第25課　現(xiàn)代科學(xué)革命 (2)

1、第25課現(xiàn)代科學(xué)革命從經(jīng)典力學(xué)到相對論和量子論課標(biāo)要求： 知道相對論和量子論的主要內(nèi)容， 認(rèn)識其意義請看圖回答：他們分別是誰？做出了什么貢獻(xiàn)？ 伽利略開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”經(jīng)典力學(xué)的奠基者 牛頓發(fā)現(xiàn)了著名的萬有引力定律和牛頓力學(xué)三定律，建立了經(jīng)典力學(xué)的基本體系，實現(xiàn)了物理學(xué)史上的第一次大飛躍經(jīng)典力學(xué)的建立者一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)19c原因：經(jīng)典力學(xué)存在局限性，面臨著危機(jī)和挑戰(zhàn)建立在絕對時空觀的理論之上適用的范圍主要是人們?nèi)粘Ｉ钪械某Ｒ姷牡退龠\(yùn)動物理現(xiàn)象1、輝煌：(程度、地位)2、危機(jī)：1719C牛頓經(jīng)典力學(xué)日趨完善和成熟;絕對權(quán)威的理論，解釋

2、一切自然現(xiàn)象。19C末經(jīng)典物理學(xué)無法解釋新問題、新發(fā)現(xiàn)。經(jīng)典力學(xué)無法解釋物理學(xué)研究中遇到的一些新問題：“晴空上漂浮著兩朵烏云” 到19世紀(jì)末，經(jīng)典物理學(xué)對宏觀和微觀兩個方面出現(xiàn)的一系列新問題已無法作出解釋，經(jīng)典物理學(xué)出現(xiàn)了危機(jī)，科學(xué)家們把經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)形象的比喻為“晴空上漂浮著兩朵烏云”，一朵烏云與宏觀世界里光的速度有關(guān)，一朵與微觀世界里的熱體輻射有關(guān)。 17至18世紀(jì)以牛頓力學(xué)為代表經(jīng)典物理學(xué) 是以日常生活中常見的低速運(yùn)動的物質(zhì)為研究對象的，一旦進(jìn)入光速運(yùn)動時，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確。二、現(xiàn)代科學(xué)革命物理學(xué)革命（20世紀(jì)）1、相對論的創(chuàng)立愛因斯坦 愛因斯坦（Albert Eins

3、tein，1879-1955）， 1879年生于德國，是舉世聞名的德裔美國科學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人。愛因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學(xué)，1909年開始在大學(xué)任教，1914年任威廉皇家物理研究所所長兼柏林大學(xué)教授。 1933年受希特勒迫害離開德國移居美國, 愛因斯坦在物理學(xué)的許多領(lǐng)域都有貢獻(xiàn)，比如建立狹義相對論并推廣為廣義相對論、提出光的量子概念，并以量子理論解釋光電效應(yīng)、輻射過程、固體比熱等于1921年獲諾貝爾物理學(xué)獎。（1）相對論的提出1905年提出勻速運(yùn)動體系的狹義相對論1916年提出加速運(yùn)動體系的廣義相對論（2）內(nèi)容光速不變原理：相對性原理：二、現(xiàn)代科學(xué)革命物理學(xué)革命（20

4、世紀(jì)）1、相對論的創(chuàng)立愛因斯坦時間和空間都是物質(zhì)存在的形式，隨著物質(zhì)運(yùn)動速度變化而變化。時間、空間、運(yùn)動、質(zhì)量是相對的，可以相互轉(zhuǎn)化。光的傳播速度在任何條件下都是不變的。北極：赤道：當(dāng)速度接近光速時當(dāng)速度達(dá)到光速時：質(zhì)量（重量）增加時間變慢鐘慢效應(yīng)長度變短尺縮效應(yīng)鐘表不走了時間停止了（1）相對論的提出1905年提出勻速運(yùn)動體系的狹義相對論1916年提出加速運(yùn)動體系的廣義相對論（2）內(nèi)容光速不變原理相對性原理二、現(xiàn)代科學(xué)革命物理學(xué)革命（20世紀(jì)）1、相對論的創(chuàng)立愛因斯坦（研究高速運(yùn)動物質(zhì)）（3）意義物理學(xué)：思維：愛因斯坦說：“在牛頓時代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一

