2016.11.25-第25课《现代科学革命》.pptVIP

第25课 现代科学革命,牛顿,爱因斯坦,普朗克,学习目标 1、现代物理学的两大支柱理论相对论、 量子论出现的历史背景； 2、相对论的提出、主要内容及意义； 3、 量子论的提出、主要内容及意义； 4、通过对相对论、量子论出现过程的学习，培养敢于怀疑、勇于创新的精神。,3.1西学东渐和维新变法思想,牛顿经典力学的创立近代科学形成的标志,1、牛顿的主要成就（数学和物理学） （1）数学：微积分的创立。 （2）物理学：总结出 和 （包括在经典力学体系中） （3）代表作： 年，建立起一个完整的力学理论体系。实现了物理学史上的第一次大飞跃。 2、牛顿经典力学的影响,万有引力定律,牛顿力学三定律,1687,自然哲学的数学原理,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，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） 牛顿力学和热学引发了第一次工业革命（生产力和社会发展角度） 为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础（哲学角度）,3.1西学东渐和维新变法思想,一、经典物理学的危机晴空上漂浮着两朵乌云,（一）背景：19世纪，经典物理学的权威与危机并存,当德国著名的物理学家普朗克年轻时向他的老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身的职业时，得到的答复是：“物理学基本是一门已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成果的。” 当时许多物理学家认为：物理学的大厦已经 落成，人类对自然界的认识已经到了尽头。,2、危机： 19世纪末以牛顿力学为基础的经典物理学无法解释物理学的新发现而陷入危机。,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。,1、权威：1719世纪牛顿经典力学日趋完善、成熟。,“晴空上漂浮着两朵乌云”,低速运动的物质,二、爱因斯坦与相对论,生平简介,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。,二、爱因斯坦与相对论散去宏观世界的乌云,如何理解相对论？ 相对性原理：在相对性原理中，爱因斯坦认为“时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的”。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。,1905年论动体的电动力学 狭义相对论（1905年）和广义相对论（1916年）,时间、空间、运动、质量是相对的,可以相互转化。,则认为光的传播速度在任何条件下都是不变的。,（二）内容：,（一）提出：,相对性原理:,光速不变原理:,（二）意义：,对物理学：物理学领域最伟大的革命,对人类思维：辩证的看待世界,否定了经典力学的绝对时空观，揭示了时空的相对性,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。,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。 请回答： “牛顿时代”在物理学上指什么时代？ 有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被摸掉。爱因斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说出你的理由。,经典力学体系建立的时代,爱因斯坦认为，牛顿“是一位具有最高思维能力和创造力的人”，其理论对现代物理学仍然具有指导作用。,思维拓展,同意第一种； 理由：牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，在欧洲启蒙思想宣扬科学、反对封建神学的运动中发挥了极大的作用，以牛顿力学为代表的经典物理学开创了一个崭新的科学时代。相对论是在经典物理学基础上发展起来的，两者之间是继承与发展的关系。,相对论构成了现代物理学的两大支柱之一.那么,现代物理学的另一个支柱又是什么呢?,量子理论是现代物理学的另一大支柱。,三、量子理论中的微观世界,1.提出：,德国物理学家普朗克,普朗克（18581947年），德国物理学家、哲学家，量子理论的奠基人，1879年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授。1888年任柏林大学理论物理研究所所长。他在物理学上最大的贡献是1900年提出辐射量子假说（他认为，物质的辐射能不是连续的，而是以最小的、不可再分的能量单位即能量量子的整数倍跳跃式地变化的）。并因此获得1918年诺贝尔物理学奖。,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。,1、创立：,普朗克提出量子假说,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,三、量子理论中的微观世界-散去微观世界的乌云,是20世纪、 对众多学科产生影响;带来许多划时代的技术创新：半导体、激光器等。 推动生产力的发展 从根本上改变了人类的物质生活,（二）意义：,是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。,（一）内容：,内容,量子力学：,四、现代科学革命的意义,相对论 量子论,是现代物理学的两大支柱，构成其基础。,开阔了视野，改变了认识世界的角度和方法。,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,启示：,1、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 2、 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,牛刀小试:,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 4、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,5、在20世纪最后一期的时代周刊中，评选出了一位“世纪人物”。时代周刊称他为“天才、政治难民、人道主义者、原子和宇宙迷的开启者”“以最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头”。这个“世纪人物”应该是 A、牛顿 B、达尔文 C、爱迪生 D、爱因斯坦 6、经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善起来的核心理论体系，它是以实验为基础、以数学为表达形式的近代物理学体系。该体系不包括 A.惯性定律和加速度定律 B.相对论 C.作用力与反作用力定律 D.万有引力定律,7、有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他们都受到了热烈的欢迎，卓别林对爱因斯坦开玩笑说：“大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。”这句话是指： A、绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦 B、相对论有悖与人们的日常生活经验 C、人们更崇拜卓别林 D、伟大的科学家不如知名艺术家 8、从经典力学到相对论的发展，说明： 许多科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现 人类对自然界的认识是随着时代的前进而不断发展的 人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律 科学的发展是无止境的 A、 B、 C、 D、,9、1945年美国向日本的广岛和长崎投下原子弹，平民伤亡惨重。爱因斯坦认为“人类打开了这个潘多拉魔匣”打开这个“潘多拉魔匣”的钥匙是： A、牛顿经典力学 B、相对论 C、进化论 D、网络信息技术 10、相对论和量子理论的不同在于： A、是现代物理学的基础 B、经历了一个产生、发展和完善的过程 C、包括了相对性原理和光速不变原理的基本原理 D、正确反映了宏观的宇宙世界或微观的粒子世界的规律,7“把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主要由下列哪一问题引发 A.研究热辐射 B. 揭示时空本质属性 C. 解释光电效应 D. 预测未知行星方位,想一想 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，