第25课　现代科学革命 (2)

1、第25课现代科学革命从经典力学到相对论和量子论课标要求： 知道相对论和量子论的主要内容， 认识其意义请看图回答：他们分别是谁？做出了什么贡献？ 伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，被誉为“近代科学之父”经典力学的奠基者 牛顿发现了著名的万有引力定律和牛顿力学三定律，建立了经典力学的基本体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃经典力学的建立者一、经典物理学的危机19c原因：经典力学存在局限性，面临着危机和挑战建立在绝对时空观的理论之上适用的范围主要是人们日常生活中的常见的低速运动物理现象1、辉煌：(程度、地位)2、危机：1719C牛顿经典力学日趋完善和成熟;绝对权威的理论，解释

2、一切自然现象。19C末经典物理学无法解释新问题、新发现。经典力学无法解释物理学研究中遇到的一些新问题：“晴空上漂浮着两朵乌云” 到19世纪末，经典物理学对宏观和微观两个方面出现的一系列新问题已无法作出解释，经典物理学出现了危机，科学家们把经典物理学的危机形象的比喻为“晴空上漂浮着两朵乌云”，一朵乌云与宏观世界里光的速度有关，一朵与微观世界里的热体辐射有关。 17至18世纪以牛顿力学为代表经典物理学 是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，一旦进入光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。二、现代科学革命物理学革命（20世纪）1、相对论的创立爱因斯坦 爱因斯坦（Albert Eins

3、tein，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。爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。 1933年受希特勒迫害离开德国移居美国, 爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等于1921年获诺贝尔物理学奖。（1）相对论的提出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）内容光速不变原理：相对性原理：二、现代科学革命物理学革命（20

4、世纪）1、相对论的创立爱因斯坦时间和空间都是物质存在的形式，随着物质运动速度变化而变化。时间、空间、运动、质量是相对的，可以相互转化。光的传播速度在任何条件下都是不变的。北极：赤道：当速度接近光速时当速度达到光速时：质量（重量）增加时间变慢钟慢效应长度变短尺缩效应钟表不走了时间停止了（1）相对论的提出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）内容光速不变原理相对性原理二、现代科学革命物理学革命（20世纪）1、相对论的创立爱因斯坦（研究高速运动物质）（3）意义物理学：思维：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

5、道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。”并把万有引力定律引入广义相对论爱因斯坦相对论与牛顿经典力学的关系：（1）不是全盘否定，是部分否定：否定了牛顿绝对时空观，提出时间和空间不是绝对不变的，是相对的。（2）继承发展：它把牛顿力学概括在相对论力学中，牛顿力学只是相对论力学低速状态时的一个特例。拓展延伸 爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制原子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。1945年8月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。他在晚年致力于反对原

6、子武器。后来爱因斯坦对核武器的态度发生了什么变化？从这件事中，我们能得到什么启发？科学应当为人类的和平与发展服务，不应成为战争的武器。我们应当学习爱因斯坦热爱和平的精神。19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，一位学生和他的老师发生了一段对话：学生：“老师，我准备把我的一生都献给物理理论学！”老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”2、量子论的创立与发展（1）创立：普朗克提出量子假说普朗克（18581947）生于德国基尔。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

7、学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。二、现代科学革命物理学革命（20世纪）1、相对论的创立爱因斯坦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。2、量子论的创立与发展（1）创立：普朗克提出量子假说二、现代科学革命物理学革命（20世纪）1、相对论的创立爱因斯坦（2）发展：爱因斯坦提出 光的量子理论玻尔提出 原子的量子理论量子力学建立（研究微观粒子运动规律）（3）意义

8、1、研究范围：2、带来许多划时代的技术创新：微观世界3、 生产力：学习探究共同点：从背景上看：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，先提出假说，后得到接受，过程是曲折的。 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？三、现代物理学兴起的重大意义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. 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。构成弥补、改变思维物理学的发展给了我们什么样的启示？敢于质疑勇于创新 实践出真知现代科学的革命背景：现代物理学的两大支柱相对论量子论内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、运动、质量是相对