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第六單元 現(xiàn)代世界的科技與文化 第25課現(xiàn)代科學(xué)革命 課標(biāo)要求知道相對論 量子論的主要內(nèi)容 認(rèn)識其意義 1 經(jīng)典物理學(xué)的成就 1 在經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上 19世紀(jì)物理學(xué)領(lǐng)域取得了長足的進步 把人類對自然界的認(rèn)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(xué)看做絕對權(quán)威的理論 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理 知識 點撥 一 經(jīng)典物理學(xué)的危機 牛頓力學(xué) 2 經(jīng)典物理學(xué)的危機 1 19世紀(jì)末 物理學(xué)上出現(xiàn)的一系列新的發(fā)現(xiàn) 無法用 來解釋 這使得經(jīng)典物理學(xué)陷入了危機 面臨著挑戰(zhàn) 2 物理學(xué)面臨危機的同時 也迎來了一場偉大的革命 經(jīng)典物理學(xué) 二 愛因斯坦與相對論1 提出 20世紀(jì)初 愛因斯坦提出的 為物理學(xué)的發(fā)展帶來了革命性的變化 愛因斯坦成為繼牛頓之后最偉大的科學(xué)家 2 內(nèi)容 和 時間 空間 運動 質(zhì)量是相對的 可以互相轉(zhuǎn)化 3 意義 相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域最偉大的革命 相對性原理 光速不變原理 相對論 1 它在很大程度上解決了19世紀(jì)末出現(xiàn)的經(jīng)典物理學(xué)的危機 可以廣泛地解釋不同運動狀態(tài)的物質(zhì) 創(chuàng)立了一個全新的物理學(xué)世界 極大地擴展了物理學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域 2 相對論也打破了經(jīng)典物理學(xué) 的思維模式 為人們提供了辯證地看待世界的途徑 溫馨提示愛因斯坦的相對論只是否定了牛頓的絕對時空觀 并沒有否定整個牛頓力學(xué) 牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個特例 絕對化 三 量子理論中微觀世界1 誕生 1900年 提出了量子假說 2 發(fā)展 愛因斯坦提出了光的量子理論 丹麥物理學(xué)家玻爾提出了 3 影響 1 量子理論是20世紀(jì)最深刻 最有成就的科學(xué)理論之一 使人類對微觀世界的基本認(rèn)識有了革命性的進步 普朗克 原子的量子理論 2 量子力學(xué)對化學(xué) 生物學(xué) 醫(yī)學(xué) 考古學(xué) 古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大影響 帶來了許多劃時代的技術(shù)創(chuàng)新 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 4 近代物理學(xué)興起的意義量子理論和相對論一起 構(gòu)成了 的基礎(chǔ) 彌補了經(jīng)典物理學(xué)的不足 描繪了一個嶄新的宏觀宇宙世界和微觀粒子世界 大大開闊了人們的視野 改變了人們看世界的角度和方式 它們不僅對物理科學(xué)本身 對自然科學(xué) 而且對整個人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響 現(xiàn)代物理學(xué) 課堂講義理解 深化 探究 主題相對論 量子論的地位和異同 1 地位 1 相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀 深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性 樹立了新的時空觀 運動觀 物質(zhì)觀 推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度 這一理論被后人譽為20世紀(jì)人類思想史上最偉大的成就之一 2 量子理論的形成標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識 開始從宏觀世界深入到微觀世界 同時 在量子論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子力學(xué) 極大地促進了原子物理 固體物理和原子核物理等科學(xué)的發(fā)展 3 相對論和量子理論彌補了經(jīng)典物理學(xué)的不足 掀起了物理學(xué)的革命 構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架 