第25課現(xiàn)代科學(xué)革命

1、第25課現(xiàn)代科學(xué)革命第1頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五伽利略開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學(xué)，被譽為“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)的建立者請思考牛頓的主要貢獻及牛頓力學(xué)的影響 經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立以后，人們把經(jīng)典力學(xué)看作絕對權(quán)威的理論，認為一切自然現(xiàn)象都可以用經(jīng)典力學(xué)加以說明。事實果真如此嗎？第2頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五第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):知道相對論和量子論的主要內(nèi)容，認識其意義

2、第3頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五一、背景 3、經(jīng)典物理學(xué)存在局限性， 出現(xiàn)危機絕對的時空觀適用于低速運動狀態(tài) 2、經(jīng)典物理學(xué)無法解釋新發(fā)現(xiàn)高速運動中的物理現(xiàn)象微觀粒子的運動1、科學(xué)研究突飛猛進，經(jīng)典力學(xué)日益完整、系統(tǒng)、成熟第4頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五經(jīng)典力學(xué)的困境：在經(jīng)典力學(xué)體系中，時間和空間的量度是絕對不變的。隨著生產(chǎn)實踐特別是科學(xué)實驗的發(fā)展，卻出現(xiàn)了一些由“絕對時空觀”解釋不了的實驗事實。比如，電磁波、廣電傳播和快速的電子運動等，都不遵循牛頓力學(xué)定律。為了檢驗以太的存在的假說，1887年，美國物理學(xué)家邁克耳遜和莫雷用實驗來證實

3、以太的存在。實驗的零結(jié)果否定了以太的存在。思考：“以太”是什么？物理學(xué)家尋找“以太”的結(jié)果對物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了什么影響？探究 “以太”是指被用來表示占據(jù)并充滿整個宇宙的一種媒質(zhì)。 影響：由于“以太”的不存在，使得經(jīng)典物理學(xué)賴以建立絕對時空觀受到了嚴峻的挑戰(zhàn)。引起物理學(xué)的一場革命，在革命中量子論和相對論誕生了。第5頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五二、現(xiàn)代科學(xué)革命物理學(xué)革命（20世紀(jì)）愛因斯坦Albert Einstein，1879-1955）， 1879年生于德國，現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人。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。

4、1933年受希特勒迫害離開德國移居美國, 愛因斯坦不僅建立相對論還量子理論的建立做出重要貢獻。1921年獲諾貝爾物理學(xué)獎。第6頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五（1）相對論的提出1905年提出勻速運動體系的狹義相對論1916年提出加速運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)立時間、空間、運動、質(zhì)量是相對的，可以相互轉(zhuǎn)化研究高速運動物質(zhì)第7頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻。 為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對一名男青年說：“我打個比方，比

5、如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：“當(dāng)然坐在火爐上烤的時間覺得長久?！?這故事形象說明了時間和空間相對性。第8頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五北極：赤道：當(dāng)速度接近光速時當(dāng)速度達到光速時：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第9頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五（1）相對論的提出二、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（3）意義物理學(xué)：物理學(xué)領(lǐng)域最偉大的革命解決了經(jīng)典物理學(xué)的危機，解釋不同運動狀態(tài)的物質(zhì)，擴展了物理學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域思維：打破

6、了絕對化的思維模式，辯證的看待世界（2）內(nèi)容第10頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五愛因斯坦能夠取得偉大成就有哪些條件?（1）科學(xué)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)；（2）科學(xué)發(fā)展的需要提供了動力；（3）個人堅持不懈勤奮追求真理的優(yōu)秀品質(zhì)；（4）科學(xué)的工作和研究方法。發(fā)散思維：相對論與經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系A(chǔ)、繼承與發(fā)展 B、批判的繼承與發(fā)展 C、完全否定第11頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五 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

7、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。從這件事中，我們能得到什么啟發(fā)？我們應(yīng)如何對待科學(xué)的發(fā)展？ 科學(xué)理論對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有巨大的推動作用，但科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟悾苿由a(chǎn)力水平的提高，但如果運用不當(dāng)，也能危害人類。要敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新、實踐出真知（因為即使生活中習(xí)以為常、看起來無懈可擊的規(guī)律都有可能是不科學(xué)的）第12頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五愛因斯坦的成功公式 WXYZ W成功 X勤奮工作 Y正確方法 Z少說廢話 第13頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五 愛因斯坦說: 在牛

8、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。相對論提出后，我們應(yīng)怎樣認識牛頓經(jīng)典力學(xué)？相對論是對牛頓經(jīng)典力學(xué)的概括，而不是否定。第14頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五2、量子論的創(chuàng)立（1）提出：普朗克提出量子假說普朗克（18581947）生于德國基爾。先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(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)立第15頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光 科學(xué)

