岳麓版必修3 第25课 现代科学革命 课件（47张）.ppt

高中历史岳麓版必修三 第25课现代科学革命 第六单元现代世界的科技与文化 第25课现代科学革命 导言 刚才我们听到的是由孙楠 韩红演唱的 美丽的神话 它是电影 神话 的主题曲 影片中唯美的跨越时空的爱情故事 给我们留下深刻的印象 如今 穿越 可谓是影视界的一种时尚 那么 人们为什么会产生这样的想法呢 今天 让我们也一起穿越时空 来到20世纪前后的世界科学历史长河中 探索其中的缘由 第25课现代科学革命 教学目标 1 了解现代科学革命产生的背景 2 掌握现代科学的两大支柱 相对论和量子论的基本观点和他们对人类历史和现代生活的重大意义 3 培养敢于怀疑 勇于创新的精神 第一篇乌云到来前的晴空 经典物理学的发展和辉煌 探究1 结合15课内容并阅读课本第一目 经典物理学的危机 回答下列问题 1 从伽利略 牛顿 麦克斯韦等人对经典物理学的贡献入手 谈谈经典物理学在17 19世纪的主要成就 2 经典物理学建立的标志事件是什么 这一基础建立的理论是什么 3 到19世纪时 经典物理学发展到何种程度 他所适用的范围主要是什么 1 辉煌17 19世纪牛顿经典力学日趋完善和成熟 是绝对权威的理论 2 适用范围 日常生活中低速运动的物理现象 3 理论基础 绝对的时空观 第二篇乌云来了 经典物理学的危机 19世纪的最后一天 欧洲著名的科学家欢聚一堂 会上 英国著名物理学家威廉 汤姆生 即开尔文男爵 发表了新年祝词 他在回顾物理学所取得的伟大成就时说 物理大厦已经落成 所剩只是一些修饰工作 同时 他在展望20世纪物理学前景时 却若有所思地讲道 动力理论肯定了热和光是运动的两种方式 现在 它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了 第一朵乌云出现在光的波动理论上 第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦 玻尔兹曼理论上 威廉 汤姆生在1900年4月曾发表过题为 19世纪热和光的动力学理论上空的乌云 的文章 他所说的第一朵乌云 主要是指迈克尔逊 莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾 他所说的第二朵乌云 主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果 其中尤以黑体辐射理论出现的 紫外灾难 最为突出 开尔文是19世纪英国杰出的理论物理和实验物理学家 是一位颇有影响的物理学权威 他的说法道出了物理学发展到19世纪末期的基本状况 反映了当时物理学界的主要思潮 新问题 一 背景 经典物理学的危机 光的速度 宏观世界 热体辐射 微观世界 晴空上漂浮着两朵乌云 x射线 1895年11月8日 由德国物理学家w k 伦琴发现 x射线具有很高的穿透本领 能透过许多对可见光不透明的物质 如墨纸 木料等 为开创医疗影像技术铺平了道路 1901年被授予首次诺贝尔物理学奖 对医学诊断有重大影响 放射性 1896年 法国物理学家亨利 贝克勒尔发现铀的发射性现象后 1898年 居里夫妇相继发现了发射性更强的钋和镭 1903年 由于对放射线的研究 他们共享了诺贝尔物理学奖 1911年再次因发现钋和镭获得诺贝尔化学奖 因而成为世界上第一个两获诺贝尔奖的人 电子 1897年 英国物理学家约瑟夫约翰汤姆逊发现电子 1906年获得诺贝尔物理学奖 新发现 探究2 结合上述材料 阅读课本第一目 经典物理学的危机 内容5 6 7自然段 回答下列问题 1 19世纪末 物理学的研究方向是什么 2 当时出现了什么问题 3 对经典物理学提出了怎样的挑战 危机 19世纪末新问题 新发现 经典物理学无法解释 引发了危机和革命 根本原因 经典物理学自身的局限性 知识链接 以太 是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒介 1887年 美国物理学家麦克耳逊和莫雷用实验来证实以太的存在 实验的零结果否定了以太的存在 这使得经典物理学赖以建立的绝对时空观受到了严峻的挑战 物理学面临的不仅是危机 也是一场伟大的革命 1 辉煌17 19世纪牛顿经典力学日趋完善和成熟 是绝对权威的理论 2 危机19世纪末新问题 新发现 经典物理学无法解释 引发了危机和革命 根本原因 经典物理学自身的局限性 一 背景 经典物理学的危机 第三篇乌云过后的太阳 现代物理学的诞生 爱因斯坦 普朗克 玻尔 相对论 量子假说 光的量子理论 原子的量子理论 爱因斯坦 普朗克 玻尔 相对论 量子假说 光的量子理论 原子的量子理论 二 现代科学革命 物理学革命的两大支柱 20世纪 1 相对论 爱因斯坦 