现代科学革命教学课件.ppt

第25课现代科学革命,课标： 知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。 重点： 相对论、量子论的主要内容,经典物理学的危机,一、经典物理学的危机 1、1719C，经典力学发展完善,第25课 现代科学革命,牛顿经典力学的实证,第25课 现代科学革命,第一件，用牛顿力学算出地球的形状是梨形的。亚里士多德认为地球是个正球体，牛顿却根据他的力学说地球是个扁球体，法国科学家经过三次实地测量证实了牛顿的看法。,牛顿经典力学的实证,第25课 现代科学革命,第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现。1758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。,牛顿经典力学的实证,第25课 现代科学革命,第三件，用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算出的轨道与观测纪录不大相符。在计算的基础上，人们在1846年用牛顿力学发现了海王星，并进而在此基础上又于1930年发现冥王星。,经典物理学的危机,一、经典物理学的危机 1、1719C，经典力学发展完善 2、19C末，经典物理学陷入危机,第25课 现代科学革命,经典物理学的危机,第25课 现代科学革命,第一朵乌云：“以太”说的破灭,水波的传播要有水做媒介，声波的传播要有空气做媒介，它们离开了介质都不能传播。太阳光穿过真空传到地球上，几十亿光年以外的星系发出的光，也穿过宇宙空间传到地球上。光波为什么能在真空中传播？它的传播介质是什么？物理学家给光找了个传播介质“以太”（Ether）。 他们假定整个宇宙空间都充满了“以太”，“以太”是一种由非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不到的媒介。“以太”是光、电、磁的共同载体的概念为人们所普遍接受，形成了一门“以太学”。,经典物理学的危机,第25课 现代科学革命,地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。 1887年，实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。因而，根本找不到“以太”或“绝对静止的空间”。,M是光源，A与B是反射镜， 让光线在MA，MB方向往返运动。 迈克尔逊莫雷实验,爱因斯坦与相对论,二、爱因斯坦与相对论 1、提出 1905年提出匀速运动体系的狭义相对论 1916年提出加速运动体系的广义相对论,第25课 现代科学革命,1905神奇的一年,第25课 现代科学革命,1905神奇的一年 1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20世纪物理学面貌的论文： 1、光的量子说（解释光电效应） 2、布朗运动（证明分子的存在） 3、狭义相对论（修正了牛顿力学） 4、质能互换律（E=mc2） 1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献： 5、广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）,爱因斯坦与相对论,二、爱因斯坦与相对论 1、提出 1905年提出匀速运动体系的狭义相对论 1916年提出加速运动体系的广义相对论 2、内容 相对性原理 光速不变原理,第25课 现代科学革命,如何理解相对性和光速不变原理,第25课 现代科学革命,如何理解相对性和光速不变原理 相对性原理：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。 光速不变原理：光的传播速度在任何条件下都是不变的。,相对论,第25课 现代科学革命,霍金的警告,第25课 现代科学革命,爱因斯坦与相对论,二、爱因斯坦与相对论 1、提出 1905年提出匀速运动体系的狭义相对论 1916年提出加速运动体系的广义相对论 2、内容 相对性原理 光速不变原理 3、意义 解决了危机、创立了全新的物理学、扩展了领域 打破了经典物理学绝对化的思维模式,第25课 现代科学革命,普朗克与量子论,第25课 现代科学革命,1875年时，普朗克在慕尼黑大学学物理，物理 老师曾劝他不要学纯理论，因为物理学“是一 门高度发展的、几乎是臻善臻美的科学”， 现在这门科学“看来很接近于采取最稳定的 形式。也许，在某个角落里还有一粒尘屑或一 个小气泡，对它们可以去进行研究和分类，但 是，作为一个完整的体系，那是建立得足够牢 固的。而理论物理学正在明显地接近于几 何学在数百年中所已具有的那样完美的 程度。”,三、普朗克与量子论,普朗克与量子论,三、普朗克与量子论 1、内容 辐射是由具有能量的基本单位量子来实现的,第25课 现代科学革命,量子论,第25课 现代科学革命,任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。,芝诺悖论,第25课 现代科学革命,芝诺悖论 阿基里斯（荷马史诗中的善跑英雄）永远也无法超过在他前面慢慢爬行的乌龟。因为他必须首先到达乌龟的出发点，而当他到达那一点时，乌龟已向前爬到了一个新位置；当他到达乌龟的新位置时，乌龟又向前爬了这样，乌龟必定总是跑在前头，阿基里斯只能离乌龟越来越近,却永远追不上乌龟。,普朗克与量子论,三、普朗克与量子论 1、内容 辐射是由具有能量的基本单位量子来实现的 2、发展 爱因斯坦光的量子理论 玻尔原子的量子理论 量子力学的建立 3、意义 使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步 带来技术创新，推动生产力发展，改变物质生活,第25课 现代科学革命,现代物理学兴起的意义,四、现代物理学兴起的意义,第25课 现代科学革命,思考,第25课 现代科学革命,D,B,B,1、（2009上海春季）法国数学家和天文学家拉普拉斯曾经这样说过：“不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。”牛顿所发现的“世界”是指 A.微积分 B.反射望远镜 C.光的色散原理 D.三大运动定律 2、（2007广东单科）20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是 A.电的发明和利用 B.量子论的提出