(共32张PPT)
第26课
现 代 科 学 革 命
■经典物理学的危机
■爱因斯坦与相对论
■量子理论中的微观世界
导入
《科学的历程》书影
《现代科学技术基础知识 》书影
《现代科学技术基础》书影
导入
19世纪，以牛顿力学为代表的经典物理学已经日趋完善，达到了高峰。但是一些新的研究发现对它提出了挑战，导致了经典物理学的危机。正是在这种情况下，相对论和量子理论出现，它们掀起了物理学革命，构成了现代物理学的两大支柱，并对其他学科产生了历史性的影响。人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度。
导入
经典物理学的危机
牛顿
牛顿分解白光光谱的实验
牛顿《自然哲学的数学原理》书影
牛顿在这部书中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。
19世纪末，物理学遇到了被称为“晴空上飘浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题，其中之一是被认为是光、电等的传播载体的以太的不存在，这使得经典物理学赖以建立的绝对时空观受到了严峻的挑战。
爱因斯坦与相对论
思考中的晚年爱因斯坦
青年时期的爱因斯坦
拉小提琴的爱因斯坦（1941年）
《相对论的意义》书影
1930年爱因斯坦和爱丁顿在一起
1913年10月14日爱因斯坦 给黑尔的信件
爱因斯坦在美国讲学
(西班牙)达利的《永恒的记忆》
“Ladies and gentlemen, our age is proud of the progress it has made in man's intellectual development. The search and striving for truth and knowledge is one of the highest of man's qualities - though often, the pride is most loudly voiced by those who strive the least. And certainly we should take care not to make the intellect our god; it has, of course, powerful muscles, but no personality. It cannot lead, it can only serve; and it is not fastidious in its choice of a leader. This characteristic is reflected in the qualities of its priests, the intellectuals. The intellect has a sharp eye for methods and tools, but is blind to ends and values. So it is no wonder that this fatal blindness is handed on from old to young and today involves a whole generation.”
——爱因斯坦1943年11月4日题为“The Goal of Human Existence ”的演讲录音
爱因斯坦临终之前的办公室
谁企图在真理和认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。
——爱因斯坦
量子理论中的微观世界
普朗克
普朗克在读书
普朗克和爱因斯坦
Avinash Khare《分数统计与量子理论》
加热到不同温度的物体发出不同颜色的光
秦山核电站
诺贝尔和诺贝尔奖
诺贝尔
1901年第一届诺贝尔奖颁奖现场
知识链接
阅读与思考
卓别林
爱因斯坦
爱因斯坦、卓别林曾经下榻的浦江饭店
相对论极其抽象，难以理解，并与人们的常识相矛盾。因此，人们很难相信它是正确的而予以接受。但相对论最终还是取得了成功，成为现代物理学的支柱之一。从这件事情当中，你得到了什么启发？
解析与探究
20世纪初，爱因斯坦从相对论的思想出发，提出了著名的质量能量公式，揭示出人类可以将物质的部分质量直接转换为巨大的、并能被人类直接利用的能量。这为核开发提供了理论依据。
德国科学家十分重视这一理论的军事价值，在相关研究中处于世界领先地位。第二次世界大战爆发之后，爱因斯坦向美国总统罗斯福建议，应该抢在纳粹之前研制出原子弹。罗斯福接见了这位科学家后决定：要赶在德国人之前造出原子弹。
美国政府从事原子弹的制造是完全秘密的，爱因斯坦本人也不知道。但当他知道德国没有制成原子弹，而美国已成功后，感到沉重和不安。他说，如果他知道德国不会制造原子弹，他就不会为“打开这个潘多拉魔匣做任何事情”。
爱因斯坦得知美国向广岛和长崎投下原子弹，平民伤亡惨重时，感到非常痛心。他说，致信罗斯福提议研制核武器，是自己一生中最大的错误和遗憾。他甚至懊悔当初从事科研，“早知如此，我宁可当个修表匠”。
爱因斯坦的做法究竟是对还是错？从这件事情中，我们能得到什么启发？我们应该怎样对待科学的发展？
自我测评
现代物理学的主要贡献和历史影响是什么？
现代物理学的主要贡献就是相对论和量子论的先后提出。
历史影响：现在，相对论已经融入了科学的各个领域，现代的许多自然科学的学科，如天文学、光学、量子力学都是在相对论的基础上发展的。相对论与现代科学的联系是如此紧密，以至于任何人想打倒它，都需要做彻底推翻现今科学的所有物理定律，否定所有科学领域的尖端技术成果的准备。量子理论的建立是人类认识史上的又一次飞跃，它使人们的认识深入到了微观世界的领域。量子理论在解决原子领域的一系列重大问题中取得了很大成功。50多年来,物理学在相对论和量子力学这两大基石上迅速建立起了现代物理学的大厦。从此,原子和分子物理学、核物理学，凝聚态物理学、低温物理学等边缘学科纷纷建立，形成了许多新的独立的体系。
活动建议
分别邀请物理老师和政治老师，从物理学的哲学的角度介绍相对论和量子理论提出的意义。
结 束(共22张PPT)
