岳麓版必修3 第25课 现代科学革命 课件（49张）.pptx

第25课现代科学革命 19世纪末20世纪初 以相对论和量子理论为代表 主要发生在物理学领域的的一场科学革命 课标要求 知道相对论 量子论的主要内容 认识其意义 第六单元现代世界的科技与文化 思考 同一时代的物理学家提出了截然相反的观点 两则材料分别反映了当时物理学发展的什么现状 经典物理学原理 1 适用于宏观低速运动的物质研究 认为时间 空间和物质是独立于观察者而存在的客观实体 即绝对时空观 2 原子是物质的最小单位 坚实而不可分割 材料一 19世纪末 物理学的大厦已经落成 一切自然现象都可以用经典物理学解释 剩下的只是修饰性工作 英国物理学家汤姆生 岳麓必修三第25课现代科学革命 材料二 在今天 19世纪末 人们提出了与昨天所说的话完全相反的主张 在这样的时期 真理己经没有标准了 人们也不知道科学是什么了 荷兰物理学家洛仑兹 危机 随着光学等学科的深入发展 人们对在光速或接近光速运动状态下的物质的研究 扩展到整个宇宙 超出了经典物理学的范围 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 物理学的研究深入到物质内部的微观世界 晴空上漂浮着两朵乌云 25现代科学革命 20c初 一 背景1 经典物理学的权威和危机2 经济根源 第二次工业革命的开展 晴空上漂浮着两朵乌云 爱因斯坦 相对论 普朗克 量子论 爱因斯坦 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 和牛顿一样 爱因斯坦年幼时也未显出智力超群 相反 到了四岁多还不会说话 家里人甚至担心他是个低能儿 在整个中小学时代却常常被斥为 生性孤僻 智力迟钝 不守纪律 心不在焉 想入非非 中学毕业前夕 校方甚至断言他未来将 一事无成 勒令他退了学 16岁那年 他以同等学历报考大学 尽管物理 数学成绩很好 但由于需要死记硬背的科目考砸了锅 只得名落孙山 第二年进入大学 在四年大学生活中 他仍然不是 好学生 曾被数学教授称为 懒狗 曾因做实验出事故受到处分 还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行 大学毕业时几位同窗好友都留校当了助教 他却因得不到教授们的赏识而遭到了 毕业即失业 的命运 1905年爱因斯坦发表了轰动世界的论文 论动体的电动力学 标志着狭义相对论的诞生 引发了世界的震撼 岳麓必修三第25课现代科学革命 一篇轰动世界的论文 25现代科学革命 20c初 一 背景二 表现1 相对论 领域 宏观世界 1 提出 爱因斯坦 2 内容 光速不变原理 光速不变原理则认为光的传播速度在任何条件下都是不变的 25现代科学革命 20c初 一 背景二 表现1 相对论 领域 宏观世界 1 提出 爱因斯坦 2 内容 光速不变原理 相对性原理 时间 空间 运动 质量不是绝对不变的 而是相对的 可以相互转化 时间不是绝对的 而是随着运动而变化 运动变快 时间变慢 当物质运动速度接近光速 时间变慢 钟慢效应当物质运动速度达到光速 钟表不走 时间静止 以此类推 当物质运动速度接近光速 长度变短 尺缩效应质量增加 质能转换公式 双胞胎哥哥在地球 弟弟乘坐宇宙飞船以近光速旅行 50年后 弟弟回到地球 看到哥哥已是白发苍苍的老人 弟弟还是30岁的年轻人 探究一 为什么哥哥变老 弟弟依然年轻 运动与时间的关系 漫话 相对论 哥哥 弟弟 探究二 思考相对论体现了物质与时空有何关系 模拟 相对论 模拟 相对论 通过视频的形式使学生理解物质改变了时空 由以上两部分得出相对论打破了经典物理学绝对的时空观 运动 时间 空间 物质都变成相对的了 可以相互转化 感悟 相对论 1 相对论的提出是否证明经典物理学是错误的 爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观 从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观 深刻揭示了时间和空间的本质属性 即时间和空间不是绝对不变的 而是随着物质的运动而变化的 2 相对论和经典物理学的关系 相对论发展了牛顿力学 牛顿力学只是相对论在低速运动状态下的一个特例 两者之间是继承与发展而不是相互排斥的关系 解决经典物理学宏观领域的危机 解释不同运动状态的物质 