨道在空间发生一定的重叠时，各个粒子的几率分布也有一定的关联——量子关联。
因此可以认为产生量子效应的条件是：①粒子的de Broglie波长>>粒子的平均间距时，系统即为量子系统。
根据de Broglie波长l = h /(2mE) 关系，知道：粒子的质量越小、能量越低、分布密度越大的系统，越容易呈现出量子效应。
②量子关联长度>粒子的平均间距时，系统即为量子系统。
这时粒子的位置x与动量p不能同时确定，位置的不确定度Δx即可认为是量子关联长度；温度T是影响动量不确定度Δp 的一个因素：由自由粒子的平动动能p/2m = 3kT/2，得动量不确定度Δp ≈ (3mkT),则位置的不确定度（量子关联长度）Δx ≈ h /(3mkT) 。
教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第五章经典力学与物理学的革命第三节量子化现象检测粤教版必修2撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________A级抓基础1．下列物理事件和科学家不相对应的是( )A．普朗克最先提出能量量子化理论B．牛顿发现并建立了万有引力定律C．爱因斯坦提出了光子说，成功解释了光电效应现象D．霍金最早建立了狭义相对论解析：最早建立狭义相对论的是爱因斯坦，不是霍金．答案：D2．在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针会张开一个角度．如图所示，这时( )A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电解析：弧光灯照射锌板，有带负电的电子从板上飞出，所以锌板带正电．因为验电器和锌板有导线相连，故验电器和锌板都带正电．故B正确．答案：B3．(多选)对于原子光谱，下列说法正确的是( )A．原子光谱是连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的C．各种原子的结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的D．氢原子光谱是不连续的解析：原子光谱是不连续的，A错，D对；不同原子发出不同频率的光，B错，C对．答案：CD4．根据爱因斯坦的“光子说”可知( )A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B．光的波长越大，光子的能量越小C．一束单色光的能量可以连续变化D．只有光子数很多时，光才具有粒子性解析：光子并非实物粒子，其能量是一份一份的，不连续变化，每个光子的能量E＝hν＝，光的波长越大，光子能量越小，所以选项A、C错误，选项B正确；光子数很少时，光容易表现出粒子性，选项D错误．答案：B5．(多选)关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是( )A．光的粒子性表现在能量的不连续上B．光的粒子性就是光是由一些小质点组成的C．光的波动性表现为光子运动的不确定性D．光的波动性就是光像水波一样呈波浪式传播解析：光子的能量E＝hν，其中ν为光的频率，是一份一份的，是不连续的，体现了光的粒子性，A对．光的波动性和粒子性与宏观世界中的“波”和“微粒”有本质的区别，它是指粒子在什么地方出现存在一个概率问题，概率大的地方出现的可能性大，概率小的地方出现的可能性小，显示出波动性是一种概率波，C对，B、D错．答案：ACB级提能力6．现有a、b、c三束单色光，其频率关系为νa<νb<ν c.用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定( )A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．b光的强度减小时，不能发生光电效应D．b光的强度增大时，不能发生光电效应解析：a、b、c三束单色光的频率νa<νb<νc，已知用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，则c光束照射能发生光电效应，a 光束不能，A对、B错；能否发生光电效应只与光的频率有关，与光的强度无关，C、D均错．答案：A7．太阳能发电是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能的．假设有N个频率为ν的光子打在硅光电池极板上并完全被转化为电能，则产生的电能为( )A．hν B.NhνC．NhνD．2Nhν解析：由普朗克量子理论可知，频率为ν的单个光子能量ε＝hν，则N个这样的光子的总能量为Nhν，故C正确．答案：C8．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为ra的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为rb的圆周轨道上，ra>rb.关于原子发射光子的频率说法正确的是( )A．原子要发出一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要发出某一频率的光子D．原子要吸收某一频率的光子解析：根据玻尔理论，电子从高能级向低能级跃迁时，原子要发出某一频率的光子，且满足hν＝Em－En，所以选项C正确．答案：C9．假设一只功率为P、发出单色光的灯，辐射出光的频率为ν，在距离该灯为R的较远某位置，有一正对该灯的较小面积S，则时间t 内，面积S上获得的光子数是多少(h为普朗克常量)?解析：灯在时间t内辐射的能量E＝Pt，单个光子的能量ε＝hν，所以面积S上获得的光子数n＝＝.答案：PtS4πR2hν。