第25课
现代科学革命
课标：
知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
重点：
相对论、量子论的主要内容
经典物理学的危机
一、经典物理学的危机
1、17—19C，经典力学发展完善
第25课 现代科学革命
牛顿经典力学的实证
第25课 现代科学革命
第一件，用牛顿力学算出地球的形状是梨形的。亚里士多德认为地球是个正球体，牛顿却根据他的力学说地球是个扁球体，法国科学家经过三次实地测量证实了牛顿的看法。
牛顿经典力学的实证
第25课 现代科学革命
第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75—76年，由此预言它将在1758年再次出现。1758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。
牛顿经典力学的实证
第25课 现代科学革命
第三件，用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算出的轨道与观测纪录不大相符。在计算的基础上，人们在1846年用牛顿力学发现了海王星，并进而在此基础上又于1930年发现冥王星。
经典物理学的危机
一、经典物理学的危机
1、17—19C，经典力学发展完善
2、19C末，经典物理学陷入危机
第25课 现代科学革命
经典物理学的危机
第25课 现代科学革命
第一朵乌云：“以太”说的破灭
水波的传播要有水做媒介，声波的传播要有空气做媒介，它们离开了介质都不能传播。太阳光穿过真空传到地球上，几十亿光年以外的星系发出的光，也穿过宇宙空间传到地球上。光波为什么能在真空中传播？它的传播介质是什么？物理学家给光找了个传播介质—“以太”（Ether）。
他们假定整个宇宙空间都充满了“以太”，“以太”是一种由非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不到的媒介。“以太”是光、电、磁的共同载体的概念为人们所普遍接受，形成了一门“以太学”。
经典物理学的危机
第25课 现代科学革命
地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。
1887年，实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。因而，根本找不到“以太”或“绝对静止的空间”。
M是光源，A与B是反射镜，
让光线在MA，MB方向往返运动。
迈克尔逊—莫雷实验
爱因斯坦与相对论
二、爱因斯坦与相对论
1、提出
①1905年提出匀速运动体系的狭义相对论
②1916年提出加速运动体系的广义相对论
第25课 现代科学革命
1905神奇的一年
第25课 现代科学革命
1905神奇的一年
1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20世纪物理学面貌的论文：
1、光的量子说（解释光电效应）
2、布朗运动（证明分子的存在）
3、狭义相对论（修正了牛顿力学）
4、质能互换律（E=mc2）
1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献：
5、广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）
爱因斯坦与相对论
二、爱因斯坦与相对论
1、提出
①1905年提出匀速运动体系的狭义相对论
②1916年提出加速运动体系的广义相对论
2、内容
①相对性原理
②光速不变原理
第25课 现代科学革命
如何理解相对性和光速不变原理
第25课 现代科学革命
如何理解相对性和光速不变原理
相对性原理：时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。
光速不变原理：光的传播速度在任何条件下都是不变的。
相对论
第25课 现代科学革命
霍金的警告
第25课 现代科学革命
爱因斯坦与相对论
二、爱因斯坦与相对论
1、提出
①1905年提出匀速运动体系的狭义相对论
②1916年提出加速运动体系的广义相对论
2、内容
①相对性原理
②光速不变原理
3、意义
①解决了危机、创立了全新的物理学、扩展了领域
②打破了经典物理学绝对化的思维模式
第25课 现代科学革命
普朗克与量子论
第25课 现代科学革命
1875年时，普朗克在慕尼黑大学学物理，物理
老师曾劝他不要学纯理论，因为物理学“是一
门高度发展的、几乎是臻善臻美的科学”，
现在这门科学“看来很接近于采取最稳定的
形式。也许，在某个角落里还有一粒尘屑或一
个小气泡，对它们可以去进行研究和分类，但
是，作为一个完整的体系，那是建立得足够牢
固的。而理论物理学正在明显地接近于几
何学在数百年中所已具有的那样完美的
程度。”
三、普朗克与量子论
普朗克与量子论
三、普朗克与量子论
1、内容
辐射是由具有能量的基本单位量子来实现的
第25课 现代科学革命
量子论
第25课 现代科学革命
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。
芝诺悖论
第25课 现代科学革命
芝诺悖论
阿基里斯（《荷马史诗》中的善跑英雄）永远也无法超过在他前面慢慢爬行的乌龟。因为他必须首先到达乌龟的出发点，而当他到达那一点时，乌龟已向前爬到了一个新位置；当他到达乌龟的新位置时，乌龟又向前爬了……这样，乌龟必定总是跑在前头，阿基里斯只能离乌龟越来越近,却永远追不上乌龟。
普朗克与量子论
三、普朗克与量子论
1、内容
辐射是由具有能量的基本单位量子来实现的
2、发展
①爱因斯坦光的量子理论
②玻尔原子的量子理论
③量子力学的建立
3、意义
①使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步
②带来技术创新，推动生产力发展，改变物质生活
第25课 现代科学革命
现代物理学兴起的意义
四、现代物理学兴起的意义
第25课 现代科学革命
思考
第25课 现代科学革命
D
B
B