成為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱 2 異同 1 異 相對論以宏觀世界為研究對象 量子論以微觀粒子世界為研究對象 2 同 背景 都是在經(jīng)典物理學(xué)陷入危機 面臨挑戰(zhàn)的情況下提出的 過程 剛開始都是作為假說 后來都得到精確的實驗證明 地位 相對論與量子論共同構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架 都是科學(xué)大師敢于向權(quán)威挑戰(zhàn) 勇于追求真理的結(jié)果 探問題材料一有人認(rèn)為相對論出現(xiàn)后 牛頓在歷史上的光輝會完全被抹掉 而愛因斯坦卻說 在牛頓時代 牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路 牛頓所創(chuàng)造的概念 至今仍然指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想 材料二科學(xué)家們?yōu)榱丝偨Y(jié)熱輻射規(guī)律 推導(dǎo)出兩個公式 但這兩個公式的計算結(jié)果總是與實驗結(jié)果不相符合 加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光 1 材料一中 你同意哪一種觀點 請說出你的理由 答案同意愛因斯坦的觀點 因為牛頓力學(xué)體系的建立是近代科學(xué)形成的標(biāo)志 在歐洲啟蒙思想宣揚科學(xué) 反對封建神學(xué)的運動中發(fā)揮了極大的作用 以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)開創(chuàng)了一個嶄新的科學(xué)時代 相對論是在經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 兩者之間是繼承與發(fā)展而不是相互排斥的關(guān)系 2 材料二中的情況說明了什么問題 是如何得到解決的 答案微觀粒子的運動不能用經(jīng)典物理學(xué)的原理說明 經(jīng)典物理學(xué)存在局限性 面臨著危機和挑戰(zhàn) 1900年 德國物理學(xué)家普朗克提出量子假說 后來 愛因斯坦提出了光的量子理論 丹麥物理學(xué)家玻爾提出原子的量子理論 使人類對微觀世界的基本認(rèn)識取得了革命性的進步 教方法現(xiàn)代物理學(xué)的三個 二 兩大背景 牛頓經(jīng)典力學(xué)被權(quán)威化 經(jīng)典物理學(xué)受到挑戰(zhàn) 兩大支柱 相對論和量子論 兩個人物 愛因斯坦 普朗克 當(dāng)堂檢測鞏固 應(yīng)用 反饋 1 19世紀(jì)末 經(jīng)典物理學(xué)陷入危機且面臨的挑戰(zhàn)有 物理學(xué)一系列新的發(fā)現(xiàn)與經(jīng)典物理學(xué)的理論體系產(chǎn)生了尖銳的矛盾 物理學(xué)家們實驗的結(jié)果證明 以太 不存在 愛因斯坦提出相對論 量子假說的提出A B C D 解析本題考查經(jīng)典物理學(xué)面臨的危機與挑戰(zhàn) 結(jié)合所學(xué)知識可知 正確 都出現(xiàn)在20世紀(jì) 不符合19世紀(jì)末的要求 1 2 3 4 5 6 A 2 英國皇家學(xué)會會長湯姆遜說 愛因斯坦的相對論是人類思想史上最偉大的成就之一 也許就是最偉大的成就 他不是發(fā)現(xiàn)了一個孤島 而是發(fā)現(xiàn)了新的科學(xué)思想的新大陸 對此理解不正確的是 A 愛因斯坦徹底否定了牛頓的經(jīng)典物理學(xué) 帶來了物理學(xué)領(lǐng)域的革命B 相對論的提出拓展了物理學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域 提供了辯證地看待世界的途徑 1 2 3 4 5 6 C 相對論解決了經(jīng)典物理學(xué)遇到的難題 將人類的研究深入到高速運動和微觀世界D 他不僅對物理學(xué)本身 對自然科學(xué) 而且對整個人類的思維都產(chǎn)生了巨大的影響解析愛因斯坦對牛頓的經(jīng)典物理學(xué)是批判地繼承 而非 徹底否定 故A項表述錯誤 答案A 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 3 電視連續(xù)劇 天仙配 有這樣的情節(jié) 唐朝張百忍因孝道而升天成為玉皇大帝 而后他的年齡基本上是恒定的 七仙女亦然 永葆青春 假設(shè)此情景成立 其科學(xué)依據(jù)最有可能的是 A 相對論B 量子論C 經(jīng)典力學(xué)D 進化論解析根據(jù)愛因斯坦的相對論 時間 空間 質(zhì)量等都不是固定不變的 而是處在不斷的變化中 A 1 2 3 4 5 6 4 愛因斯坦這樣評價普朗克的發(fā)現(xiàn) 這一發(fā)現(xiàn)成為二十世紀(jì)物理學(xué)研究的基礎(chǔ) 從那個時候起幾乎完全決定了物理學(xué)的發(fā)展 要是沒有這一發(fā)現(xiàn) 