第25课现代科学革命精.ppt

第25课现代科学革命第1页，本讲稿共29页伽利略伽利略开创了以开创了以实验事实实验事实为根据并为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，被誉为具有严密逻辑体系的近代科学，被誉为“近代科学之父近代科学之父”经典力学的奠基者经典力学的奠基者 牛顿牛顿发现了著名的万有引力定律和发现了著名的万有引力定律和牛顿力学三定律牛顿力学三定律，建立了经典力学的，建立了经典力学的基本体系，实现了物理学史上的第一基本体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃次大飞跃经典力学的建立者经典力学的建立者经典力学的建立者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。可以用经典力学加以说明。事实果真如此事实果真如此吗？吗？第2页，本讲稿共29页第第2525课课现代科学革命现代科学革命从经典力学到相对论和量子论从经典力学到相对论和量子论课标课标:知道相对论和量子知道相对论和量子论的论的主要内容主要内容，认认识其识其意义意义第3页，本讲稿共29页一、一、背景背景 3、经典物理学存在、经典物理学存在局限性，局限性，出现危机出现危机绝对的时空观绝对的时空观适用于低速运动状态适用于低速运动状态 2、经典物理学无法解释、经典物理学无法解释新发现新发现高速运动中的物理现象高速运动中的物理现象微观粒子的运动微观粒子的运动1、科学研究突飞猛进，经典力学日益完、科学研究突飞猛进，经典力学日益完整、系统、成熟整、系统、成熟第4页，本讲稿共29页二、现代科学革命二、现代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）爱因斯坦爱因斯坦Albert Einstein，1879-1955），），18791879年生于德国，年生于德国，现代物理学的现代物理学的开创者和奠基人开创者和奠基人。1909年开始在年开始在大学任教，大学任教，1914年任威廉皇家年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教物理研究所所长兼柏林大学教授。授。1933年受希特勒迫害离开年受希特勒迫害离开德国移居美国德国移居美国,爱因斯坦不仅建爱因斯坦不仅建立相立相对论还量子理论的建立做出对论还量子理论的建立做出重要贡献。重要贡献。1921年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。第6页，本讲稿共29页（1 1）相对论的提出）相对论的提出19051905年提出匀速运动体系的年提出匀速运动体系的年提出匀速运动体系的年提出匀速运动体系的狭义相对论狭义相对论1916年提出加速运动体系的年提出加速运动体系的广义相对论广义相对论（2 2）内容）内容光速不变原理光速不变原理相对性原理：相对性原理：二、现代科学革命二、现代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论的创立、相对论的创立时间、空间、运动、质量时间、空间、运动、质量是相对的，可以相互转化是相对的，可以相互转化研究高速运动物质研究高速运动物质第7页，本讲稿共29页（1）相对论的提出）相对论的提出二、现代科学革命二、现代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论的创立、相对论的创立（3 3）意义）意义物理学：物理学领域物理学：物理学领域最伟大的革命最伟大的革命解决了经典物理学的危机，解释不同运动状态解决了经典物理学的危机，解释不同运动状态的物质，扩展了物理学应用的领域的物质，扩展了物理学应用的领域思维：打破了绝对化的思维模式，辩证的思维：打破了绝对化的思维模式，辩证的看待世界看待世界（2 2）内容）内容第10页，本讲稿共29页爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件?（1 1）科学科学的发展提供了基础；的发展提供了基础；的发展提供了基础；的发展提供了基础；（2 2）科学发展的）科学发展的需要需要提供了动力；提供了动力；提供了动力；提供了动力；（3 3）个人个人个人个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；（4 4）科学的工作和研究）科学的工作和研究方法方法。相对论与经典力学的关系相对论与经典力学的关系A A、继承与发展、继承与发展 B B、批判的继承与发展、批判的继承与发展 C C、完全否定、完全否定第11页，本讲稿共29页爱因斯坦的成功公式爱因斯坦的成功公式 WXYZ W成功成功 X勤奋工作勤奋工作 Y正确方法正确方法 Z少说废话少说废话 第13页，本讲稿共29页 爱因斯坦说爱因斯坦说:在在牛牛顿顿时时代代，牛牛顿顿的的道道路路是是一一位位具具有有最最高高思思维维能能力力和和创创造造力力的的人人所所能能发发现现的的唯唯一一道道路路；牛牛顿顿所所创创造造的的概概念念，至至今今仍仍然然指导着我们的物理学思想。指导着我们的物理学思想。相对论提出后，我们应怎样认识相对论提出后，我们应怎样认识牛顿经典力学？牛顿经典力学？相对论是对牛顿经典力学的概括，而不是否定。相对论是对牛顿经典力学的概括，而不是否定。第14页，本讲稿共29页2 2、量子论的创立、量子论的创立（1 1）提出：）提出：普朗克普朗克提出量子假说提出量子假说普朗克普朗克（1858185819471947）生于）生于德国德国基尔。