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學案29 現(xiàn)代科學革命,第六單元 現(xiàn)代世界的科技與文化,學習探究區(qū),反饋訓練區(qū),教材問題解答,知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認識其意義。,,課標要求,,學習探究區(qū),一、經(jīng)典物理學的危機與愛因斯坦的相對論,1.經(jīng)典物理學的成就 (1)在經(jīng)典力學的基礎上，19世紀物理學領域取得了長足的進步，把人類對自然界的認識推進到前所未有的深度和廣度。 (2)人們把以________為代表的經(jīng)典物理學看做絕對權威的理論。,歷史敘述,2.經(jīng)典物理學的危機 (1)19世紀末，物理學上出現(xiàn)的一系列新的發(fā)現(xiàn)，無法用經(jīng)典物理學來解釋，這使得經(jīng)典物理學陷入了 ，面臨著挑戰(zhàn)。 (2)物理學面臨危機的同時，也迎來了一場偉大的革命。,,答案,危機,牛頓力學,3.相對論的提出 (1)1905年，愛因斯坦發(fā)表《論動體的電動力學》一文，完整地提出了 。 (2)1916年，又建立了廣義相對論。 4.相對論的主要內(nèi)容：相對論的兩個基本原理是 和光速不變原理。時間和空間都是物質存在的形式，時間、空間、運動、質量是相對的，可以互相轉化。,狹義相對論,相對性原理,,答案,5.相對論誕生的意義 (1)相對論的提出為物理學的發(fā)展帶來了革命性的變化，成為現(xiàn)代物理學的一大支柱，愛因斯坦本人也成為繼牛頓之后的最偉大的科學家。 (2)是物理學領域最偉大的革命，在很大程度上解決了經(jīng)典物理學的危機，創(chuàng)立了一個全新的物理學世界，極大地擴展了物理學應用的領域。 (3)打破了經(jīng)典物理學_______的思維模式，為人們提供了辯證地看待世界的途徑。,絕對化,,答案,1.20世紀初，愛因斯坦提出的相對論，并沒有使牛頓力學失去輝煌。因為任何自然科學都經(jīng)歷了從低級到高級的發(fā)展歷程，相對論是對牛頓力學的發(fā)展，牛頓力學仍是現(xiàn)代物理學的重要基礎，二者是繼承與發(fā)展的關系，而不是相互排斥的關系。 2.為什么說相對論的提出是物理學領域的一次重大革命？ 它否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性。它也發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。,重點精講,光速不變原理 在狹義相對論中，指的是無論在何種慣性系中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。,重點精講,探究點1 經(jīng)典物理學的危機 材料,答案 科學家：牛頓。貢獻：創(chuàng)立經(jīng)典力學體系。挑戰(zhàn)：19世紀末，物理學的研究一方面深入物質內(nèi)部的微觀世界，另一方面擴展到整個宇宙，超出了經(jīng)典物理學的范圍，經(jīng)典物理學賴以建立的絕對時空觀受到嚴峻挑戰(zhàn)。,,答案,深化探究,思考 通過左圖提供的信息判斷圖中的人物是哪位科學家，他在科學領域最為重要的貢獻是什么？19世紀末，其科學成就面臨著怎樣的挑戰(zhàn)？,探究點2 愛因斯坦及其相對論 材料一 1905年愛因斯坦發(fā)表《論動體的電動力學》，為物理學的發(fā)展帶來了革命性的變化。為紀念這一成果誕生100周年，2005年被定為“世界物理年”。 材料二 愛因斯坦堅信對希特勒只有用暴力才能遏制，于是他寫信給當時的美國總統(tǒng)羅斯福，向他通報核裂變的能力……1945年秋天美國用兩顆原子彈轟炸了日本廣島和長崎，從而加速了世界大戰(zhàn)的結束……愛因斯坦并沒有參與開發(fā)核武器，當他聽到核彈轟炸廣島的消息時，沮喪地說：“嗚呼，哀哉?！彼谕砟曛铝τ诜磳υ游淦?。,思考 (1)根據(jù)材料一，指出愛因斯坦創(chuàng)立了什么科學理論？對現(xiàn)代物理學作出了怎樣的貢獻？,答案 狹義相對論。改變了牛頓力學的時空觀念，為原子能的利用奠定了理論基礎，是現(xiàn)代物理學領域一次偉大的革命。,,答案,(2)材料二中愛因斯坦通報核裂變的能力的用意何在？后來愛因斯坦對研發(fā)核武器的態(tài)度發(fā)生了什么變化？從中體現(xiàn)了他怎樣的社會責任感？,答案 用意：利用核武器迅速消滅德國法西斯。 變化：反對使用核武器。 社會責任感：珍愛和平，反對戰(zhàn)爭，用科學造福人類。,二、量子理論中的微觀世界,1.提出和發(fā)展 (1)1900年， 提出了量子假說。 (2) 提出了光的量子理論，丹麥物理學家玻爾提出了原子的量子理論。在此基礎上，量子力學建立起來了。 2.