1、（2009上海春季）法国数学家和天文学家拉普拉斯曾经这样说过：“不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。”牛顿所发现的“世界”是指
A.微积分 B.反射望远镜 C.光的色散原理 D.三大运动定律
2、（2007广东单科）20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是
A.电的发明和利用 B.量子论的提出和发展
C.经典力学的发展 D.原子能在军事上的应用
3、（2007海南单科）20世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它
A.否定了经典力学体系
B.打破了绝对时空观
C.彻底解决了19世纪以来物理学面临的危机
D.标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界(共46张PPT)
第26课
现代科学革命
课标:了解牛顿力学体系的创建，爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论的提出，认识物理学的发展及对近代科学发展的推动。
牛顿力学的创立
人类科学时代开始的标志是什么？
牛顿力学经典著作《自然哲学的数学原理》
导 言
科学总是向前发展的，托勒密的地心说被哥白尼的日心说取代，这就是一种对权威的挑战以及超越，而最终的目的是科学的进步。20世纪初，在牛顿经典物理学达到顶峰，形成一种权威的时候，也出现了对这种权威的挑战——爱因斯坦提出的相对论和普朗克提出的量子论，而这个挑战引起了物理学的一场革命，也促进了科技和经济、社会的飞跃，促进了人类认识能力和思维模式的发展，也改变了人们的自然观念。学习本课，你将了解相对论和量子论的主要内容及其意义。
一、现代科学革命的背景——经典物理学的危机（P106）
1、17世纪牛顿创立的经典力学发展完善，经典物理学成为绝对权威
2、19世纪末物理学的新发现，陷入危机，酝酿物理学革命
二、现代科学革命的主要内容
（一）爱因斯坦与相对论
1. 相对论的提出
2.两个基本原理
3.意义
（1）物理学领域最伟大的革命 （2）解决经典物理学危机，扩展了物理学应用领域
（3）打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径
相对性原理和光速不变原理
1905年狭义相对论《论动体的电动力学》
1916年广义相对论
二、现代科学革命的主要内容 （一）爱因斯坦与相对论
（二）量子理论中的微观世界
1、诞生：1900年普朗克量子假说
2、发展：
(1）爱因斯坦,光的量子理论
(2）玻尔,原子的量子理论
(3）一门新的物理学分支量子力学建立起来
3、意义：P108
（1）20世纪最深刻、最有成就科学理论之一，人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步
（2）量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等科学领域产生重大影响，带来划时代的技术创新。这直接推动社会生产力发展，根本上改变人类物质生活。
三、现代物理学兴起的意义
1.量子理论和相对论构成现代物理学的基础。（两大支柱）
2.量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世界和微观的粒子世界面前的空缺，开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。
3.量子理论和相对论不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。
相对论和量子理论出现，它们掀起了物理学革命，构成了现代物理学的两大支柱
课中思考：量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点？这说明了什么？
共同点：从背景上看，19世纪末，物理学得到了极大的发展，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。但是，一系列新的发现无法用经典物理学解释，这使得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。从产生过程看，第一，都是科学大师们敢于向权威挑战，追求真理的结果。第二，都经历了一个产生发展完善的过程。
说明：社会意识是一定的社会存在的反映；任何事物的产生和发展都要经历一个曲折的过程。
1、爱因斯坦是基于维护人类和平的热忱而作出上述举动，是正确的！
2、启发：科学技术本身是一把双刃剑，能造福人类，推动生产力，但如运用不当，也能危害人类。科研初衷与实际效果可能有偏差。科技运用于军事可以以暴制暴
3、态度：科技发展应不受利益集团左右。我们应该理性对待科学，使之造福人类
P109《解析与探究》
选择题练习
2、海王星的发现是根据：
A、哥白尼日心说的推算
B、牛顿理论的推测
C、法拉第演说计算
D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示
1、现代物理学的基础是：
A、牛顿力学 B、相对论
C、量子假说 D、量子理论、相对论
3、 爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为：
①否定了经典力学的绝对时空观
②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性
③打破了经典力学体系的局限性
④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
A、①②③ B、②③④
C、①③④ D、①②④
4、下列表述不正确的是：
A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础
B、经典物理学适用的主要是日常生活中的物理现象
C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的
