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第25課 現(xiàn)代科學革命,,導 入,一、經(jīng)典物理學的危機,二、現(xiàn)代物理學的興起,請看圖回答：他們分別是什么人？做出了什么貢獻？,,伽利略——開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學，被譽為“近代科學之父”經(jīng)典力學的奠基者,牛頓——發(fā)現(xiàn)了著名的萬有引力定律和牛頓力學三定律，建立了經(jīng)典力學的基本體系，實現(xiàn)了物理學史上的第一次大飛躍經(jīng)典力學的建立者,請思考牛頓的主要貢獻及牛頓力學的影響,經(jīng)典力學創(chuàng)立以后，人們把經(jīng)典力學看作絕對權(quán)威的理論，認為一切自然現(xiàn)象都可以用經(jīng)典力學加以說明。事實果真如此嗎？,,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,1.時間：17—19世紀 2.基礎(chǔ)：17世紀牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學,3.發(fā)展：到19世紀，在經(jīng)典力學的基礎(chǔ)上，光學、熱力學、電磁學、天體物理學等新興學科取得了長足的進步，形成了經(jīng)典物理學體系。,4.意義： 經(jīng)典物理學把人類對自然界的認識推進到前所未有的深度和廣度。,（二）經(jīng)典物理學的危機 1.經(jīng)典物理學的絕對化 2.物理學的新發(fā)現(xiàn),一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,經(jīng)典力學的困境：在經(jīng)典力學體系中，時間和空間的量度是絕對不變的。隨著生產(chǎn)實踐特別是科學實驗的發(fā)展，卻出現(xiàn)了一些由“絕對時空觀”解釋不了的實驗事實。比如，電磁波、廣電傳播和快速的電子運動等，都不遵循牛頓力學定律。為了檢驗以太的存在的假說，1887年，美國物理學家邁克耳遜和莫雷用實驗來證實以太的存在。實驗的零結(jié)果否定了以太的存在。 思考：“以太”是什么？物理學家尋找“以太”的結(jié)果對物理學的發(fā)展產(chǎn)生了什么影響？,探究,“以太”是指被用來表示占據(jù)并充滿整個宇宙的一種媒質(zhì)。 影響：由于“以太”的不存在，使得經(jīng)典物理學賴以建立絕對時空觀受到了嚴峻的挑戰(zhàn)。引起物理學的一場革命，在革命中量子論和相對論誕生了。,二、現(xiàn)代物理學的興起 （一）愛因斯坦與相對論 1. 相對論的提出：,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學的危機,愛因斯坦提出相對論,,20世紀初，愛因斯坦提出相對論為物理學的發(fā)展帶來了革命性的變化。,二、現(xiàn)代物理學的興起 （一）愛因斯坦與相對論 1. 相對論的提出：,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學的危機,,愛因斯坦是現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者和奠基人。1879年3月14日生于德國的烏爾姆，1955年4月18日卒于美國的普林斯頓。1900年畢業(yè)于瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學，1905年獲蘇黎世大學博士學位。1909年任蘇黎世大學理論物理學副教授，1911年任布拉格大學教授，兩年后任德國威廉皇家物理研究所所長、柏林大學教授，當選為普魯士科學院院士。1932年受希特勒迫害離開德國，1933年10月定居美國。,2.相對論的兩個基本原理：,相對性原理和光速不變原理,二、現(xiàn)代物理學的興起 （一）愛因斯坦與相對論 1. 相對論的提出：,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學的危機,,相對論分為狹義相對論和廣義相對論。 狹義相對論： 1.否定了牛頓的絕對空間和絕對時間觀念，指出時間、空間和物質(zhì)運動不是各自孤立存在的，時間和空間是隨著物質(zhì)運動而變化的，物質(zhì)的質(zhì)量也是隨運動速度的變化而變化的，揭示了空間、時間、物質(zhì)運動之間的本質(zhì)上的統(tǒng)一性，從而建立一個既適用于宏觀低速又適用于微觀高速的運動理論。 2.質(zhì)量和能量之間有密切的關(guān)系，從而推導出著名的質(zhì)能關(guān)系式E＝mc2。 廣義相對論： 進一步揭示了時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)分布的關(guān)系，指出物質(zhì)間存在的萬有引力是由于物質(zhì)的存在和分布使時間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的。,相對論的提出是物理學思想的一場重大革命，相對論既是原子內(nèi)部的微觀物理學的基礎(chǔ)，也是天體物理學和宇宙學的基礎(chǔ)。,（1）相對論的觀點提醒人們，不要被常識和日常經(jīng)驗所蒙蔽，常識不一定是正確的。 （2）相對論提出是物理學領(lǐng)域最偉大的革命。 （3）相對論打破了經(jīng)典物理學絕對化的思維，為人們提供了辯證地看待世界的途徑。,2.相對論的兩個基本原理：,二、現(xiàn)代物理學的興起 （一）愛因斯坦與相對論 1. 相對論的提出：,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學的危機,3.意義：,,愛因斯坦能夠取得偉大成就有哪些條件? （1）科學發(fā)展提供的基礎(chǔ)； （2）科學發(fā)展需要提供動力； （3）個人堅持不懈勤奮追求真理的優(yōu)秀品質(zhì)； （4）科學的工作和研究方法。,發(fā)散思維：,二、現(xiàn)代物理學的興起 （一）愛因斯坦與相對論,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學的危機,（二）量子理論中的微觀世界,1.