意義 (1)量子理論是現(xiàn)代物理學領域的另一大支柱，是20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一，使人類對 的基本認識有了革命性的進步。,歷史敘述,愛因斯坦,普朗克,微觀世界,,答案,(2)量子力學對許多科學領域都產(chǎn)生了重大影響，帶來了許多劃時代的技術創(chuàng)新，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生活。,量子力學成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導著人們向物質運動的各個層面進行深入探討。量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發(fā)生了重大革命。(人民版),教材互補,愛因斯坦的相對論仍然是對宏觀世界的探究與認識，而量子論的提出使人類對世界的研究進入微觀世界。,量子理論及在此基礎上發(fā)展起來的量子力學，極大地促進了原子物理、固體物理、原子核物理等學科的發(fā)展，標志著人類對客觀世界的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界，開創(chuàng)了物理學的新紀元。,歸納總結,誤區(qū)警示,經(jīng)典力學、量子理論和相對論之間的關系 (1)牛頓力學的創(chuàng)立為相對論的提出奠定了基礎。 (2)相對論是對牛頓力學的繼承和發(fā)展，否定了牛頓力學的絕對時空觀，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。 (3)量子理論和相對論的提出，使人們對物質世界的認識深入到微觀領域和宏觀宇宙世界。量子理論和相對論一起，構成了現(xiàn)代物理學的基礎，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。,核心比較,探究點1 量子理論產(chǎn)生的背景 材料 19世紀末20世紀初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開了原子的大門，使人們對物質的認識深入到了原子內(nèi)部。但大量實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體運動規(guī)律來描述。經(jīng)典物理學所研究的是具有相當?shù)闹庇^性，全都看得見、摸得著的所謂宏觀物體，無法正確描述原子內(nèi)部世界里的各種粒子。 科學家們?yōu)榱丝偨Y熱輻射的規(guī)律，推導出了兩個公式。但這兩個公式的計算結果總是和實驗結果不相符合。,深化探究,答案 尷尬：微觀粒子的運動不能用經(jīng)典物理學的原理解釋，經(jīng)典物理學存在局限性，面臨著危機和挑戰(zhàn)。 解決：1900年，德國物理學家普朗克提出了量子假說，后來，愛因斯坦提出了光的量子理論，丹麥物理學家玻爾提出了原子的量子理論。使人類對微觀世界的基本認識取得了革命性的進步。,,答案,加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光,思考 上述材料說明經(jīng)典物理學在19世紀末20世紀初面臨怎樣的“尷尬”？是怎樣解決的？,探究點2 量子理論的主要內(nèi)容和意義 材料一 有人認為：“量子力學成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導著人們向物質運動的各個層面進行深入探討?！?材料二 普朗克提出了量子理論假說后，因為思想僵化，不但不敢相信自己的理論，反而把自己提出的理論收回去。1900年，43歲的普朗克發(fā)表了他劃時代的革命性的量子假說。但是他想方設法要把量子假說納入經(jīng)典物理學理論中去，然而終歸徒勞。這些徒勞無益的做法持續(xù)了許多年，花費了他不少心血。,,答案,思考 (1)你同意材料一中的觀點嗎？為什么？,答案 同意。因為量子理論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步，彌補了經(jīng)典物理學的不足，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式；量子理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。,答案 啟發(fā)：勇于創(chuàng)新，堅持真理等。 態(tài)度：辯證分析新舊事物的優(yōu)劣之處，堅持和發(fā)揚好的一面，摒棄壞的一面。,,答案,(2)從材料二中你可以得到怎樣的啟發(fā)？對新與舊的事物我們應該采取怎樣的一種態(tài)度？,,返回,課堂小結,,反饋訓練區(qū),1.1949年11月，倫敦《泰晤士報》的標題《科學革命 新時空論 牛頓引力論的顛覆》極為醒目。該報道的主題可能是( ) A.愛因斯坦與相對論 B.普朗克與量子論 C.達爾文與進化論 D.