D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步
5、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辨证地看待世界的途径的成就是
A、相对论的提出 B、量子理论
C、量子假说 D、万有引力定律
6、19世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危机的根本原因是
Ａ、经典物理学不够完善
Ｂ、经典物理学自身的局限性
Ｃ、物理学出现一系列新发现
Ｄ、经典物理学仅能解释地球上的物理现象
7、普朗克提出量子理论是为解决下列那一问题？
A、热辐射理论上的疑点 B、天体物理学上的疑点
C、热力学上的疑点 D、电磁学上的疑点
8、“运动的尺缩短”，“运动的钟变慢”的含义是
A．运动具有破坏性
B．运动回产生奇迹
C．时间、空间随着物质的运动而变化
D．这是相对论的简要概括说明
温故知新： 联系P60。
牛顿是一位伟大的科学家。数学界，他总结出了微积分；在物理界，他总结出了万有引力定律以及经典力学运动三定律；在光学方面，他最早发现了白光的组成，指出了色散的本质。
1727年3月20日，伟大的牛顿逝世，他被埋葬在威斯敏斯特教堂，在他的墓碑上镌刻着：
“让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在！”
牛顿力学刚刚问世时，曾受到不少人的怀疑和反对。牛顿力学是否是科学？只能由实践来检验。牛顿力学不断被证实，历史上最著名的有三件事。
第一件，用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，说地球是个扁球体，象只大桔子。此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。
第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。长期以来到，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75—76年，由此预言它将在1758年再次出现。哈雷1705年发表这个预言，当时他已49岁，却要预言53年以后的事，岂非耸人听闻？可是1758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。牛顿力学剥掉了彗星的神秘外衣，对它的运行作出了科学预见，这又是一个奇迹。
第三件，用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。（海王星）
是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。
1848年9月23日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星—海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。
有了牛顿力学，秀才不出门，能知地球事，能知天上事。牛顿力学创造的一次又一次奇迹，使科学享有崇高的威望。
例子:
1875年时，普朗克在慕尼黑大学学物理，物理老师曾劝他不要学纯理论，因为物理学“是一门高度发展的、几乎是臻善臻美的科学”，现在这门科学“看来很接近于采取最稳定的形式。也许，在某个角落里还有一粒尘屑或一个小气泡，对它们可以去进行研究和分类，但是，作为一个完整的体系，那是建立得足够牢固的。而理论物理学正在明显地接近于几何学在数百年中所已具有的那样完美的程度。”
17—19世纪牛顿经典力学日趋完善、成熟
危机与机遇：“晴空上漂浮着两朵乌云”
第一朵乌云： “以太”说破灭
水波的传播要有水做媒介，声波的传播要有空气做媒介，它们离开了介质都不能传播。太阳光穿过真空传到地球上，几十亿光年以外的星系发出的光，也穿过宇宙空间传到地球上。光波为什么能在真空中传播？它的传播介质是什么？物理学家给光找了个传播介质—“以太”。
他们假定整个宇宙空间都充满了“以太”，“以太”是一种由非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不到的媒介。“以太”是光、电、磁的共同载体的概念为人们所普遍接受，形成了一门“以太学”。
按照牛顿的经典时空观，宇宙中应当存在一种绝对静止的媒质“以太”，人无法感受它，但它能传递电、磁、力，光亦借助于它才能传播。
地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。
1887年，实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。因而，根本找不到“以太”或“绝对静止的空间”。
19C末以牛顿力学为基础的经典物理学陷入危机
事情还要从19世纪下半叶说起，1870年在“铁血宰相”俾斯麦的领导下，德国(普鲁士) 赢得了普法战争，从法国得到大量战争赔款，同时迫使法国割让了阿尔萨斯和洛林两个省。当时的德国，急于从一个以农业为主的“土豆王国”，变成一个工业化的“钢铁王国”。德国的鲁尔区产煤，而紧靠鲁尔区的阿尔萨斯和洛林有丰富的铁矿，再加上大量的赔款，德国发展钢铁工业万事具备，就只欠提高冶炼技术这个东风了。炼钢的关键是控制炉温，数千度的炉温，任何温度计都会熔化。
第二朵乌云：黑体辐射(热辐射) 困难。
于是人们希望从钢水的颜色来辨认温度，这就大大促进了对黑体辐射(热辐射)的研究。早已完成工业革命的英国，当然也在改进炼钢技术，因此许多英国科学家和德国同行一样，也致力于黑体辐射的研究。奇怪的是，无论怎么努力，构造什么样的辐射模型，理论算出的黑体辐射曲线都不能与实验曲线一致。不是在长波波段符合不好，就是在短波波段出现发散，即所谓“紫外光灾难”。这就是黑体辐射困难。
2004年6月,联合国第58次大会通过决议,确定2005年为“世界物理年” （1）右图是2005年“世界物理年”的徽标。观察这个徽标,提出一个问题,并写在下面的横线上.