提出：,德國物理學家普朗克,普朗克首創(chuàng)量子論,,普朗克,,普朗克是近代偉大的德國物理學家，量子論的奠基人，1858年4月23日生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。1900年，他在黑體輻射研究中引入能量量子。,普 朗 克,課外探究,,學習探究,共同點： 從背景上看，19世紀末，物理學得到了極大的發(fā)展，物理學的研究一方面深入到物質(zhì)內(nèi)部的微觀世界，另一方面擴展到整個宇宙。但是，一系列新的發(fā)現(xiàn)無法用經(jīng)典物理學解釋，這使得經(jīng)典物理學陷入了危機，面臨著挑戰(zhàn)。 從產(chǎn)生過程看，第一，都是科學大師們敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，追求真理的結(jié)果。第二，都經(jīng)歷了一個產(chǎn)生發(fā)展完善的過程。 說明了社會意識是一定的社會存在的反映；任何事物的產(chǎn)生和發(fā)展都要經(jīng)歷一個曲折的過程。,量子力學的產(chǎn)生和相對論的產(chǎn)生有什么共同點？這說明了什么？,二、現(xiàn)代物理學的興起 （一）愛因斯坦與相對論,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學的危機,（二）量子理論中的微觀世界,1.提出：德國物理學家普朗克,2.發(fā)展,（1）愛因斯坦提出了光的量子理論； （2）丹麥物理學家玻爾提出了原子的量子理論； （3）在這個基礎(chǔ)上，一門新的物理學分支量子力學建立起來了。,二、現(xiàn)代物理學的興起 （一）愛因斯坦與相對論,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學的危機,（二）量子理論中的微觀世界,1.提出：德國物理學家普朗克,2.發(fā)展,3.意義：,（1）量子理論是現(xiàn)代物理學的另一大支柱，是20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一，使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步。 （2）量子力學對化學、生物學、醫(yī)學、考古學、古生物學和地質(zhì)學等科學領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大影響，帶來許多劃時代的技術(shù)創(chuàng)新，如半導體和激光器的發(fā)明等。這直接推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活。,二、現(xiàn)代物理學的興起 （一）愛因斯坦與相對論,一、經(jīng)典物理學的危機 （一）經(jīng)典物理學的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學的危機,（二）量子理論中的微觀世界,（三）現(xiàn)代物理學興起的意義,1.量子理論和相對論一起，共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)。,2.量子理論和相對論彌補了經(jīng)典物理學在宏觀世界和微觀的粒子世界面前的空缺，描繪了一個嶄新的世界，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式。,3.量子理論和相對論不僅對物理科學本身，對自然科學，而且對整個人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。,1、20世紀初，為物理學發(fā)展帶來革命性變化的是( ) A 牛頓力學 B 經(jīng)典物理學 C 相對論 D 電磁學,2、現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)和兩大支柱是 （ ） ①牛頓力學 ②相對論 ③量子論 ④分子論 A ①② B ③④ C ①④ D ②③,△鞏固練習：,C,D,3、下列表述不正確的是 （ ） A 牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學是經(jīng)典物理學的基礎(chǔ) B 經(jīng)典物理學所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象 C 相對論的提出證明經(jīng)典物理學是完全錯誤的 D 量子論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性進步,C,4、打破了經(jīng)典物理學的絕對化思維，為人們提供了辨 證地看待世界的途徑的成就是 （ ） A 相對論的提出 B 量子理論 C 量子假說 D 萬有引力定律,A,5、愛因斯坦的相對論與牛頓力學體系的關(guān)系( ) A 完全繼承 B 完全否定 C 有否定，有發(fā)展 D 沒有關(guān)系,C,6、19世紀末，以牛頓力學為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學出現(xiàn)危機的根本原因是 （） A 經(jīng)典物理學不夠完善 B 經(jīng)典物理學自身的局限性 C 物理學出現(xiàn)一系列新發(fā)現(xiàn) D 經(jīng)典物理學僅能解釋地球上的物理現(xiàn)象,B,愛因斯坦根據(jù)相對論的觀點提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美國總統(tǒng)羅斯福，建議美國研制原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)勝法西斯國家。1945年8月，美國先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。愛因斯坦為此非常懊悔。從這件事中，我們能得到什么啟發(fā)？我們應如何對待科學的發(fā)展？,科學理論對科學技術(shù)的發(fā)展有巨大的推動作用，但科學技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟?，推動生產(chǎn)力水平的提高，但如果運用不當，也能危害人類。,