创造了一个全新的物理学世界 扩展了物理学应用的领域 探究四 岳麓必修三第25课现代科学革命 25现代科学革命 20c初 一 背景二 表现1 相对论 领域 宏观世界 1 提出 爱因斯坦 2 内容 光速不变原理 相对性原理 时间 空间 运动 质量不是绝对不变的 而是相对的 可以相互转化 3 意义 对物理学 最伟大的革命 解决危机 继承发展牛顿力学 打破绝对化的思维 开始辩证地看待世界 1905年狭义相论 光速不变原理相对性原理 1916广义相对论 相对论之前的时空观 相对论之后的时空观 漫话 相对论 模拟 相对论 探究三 对人类思维产生了什么影响 到1921年 爱因斯坦已获得过8次提名 诺贝尔物理学奖 这一年爱因斯坦的名气已远远超过了其他物理学家 但很多评委还是不相信相对论 媒体聚焦 镜头一 1921年诺贝尔评选委员会 岳麓必修三第25课现代科学革命 探究四 镜头一二反映人们对相对论什么态度 历史重现 镜头二 爱因斯坦住所 媒体记者及民众们围在爱因斯坦门前 要爱因斯坦解释自己的理论 爱因斯坦仍然不胜其烦 已经记不清是第几波了 由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致 甚至有着尖锐的冲突 相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对 科学家需要有坚持不懈 但相对论在物理学上是非常合理且为实验所证实 这就告诉我们常识尽管在我们的生活中起着重要的作用 但不一定是正确的 即使生活中习以为常 看起来无懈可击的规律都有可能是不科学的 而这种对常识的根深蒂固的认识往往成为我们寻找真理和本质的障碍 对此我们要辩证地 一分为二地看待问题 这也让我们更加体会到科学探索道路上的种种艰辛 它也提醒人们甚至要敢于怀疑常识 勇于创新 被证实理论实验1916 广义相对论水星近日点进动值完全符合广义相对论的计算值1942 e mc2世界上第一座核反应堆 1971 狭义相对铯原子钟飞行实验 运动速度越快 时间变慢1993 动钟变慢gps授时系统与地面的误差精确符合狭义相对论2010 广义相对论引力红移效应的实验精度提高了一万倍2016 广义相对论人类直接探测到引力波 岳麓必修三第25课现代科学革命 我是正确的 爱因斯坦相对论的所有预言全部被实验证明为正确的 20世纪最伟大的科学家 科学在打破外界的质疑的同时推动了思想解放 卫星导航 gps定位导航系统 核电 25现代科学革命 20c初 一 背景二 表现1 相对论 宏观世界 1 提出 爱因斯坦 2 内容 光速不变原理 相对性原理 时间 空间 运动 质量不是绝对不变的 而是相对的 可以相互转化 3 意义 对物理学 最伟大的革命 解决危机 继承发展牛顿力学 对思维 思维模式的变革 打破了经典物理学绝对化的思维 为人们提供了辩证地看待世界的途径 一封姗姗来迟的信件 爱因斯坦因光量子理论获得诺贝尔文学奖 由此引出量子理论 岳麓必修三第25课现代科学革命 一封姗姗来迟的信件 1900年 德国普朗克提出量子假说 表格一 表格二 基础知识预习检测 基础知识分析理解 提出 德国普朗克 普朗克 1858 1947年 德国物理学家 哲学家 量子理论的奠基人 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 并因此获得1918年诺贝尔物理学奖 量子理论中的微观世界 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 25现代科学革命 20c初 一 背景二 表现1 相对论 领域 宏观世界 2 量子论 领域 微观世界 1 提出 普朗克 2 内容 辐射像物质一样 是由具有能量的基本单位量子来实现的 20世纪30年代 量子力学建立 1 1905年 爱因斯坦提出光量子理论2 玻尔提出原子的量子理论 1900年 德国普朗克提出量子假说 表格一 粒子是波 小于原子 自然界是随机的 不可预言 表格二 探究一 量子理论对人们认识世界产生了怎样的影响 1 引导人们深入研究微观世界2 充分认识世界的多样性 包容性 基础知识预习检测 基础知识分析理解 过渡 相对论是爱因斯坦一己之力完成的 而量子力学则集合了多位科学家的智慧 在量子理论的诞生过程中科学家内部因观念冲突而产生了争论 引出一场旷日持久的争论 一场旷日持久的争论 岳麓必修三第25课现代科学革命 科学争论促进思想解放 