第课现代科学革命岳麓名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

第25课当代科学革命第1页《自然哲学数学原理》三大定律和万有引力定律标志着形成了一经典力学体系。

牛顿（1643—1727）

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“牛顿发觉，给人类带来从未有过自信。曾经匍匐在上帝脚下人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性眼光端详世界。”——《大国崛起》

牛顿力学体系是人类认识史上对自然规律第一次理论概括和综合，把神从无生命领域驱逐出去，使科学摆脱神学束缚，引发人类认识史上飞跃。第3页19著名物理学家开尔文说:“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这所大厦。”第4页19世纪“物理学危机”19世纪末三大物理学试验发觉：X射线发觉，放射性发觉，电子发觉。经典力学无法解释研究中碰到一些新问题，面临着挑战。第5页19世纪“物理学危机”开尔文在19演讲中说道：“动力学理论断言，热和光都是运动方式。但现在这一理论优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽，显得黯然失色了……(Thebeautyandclearnessofthedynamicaltheory,whichassertsheatandlighttobemodesofmotion,isatpresentobscuredbytwoclouds)”第6页第一朵乌云：“以太”说破灭水波传输要有水做媒介，声波传输要有空气做媒介，它们离开了介质都不能传输。太阳光穿过真空传到地球上，几十亿光年以外星系发出光，也穿过宇宙空间传到地球上。光波为何能在真空中传输？它传输介质是什么？物理学家给光找了个传输介质—“以太”（Ether）。他们假定整个宇宙空间都充满了“以太”，“以太”是一个由非常小弹性球组成稀薄、感觉不到媒介。“以太”是光、电、磁共同载体概念为人们所普遍接收，形成了一门“以太学”。19世纪“物理学危机”第7页地球以每秒30公里速度绕太阳运动，就必须会碰到每秒30公里“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光传输产生影响。这个问题产生，引发人们去探讨“以太风”存在是否。1887年，试验结果证实，不论地球运动方向同光射向一致或相反，测出光速都相同，在地球同构想“以太”之间没有相对运动。因而，根本找不到“以太”或“绝对静止空间”。M是光源，A与B是反射镜，让光线在MA，MB方向往返运动。迈克尔逊—莫雷试验第8页第二朵乌云：紫外灾难19世纪末关于黑体辐射研究中所碰到严重困难。为了解释黑体辐射试验结果，物理学家瑞利和金斯认为能量是一个连续改变物理量，建立起在波长比较长、温度比较高时候和试验事实比较符合黑体辐射公式。不过，这个公式推出，在短波区（紫外光区）伴随波长变短，辐射强度能够无止境地增加，这和试验数据相差十万八千里，是根本不可能。

19世纪“物理学危机”第9页19世纪“物理学危机”迈克尔逊-莫雷试验：光速在不一样惯性系和不一样方向上都是相同，由此确定了光速不变原理

紫外灾难”黑体辐射试验和理论不一致第10页经典力学适用范围

1.只适合用于宏观物体（macroworld宏观世界）运动;2.只适合用于低速运动物质，是绝正确时空论。第11页一、爱因斯坦与相对论第12页相对论创建——爱因斯坦艾伯特·爱因斯坦（1879—1955），1879年3月14日诞生在德国乌尔姆一个犹太人家中。1894年举家迁居意大利米兰。19毕业于瑞士苏黎世工业大学。第13页爱因斯坦被认为是最富于创造力科学家，他不但创建了相对论，还提出了光量子概念，得出了光电效应基本定律，并揭示了光波粒二重性本质，为量子力学建立奠定了基础。为此荣获19度诺贝尔物理学奖。同时，他还证实了热分子运动论，提出了测定分子大小新方法。第14页1905神奇一年1905神奇一年19，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20世纪物理学面貌论文：1、光量子说（解释光电效应）2、布朗运动（证实分子存在）3、狭义相对论（修正了牛顿力学）4、质能交换律（E=mc2）19，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大贡献：5、广义相对论（取代了牛顿万有引力理论）第15页狭义相对论广义相对论相对论打破经典力学绝对时空观深入深化对时间空间和引力现象认识相对论内容第16页相对论颠覆了人类对宇宙和自然“常识性”观念，提出了“时间和空间相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新概念。第17页（1）相对论提出是物理学领域一次重大革命。它否定了经典力学绝对空间观，深刻地揭示了时间和空间本质属性。（2）相对论发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推进物理学发展到一个新高度。

相对论创建意义第18页第19页有一次卓别林和爱因斯坦共同出席一次宴会都受到了热闹欢迎，卓别林说：大家欢迎我是因为他们都能了解我，大家欢迎你是因为他们都不了解你。说明了相对论深奥难懂，而且有悖于人们日常生活。狭义相对论发表100多年了，可能全世界只有几十个人能完全了解他真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活巨大改变。第20页牛顿光芒不可抹杀爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿道路是一位含有最高思维能力和创造力人所能发觉唯一道路；牛顿所创造概念，至今依然指导着我们物理学思想。谁企图在真理认识领域内要人们认为他是不可动摇权威，那他就要在上帝哈哈大笑中垮台。爱因斯坦相对论是对牛顿力学概括而不是否定，只否定了牛顿绝对时空观。牛顿力学是相对论力学在低速状态下一个特例，相对论发展了牛顿力学。