瓦特與萬能蒸汽機,1,2,3,4,5,6,解析 愛因斯坦的相對論闡述了新的時空觀，是對近代物理學框架的重大突破，故A項正確； 普朗克的量子論是對微觀世界認識的革命性進步，與時空觀無關，故B項錯誤； 達爾文的進化論闡述的是生物的進化和演變，與材料無關，故C項錯誤； 瓦特改良的蒸汽機解決了機器的動力問題，與材料無關，故D項錯誤。,A,,解析答案,2.下圖是熱播電視劇《宮鎖心玉》中的女主角洛晴川，她從21世紀穿越時空回到了清朝。為這種文學藝術表現(xiàn)手法提供科學依據(jù)的是( ) A.基因改造工程 B.進化論 C.相對論 D.量子論,解析 相對論認為，時間和空間都是物質存在的形式，隨著物質運動速度的變化而變化。,C,,解析答案,1,2,3,4,5,6,3.愛因斯坦的相對論修正了經(jīng)典力學體系，并非否定。在相對論中，牛頓三大定律依然正確，只不過在分析問題時還要考慮到相對論的效應而已。以上闡述的相對論與經(jīng)典力學的關系是( ) A.各自獨立 B.繼承與發(fā)展 C.否定與對立 D.否定與發(fā)展,解析 根據(jù)辯證法和唯物論，愛因斯坦的相對論是對牛頓經(jīng)典力學的繼承與發(fā)展。,B,,解析答案,1,2,3,4,5,6,4.論文的關鍵詞對內(nèi)容有著提綱挈領的作用。有一篇評論某歷史人物的論文，關鍵詞有“以太”“光速”“宇宙”“質能”等，該人物最有可能是( ) A.達爾文 B.牛頓 C.普朗克 D.愛因斯坦,解析 A項與關鍵詞無關，排除； B項與質能無關，排除； C項與宇宙無關，排除； D項正確。,D,,解析答案,1,2,3,4,5,6,,5.《宇宙探險》一書認為，由于科學家“揭示了時間、空間與物質分布、運動之間的辯證關系，提出了新的宇宙觀，同時使得現(xiàn)代物理學和天文學如此結合而產(chǎn)生了天體物理學，為人類研究和探索宇宙提供了新的更廣泛的途徑?！蹦阏J為為此做出最重要貢獻的應是( ) A.創(chuàng)立萬有引力的牛頓 B.創(chuàng)立相對論的愛因斯坦 C.提出量子假說的普朗克 D.提出太陽中心說的哥白尼,解析 從材料“揭示了時間、空間與物質分布、運動之間的辯證關系”可以很容易地推斷出答案。,B,解析答案,1,2,3,4,5,6,,6.愛因斯坦評價19世紀末20世紀初誕生的某物理學理論時說：“這一發(fā)現(xiàn)成為20世紀整個物理學研究的基礎……要是沒有這一發(fā)現(xiàn)，那就不可能建立起分子、原子以及支配它們變化的能量過程的有用理論。”材料中的“這一發(fā)現(xiàn)”( ) A.說明了空間和時間會隨著物質運動速度的變化而變化 B.說明了空間和時間的性質取決于物質的運動和本身的分布狀態(tài) C.與物理學界長期信奉的“自然界無跳躍”的原則是一致的 D.開闊了人們的眼界，并改變了人們認識世界的角度和方式,解析 分析材料可知“這一理論”是指量子理論，A、B項是指相對論，C項是指生物進化論。,D,返回,解析答案,2,3,4,5,6,,教材問題解答,課中思考題 量子理論和相對論的提出有什么共同點？這說明了什么？ 共同點：從背景上看，19世紀末，物理學得到了極大發(fā)展，物理學的研究一方面深入到物質內(nèi)部的微觀世界，另一方面擴展到整個宇宙。但是，一系列新發(fā)現(xiàn)無法用經(jīng)典物理學來解釋，使其陷入了危機，面臨著挑戰(zhàn)。從產(chǎn)生的過程看，都是科學大師們敢于向權威挑戰(zhàn)，追求真理的結果；都經(jīng)歷了一個產(chǎn)生、發(fā)展和完善的過程，如相對論經(jīng)歷了由狹義相對論到廣義相對論的發(fā)展，量子論則經(jīng)歷了量子假說、光的量子理論、原子的量子理論、量子力學的發(fā)展過程。說明的問題：科學的發(fā)展以前人的成果為基礎，又在不斷地超越前人，挑戰(zhàn)未知世界。,閱讀與思考 啟發(fā)：不要被常識和日常經(jīng)驗所蒙蔽，常識并不一定總是正確的；我們要對新生事物抱有正確的態(tài)度；要如同愛因斯坦一樣敢于向權威挑戰(zhàn)，追求真理。,解析與探究 愛因斯坦向羅斯福總統(tǒng)提議在德國之前研制出原子彈，是出于防止德國形成核優(yōu)勢考慮的，這種做法是正確的。后來后悔是因為美軍在日本投放原子彈，傷害了眾多無辜平民的生命。從中得到的啟示是要大力發(fā)展科學事業(yè)，并最大限度地運用科學為人類造福，而不是使科學成為人類的殺手。,自我測評 現(xiàn)代物理學的兩大理論支柱是相對論和量子論。相對論和量子論正確地反映了宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界的客觀規(guī)律，打破了經(jīng)典物理學絕對化的思維模式，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。相對論和量子論的提出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。,,返回,