基尔。先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立由于量子论创立，普朗克获得，普朗克获得19181918年年诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖。二、现代科学革命二、现代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论的创立、相对论的创立第15页，本讲稿共29页加热到不同温度的物体发出不同颜色的光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。这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。1900 1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物年，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理学家普朗克提出了量子假说量子假说：辐射像物质一样，是：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。由具有能量的基本单位量子来实现的。第16页，本讲稿共29页2 2 2 2、量子论的创立、量子论的创立、量子论的创立、量子论的创立（1 1）提出：）提出：二、现代科学革命二、现代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论的创立、相对论的创立（2 2）发展：）发展：爱因斯坦提出爱因斯坦提出 光的量子理论光的量子理论玻尔提出玻尔提出玻尔提出玻尔提出 原子的量子理论原子的量子理论原子的量子理论原子的量子理论（3 3）意义）意义影响了许多科学领域影响了许多科学领域带来许多技术创新带来许多技术创新如：半导体、激光器等如：半导体、激光器等如：半导体、激光器等如：半导体、激光器等直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变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了人类的物质生活研究微观粒子运动研究微观粒子运动量量子子力力学学建建立立第17页，本讲稿共29页（1 1）对物理学：量子理论和相对论一起，共）对物理学：量子理论和相对论一起，共同构成了同构成了现代物理学的基础。现代物理学的基础。现代物理学的基础。现代物理学的基础。弥补了经典物理学在弥补了经典物理学在宏观宇宙世界和微观的粒子宏观宇宙世界和微观的粒子宏观宇宙世界和微观的粒子宏观宇宙世界和微观的粒子世界世界世界世界的不足，的不足，的不足，的不足，大大开阔了人们的视野，改变了人大大开阔了人们的视野，改变了人大大开阔了人们的视野，改变了人大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。们看世界的角度和方式。们看世界的角度和方式。们看世界的角度和方式。（2 2 2 2）对人类的思维：）对人类的思维：）对人类的思维：）对人类的思维：产生了不可磨灭的影响（3 3）对）对自然科学自然科学，产生了不可磨灭的影响。，产生了不可磨灭的影响。三、现代物理学革命的意义三、现代物理学革命的意义第19页，本讲稿共29页物理学的发展物理学的发展给了我们什么样的给了我们什么样的启示启示？敢于质疑敢于质疑勇于创新勇于创新 实践出真知实践出真知追求科学精神积积淀淀人人文文底底蕴蕴第20页，本讲稿共29页现现 代代 科科 学学 革革 命命背景：背景：内容内容（两大支柱）（两大支柱）相对论相对论量子论量子论内容：狭义相对论与广义内容：狭义相对论与广义相对论；相对性原理与光相对论；相对性原理与光速不变原理速不变原理 意义：意义：历程：普朗克的量子假说，爱历程：普朗克的量子假说，爱因斯坦的光的量子理论；玻尔因斯坦的光的量子理论；玻尔的原子的量子论的原子的量子论 意义：意义：影响：构成了现代物理学的基础，影响：构成了现代物理学的基础，改变了人们看世界的角度和方式，改变了人们看世界的角度和方式，对人类的思维产生了影响对人类的思维产生了影响 第21页，本讲稿共29页3 3、下列表述不正确的是、下列表述不正确的是 （）A A 牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B B 经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象象C C 相对论的提出证明经典物理学是完全错误的相对论的提出证明经典物理学是完全错误的D D 量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命性进量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步步1 1、2020世纪初，为物理学发展带来革命性变化的是世纪初，为物理学发展带来革命性变化的是 A A 牛顿力学牛顿力学 B B 经典物理学经典物理学 C C 相对论相对论 D D 电磁学电磁学C2 2、现代物理学的基础和两大支柱是、现代物理学的基础和两大支柱是 （）牛顿力学牛顿力学 相对论相对论 量子论量子论 分子论分子论 A B C D A B C D DC巩固练习：巩固练习：巩固练习：巩固练习：第22页，本讲稿共29页4 