爱因斯坦被评为影响新中国的60个外国人之一 他的事迹广为人知 他的一句话家喻户晓 想象力比知识更重要 因为知识是有限的 而想象力概括世界的一切 并且是知识进化的源泉 严格地说想象力是科学研究中的实在因素 爱因斯坦本人就是实践这一句话的典范 他的广义相对论就是在头脑里做思想实验发现的 而后才被科学实验证实的 阿尔伯特 爱因斯坦 albert einstein 1879 1955 出生于德国 毕业于苏黎世大学 犹太裔物理学家 1900年毕业于苏黎世联邦理工学院 1905年 获苏黎世大学哲学博士学位 爱因斯坦提出光子假设 成功解释了光电效应 因此获得1921年诺贝尔物理奖 1905年创立狭义相对论 1916年建立广义相对论 爱因斯坦为核能开发奠定了理论基础 开创了现代科学技术新纪元 被公认为是继伽利略 牛顿以来最伟大的物理学家 1999年12月26日 爱因斯坦被美国 时代周刊 评选为 世纪伟人 他是现代物理学的开创者和奠基人 1 创立 普朗克1900年提出量子假说 马克斯 卡尔 恩斯特 路德维希 普朗克 德文 maxkarlernstludwigplanck 1858 1947年享年89岁 出生于德国荷尔施泰因 德国著名物理学家 量子力学的重要创始人之一 普朗克和爱因斯坦并称为二十世纪最重要的两大物理学家 1900年他因发现能量量子化而对物理学的又一次飞跃做出了重要贡献 并在1918年荣获诺贝尔物理学奖 1 尼尔斯 亨利克 戴维 玻尔 丹麦文 nielshenrikdavidbohr 1885年10月7日 1962年11月18日 丹麦物理学家 哥本哈根大学硕士 博士 丹麦皇家科学院院士 曾获丹麦皇家科学文学院金质奖章 英国曼彻斯特大学和剑桥大学名誉博士学位 1922年获得诺贝尔物理学奖 哥本哈根学派的创始人 对二十世纪物理学的发展有深远的影响 1913年 玻尔提出了原子的量子理论 1 相对论 爱因斯坦 1 提出 1905年提出匀速运动体系的 1916年提出加速运动体系的 2 内容 原理和 原理 3 影响 对物理学 对人类思维 1 相对论 爱因斯坦 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 相对性原理和光速不变原理 3 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 相对论是关于时空和引力的基本理论 相对论的基本假设是相对性原理 即物理定律与参照系的选择无关 狭义相对论和广义相对论的区别是 前者讨论的是匀速直线运动的参照系 惯系参照系 之间的物理定律 后者则推广到具有加速度的参照系中 非惯性系 并在等效原理的假设下 广泛应用于引力场中 相对论提出了 时间和空间的相对性 四维时空 弯曲空间 等概念 狭义相对论最著名的推论是质能公式 它可以用来计算核反应过程中所释放的能量 并导致了原子弹的诞生 而广义相对论预言的引力透镜和黑洞 也被天文观测证实 爱因斯坦关于相对论的比喻 为了对这一深奥的理论座通俗的说明 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雨女士谈情说爱 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 这个故事形象说明了时间和空间相对性 长度变短 尺缩效应 在牛顿力学中 时钟或物体无论是运动还是静止 其指针摆动的速率 物体的大小和重量都不会发生任何变化 这与我们日常生活经验是一致的 而相对论却认为 运动的时钟会变慢 运动的物体会收缩 质量会增加 当接近光速时 质量 重量 增加 当速度达到光速时 钟表就不走了 时间变慢 钟慢效应 1976年 物理学家维索特和列文向太空发射了一枚载有时钟的火箭 他们观察到 这个时钟与放置在地球上的时钟相比 多获得了1 10微秒 2 量子论的创立与发展 1 创立 普朗克1900年提出 2 发展 光的电子理论玻尔 的量子理论 3 意义 量子力学建立 研究微观粒子运动规律 是20世纪最深刻最有成就的科学理论之一 使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步 量子力学极大地促进了原子物理 固体物理 和原子核物理等科学的发展 同时对 化学 生物学 医学 考古学 古生物学 地质学等 都产生了重大影响 带来了许多划时代的技术创新 半导体 激光器的发明等 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 2 量子论的创立与发展 1 创立 普朗克1900年提出量子假说 2 发展 爱因斯坦 光的电子理论玻尔 原子的量子理论 3 意义 量子力学建立 研究微观粒子运动规律 是20世纪最深刻最有成就的科学理论之一 