上海高考题
例:为什么把2005年
确定为世界物理年？
为纪念爱因斯坦对物理学的贡献，联合国教科文组织特选定相对论发表100周年暨爱因斯坦逝世50周年的05年为世界物理年，许多国家更将2005年定为爱因斯坦年。并透过展示物理在经济技术文化等方面的重要作用，争取公众对物理学的理解与支持，期使物理学能在21世纪得到全新的发展。
寻找本世纪爱因斯坦，再创科学奇迹
红色——代表过去 蓝色——代表未来 黄绿——表连结过
去到未来
2005世界物理年
对物理学家而言，这个标识象征的是光锥；对一般大众而言常被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。
1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20世纪物理学面貌的论文：
1、光的量子说（解释光电效应）
2、布朗运动（证明分子的存在）
3、狭义相对论（修正了牛顿力学）
4、质能互换律（E=mc2）
1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献：
5、广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）
1905 神奇的一年
（人教）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,时间和空间也会随着物质的速度的变化而变化,即会发生尺缩效应和钟慢效应.
相对论的例子：一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的。
(参考教材P107例子)
什么是狭义相对论？
什么是广义相对论？
广义相对论是新的万有引力概念
爱因斯坦阐述“万有引力”的本质是导因于物质的分布而弯曲了邻近的时间─空间几何结构，从而导出比牛顿万有引力定律更精确的理论，得到弯曲的四维时空观念，牛顿的万有引力理论成了广义相对论中的一个特例。
（人教）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。
爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件
（1）科学发展提供的基础；
（2）科学发展需要提供动力；
（3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；
（4）科学的工作和研究方法。
关于爱因斯坦的小故事多得不胜枚举，有此些是因为他的知名度太高，穿凿附会，以讹传讹；有些则是真实的。无论是真是假，人们对一位伟大物理学家的崇拜是不会改变的。
爱因斯坦的小故事
● 例如他穿的袜子左右脚常不同颜色；
● 用手推车推孩子散步，竟会由于
专心思考问题，而一不小心把孩子推到水沟里；
●陪太太看电影时，却在电影院里用手电筒看书；
●1952年，以色列共和国请爱因斯坦去担任总统，因为以色列都是犹太人，爱因斯坦是犹太人心目中的精神领袖，然而他没有接受，觉得自己的个性并不适合处理行政。
人文历史
思考中的晚年爱因斯坦
青年时期的爱因斯坦
作为科学家的爱因斯坦，他是窥见上帝秘密的人；作为思想家的爱因斯坦，他是窥见人间秘密的人。
爱因斯坦：“没有能独立思考和独立判断的有创造性的个人，社会的向上发展是不可想象的。”
爱因斯坦解释道：“A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法……” “z代表什么？”
“代表少说废话”
成功的秘诀*
A＝x＋y＋z
相对论构成了现代物理学的两大支柱之一。那么,现代物理学的另一个支柱又是什么呢
量子理论是现代物理学的另一大支柱。
普朗克量子假说
普朗克
普朗克是近代伟大的德国物理学家，量子论的奠基人，1858年4月23日生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1900年他在黑体辐射研究中引入能量量子。
加热到不同温度的物体发出不同颜色的光
科学的革命
背景：经典物理学的危机。
以牛顿力学为代表的经典物理学无法解释
世纪末以来的物理学新发现
现代物理学的两大支柱
相对论
量子论
内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、运动、质量是相对的。
意义：扩展了物理学的研究空间和应用领域（从日常范围到宏观宇宙空间）；开阔了人们的思维
过程：普朗克的量子假说；玻尔提出原子的量子理论；爱因斯坦提出光电效应。
意义：对化学、生物学、医学等多门学科产生重大影响，直接推动了生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活
小结:
趣味小故事：
１９１１年的一天，在著名的布拉格大学校园里的一片草地上，一群大学生围坐在一位年轻学者的身旁，正进行着激烈的讨论。
“请您通俗地解释一下，什么叫相对论？”一位学生微笑着向青年学者发问。
年轻学者环视一下周围的男女学生，微笑着答道：“如果你在一个漂亮的姑娘旁边坐了两个小时，就会觉得只过了１分钟；而你若在一个火炉旁边坐着，即使只坐１分钟，也会感觉到已过了两个小时。这就是相对论。”
大学生们先是一愣，接着便大笑起来。
很抱歉推翻了您的理论
爱因斯坦曾说道：“牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰，您所创造的许多观念直到今日都仍在引导我们的物理思维。虽然我们知道，当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。”
也许将来某一天，会有一位少不更事的科学家说道：“爱因斯坦先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰…… ”
在整个中小学时代却常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不在焉。想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。16岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理、数学成绩很好，但由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。第二年进入大学后，他仍然不愿意强迫自己去适应那种被动的、刻板的、纯粹按部就班的学习生活，他擅自“刷掉了”很多课程，只以“极大的兴趣”去听某些课和在家里自学。
