岳麓版历史第25课-现代科学革命分解.ppt

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要求：课标要求：知道相对论和量子论的知道相对论和量子论的主要内容主要内容，认识其认识其意义意义一、背景：一、背景：经典物理学的危机经典物理学的危机经典力学存在经典力学存在局限性局限性，面临着，面临着危机危机和和挑战挑战建立在建立在绝对时空观的理论绝对时空观的理论之上之上适用的范围主要是人们适用的范围主要是人们日常生活日常生活中的物理现象中的物理现象1、辉煌：、辉煌：2、危机：、危机：1719C牛顿经典力学日趋牛顿经典力学日趋完善和成熟、绝对权威完善和成熟、绝对权威的理论。的理论。19C末经典物理学无法解释末经典物理学无法解释新问题、新发现新问题、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：经典力学无法解释物理学研究中遇到的一些新问题：经典力学无法解释物理学研究中遇到的一些新问题：经典力学无法解释物理学研究中遇到的一些新问题：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物理学面物理学面临的不仅临的不仅仅是危机，仅是危机，也是一场也是一场伟大的革伟大的革命命 “以太以太以太以太”是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。影响影响影响影响：由于由于由于由于“以太以太以太以太”的不存在，使得经典物理学赖以建立的不存在，使得经典物理学赖以建立的不存在，使得经典物理学赖以建立的不存在，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，在绝对时空观受到了严峻的挑战。引起物理学的一场革命，在绝对时空观受到了严峻的挑战。引起物理学的一场革命，在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。革命中量子论和相对论诞生了。革命中量子论和相对论诞生了。革命中量子论和相对论诞生了。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、相对论的创立爱因斯坦爱因斯坦 爱因斯坦（爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955），），18791879年生于德国，是年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，举世闻名的德裔美国科学家，现代现代现代现代物理学的开创者和奠基人物理学的开创者和奠基人物理学的开创者和奠基人物理学的开创者和奠基人。爱因斯爱因斯坦坦1900年毕业于苏黎士工业大学，年毕业于苏黎士工业大学，1909年开始在大学任教，年开始在大学任教，1914年任年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。学教授。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,爱因斯坦在物理学的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、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。辐射过程、固体比热等。1921年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。（1）相对论的提出）相对论的提出1905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、相对论的创立爱因斯坦爱因斯坦时间、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，可以相互转化爱因斯坦关于相对论的比喻。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，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：爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在打个比方，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？时间你觉得哪一个更长？”男青年说：男青年说：“当当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。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这故事形象说明了时间和空间相对性。对性。北极：北极：赤道：赤道：当速度接近光速时当速度接近光速时当速度接近光速时当速度接近光速时当速度达到光速时：当速度达到光速时：当速度达到光速时：当速度达到光速时：质量质量质量质量（重量重量重量重量）增加增加增加增加时间变慢时间变慢时间变慢时间变慢钟慢效应钟慢效应钟慢效应钟慢效应长度变短长度变短长度变短长度变短尺缩效应尺缩效应尺缩效应尺缩效应钟表不走了钟表不走了钟表不走了钟表不走了时间停止了时间停止了时间停止了时间停止了（1）相对论的提出）相对论的提出1905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、相对论的创立爱因斯坦爱因斯坦时间、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）（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否定了否定了经典力学的经典力学的绝对时空观绝对时空观，揭示了，揭示了时空的相对性。解时空的相对性。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了全新的物理学世界，扩展了物理学应用的领域思维：辩证的看待世界思维：辩证的看待世界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）科学的发展提供了基础；）科学的发展提供了基础；（2 2）科学发展的需要提供了动力；）科学发展的需要提供了动力；（3 3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；品质；（4 4）科学的工作和研究方法。）科学的工作和研究方法。爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论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，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。以便在二战中尽快战胜法西斯国家。1945年年8月，月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加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。从这件样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。从这件事中，事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？的发展？科科科科学学学学理理理理论论论论对对对对科科科科学学学学技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展有有有有巨巨巨巨大大大大的的的的推推推推动动动动作作作作用用用用，但但但但科科科科学学学学技技技技术术术术本本本本身身身身是是是是一一一一把把把把双双双双刃刃刃刃剑剑剑剑。科科科科技技技技能能能能造造造造福福福福人人人人类类类类，推推推推动动动动生生生生产产产产力力力力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。要要敢于质疑，勇于创新、实践出真知敢于质疑，勇于创新、实践出真知（因为即（因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都有可能是不科学的）都有可能是不科学的）2 2、量子论的创立与发展、量子论的创立与发展（1 1）创立：）创立：普朗克提出普朗克提出量子假说量子假说普朗克普朗克（1858194718581947）生于）生于德国德国基尔。