第4节物理学——人类文明进步的阶梯新课教学：物理学的基础性、技术性、思想性使之成为推动人类文明进步的重要力量。
一、基础性物理学是基础自然科学。
物理学的研究成果和研究方法直接应用于化学、生物、地理、气象等自然科学，大大加速了自然科学的发展和分化独立，甚至形成了新的独立学科或分支学科。
如天体物理学、空间物理学、地球物理学，流体力学、生物物理，物理化学、量子化学等等。
使人们更全面地探索、认识自然界的规律。
二、技术性物理学几乎是一切工程科学的基础。
物理学的成就直接发展了各种各样的工程技术，形成了今天门类齐全、多样的工业体系。
今天的许多高新技术也仍然是以物理学的研究成果为基础的。
这些工程技术的发展应用，极大地提高了社会生产力水平，改变了人类的生活、生产方式，创造了辉煌的物质文明。
比如，机械、建筑科学就是经典力学原理的实际运用，今天的电力、电子工业是电磁学发展的结果，光学特别是激光技术使得光纤通信、互联网、激光医学等莲勃发展。
在万有引力定律基础上发展起来的航天技术使得人类的足迹不断地向宇宙深处延伸。
三、思想性物理学在自身的发展进步中积累的思想方法是人类思想领域的瑰宝。
这些思想方法和物理学的研究成就一道在改善人们的生产、生活条件的同时，也改变着人们的思维方式。
指引着人们破除迷信、消除愚昧、尊重客观事实、尊重科学，不断追求真、善、美，推动人类文明的车轮该滚向前。
人类社会历史上的几次工业革命都足以物理学的重大成果为基础的。
牛顿力学、热学的发展导致了第一次工业革命，使人类进入蒸汽机时代，解放了人的体力。
电磁技术的突破性成就迎来了第二次工业革命。
人类进入了电气化时代。
量子理论、相对论使得核物理学取得重大突破，引发了第三次工业革命，人类进入了原子能时代。
四、小结：科学技术的飞速发展一方面为创造人类的幸福提供了空前未有的能力，另一方面也使人类掌握了可以毁灭地球上一切生命的能力．如果人类能把科学技术进步的成果全部应用于和平与发展的事业，那么，未来世界的前景将是十分美好的．五、作业：课后第1题六、板书设计第四节物理学——人类文明进步的阶梯1.物理学与自然科学——人类文明进步的基石2.物理学与现代技术——人类文明进步的推动力1。
开普勒的成就开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的立法者”。
1587年进入蒂宾根大学，在校中遇到秘密宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林.在他的影响下，很快成为哥白尼学说的忠实维护者1591年获得文学硕士学位，后来想当路德教派牧师而学神学。
因得到大学的有力推荐，中止了神学课程，去奥地利格拉茨的路德派高中任数学教师，开始研究天文学。
1596年出版《宇宙的神秘》一书受到第谷的赏识，应邀到布拉格附近的天文台做研究工作。
1600年，到布拉格成为第谷的助手。
次年第谷去世，开普勒成为第谷事业的继承人。
不幸的一生1571年12月27日，开普勒出生在德国威尔的一个贫民家庭.他的祖父曾是当地颇有名望的贵族。
但当开普勒出生时，家道已经衰落,全家人就靠经营一家小酒店生活。
开普勒是一个早产儿，体质很差。
他在童年时代遭遇了很大的不幸，四岁时患上了天花和猩红热，虽侥幸死里逃生，身体却受到了严重的摧残，视力衰弱,一只手半残。
但开普勒身上有一种顽强的进取精神.12岁时入修道院学习.他放学后要帮助父母料理酒店，但一直坚持努力学习，成绩一直名列前茅。
1587年，开普勒进入蒂宾根大学.这时候,新的不幸又降临到他身上了，父亲病故，母亲被指控有巫术罪而入狱.生活不幸并未使他中止学业,他反而加倍努力学习。
在大学学习期间，他受到天文学教授麦斯特林的影响,成为哥白尼学说的拥护者,同时对神学的信仰发生了动摇。
开普勒经常在大学里和同学辩论，旗帜鲜明的支持哥白尼的立场。
大学毕业后，开普勒获得了天文学硕士的学位，被聘请到格拉茨新教神学院担任教师。
后来，由于学校被天主教会控制，开普勒离开神学院前往布拉格,与卓越的天文观察家第谷一起专心地从事天文观测工作。
正是第谷发现了开普勒的才能。
在弟谷的帮助和指导下，开普勒的学业有了巨大的进步。
虽然,开普勒视力不佳,但还是作了不少观测工作，1604年九月30日在蛇夫座附近出现一颗新星，最亮时比木星还亮。
第五章经典力学与物理学革命1．经典力学只适用于低速、宏观物体的运动，而不适用于高速、微观物体的运动。
