现代科学革命

1、第26课 现代科学革命 学习目标1、现代物理学的两大支柱理论相对论、量子论出现的历史背景；2、相对论的提出、主要内容及意义；3、 量子论的提出、主要内容及意义；4、通过对相对论、量子论出现过程的学习，培养敢于怀疑、勇于创新的精神。 一、经典物理学的危机1、1719世纪牛顿经典力学日趋完善、成熟。 （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）引发了第一次工业革命，使人类进入蒸汽时代。（4）为启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。牛顿经典力学的历史地位2

2、、 19世纪末以牛顿力学为基础的经典物理学无法解释物理学的新发现而陷入危机相对论和量子理论出现的背景二、爱因斯坦与相对论 爱因斯坦（Albert Einstein，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。1921年获诺贝尔物理学奖。2、主要

3、内容：相对性原理和光速不变原理。二、爱因斯坦与相对论 3、意义：（1）解决了经典物理学的危机，创造了一个全新的物理学世界，扩展了物理学的应用的领域；（2）打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证看待世界的途径。 1、相对论的提出1905年提出匀速运动体系狭义相对论；1916年提出加速运动体系的广义相对论。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（18581947年），德国物理学家、哲学家，量子理论的奠基人，1879年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授。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

4、。并因此获得1918年诺贝尔物理学奖。2、主要内容：普朗克提出的量子假说、爱因斯坦提出光的量子理论、玻尔提出原子的量子理论。3、意义：（1）量子理论是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，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。4、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的不足，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角

5、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。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 2、 现代物理学的基础是A、牛顿力学 B、相对论 C、量子假说 D、量子理论、相对论A D、量子理论、相对论课堂练习3、下列表述不正确的是A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错

6、误的D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步4、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、法拉第演说计算 D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示B、牛顿理论的推测C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的5、材料解析题： 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，至今仍然指导着我们的物理学思想。请回答： “牛顿时代”在物理学上指什么时代？ 有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被摸掉。爱因斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说出你的理由。经典力学体系建立的时代 爱因斯坦认为，牛顿“是一位

7、具有最高思维能力和创造力的人”，其理论对现代物理学仍然具有指导作用。 同意第一种：牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，在欧洲启蒙思想宣扬科学、反对封建神学的运动中发挥了极大的作用，以牛顿力学为代表的经典物理学开创了一个崭新的科学时代。相对论是在经典物理学基础上发展起来的，两者之间是继承与发展而不是相互排斥的关系。 6、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。从这件事中，我们

8、能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？ 答题要点：科学理论对科学技术的发展有巨大的推动作用，但科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。 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

9、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。学习探究如何理解相对论？ 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。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：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