基尔。18791879年普朗克在慕尼黑大学获得博士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位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。学任教。由于量子论创立由于量子论创立，普朗克获，普朗克获得得19181918年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖。普朗克诚。普朗克诚恳，忠于职守，他的恳，忠于职守，他的 业余爱好是音乐，业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一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项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。山运动。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、相对论的创立爱因斯坦爱因斯坦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 科学家们为了总结科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。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但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。合。1900 1900年，为了解决热辐射年，为了解决热辐射理论上理论上的疑点，德国的疑点，德国物理学家物理学家普朗克普朗克提出了提出了量子假说量子假说：辐射像物质一辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。2 2、量子论的创立与发展、量子论的创立与发展（1 1）创立：）创立：普朗克提出普朗克提出量子假说量子假说二、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、相对论的创立爱因斯坦爱因斯坦（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 原子的量子理论原子的量子理论量子力学建立量子力学建立（研究微观粒（研究微观粒子运动规律）子运动规律）（3 3）意义意义人类对客观规律的认识：人类对客观规律的认识：带来许多划时代的技术创新：带来许多划时代的技术创新：宏观世界宏观世界宏观世界宏观世界微观世界微观世界微观世界微观世界半导体、激光器等半导体、激光器等半导体、激光器等半导体、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变了人类的物质生活共同点：共同点：从背景上看：从背景上看：从背景上看：从背景上看：1919世纪末，物理学得到极大发展，但世纪末，物理学得到极大发展，但世纪末，物理学得到极大发展，但世纪末，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，这使是物理学一系列新的发现无法用经典物理学解释，这使是物理学一系列新的发现无法用经典物理学解释，这使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。得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。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从产生过程看，第一，都是科学大师们敢于向权威从产生过程看，第一，都是科学大师们敢于向权威从产生过程看，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挑战，追求真理的结果。第二，都经历了一个产生发展挑战，追求真理的结果。第二，都经历了一个产生发展挑战，追求真理的结果。第二，都经历了一个产生发展完善的过程。完善的过程。完善的过程。完善的过程。说明了社会意识是一定的社会存在的反映；任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。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？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？这说明了什么？（1 1）量子理论和相对论一起，共同构成了现）量子理论和相对论一起，共同构成了现代物理学的基础。代物理学的基础。（2 2）量子理论和相对论弥补了经典物理学在）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的不足，大大开宏观世界和微观的粒子世界的不足，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。和方式。（3 3）量子理论和相对论不仅对物理科学本身，）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。了不可磨灭的影响。三、现代科学革命的意义三、现代科学革命的意义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现现 代代 科科 学学 革革 命命背景：经典物理学的危机背景：经典物理学的危机 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：狭义相对论与广义相内容：狭义相对论与广义相对论；相对性原理与光速不对论；相对性原理与光速不变原理变原理 意义：意义：历程：普朗克的量子假说，历程：普朗克的量子假说，爱因斯坦的光的量子理论；爱因斯坦的光的量子理论；玻尔的原子玻尔的原子 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 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经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象现象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量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步性进步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：4 4、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辨了辨 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B7 7、1919世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危机的根本原因是现危机的根本原因是 （）（）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、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革命性进步的是 （）（）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D1010、“谁企图在真理和认识的领域内要求人们认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为他是不可动摇的权威 ，那他就要在上帝的嘲笑，那他就要在上帝的嘲笑声中垮台。声中垮台。”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 D1212、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为重大革命，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到微观世界A B C D A B C D A