岳麓版必修3 第25课 现代科学革命 学案.doc

课堂互动三点剖析一、相对论的主要内容及重大意义1.内容：相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。(1)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。(2)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。2.意义：相对论的提出在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，可以广泛地解释不同运动的物质，创立了一个全新的物理世界，极大地扩展了物理学应用的领域，也使人们对自然规律的探索从普通世界深入到广阔的宏观宇宙空间。由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致（如钟慢效应），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，致使相对论始终没有获得诺贝尔奖。1921年爱因斯坦获得诺贝尔奖，只是由于他是光电效应理论的建立者。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实，这就提醒人们要敢于怀疑常识，勇于创新，因为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。这就打破了人们传统的思维方式，提供了辩证地看待世界的途径。拓展延伸爱因斯坦的相对论与牛顿的经典物理学的关系爱因斯坦的相对论否定了牛顿力学体系的绝对时间和绝对空间的观念，认为时间、空间与物质运动不是孤立存在的，时间和空间、物质的质量是随物质的运动而变化的。1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论，进一步揭示了时空结构，指出了物质间所存在的万有引力是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的。牛顿力学只是相对论的一种特例（物体低速运动状态），被包括在相对论体系中。所以，爱因斯坦的相对论包括了牛顿力学体系。相对论并没有全盘否定牛顿力学，而是牛顿力学体系的继承和发展。二、量子论及其意义量子论最先由德国物理学家普朗克于1900年提出。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。随后英国物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，证实原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子在不同轨道上围绕着原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时，就放出相应波长的电磁波。玻尔在此基础上创立了原子结构的理论。爱因斯坦利用原子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。量子理论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子理论的形成标志着人类对于客观规律的认识开始从宏观世界深入到微观世界。基于量子规律的新技术深深地改变了人类的生活，例如激光技术和电子计算机等的出现和在量子理论的基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子核物理等科学的发展，人类从此进入了核能时代。三、相对论、量子论出现的历史背景（即19世纪经典物理学的危机）1687年，牛顿发表了自然哲学的数学原理，提出了著名的牛顿力学三定律和万有引力定律，标志着经典力学体系的建立。在1820世纪初，以牛顿力学为代表的经典物理学被认为是绝对权威的理论，认为一切自然现象都可以用经典物理学加以说明，而且物理学已经发展到了完整、系统和成熟阶段，以后的工作只不过是在细节上做些修正和补充。一些科学家还根据万有引力定律计算出了海王星和冥王星的位置，证明了经典物理学的准确性、科学性和可预见性。但是，经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，在这里，时间和空间被认为是绝对的，是与物质运动无关的因素。因此，一旦物理学研究的这种基础发生变化，如所研究的物质是以光速或接近光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。这种状况随着20世纪以来科学研究的不断深入而日益显现，如高速运动的微观粒子发生的现象非经典力学所能解释等。物理学只有来一番彻底的革命，才能适应科学研究的新形势。在这种背景下，相对论与量子论应运而生。学以致用【例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.解析：爱因斯坦相对论的提出，揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性，时间和空间均随着物质的运动而发生变化，这就否定了牛顿经典力学的绝对时空观，从而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的是量子理论，而不是相对论，所以不正确。故正确答案为a项。答案：a【例2】 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能理解我，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.相对论有悖于人民的日常生活c.理论物理距离人们的日常生活很远d.伟大的科学家不如知名艺术家解析：因为普通人对于卓别林的艺术很容易理解，但对于相对论则很难理解，因为相对论不符合人们的日常生活。人们欢迎爱因斯坦是出于爱因斯坦作为大科学家的声望。故正确答案为b项。答案：b【例3】 相对论的两个基本原理是（）相对性原理光速不变原理经典力学量子假说a.b.c.d.解析：相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。故正确答案为c项。答案：c【例4】 为量子力学的建立奠定基础的科学家不包括（）a.普朗克b.爱因斯坦c.玻尔d.诺贝尔解析：诺贝尔是瑞典化学家，他发明了炸药，后来以他的遗产设立了诺贝尔奖。其他三人均与量子力学有关。故正确答案为d项。答案：d【例5】 下列对应不正确的是（）a.经典力学牛顿b.相对论爱因斯坦c.量子假说爱因斯坦d.原子的量子理论玻尔解析：提出量子假说的是德国理论物理学家普朗克，爱因斯坦提出了光的量子理论。故答案为c项。答案：c【例6】 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.法拉第的计算d.爱因斯坦对时间、空间属性的揭示解析：海王星是根据牛顿万有引力定律发现的。故正确答案为b项。答案：b【例7】 19世纪，以牛顿力学为基础的经典物理学之所以被看作是绝对权威的理论，主要