现代科学革命课件.ppt

1、第第25课课 课标要求：课标要求：1、现代物理学的两大支柱理论、现代物理学的两大支柱理论相对论、相对论、量子论出现的历史背景；量子论出现的历史背景；2、相对论的提出、主要内容及意义；、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；、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、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。敢于怀疑、勇于创新的精神。【知识回顾【知识回顾】牛顿经典物理学有哪些内容牛顿经典物理学有哪些内容?有何意义？有何意义？内容：内容：力学三定律力学三定律（惯性定律、加速度的比例（惯性定律、加速度的比例 定律、作

2、用与反作用定律）和定律、作用与反作用定律）和万有引力定律万有引力定律一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机背景背景1、辉煌辉煌：2、危机：危机：日趋日趋完善和成熟、绝对权威完善和成熟、绝对权威的理论。的理论。经典物理学无法解释经典物理学无法解释新问题、新发现新问题、新发现。二、爱因斯坦与相对论二、爱因斯坦与相对论生平简介生平简介爱因斯坦（爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955），），1879年生于德国，是举世年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，闻名的德裔美国科学家，现代物理学现代物理学的开创者和奠基人。的开创者和奠基人。爱因斯坦爱因斯坦1900年年毕业于苏黎士工业大

3、学，毕业于苏黎士工业大学，1909年开始年开始在大学任教，在大学任教，1914年任威廉皇家物理年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。研究所所长兼柏林大学教授。1933年年受希特勒迫害离开德国移居美国受希特勒迫害离开德国移居美国,爱因爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，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比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、对论、提出光的量子概念，并以量子提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。比热等。1921年获诺贝尔物理学奖。年获诺贝尔物理学奖。2 2、主要内容：、主要内容：光速不变原

4、理光速不变原理相对性原理相对性原理1、相对论的提出、相对论的提出19051905年提出狭义相对论；年提出狭义相对论；19161916年提出广义相对论。年提出广义相对论。2 2、主要内容：、主要内容：光速不变原理光速不变原理相对性原理相对性原理：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、相对论的提出19051905年提出狭义相对论；年提出狭义相对论；19161916年提出广义相对论。年提出广义相对论。3 3、意义：、意义：（1 1）物理学）物理学解决了经典物理学的危机（广泛解释不解决了经典物理学的危机（广泛解释不同运动状态的物质），

5、创造了一个全新的物理学世界，扩同运动状态的物质），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；展了物理学的应用的领域；（2 2）思维）思维打破了绝对化的思维模式，辩证看待世界打破了绝对化的思维模式，辩证看待世界 要敢于怀疑常识，勇于创新、实践出真知要敢于怀疑常识，勇于创新、实践出真知(因为即使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是不科学的)由于相对论的观点与人们的日常经验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从一开

6、始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。多人的反对。1921年爱因斯坦获得了诺贝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，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相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。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这可以给我们什么启发?说一说说一说:加热到不同

7、温度的物体发出不同颜色的光加热到不同温度的物体发出不同颜色的光 科学家们为了总结科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。但热辐射规律，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。这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。19001900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗年，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：克提出了量子假说：辐射像物质一样，是由具有能量的辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的基本单位量子来实现的。二、量子理论中的微观世界二、量子理论中的微观世界1、创立：、创立：普朗克提出普朗克提出量子假说量子假说2、

8、发展、发展爱因斯坦提出爱因斯坦提出光的量子理论光的量子理论玻尔提出玻尔提出原子的量子理论原子的量子理论量子力学建立量子力学建立二、量子理论中的微观世界二、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，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从开始从宏观世界深入到微观世界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了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。生活。3、意义：、意

9、义：4、现代物理学兴起的意义、现代物理学兴起的意义（1 1）量子理论和相对论一起，共同构成了现代物理）量子理论和相对论一起，共同构成了现代物理学的基础。学的基础。（2 2）量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世）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。野，改变了人们看世界的角度和方式。（3 3）量子理论和相对论不仅对物理科学本身，对自）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然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。的

