第26课现代科学革命.ppt

,导入,一、经典物理学的危机,二、现代物理学的兴起,教材实例探究,结束,返回,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,1.时间：1719世纪2.基础：17世纪牛顿创立的经典力学,1.为力学学科确定了基本概念和基本定律，使力学形成系统化和理论化的知识体系而达到成熟和完善，并带动了其他学科的发展。2.把天上和地上的运动统一起来，实现了人类对自然界认识的大综合。3.把人们对机械运动的认识从运动学的水平提高到动力学的水平。4.把对物体运动状态的描述从变化的结果提高到对变化过程的认识。,讨论：,经典力学的历史地位,3.发展：到19世纪，在经典力学的基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足的进步，形成了经典物理学体系。,4.意义：经典物理学把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,1.时间：1719世纪2.基础：17世纪牛顿创立的经典力学,1.墨家的力学思想。2.海王星和冥王星的发现说明了什么？,课外探究,（牛顿力学体系理论具有惊人的预见力和巨大的理论指导意义）,（二）经典物理学的危机1.经典物理学的绝对化2.物理学的新发现,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,返回,经典力学的困境：在经典力学体系中，时间和空间的量度是绝对不变的。随着生产实践特别是科学实验的发展，却出现了一些由“绝对时空观”解释不了的实验事实。比如，电磁波、广电传播和快速的电子运动等，都不遵循牛顿力学定律。为了检验以太的存在的假说，1887年，美国物理学家迈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。思考：“以太”是什么？物理学家寻找“以太”的结果对物理学的发展产生了什么影响？,探究,“以太”是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。影响：由于“以太”的不存在，使得经典物理学赖以建立绝对时空观受到了严峻的挑战。引起物理学的一场革命，在革命中量子论和相对论诞生了。,二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论1.相对论的提出：,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,（二）经典物理学的危机,爱因斯坦提出相对论,二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论1.相对论的提出：,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,（二）经典物理学的危机,20世纪初，爱因斯坦提出相对论为物理学的发展带来了革命性的变化。,爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。1879年3月14日生于德国的乌尔姆，1955年4月18日卒于美国的普林斯顿。1900年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学，1905年获苏黎世大学博士学位。1909年任苏黎世大学理论物理学副教授，1911年任布拉格大学教授，两年后任德国威廉皇家物理研究所所长、柏林大学教授，当选为普鲁士科学院院士。1932年受希特勒迫害离开德国，1933年10月定居美国。,二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论1.相对论的提出：,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,（二）经典物理学的危机,2.相对论的两个基本原理：,相对性原理和光速不变原理,相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论：1.否定了牛顿的绝对空间和绝对时间观念，指出时间、空间和物质运动不是各自孤立存在的，时间和空间是随着物质运动而变化的，物质的质量也是随运动速度的变化而变化的，揭示了空间、时间、物质运动之间的本质上的统一性，从而建立一个既适用于宏观低速又适用于微观高速的运动理论。2.质量和能量之间有密切的关系，从而推导出著名的质能关系式Emc2。广义相对论：进一步揭示了时空结构同物质分布的关系，指出物质间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。,相对论的提出是物理学思想的一场重大革命，相对论既是原子内部的微观物理学的基础，也是天体物理学和宇宙学的基础。,二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论1.相对论的提出：,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,（二）经典物理学的危机,2.相对论的两个基本原理：,3.意义：（1）相对论的观点提醒人们，不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识不一定是正确的。（2）相对论提出是物理学领域最伟大的革命。（3）相对论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。,相对性原理和光速不变原理,爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件?（1）科学发展提供的基础；（2）科学发展需要提供动力；（3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；（4）科学的工作和研究方法。,发散思维：,二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,（二）经典物理学的危机,（二）量子理论中的微观世界,1.提出：,德国物理学家普朗克,普朗克首创量子论,普朗克,普朗克是近代伟大的德国物理学家，量子论的奠基人，1858年4月23日生于基尔。1879年普朗克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。1900年，他在黑体辐射研究中引入能量量子。,普朗克,课外探究,学习探究,共同点：从背景上看，19世纪末，物理学得到了极大的发展，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。但是，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了危机，面临着挑战。从产生过程看，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的社会存在的反映；任何事物的产生和发展都要经历一个曲折的过程。,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？,二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,（二）经典物理学的危机,（二）量子理论中的微观世界,1.提出：德国物理学家普朗克,2.发展,（1）爱因斯坦提出了光的量子理论；（2）丹麦物理学家玻尔提出了原子的量子理论；（3）在这个基础上，一门新的物理学分支量子力学建立起来了。,二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,（二）经典物理学的危机,（二）量子理论中的微观世界,1.提出：德国物理学家普朗克,2.发展,3.意义：,（1）量子理论是现代物理学的另一大支柱，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。（2）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都产生了重大影响，带来许多划时代的技术创新，如半导体和激光器的发明等。这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。,二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论,一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立,（二）经典物理学的危机,（二）量子理论中的微观世界,（三）现代物理学兴起的意义,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世界和微观的粒子世界面前的空缺，描绘了一个崭新的世界，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。,返回,阅读下列材料：19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，放射线和原子被发现，另一方面扩展到整个宇宙。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，也超出了经典物理学的范围。物理学被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题，其一就是以太的不存在。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。,请回答：,（1）经典物理学形成的基础是什么？这一基础建立的理论是什么？,（2）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？,（3）19世纪末，物理学的发展对经典物理学提出了怎样的挑战？,（4）20世纪物理学的发展取得的两项最重大的成就是什么？它们与经典物理学的关系是什么？,教材实例探究,17世纪牛顿创立的经典力学。它是建立在绝对时空观的理论之上的。,到19世纪，在经典力学的基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足的进步，把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。它所适用的范围主要是我们日常