和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。
在四年大学生活中，他仍然不是“好学生”：曾被数学教授称为“懒狗”，曾因做实验出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。大学毕业时他却因得不到教授们的赏识而遭到了“毕业即失业”的命运。
年仅二十六岁爱因斯坦，几次在中学里面求职，最后在一个瑞士专利局里面找到一个职位，他每个星期要在专利局工作大概要四十几个小时。但尽管如此，这一年是他最辉煌的时期，因为他做出了二十世纪物理学史上最辉煌的几项贡献 。(共29张PPT)
第25课 现 代 科 学 革 命
导 入
一、经典物理学的危机
二、现代物理学的兴起
结束
请看图回答：他们分别是什么人？做出了什么贡献？
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伽利略——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，被誉为“近代科学之父”经典力学的奠基者
牛顿——发现了著名的万有引力定律和牛顿力学三定律，建立了经典力学的基本体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃经典力学的建立者
请思考牛顿的主要贡献及牛顿力学的影响
经典力学创立以后，人们把经典力学看作绝对权威的理论，认为一切自然现象都可以用经典力学加以说明。事实果真如此吗？
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
1.时间：17—19世纪
2.基础：17世纪牛顿创立的经典力学
3.发展：到19世纪，在经典力学的基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足的进步，形成了经典物理学体系。
4.意义： 经典物理学把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。
（二）经典物理学的危机
1.经典物理学的绝对化
2.物理学的新发现
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
经典力学的困境：在经典力学体系中，时间和空间的量度是绝对不变的。随着生产实践特别是科学实验的发展，却出现了一些由“绝对时空观”解释不了的实验事实。比如，电磁波、广电传播和快速的电子运动等，都不遵循牛顿力学定律。为了检验以太的存在的假说，1887年，美国物理学家迈克耳逊和莫雷用实验来证实以太的存在。实验的零结果否定了以太的存在。 思考：“以太”是什么？物理学家寻找“以太”的结果对物理学的发展产生了什么影响？
“以太”是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。
影响：由于“以太”的不存在，使得经典物理学赖以建立绝对时空观受到了严峻的挑战。引起物理学的一场革命，在革命中量子论和相对论诞生了。
二、现代物理学的兴起
（一）爱因斯坦与相对论
1. 相对论的提出：
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
（二）经典物理学的危机
爱因斯坦提出相对论
20世纪初，爱因斯坦提出相对论为物理学的发展带来了革命性的变化。
二、现代物理学的兴起
（一）爱因斯坦与相对论
1. 相对论的提出：
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
（二）经典物理学的危机
爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。1879年3月14日生于德国的乌尔姆，1955年4月18日卒于美国的普林斯顿。1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学，1905年获苏黎世大学博士学位。1909年任苏黎世大学理论物理学副教授，1911年任布拉格大学教授，两年后任德国威廉皇家物理研究所所长、柏林大学教授，当选为普鲁士科学院院士。1932年受希特勒迫害离开德国，1933年10月定居美国。
爱因斯坦
2.相对论的两个基本原理：
相对性原理和光速不变原理
二、现代物理学的兴起
（一）爱因斯坦与相对论
1. 相对论的提出：
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
（二）经典物理学的危机
相对论分为狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论：
1.否定了牛顿的绝对空间和绝对时间观念，指出时间、空间和物质运动不是各自孤立存在的，时间和空间是随着物质运动而变化的，物质的质量也是随运动速度的变化而变化的，揭示了空间、时间、物质运动之间的本质上的统一性，从而建立一个既适用于宏观低速又适用于微观高速的运动理论。
2.质量和能量之间有密切的关系，从而推导出著名的质能关系式E＝mc2。
广义相对论：
进一步揭示了时空结构同物质分布的关系，指出物质间存在的万有引力是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的。
如何理解相对论？
相对论的提出是物理学思想的一场重大革命，相对论既是原子内部的微观物理学的基础，也是天体物理学和宇宙学的基础。
（1）相对论的观点提醒人们，不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识不一定是正确的。
（2）相对论提出是物理学领域最伟大的革命。
（3）相对论打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。
2.相对论的两个基本原理：
二、现代物理学的兴起
（一）爱因斯坦与相对论
1. 相对论的提出：
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
（二）经典物理学的危机
3.意义：
爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件
（1）科学发展提供的基础；
（2）科学发展需要提供动力；