10、影响。量子论和相对论量子论和相对论是现代物理学是现代物理学的两大支柱。的两大支柱。想一想想一想:量子理论和相对论的量子理论和相对论的提出有什么共同点提出有什么共同点?共同点：共同点：从背景上看从背景上看从产生过程看，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。第二，都经历了一个产生发展完善的过程。现现代代科科学学的的革革命命背景：背景：现现代代物物理理学学的的两两大大支支柱柱相对论相对论量子论量子论内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、

11、空间、运动、质量是相对的。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。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变了人类的物质生活小结小结:意义1、爱因斯坦相对论的提出是物

12、理学领域的一场重大、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大 革命，主要是因为革命，主要是因为 否定了经典力学的绝对时空观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揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 打打破了经典力学体系的局限性破了经典力学体系的局限性 使人类对客观世界的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现代物理学的基础是A、牛顿力学、牛顿力学 B、相对论、相对论 C、量子假说、量子假说 D、量子理论、相对论、量子理论、相对论课堂练习课堂练习:3、下列表述不正确的是、下列表述不正

13、确的是 A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础、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、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、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、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的进步 4、海王星的发现是根据、海王星的发现是根据 A、哥白尼日心说的推算、哥白尼日心说的推算 B、牛顿理论的推测、牛顿理论的推测 C、法拉第演说计算、法拉第演说计算 D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示、爱因斯坦对时间、空间属性

14、的揭示5、材料解析题：、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。导着我们的物理学思想。请回答：请回答：“牛顿时代牛顿时代”在物理学上指什么时代？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。斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说

15、出你的理由。经典力学体系建立的时代经典力学体系建立的时代 爱因斯坦认为，牛顿爱因斯坦认为，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。，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，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。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

16、学基础上发展起来的，两者之间是继承与发展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。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、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。国家。1945年年8月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹月，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，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

17、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？我们应如何对待科学的发展？答题要点：答题要点：科学理论对科学技术的发展有巨大的推动作用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，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。生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。敢于质疑敢于质疑勇于创新勇于创新 实践出真知实践出真知 1955 1955年年4 4月月1818日爱因斯坦因主动脉瘤破裂逝世于普林斯

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圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼。结束了那朴素的葬礼。但谁也不知道，一直是爱因斯坦仰慕者但谁也不知道，一直是爱因斯坦仰慕者主治医生贺维主治医生贺维博士博士隐瞒了一个惊人秘密：他悄悄地切开爱因斯坦的头皮，隐瞒了一个惊人秘密：他悄悄地切开爱因斯坦的头皮，将他的大脑完整地取出，浸泡在

19、防腐药水里并带回家隐藏将他的大脑完整地取出，浸泡在防腐药水里并带回家隐藏起来！直到尸身第二天被火化时，爱因斯坦的家人还不知起来！直到尸身第二天被火化时，爱因斯坦的家人还不知道大脑已不翼而飞。道大脑已不翼而飞。他认为如此伟大的大脑，应该进行研他认为如此伟大的大脑，应该进行研究，并最终将其切成究，并最终将其切成240240片。然而，这却片。然而，这却成为成为2020世纪最传世纪最传奇的谜团之一，奇的谜团之一，至今也没有结论。至今也没有结论。爱因斯坦的大脑之谜爱因斯坦的大脑之谜物理学的新发现：物理学的新发现：X射线、放射性和电子射线、放射性和电子微观现象微观现象经典物理学经典物理学人们日常生活人们日

20、常生活，这三大发现都无法用经典物理学来解析，与经典物理这三大发现都无法用经典物理学来解析，与经典物理学的理论体系产生了尖锐的矛盾，揭示了经典物理学学的理论体系产生了尖锐的矛盾，揭示了经典物理学的局限性。的局限性。物理学要进行一场彻底的变革。物理学要进行一场彻底的变革。普朗克：普朗克：“老师，我准备把我的一生都献给物理老师，我准备把我的一生都献给物理学！学！”老师：老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的学年轻人，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，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。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，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。人类对自然界的认识已经到了尽头。经典物理学是以日常生活中常见的低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，是与物质运动间和空间被认为是绝对的，是与物质运动无关的因素。无关的因素。因此，一旦物理学研究的这种基础发因此，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光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。得不准确。