使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步 量子力学极大地促进了原子物理 固体物理 和原子核物理等科学的发展 同时对 化学 生物学 医学 考古学 古生物学 地质学等 都产生了重大影响 带来了许多划时代的技术创新 半导体 激光器的发明等 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 3 现代科学革命的意义 1 量子理论和相对论一起 共同构成了现代物理学的基础 2 量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观宇宙世界和微观粒子世界的不足 大大开阔了人们的视野 改变了人们看世界的角度和方式 3 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了不可磨灭的影响 启示 1 大力弘扬科学家们重视实践 勇于奉献 大胆创新的科学精神 2 抓住机遇 以开放包容的 大国心态 充分吸纳全球资源为我所用 制定方针政策和总体规划 高度重视 科教兴国 深入贯彻科学发展观 把提高自主创新能力作为中心任务 发挥科技对经济又快又好的支撑引领作用 3 深刻领会 科技这把双刃剑 的内涵 树立为人民服务的思想 造福人类 探究3 相对论提出后 我们应怎样认识牛顿经典力学 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 至今仍然指导这我们的物理学思想 认识 1 相对论否定了牛顿力学的绝对时空观 从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观 深刻地揭示了时间和空间的本质属性 2 相对论同时发展了牛顿力学 它把牛顿力学概况在相对论力学之中 牛顿力学只是相对论力学在低速运动状态时的一个特例 狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律 是对牛顿力学的继承和发展 学习探究4 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 共同点 背景 19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 这使得经典物理学陷入危机 面临着挑战 产生过程 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完善的过程 说明了社会意识是一定社会存在的反映 任何事物的产生和发展都要经历一个曲折的过程 1 诗人亚历山大 波普赞颂道 自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中 上帝说 让牛顿去吧 于是一切成为光明 19世纪末 科学界普遍认为物理学的主要框架已经一劳永逸的构成了 以后需要做的就是把小数点后面的数字在推进一位 这反映出 a 牛顿力学体系已经解决了包括宏观和微观世界的一切问题b 牛顿力学体系被奉为物理学的 圣经 作为权威对科学的进一步发展产生阻碍作用 c 经典物理学到的19世纪末已发展得比较完整d 牛顿力学体系还没有从神学中解放出来 随堂演练 1 诗人亚历山大 波普赞颂道 自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中 上帝说 让牛顿去吧 于是一切成为光明 19世纪末 科学界普遍认为物理学的主要框架已经一劳永逸的构成了 以后需要做的就是把小数点后面的数字在推进一位 这反映出 b a 牛顿力学体系已经解决了包括宏观和微观世界的一切问题b 牛顿力学体系被奉为物理学的 圣经 作为权威对科学的进一步发展产生阻碍作用 c 经典物理学到的19世纪末已发展得比较完整d 牛顿力学体系还没有从神学中解放出来 随堂演练 2 论文的关键词对内容有着提纲挈领的作用 有一篇评价某历史人物的论文 关键词有 以太 光速 宇宙 质能 等 该人物最有可能是 a 达尔文b 牛顿c 普朗克d 爱因斯坦 随堂演练 2 论文的关键词对内容有着提纲挈领的作用 有一篇评价某历史人物的论文 关键词有 以太 光速 宇宙 质能 等 该人物最有可能是 d a 达尔文b 牛顿c 普朗克d 爱因斯坦 随堂演练 3 爱因斯坦是一个造物者 这是著名华裔物理学家诺贝尔奖得主杨振宁对爱因斯坦的评价 杨振宁在这里高度评价爱因斯坦 主要依据是他 a 否定牛顿力学体系b 创立现代物理学c 改变了人们的思维模式d 发现和创造了相对论 随堂演练 3 爱因斯坦是一个造物者 这是著名华裔物理学家诺贝尔奖得主杨振宁对爱因斯坦的评价 杨振宁在这里高度评价爱因斯坦 主要依据是他 d a 否定牛顿力学