（3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；
（4）科学的工作和研究方法。
二、现代物理学的兴起
（一）爱因斯坦与相对论
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
（二）经典物理学的危机
（二）量子理论中的微观世界
1.提出：
德国物理学家普朗克
普朗克首创量子论
普朗克
普朗克是近代伟大的德国物理学家，量子论的奠基人，1858年4月23日生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1900年，他在黑体辐射研究中引入能量量子。
普 朗 克
共同点：
从背景上看，19世纪末，物理学得到了极大的发展，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。但是，一系列新的发现无法用经典物理学解释，这使得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。
从产生过程看，第一，都是科学大师们敢于向权威挑战，追求真理的结果。第二，都经历了一个产生发展完善的过程。
说明了社会意识是一定的社会存在的反映；任何事物的产生和发展都要经历一个曲折的过程。
量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点？这说明了什么？
二、现代物理学的兴起
（一）爱因斯坦与相对论
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
（二）经典物理学的危机
（二）量子理论中的微观世界
1.提出：德国物理学家普朗克
2.发展
（1）爱因斯坦提出了光的量子理论；
（2）丹麦物理学家玻尔提出了原子的量子理论；
（3）在这个基础上，一门新的物理学分支量子力学建立起来了。
二、现代物理学的兴起
（一）爱因斯坦与相对论
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
（二）经典物理学的危机
（二）量子理论中的微观世界
1.提出：德国物理学家普朗克
2.发展
3.意义：
（1）量子理论是现代物理学的另一大支柱，是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步。
（2）量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等科学领域都产生了重大影响，带来许多划时代的技术创新，如半导体和激光器的发明等。这直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。
二、现代物理学的兴起
（一）爱因斯坦与相对论
一、经典物理学的危机
（一）经典物理学的创立
（二）经典物理学的危机
（二）量子理论中的微观世界
（三）现代物理学兴起的意义
1.量子理论和相对论一起，共同构成了现代物理学的基础。
2.量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世界和微观的粒子世界面前的空缺，描绘了一个崭新的世界，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。
3.量子理论和相对论不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。
1、20世纪初，为物理学发展带来革命性变化的是( )
A 牛顿力学 B 经典物理学
C 相对论 D 电磁学
2、现代物理学的基础和两大支柱是 （ ）
①牛顿力学 ②相对论
③量子论 ④分子论
A ①② B ③④ C ①④ D ②③
△巩固练习：
C
D
3、下列表述不正确的是 （ ）
A 牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础
B 经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象
C 相对论的提出证明经典物理学是完全错误的
D 量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步
C
4、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辨 证地看待世界的途径的成就是 （ ）
A 相对论的提出 B 量子理论
C 量子假说 D 万有引力定律
A
5、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系( )
A 完全继承 B 完全否定
C 有否定，有发展 D 没有关系
C
6、19世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危机的根本原因是 （）
A 经典物理学不够完善
B 经典物理学自身的局限性
C 物理学出现一系列新发现
D 经典物理学仅能解释地球上的物理现象
B
爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制原子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。1945年8月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。从这件事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？
科学理论对科学技术的发展有巨大的推动作用，但科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。
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△回顾第15课的内容，想一想：
1、牛顿在物理学方面取得的最辉煌的成就是什么？
创立了经典力学
2、经典力学的创立有何重大影响？
①实现了物理学史上的第一次大飞跃
②标志着人类科学时代的开始
3、经典力学创立以后，人们把经典力学看作绝对权威
的理论，认为一切自然现象都可以用经典力学加以
说明。事实果真如此吗？
让我们带着这个问题走进第25课
第25课 现代科学革命
△课标要求：
知道相对论和量子论的主要内容，认识其意义
第25课 现代科学革命
一、背景：