思想解放进一步推动科学发展 爱因斯坦和玻尔围绕量子力学问题的争论是科学史上最著名的争论 起因于科学研究深入到微观领域后出现了许多新情况 迫使科学家要改变长期以来形成的传统观念 论战从1927年开始 直到1955年爱因斯坦去世 双方始终无法说服对方 爱因斯坦和玻尔的争论 使量子力学的意义不断得到澄清 一步步逐渐深入的揭示了量子力学的本质含义 促进了量子理论的完备 探究二 1 科学争论产生的原因是什么 2 科学争论带来了什么影响 思想风云 科学霞光 科学在打破外界的质疑的同时推动了思想解放 科学革命的实质是思想革命 科学争论促进思想解放 思想解放进一步推动科学发展 岳麓必修三第25课现代科学革命 25现代科学革命 20c初 一 背景二 表现1 相对论 领域 宏观世界 2 量子论 领域 微观世界 1 提出 普朗克 2 内容 辐射像物质一样 是由具有能量的基本单位量子来实现的 3 意义 对物理学 对客观世界的认识从宏观世界推进到微观世界 对思维 改变了人们看世界的角度和方式 对物理学20世纪最深刻 最有成就科学理论之一 弥补了经典物理学在微观的粒子世界方面的认识空缺 把人类对客观世界的认识从宏观世界推进到微观世界 对思维改变了人们看世界的角度和方式 对整个人类的思维也产生了不可磨灭的影响 对科学 量子力学对化学 生物学 医学 考古学 古生物学和地质学等科学领域产生重大影响 对生产运用到社会生产领域 带来了许多划时代的技术创新 包括激光技术和电子计算机的出现 直接推动社会生产力发展 根本上改变人类物质生活 在量子论基础上发展起来的量子力学 极大促进了原子核物理等科学大发展 量子化学量子生物学 宇宙统一场论现代宇宙论量子场论 新兴学科 2016年8月16日中国量子通信墨子号 岳麓必修三第25课现代科学革命 陌生的量子 不陌生的晶体管 激光技术 高精度原子钟 核磁共振的医学图像显示装置 计算机芯片 詹姆斯 卡卡廖斯在 量子力学的奇妙故事 一书引言中的所述 量子力学在哪 你不正沉浸于其中吗 25现代科学革命 20c初 一 背景二 表现三 意义 现代物理学的两大支柱 现代物理学兴起的意义 1 量子理论和相对论构成现代物理学的基础 两大支柱 2 量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世界和微观的粒子世界面前的空缺 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 过渡 科学之于人类的福祉 不止在成果 更在精神 自主探究二 结合材料及所学谈谈科学家应该具备怎样的精神 岳麓必修三第25课现代科学革命 坚守学术真谛 站在世界的最前排 量子卫星首席科学家潘建伟 爱因斯坦是一位孤独的物理学家 杨振宁 这么多人 引力波探测科学家 为了一个信念 奋斗了几十年 2016年ligo引力波发布会开幕词 岳麓必修三第25课现代科学革命 科研品质 人文情怀 科学精神 他崇尚民主政体 仇恨法西斯政权 九一八事变后他呼吁各国制裁日本 他得知美国投下的原子弹造成平民惨重伤亡时感到痛心和遗憾 赵中立 纪念爱因斯坦译文集 随着相对论和量子理论的发展完善 有人认为科学界再无问题 我们探索宇宙 探索真理的道路从未停止 更不能停止 面对未来我们永不停歇 欧洲核子研究中心 cern 科学家挑战爱因斯坦理论 光速并非不可超越中微子速度超过光速用更大的数字来表示 就是光速299 792 458米 秒 而他们在实验中检测到中微子速度是299 799 953米 秒 但这一挑战狭义相对论光速不变原理基石的发现一旦得到证实 将会给物理学界带来巨大的变化 岳麓必修三第25课现代科学革命 人生就像骑单车 要保持平衡就要往前走 2011年广东卷文综 1919年英国 泰晤士报 曾刊登标题文章 科学革命 两个副标题是 宇宙新理论 牛顿观念的破产 具有 科学革命 意义的理念是 a 日心说b 量子论c 相对论d 经典力学 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 卓别林笑着说 大家欢迎我是因为他们都理解我 大家欢迎你是因为他们都不理解你 此语意指 a 绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦b 相对论有悖于人们的日常生活c 理论物理与人们日常生活很远d 伟大的科学家不如知名艺术家 2011 新课标全