第25课 现代科学革命

(共26张PPT)
这两部电视剧想必大家都不陌生，里面都有穿越时光隧道的画面，而这种穿越时光隧道的梦想在近年来已经越来越多地出现在电视与电影里。你知道吗？这种穿越时空的梦想早在20世纪初期爱因斯坦就已经提出来了，这是科学家的梦想。那么生活在科技如此发达的今天的我们又有着怎样的梦想呢？但是要想实现自己的梦想，我们依旧需要站在前人的肩膀上。
请看图回答：他们分别是谁？做出了什么贡献？
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
请思考牛顿力学的影响
经典力学的创立有何重大影响？
①有助于人类解释与预见物理现象，是经典物理学和天文学的基础，工程力学的理论基础，标志人类科学时代的开始。（自然科学角度，实现了自然科学的第一次理论性大综合）
②牛顿力学和热学引发了第一次工业革命,蒸汽时代（生产力和社会发展角度）
③为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础（哲学角度）
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？
第25课
现代科学革命
——从经典力学到相对论和量子论
△课标要求：
知道相对论和量子论的主要内容，
认识其意义
一、背景：——经典物理学的危机19c
原因：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常见的低速运动物理现象
1、辉煌：
(程度、地位)
2、危机：
17—19C牛顿经典力学日趋完善和成熟;绝对权威的理论，解释一切自然现象。
19C末经典物理学无法解释新问题、新发现。
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
解读
到19世纪末，经典物理学对宏观和微观两个方面出现的一系列新问题已无法作出解释，经典物理学出现了危机，科学家们把经典物理学的危机形象的比喻为“晴空上漂浮着两朵乌云”，一朵乌云与宏观世界里光的速度有关，一朵与微观世界里的热体辐射有关。 17至18世纪以牛顿力学为代表经典物理学 是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，一旦进入光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦
爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）， 1879年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。 1933年受希特勒迫害离开德国移居美国, 爱因斯坦在物理学的
许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。1921年获诺贝尔物理学奖。
（1）相对论的提出
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
（2）内容
光速不变原理：
相对性原理：
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦
时间和空间都是物质存在的形式，随着物质运动速度变化而变化。时间、空间、运动、质量是相对的，可以相互转化。
光的传播速度在任何条件
下都是不变的。
爱因斯坦关于相对论的比喻。
为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”
这故事形象说明了时间和空间相对性。
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
（1）相对论的提出
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
（2）内容
光速不变原理
相对性原理：
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦
时间、空间、运动、质量
是相对的，可以相互转化
（研究高速运动物质）
（3）意义
物理学：物理学领域最伟大的革命。否定了经典力学的绝对时空观，揭示了时空的相对性。解决了经典物理学的危机，解释不同运动状态的物质，创立了全新的物理学世界，扩展了物理学应用的领域
思维：打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证的看待世界的途径
能力提升爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。并把万有引力定律引入广义相对论
爱因斯坦相对论与牛顿经典力学的关系：
（1）不是全盘否定，是部分否定：
否定了牛顿绝对时空观，提出时间和空间不是绝对不变的，是相对的。
（2）继承发展：
它把牛顿力学概括在相对论力学中，牛顿力学只是相对论力学低速状态时的一个特例。
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，我们应该怎样看待科学理论？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。
要敢于质疑，勇于创新、实践出真知（因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都有可能是不科学的）
2、量子论的创立与发展
（1）创立：
普朗克提出量子假说
普朗克（1858—1947）生于德国基尔。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。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。普朗克诚恳，忠于职守，他的 业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦
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。
2、量子论的创立与发展
（1）创立：
普朗克提出量子假说
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦
（2）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
（研究微观粒子运动规律）
（3）意义
1、研究范围：
2、带来许多划时代的技术创新：
宏观世界
微观世界
半导体、激光器等
3、 生产力：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
共同点：
　　从背景上看：19世纪末，物理学得到极大发展，但是物理学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，先提出假说，后得到接受，过程是曲折的。
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？
三、现代物理学兴起的重大意义
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的不足，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. 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。
构成
弥补、改变
物理、思维
△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
追求科学精神
积淀人文底蕴
课堂小结（一个危机，两大支柱，三大意义）
（1）相对论的背景、内容、意义？
背景：
（2）量子论的背景、内容、意义？
（3）现代物理学的基础及历史意义？
经典物理的日臻完善；19世纪经典物理学的危机
内容：
相对性原理、光速不变原理
意义：
对物理学；对人的思维
背景：
经典物理学的危机；热辐射的疑点
内容：
量子假说、光的量子理论、原子的量子理论
意义：
地位；对社会
基础：
意义：
相对论与量子论
构成；弥补改变；物理学与思维
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
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：
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
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
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
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