高中历史-现代科学革命教学课件设计

第25课现代科学革命课标要求：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。

【知识回顾】牛顿经典物理学有哪些内容?有何意义？地位:（1）实现物理学的第一次飞跃，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。（2）是经典物理学和天文学的基础，标志着科学时代的开始（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。内容：力学三定律（惯性定律、加速度的比例定律、作用与反作用定律）和万有引力定律一、经典物理学的危机——背景1、辉煌：2、危机：日趋完善和成熟、绝对权威的理论。经典物理学无法解释新问题、新发现。晴空上漂浮着两朵乌云低速运动绝对时空观（绝对静止绝对时间）第一朵：

迈克耳逊－莫雷实验与“以太”说破灭

第二朵：黑体辐射与“紫外灾难”＞相对论＞量子理论革命

普朗克：“老师，我准备把我的一生都献给物理学！”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。”

当时许多物理学家认为：物理学的大厦已经落成，人类对自然界的认识已经到了尽头。辉煌

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。危机二、爱因斯坦与相对论生平简介爱因斯坦（AlbertEinstein，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、主要内容：光速不变原理相对性原理1、相对论的提出1905年提出狭义相对论；1916年提出广义相对论。爱因斯坦关于相对论的比喻。

为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”这故事形象说明了时间和空间相对性。

钟慢效应：可以通俗的理解为，运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。钟慢和尺缩的原理就是时间进度有相对性。也就是说，时间进度与参考系有关。这就从根本上否定了牛顿的绝对时空观，相对论认为，绝对时间是不存在的，然而时间仍是个客观量。比如双生子理想实验中，哥哥乘飞船回来后是15岁，弟弟可能已经是45岁了，说明时间是相对的，但哥哥的确是活了15年，弟弟也的确认为自己活了45年，这是与参考系无关的，时间又是"绝对的"。这说明，不论物体运动状态如何，它本身所经历的时间是一个客观量，是绝对的，这称为固有时。

也就是说，无论你以什么形式运动，你都认为你喝咖啡的速度很正常，你的生活规律都没有被打乱，但别人可能看到你喝咖啡用了100年，而从放下杯子到寿终正寝只用了一秒钟。2、主要内容：光速不变原理相对性原理：时间、空间、运动、质量是相对的，可以相互转化1、相对论的提出1905年提出狭义相对论；1916年提出广义相对论。3、意义：（1）物理学——是物理学领域最伟大的革命，解决了经典物理学的危机（广泛解释不同运动状态的物质），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）思维模式——打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证地看待世界的途径；要敢于怀疑常识，勇于创新、实践出真知(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)

由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，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。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。这可以给我们什么启发?说一说: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。二、量子理论中的微观世界1、创立：普朗克提出量子假说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二、量子理论中的微观世界

量子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。量子力学对化学、生物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。3、意义：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。(两大支柱）（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。量子论和相对论是现代物理学的两大支柱。

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、质量是相对的。意义：扩展了物理学的研究空间和应用领域（从日常范围到宏观宇宙空间）；开阔了人们的思维过程：普朗克的量子假说；玻尔提出原子的量子理论；爱因斯坦提出光电效应。意义：对化学、生物学、医学等多门学科产生重大影响，直接推动了生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活小结:意义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①否定了经典力学的绝对时空观②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性③打破了经典力学体系的局限性④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A①②③B②③④C①③④D①②④2、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：①“牛顿时代”在物理学上指什么时代？②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。同意爱因斯坦：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。敢于质疑勇于创新实践出真知1955年4月18日爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为