9、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。第16頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五2、量子論的創(chuàng)立（1）提出：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（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（3）意義影響了許多科學(xué)領(lǐng)域帶來許多技術(shù)創(chuàng)新如：半導(dǎo)體、激光器等直接推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活研究微觀粒子運動量子力學(xué)建立第17頁，共29頁，2022年

10、，5月20日，19點32分，星期五學(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，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。 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？第18頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五（1）對物理學(xué)：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)。彌補了經(jīng)典物理學(xué)在宏觀宇宙世界和微觀的粒子世界

11、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。（2）對人類的思維：產(chǎn)生了不可磨滅的影響（3）對自然科學(xué)，產(chǎn)生了不可磨滅的影響。三、現(xiàn)代物理學(xué)革命的意義第19頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五物理學(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 實踐出真知追求科學(xué)精神積淀人文底蘊第20頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五現(xiàn) 代 科 學(xué) 革 命背景：內(nèi)容（兩大支柱）相對論量子論內(nèi)容：狹義相對論與廣義相對論；相對性原理與光速不變原理 意義：歷程：普朗克的量子假說，愛因斯坦的光的量子理論；玻爾的原子的量子論 意義：影響：構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基

12、礎(chǔ)， 改變了人們看世界的角度和方式， 對人類的思維產(chǎn)生了影響 第21頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五3、下列表述不正確的是 （ ）A 牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)B 經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象C 相對論的提出證明經(jīng)典物理學(xué)是完全錯誤的D 量子論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性進步1、20世紀(jì)初，為物理學(xué)發(fā)展帶來革命性變化的是 A 牛頓力學(xué) B 經(jīng)典物理學(xué) C 相對論 D 電磁學(xué)C2、現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)和兩大支柱是 （ ）牛頓力學(xué) 相對論 量子論 分子論 A B C D DC鞏固練習(xí)：第22頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，

13、星期五4、打破了經(jīng)典物理學(xué)的絕對化思維，為人們提供了辨 證地看待世界的途徑的成就是 （） A 相對論的提出 B 量子理論 C 量子假說 D 萬有引力定律A5、愛因斯坦的相對論與牛頓力學(xué)體系的關(guān)系是 A 完全繼承 B 完全否定 C 有否定，有發(fā)展 D 沒有關(guān)系C6、相對論的主要內(nèi)容不包括 （ ） A 時間和空間隨著物質(zhì)的運動而變化 B 時間和空間是不變的 C 物質(zhì)的質(zhì)量隨著運動速度的變化而變化 D 質(zhì)量和能量是可以互相轉(zhuǎn)化的B第23頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五7、19世紀(jì)末，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)出現(xiàn)危機的根本原因是 （） A 經(jīng)典物理學(xué)不夠完善 B 經(jīng)典物理

14、學(xué)自身的局限性 C 物理學(xué)出現(xiàn)一系列新發(fā)現(xiàn) D 經(jīng)典物理學(xué)僅能解釋地球上的物理現(xiàn)象B8、普朗克提出量子論是為了解決 （）A 熱輻射理論上的疑點 B 天體物理學(xué)上的疑點 C 熱力學(xué)上的疑點 D 電磁學(xué)上的疑點A9、下列成就中使人類對微觀世界的基本認識有了革命性進步的是 （） A 相對論 B 牛頓力學(xué) C 經(jīng)典物理學(xué) D 量子論D第24頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五10、“誰企圖在真理和認識的領(lǐng)域內(nèi)要求人們認為他是不可動搖的權(quán)威 ，那他就要在上帝的嘲笑聲中垮臺?！蹦苷f明這一論斷的最有力證據(jù)是 （） A 愛因斯坦提出相對論 B 諾貝爾發(fā)明高爆安全炸藥 C 牛頓建立經(jīng)典力學(xué)

15、 D 玻爾提出原子的量子理論A11、下列物理學(xué)成就取得的先后順序應(yīng)該是 （）自由落體定律 萬有引力定律狹義相對論 量子論 A B C D D第25頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五12、愛因斯坦相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場重大革命，主要是因為 否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 揭示了時間、空間并非絕對不變的本質(zhì)屬性 打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限 性 使人類對客觀世界的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界A B C D A第26頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五13、愛因斯坦相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場重大革命，主要是因為 否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 揭示了

16、時間、空間并非絕對不變的本質(zhì)屬性 打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性 使人類對客觀世界的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界A B C D 14、 現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)是A、牛頓力學(xué) B、相對論 C、量子假說 D、量子理論、相對論A D、量子理論、相對論課堂練習(xí)第27頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五15、下列表述不正確的是A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)B、經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象C、相對論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯誤的D、量子理論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步16、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)A、哥白尼日心說的推算 B、牛頓理論的推測C、法拉第演說計算 D、愛因斯坦對時間、空間屬性的揭示B、牛頓理論的推測C、相對論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯誤的第28頁，共29頁，2022年，5月20日，19點32分，星期五 相對論分為狹義相對論和廣義相對論。 狹義相對論： 1.否定了牛頓的絕對空間和絕對