2．经典时空观认为时间和空间与外界无关，是绝对的。
狭义相对论揭示了时间和空间的联系，表明了时空的相对性和绝对性的辩证统一。
3．德国物理学家普朗克提出了能量子假说，认为物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份地进行的。
4．爱因斯坦提出的光子说成功的解释了光电效应现象，光电效应现象表明了光的粒子性。
5．光既具有波动性又具有粒子性，也就是光具有波粒二象性，大量光子传播往往表现为波动性；微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性。
6．氢原子光谱是由一系列不连续的亮线组成的线状谱，说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中。
一、经典力学的成就与局限性1．经典力学的发展历程(1)15世纪以后，欧洲开始了文艺复兴运动，物理学进入一个迅速发展的阶段。
(2)16世纪哥白尼创立了日心说。
(3)17世纪，伽利略发现了惯性定律、落体定律和力学相对性原理，奠定了动力学的基础。
(4)17至18世纪，科学家发展了从动量、能量角度对牛顿运动定律的表述，进一步完善了经典力学体系。
(5)19世纪，经典力学由单个质点推广到多质点构成的系统。
2．经典力学的伟大成就(1)经典力学把天上物体和地上物体统一起来，从力学上证明了自然界的多样性的统一，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。
(2)使人们认识到了以现象观察和实验研究为基础的自然科学理论的基本特征。
(3)建立了以实验和数学相结合的研究方法。
(4)推动了其他学科的发展，与其他学科相结合产生了一些交叉性的分支学科。
3．经典力学的局限性(1)把一切自然现象都归结为机械决定论。
(2)把时间、空间割裂开来，认为它们与物质运动无关。
4．经典力学的适用范围(1)只适用于低速运动，不适用于高速运动。
(2)只适用于宏观物体的运动，不适用于微观物体的运动。
二、经典时空观与相对论时空观1．经典时空观(1)凡是牛顿运动定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。
2019-2020年粤教版高中物理必修2第五章经典力学与物理学的革命第01节经典力学的成就与局限性巩固辅导第四十六篇第1题【单选题】下面所列举的物理学家及他们的贡献，其中正确的是( )A、元电荷最早由库仑通过油滴实验测出B、牛顿通过扭秤实验测定出了万有引力常量GC、安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律D、法拉第首先提出了电场的概念且采用了电场线描述电场【答案】：【解析】：第2题【单选题】许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述正确的是( )A、伽利略的理想斜面实验能够说明物体具有惯性B、亚里士多德对牛顿第一定律的建立做出了一定的贡献C、牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因D、伽利略认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动【答案】：【解析】：第3题【单选题】发现电流的磁效应的科学家是( )A、法拉第B、安培C、奥斯特D、牛顿【答案】：【解析】：第4题【单选题】下列描述正确的是( )A、伽利略提出力是维持物体运动状态的原因B、奥斯特发现了电流的磁效应C、牛顿利用扭秤实验测得了万有引力常量D、库仑利用油滴实验测量出了元电荷的数值【答案】：【解析】：第5题【单选题】下列说法正确的是( )A、在不需要考虑物体大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法B、平均速度、瞬时速度以及加速度的概念是由伽利略建立的C、力的概念是由亚里士多德建立的D、自然界的四种基本相互作用是：万有引力、摩擦力、强相互作用、弱相互作用【答案】：【解析】：第6题【单选题】如图所示的四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现，其中说法不正确的是( )A、卡文迪许通过扭秤实验，测出了万有引力常量B、奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场C、密立根通过实验研究，测出了元电荷的数值D、牛顿根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因【答案】：【解析】：第7题【单选题】在研究物体运动原因的过程中，许多科学家做出了艰辛的探究．利用图示理想斜面实验，揭示运动现象本质的科学家是( )A、牛顿B、伽利略C、笛卡尔D、亚里斯多德【答案】：【解析】：第8题【单选题】电荷之间的静电力像万有引力一样，也是一种超距力，这种超距作用的观点是18-19世纪的多数科学家难以接受的。