4、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辨、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证地看待世界的途径的成就是 （）（）A A 相对论的提出相对论的提出 B B 量子理论量子理论 C C 量子假说量子假说 D D 万有引力定律万有引力定律A5 5、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系是、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系是 A A 完全继承完全继承 B B 完全否定完全否定 C C 有否定，有发展有否定，有发展 D D 没有关系没有关系C6 6、相对论的主要内容不包括、相对论的主要内容不包括 （）A A 时间和空间随着物质的运动而变化时间和空间随着物质的运动而变化 B B 时间和空间是不变的时间和空间是不变的 C C 物质的质量随着运动速度的变化而变化物质的质量随着运动速度的变化而变化 D D 质量和能量是可以互相转化的质量和能量是可以互相转化的B第23页，本讲稿共29页7 7、1919世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危机的根本原因是危机的根本原因是 （）（）A A 经典物理学不够完善经典物理学不够完善 B B 经典物理学自身的局限性经典物理学自身的局限性 C C 物理学出现一系列新发现物理学出现一系列新发现 D D 经典物理学仅能解释地球上的物理现象经典物理学仅能解释地球上的物理现象B8 8、普朗克提出量子论是为了解决、普朗克提出量子论是为了解决 （）（）A A 热辐射理论上的疑点热辐射理论上的疑点 B B 天体物理学上的疑点天体物理学上的疑点 C C 热力学上的疑点热力学上的疑点 D D 电磁学上的疑点电磁学上的疑点A9 9、下列成就中使人类对微观世界的基本认识有了革命、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性进步的是 （）（）A A 相对论相对论 B B 牛顿力学牛顿力学 C C 经典物理学经典物理学 D D 量子论量子论D第24页，本讲稿共29页1010、“谁企图在真理和认识的领域内要求人们认为他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是不可动摇的权威 ，那他就要在上帝的嘲笑声中垮，那他就要在上帝的嘲笑声中垮台。台。”能说明这一论断的最有力证据是能说明这一论断的最有力证据是 （）（）A A 爱因斯坦提出相对论爱因斯坦提出相对论 B B 诺贝尔发明高爆安全炸药诺贝尔发明高爆安全炸药 C C 牛顿建立经典力学牛顿建立经典力学 D D 玻尔提出原子的量子理论玻尔提出原子的量子理论A1111、下列物理学成就取得的先后顺序应该是、下列物理学成就取得的先后顺序应该是 （）（）自由落体定律自由落体定律 万有引力定律万有引力定律狭义相对论狭义相对论 量子论量子论 A B C D A B C D D第25页，本讲稿共29页1212、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为大革命，主要是因为 否定了经典力学的绝对时空观否定了经典力学的绝对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体系的局限打破了经典力学体系的局限 性性 使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到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微观世界A B C D A B C D A第26页，本讲稿共29页13、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 否定了经典力学的绝对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体系的局限性 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 B C D 14、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A D、量子理论、相对论量子理论、相对论课堂练习课堂练习第27页，本讲稿共29页15、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16、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B、牛顿理论的推测牛顿理论的推测C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的第28页，本讲稿共29页 相对论分为相对论分为狭义狭义相对论和相对论和广义广义相对论。相对论。狭义相对论：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。论。2.2.质量和能量之间有密切关系，推导出著名的质能关系式质量和能量之间有密切关系，推导出著名的质能关系式E Emcmc2 2。广义相对论：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。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？如何理解相对论？第29页，本讲稿共29页