第21页二、量子理论中微观世界第22页二、量子论诞生与发展（1）19世纪末20世纪初，电子和放射线发觉，打开了原子大门，人们对物质认识深入到了原子内部。（2）大量试验表明，微观粒子运动不能用经典力学理论来说明。1.量子论诞生背景：第23页量子论诞生与发展1.量子论诞生背景：2.量子论诞生

——普朗克第24页普朗克（1858—1947）生于德国基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学取得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。因为量子论创建，普朗克取得19诺贝尔物理学奖。他父亲是一位出色法律教授。普朗克家是德国人所含有最好品质范例：诚恳，忠于职守。第25页任何物体都含有不停辐射、吸收、发射电磁波本事。辐射出去电磁波在各个波段是不一样，也就是含有一定谱分布。这种谱分布与物体本身特征及其温度相关，因而被称之为热辐射。第26页对话19世纪经典物理学到达巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经到达近乎完美程度。这时，年轻普朗克和他老师发生了一段对话：普朗克：“老师，我准备把我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学科，不会再有多大发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”第27页19普朗克提出量子假说，他认为，辐射像物质一样，是由含有能量基本单位量子来实现。这一假说宣告了量子论诞生。

量子论诞生第28页3.量子论发展（1）爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应，深入推进了量子论发展。（2）丹麦物理学家玻尔在此基础上提出了相关原子量子理论。（3）20世纪30年代量子力学建立起来。量子论诞生与发展1.量子论诞生背景2.量子论诞生——普朗克第29页4.量子论和相对论出现意义：（3）量子论和相对论提出，不但推进了物理学进步，而且开阔了人们视野，改变了人们认识世界角度和方式。（1）量子论使人类对客观世界认识开始从宏观世界深入到微观世界，成为20世纪最深刻、最有成就科学理论之一。（2）量子论和相对论组成了当代物理学基础，填补了经典力学不足。第30页量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，爱因斯坦于20世纪初提出质量能量公式E=MC2。解释了核能威力数学工具。第31页有高度社会责任感人

1939年8月2日，爱因斯坦写信给罗斯福总统，提议美国务必抢在德国之前制造出原子弹；以后，当原子弹真从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是提议研制原子弹。他痛心地说，“早知如此，我宁可当个修表匠！”第32页广岛核爆大亚湾核电站嫦娥二号太阳能薄膜电池

“要使科学造福人类，而不成为祸患”

—爱因斯坦第33页小结：物理学发展过程经典力学奠基者（17世纪初）经典力学建立者（17世纪晚期）从经典力学发展到相对论、量子论（19世纪末～20世纪初）伽利略（意）牛顿（英）爱因斯坦（德）普朗克（德）第34页怀疑（背景）16-19世纪近代物理学探索（成就）进步（影响）19-20世纪初当代物理学经典力学体系自然科学思想认识社会发展相对论和量子论对经典力学体系怀疑自然科学思想认识经济发展对中世纪世界观怀疑勇于质疑，勇于创新，实践出真知第35页超光速中微子“现身”爱因斯坦错了？欧洲核子研究中心9月23日宣告，他们发觉一些粒子可能以快于光速速度飞行，一旦这一发觉被验证为真，将颠覆支撑当代物理学爱因斯坦相对论。第36页“没有能独立思索和独立判断有创造性个人，社会向上发展是不可想象。”

——爱因斯坦第37页课堂练习：1、爱因斯坦相对论提出是物理学领域一场重大革命，主要是因为①否定了经典力学绝对时空观②揭示了时间、空间并非绝对不变本质属性③打破了经典力学体系不足④使人类对客观世界认识开始从宏观世界深入到微观世界

A、①②③B、②③④C、①③④D、①②④第38页

2、当代物理学基础是

A、牛顿力学B、相对论

C、量子假说D、量子论、相对论

3、海王星发觉是依据

A、哥白尼日心说推算

B、牛顿理论推测

C、法拉第演说计算

D、爱因斯坦对时间、空间属性揭示第39页

4、经典力学与中世纪自然观和方法论相比，最显著特征是①重视试验②数学化③表达微观世界④经验法

A.①②B.①③C.②③D.①②④A

5.以下物理学成就取得先后次序排列正确是①落体定律②万有引力定律③狭义相对论④量子论

A.①②③④B.①③②④C.②①④③D.①②④③

D第40页

6.牛顿在科学上贡献是多方面，最主要是在力学方面，下面关于牛顿表述不正确是(）

A.除了在力学方面重大贡献外，还是微积分创造人之一

B.著有科