5、道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想?！辈讶f有引力定律引入廣義相對論愛因斯坦相對論與牛頓經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系：（1）不是全盤否定，是部分否定：否定了牛頓絕對時空觀，提出時間和空間不是絕對不變的，是相對的。（2）繼承發(fā)展：它把牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)中，牛頓力學(xué)只是相對論力學(xué)低速狀態(tài)時的一個特例。拓展延伸 愛因斯坦根據(jù)相對論的觀點提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美國總統(tǒng)羅斯福，建議美國研制原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)勝法西斯國家。1945年8月，美國先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。愛因斯坦為此非常懊悔。他在晚年致力于反對原

6、子武器。后來愛因斯坦對核武器的態(tài)度發(fā)生了什么變化？從這件事中，我們能得到什么啟發(fā)？科學(xué)應(yīng)當(dāng)為人類的和平與發(fā)展服務(wù)，不應(yīng)成為戰(zhàn)爭的武器。我們應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)愛因斯坦熱愛和平的精神。19世紀(jì)經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到巔峰狀態(tài)，在人們心目中，經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)達(dá)到近乎完美的程度。這時，一位學(xué)生和他的老師發(fā)生了一段對話：學(xué)生：“老師，我準(zhǔn)備把我的一生都獻(xiàn)給物理理論學(xué)！”老師：“年輕人，物理學(xué)是一門已經(jīng)完成了的學(xué)科，不會再有多大的發(fā)展，把一生都獻(xiàn)給這門學(xué)科，太可惜了?！?、量子論的創(chuàng)立與發(fā)展（1）創(chuàng)立：普朗克提出量子假說普朗克（18581947）生于德國基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大

7、學(xué)任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎。二、現(xiàn)代科學(xué)革命物理學(xué)革命（20世紀(jì)）1、相對論的創(chuàng)立愛因斯坦加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光 科學(xué)家們?yōu)榱丝偨Y(jié)熱輻射規(guī)律，推導(dǎo)出兩個公式。但這兩個公式的計算結(jié)果總是與實驗結(jié)果不相符合。 1900年，為了解決熱輻射理論上的疑點，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說：輻射像物質(zhì)一樣，是由具有能量的基本單位量子來實現(xiàn)的。2、量子論的創(chuàng)立與發(fā)展（1）創(chuàng)立：普朗克提出量子假說二、現(xiàn)代科學(xué)革命物理學(xué)革命（20世紀(jì)）1、相對論的創(chuàng)立愛因斯坦（2）發(fā)展：愛因斯坦提出 光的量子理論玻爾提出 原子的量子理論量子力學(xué)建立（研究微觀粒子運(yùn)動規(guī)律）（3）意義

8、1、研究范圍：2、帶來許多劃時代的技術(shù)創(chuàng)新：微觀世界3、 生產(chǎn)力：學(xué)習(xí)探究共同點：從背景上看：19世紀(jì)末，物理學(xué)得到極大發(fā)展，但是物理學(xué)一系列新的發(fā)現(xiàn)無法用經(jīng)典物理學(xué)解釋，這使得經(jīng)典物理學(xué)陷入了危機(jī)，面臨著挑戰(zhàn)。從產(chǎn)生過程看，第一，都是科學(xué)大師們敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，追求真理的結(jié)果。第二，都經(jīng)歷了一個產(chǎn)生發(fā)展完善的過程，先提出假說，后得到接受，過程是曲折的。 說明了社會意識是一定的社會存在的反映；任何事物的產(chǎn)生和發(fā)展都要經(jīng)歷一個曲折的過程。量子力學(xué)的產(chǎn)生和相對論的產(chǎn)生有什么共同點？這說明了什么？三、現(xiàn)代物理學(xué)興起的重大意義1.量子理論和相對論一起，共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。2.量子理論和相對論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)的不足，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式。3. 不僅對物理科學(xué)本身，對自然科學(xué)，而且對整個人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。構(gòu)成彌補(bǔ)、改變思維物理學(xué)的發(fā)展給了我們什么樣的啟示？敢于質(zhì)疑勇于創(chuàng)新 實踐出真知現(xiàn)代科學(xué)的革命背景：現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱相對論量子論內(nèi)容：相對性原理與和光速不變原理。時間、空間、運(yùn)動、質(zhì)量是相對