初中物理校本教材-《物理之窗》內(nèi)容

1、1第一章第一章物理學(xué)發(fā)展簡史物理學(xué)發(fā)展簡史引言引言物理學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史時(shí)期，本文將其劃分為三個(gè)階段：古代、近代和現(xiàn)代，并逐一進(jìn)行簡要介紹其主要成就及特點(diǎn)，使物理學(xué)的發(fā)展歷程顯得清晰而明了。一、古代物理學(xué)時(shí)期一、古代物理學(xué)時(shí)期古代物理學(xué)時(shí)期大約是從公元前8世紀(jì)至公元15世紀(jì)，是物理學(xué)的萌芽時(shí)期。物理學(xué)的發(fā)展是人類發(fā)展的必然結(jié)果，也是任何文明從低級(jí)走向高級(jí)的必經(jīng)之路。人類自從具有意識(shí)與思維以來，便從未停止過對(duì)于外部世界的思考，即這個(gè)

2、世界為什么這樣存在，它的本質(zhì)是什么，這大概是古代物理學(xué)啟蒙的根本原因。因此，最初的物理學(xué)是融合在哲學(xué)之中的，人們所思考的，更多的是關(guān)于哲學(xué)方面的問題，而并非具體物質(zhì)的定量研究。這一時(shí)期的物理學(xué)有如下特征：在研究方法上主要是表面的觀察、直覺的猜測和形式邏輯的演繹；在知識(shí)水平上基本上是現(xiàn)象的描述、經(jīng)驗(yàn)的膚淺的總結(jié)和思辨性的猜測；在內(nèi)容上主要有物質(zhì)本原的探索、天體的運(yùn)動(dòng)、靜力學(xué)和光學(xué)等有關(guān)知識(shí)，其中靜力學(xué)發(fā)展較為完善；在發(fā)展速度上比較緩慢。在

3、長達(dá)近八個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，物理學(xué)沒有什么大的進(jìn)展。古代物理學(xué)發(fā)展緩慢的另一個(gè)原因，是歐洲黑暗的教皇統(tǒng)治，教會(huì)控制著人們的行為，禁錮人們的思想，不允許極端思想的出現(xiàn)，從而威脅其統(tǒng)治權(quán)。因此，在歐洲最黑暗的教皇統(tǒng)治時(shí)期，物理學(xué)幾乎處于停滯不前的狀態(tài)。直到文藝復(fù)興時(shí)期，這種狀態(tài)才得以改變。文藝復(fù)興時(shí)期人文主義思想廣泛傳播，與當(dāng)時(shí)的科學(xué)革命一起沖破了經(jīng)院哲學(xué)的束縛。使唯物主義和辯證法思想重新活躍起來?？茖W(xué)復(fù)興導(dǎo)致來，這一時(shí)期，力學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)、

4、化學(xué)得到了迅速發(fā)展。二、近代物理學(xué)時(shí)期二、近代物理學(xué)時(shí)期近代物理學(xué)時(shí)期又稱經(jīng)典物理學(xué)時(shí)期，這一時(shí)期是從16世紀(jì)至19世紀(jì)，是經(jīng)典物理學(xué)的誕生、發(fā)展和完善時(shí)期。3性地提出了場的概念。19世紀(jì)，麥克斯韋在法拉第研究的基礎(chǔ)上，憑借其高超的數(shù)學(xué)功底，創(chuàng)立了了電磁場方程組，在數(shù)學(xué)形式上完成了電與磁的完美統(tǒng)一，完成了電磁學(xué)的大一統(tǒng)。與此同時(shí)，熱力學(xué)與光學(xué)也得到迅速發(fā)展，經(jīng)典物理學(xué)逐漸趨于完善。三、現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期三、現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期現(xiàn)代物理學(xué)時(shí)期，即從

5、19世紀(jì)末至今，是現(xiàn)代物理學(xué)的誕生和取得革命性發(fā)展時(shí)期。19世紀(jì)末，當(dāng)力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和電動(dòng)力學(xué)等取得一系列成就后，許多物理學(xué)家都認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，后輩們只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了。然而，兩朵烏云的出現(xiàn)，打破了物理學(xué)平靜而晴朗的天空。第一朵烏云是邁克爾孫莫雷實(shí)驗(yàn)：在實(shí)驗(yàn)中沒測到預(yù)期的“以太風(fēng)”，即不存在一個(gè)絕對(duì)參考系，也就是說光速與光源運(yùn)動(dòng)無關(guān)，光速各向同性。第二朵烏云是黑體輻射實(shí)驗(yàn)：用經(jīng)典理論無法解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這兩

6、朵在平靜天空出現(xiàn)的烏云最終導(dǎo)致了物理學(xué)的天翻地覆的變革。20世紀(jì)初，愛因斯坦大膽地拋棄了傳統(tǒng)觀念，創(chuàng)造性地提出了狹義相對(duì)論，永久性地解決了光速不變的難題。狹義相對(duì)論將物質(zhì)、時(shí)間和空間緊密的聯(lián)系在一起，揭示了三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，提出了運(yùn)動(dòng)物質(zhì)長度收縮，時(shí)間膨脹的觀點(diǎn)，徹底顛覆了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，完成了人類歷史上一次偉大的時(shí)空革命。十年之后，愛因斯坦提出等效原理和廣義協(xié)變?cè)淼募僭O(shè)，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，揭示了萬有引力的本質(zhì)，即物質(zhì)