经典力学存在局限性，面临着危机和挑战
①建立在绝对时空观的理论之上
②适用的范围主要是人们日常生活中的物理现象
第25课 现代科学革命
一、背景：
经典力学存在局限性，面临着危机和挑战
经典力学无法解释物理学研究中遇到的一些新问题：
①高速运动中的物理现象
②微观粒子的运动
第25课 现代科学革命
一、背景：
经典力学存在局限性，面临着危机和挑战
二、现代科学革命
1、相对论的创立
相对论创立者爱因斯坦
第25课 现代科学革命
一、背景：
经典力学存在局限性，面临着危机和挑战
二、现代科学革命
1、相对论的创立
①提出
1905年提出匀速运动体系的狭义相对论
1916年提出加速运动体系的广义相对论
相对论
②内容
光速不变原理
相对性原理：
北极：
赤道：
当速度接近光速时
当速度达到光速时：
质量（重量）增加
时间变慢——钟慢效应
长度变短——尺缩效应
钟表不走了——时间停止了
第25课 现代科学革命
一、背景：
经典力学存在局限性，面临着危机和挑战
二、现代科学革命
1、相对论的创立
①提出
1905年提出匀速运动体系的狭义相对论
1916年提出加速运动体系的广义相对论
相对论
②内容
光速不变原理
相对性原理：
时间、空间、运动、质量是相对的
③意义：
物理学领域的一次重大革命，发展了牛顿力学
否定了经典力学的绝对时空观，揭示了时空的相对性
第25课 现代科学革命
一、背景：
经典力学存在局限性，面临着危机和挑战
二、现代科学革命
1、相对论的创立
2、量子论的创立与发展
微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明
①背景：
②创立：
加热到不同温度的物体发出不同颜色的光
科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。
但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。
1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量子假说：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。
第25课 现代科学革命
一、背景：
经典力学存在局限性，面临着危机和挑战
二、现代科学革命
1、相对论的创立
2、量子论的创立与发展
微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明
①背景：
②创立：
普朗克提出量子假说
第25课 现代科学革命
一、背景：
经典力学存在局限性，面临着危机和挑战
二、现代科学革命
1、相对论的创立
2、量子论的创立与发展
微观粒子的运动不能用经典力学的原理说明
①背景：
②创立：
普朗克提出量子假说
3、发展
爱因斯坦提出光的量子理论
玻尔提出原子的量子理论
量子力学建立
4、意义
人类对客观规律的认识：
带来许多划时代的技术创新：
半导体、激光器等
宏观世界
微观世界
△相对论和量子论的创立有何重要意义？
①是现代物理学的两大支柱，构成其基础
相对论
量子论
②改变了人们认识世界的角度和方法
△物理学的发展给了我们什么样的启示？
敢于质疑
勇于创新
实践出真知
1、20世纪初，为物理学发展带来革命性变化的是（ ）
A 牛顿力学 B 经典物理学 C 相对论 D 电磁学
C
2、现代物理学的基础和两大支柱是 （ ）
①牛顿力学 ②相对论 ③量子论 ④分子论
A ①② B ③④ C ①④ D ②③
D
C
△巩固练习：
3、下列表述不正确的是 （ ）
A 牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础
B 经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象
C 相对论的提出证明经典物理学是完全错误的
D 量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步
4、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辨
证地看待世界的途径的成就是 （ ）
A 相对论的提出 B 量子理论
C 量子假说 D 万有引力定律
A
5、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系是（ ）
A 完全继承 B 完全否定
C 有否定，有发展 D 没有关系
C
6、相对论的主要内容不包括 （ ）
A 时间和空间随着物质的运动而变化
B 时间和空间是不变的
C 物质的质量随着运动速度的变化而变化
D 质量和能量是可以互相转化的
B
7、19世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危
机的根本原因是 （ ）
A 经典物理学不够完善
B 经典物理学自身的局限性
C 物理学出现一系列新发现
D 经典物理学仅能解释地球上的物理现象
B
8、普朗克提出量子论是为了解决 （ ）
A 热辐射理论上的疑点 B 天体物理学上的疑点
C 热力学上的疑点 D 电磁学上的疑点
A
9、下列成就中使人类对微观世界的基本认识有了革命
性进步的是 （ ）
A 相对论 B 牛顿力学 C 经典物理学 D 量子论
D
A
11、下列物理学成就取得的先后顺序应该是 （ ）
①自由落体定律 ②万有引力定律
③狭义相对论 ④量子论
A ①②③④ B ①③②④ C ②①④③ D ①②④③
D
10、“谁企图在真理和认识的领域内要求人们认为他是
不可动摇的权威 ，那他就要在上帝的嘲笑声中垮
台。”能说明这一论断的最有力证据是 （ ）
A 爱因斯坦提出相对论 B 诺贝尔发明高爆安全炸药
C 牛顿建立经典力学 D 玻尔提出原子的量子理论
12、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革
命，主要是因为 （ ）
①否定了经典力学的绝对时空观
②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性
③打破了经典力学体系的局限 性
④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观
世界
A ①②③ B ②③④ C ①③④ D ①②④
A
△作业：
《优化设计》第21课（课本第20课）“同步测控”
B层次班级只做选择题