那就不可能建立起分子 原子及支配它們變化的能量過程的有用理論 這一 發(fā)現(xiàn) 是 A 相對論B 經(jīng)典力學(xué)C 進化論D 量子論解析1900年 普朗克提出量子論 D 5 把能量的變化看成是跳躍式的進行 成功地解釋了經(jīng)典理論無法解釋的某些現(xiàn)象 打破了經(jīng)典物理學(xué)中一切過程都是連續(xù)變化的觀念 這一理論的誕生主要由下列哪一問題引發(fā) A 研究熱輻射B 揭示時空本質(zhì)屬性C 解釋光電效應(yīng)D 預(yù)測未知行星方位 1 2 3 4 5 6 解析材料體現(xiàn)的是量子理論的相關(guān)研究 它是19世紀(jì)末科學(xué)家在研究熱輻射問題的基礎(chǔ)上進一步研究的結(jié)果 A項正確 B項體現(xiàn)的是相對論思想 C項是材料中現(xiàn)象進一步發(fā)展的結(jié)果 D項是牛頓經(jīng)典力學(xué)的成就 B C D三項均不符合題干要求 答案A 1 2 3 4 5 6 6 閱讀下列材料 回答問題 材料一19世紀(jì)末 正當(dāng)物理學(xué)家們在慶賀 物理學(xué)大廈 落成之際 科學(xué)實驗卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的事實 首先是世紀(jì)之交物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn) 電子 X射線和放射性現(xiàn)象 其次是經(jīng)典物理學(xué)的萬里晴空中出現(xiàn)了兩朵 烏云 以太漂移 的 零結(jié)果 和黑體輻射的 紫外災(zāi)難 1 2 3 4 5 6 材料二20世紀(jì)初 愛因斯坦發(fā)表了具有劃時代意義的論文 為物理學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻 為紀(jì)念這一奇跡100周年 2004年6月10日 聯(lián)合國大會召開第58次會議鼓掌通過了2005年為 國際物理學(xué)年 的決議 1 2 3 4 5 6 1 材料一中的 物理學(xué)大廈 指的是什么 它是在怎樣的背景下落成的 2 20世紀(jì)初 物理學(xué)理論有什么新發(fā)展 其發(fā)展的原因是什么 3 物理學(xué)理論的新發(fā)展在當(dāng)時有什么意義 解析本題主要考查了19世紀(jì)末20世紀(jì)初經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)過渡的背景 內(nèi)容及意義 結(jié)合材料和所學(xué)知識回答即可 1 2 3 4 5 6 答案 1 經(jīng)典物理學(xué) 背景 資本主義經(jīng)濟的發(fā)展 人文主義的興起和發(fā)展極大地解放了人們的思想 自然科學(xué)從神學(xué)的束縛中解脫出來 2 新發(fā)展 由經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到相對論 原因 科技革命的推動 經(jīng)典物理學(xué)出現(xiàn)危機 科學(xué)理論有了重大突破 1 2 3 4 5 6 3 相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域最偉大的革命 在很大程度上解決了19世紀(jì)末出現(xiàn)的經(jīng)典物理學(xué)的危機 極大地擴展了物理學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域 同時 相對論也打破了經(jīng)典物理學(xué)絕對化的思維模式 為人們提供了辯證地看待世界的途徑 1 2 3 4 5 6 教材問題解答 課中思考 教材P108 提示 1 要結(jié)合哲學(xué)原理來說明它們的共同點 相對論和量子理論的提出剛開始只是作為假說 是經(jīng)典物理學(xué)在某些領(lǐng)域已經(jīng)十分完善但在另外的領(lǐng)域卻遭遇重重問題的情況下 作為一種解釋提出的 但后來它們都得到精確結(jié)果的證明 并對修正經(jīng)典物理學(xué)的不足和謬誤之處起到了關(guān)鍵作用 成為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱 2 這說明新事物的出現(xiàn)都是需要時間和過程的 人類的認(rèn)識是一個不斷前進的過程 是不斷遭遇困惑和不斷看清事實找尋真理的過程 此問題可以從哲學(xué)的多個方面解釋 可以展開課堂討論 鼓勵學(xué)生暢所欲言 答案不求唯一 閱讀與思考 教材P109 提示本題主要闡述日常經(jīng)驗和理論的關(guān)系 日常生活帶給我們的經(jīng)驗是直觀的 表面的 而物理學(xué)上的理論是必須經(jīng)過精確的 理想的條件下的實驗來證明的 理論可能和我們的日常生活相距甚遠(yuǎn) 但理論一旦應(yīng)用于實際 便會由里到外改變我們的日常生活 直至我們的日常經(jīng)驗 很多理論在提出伊始 都因為和日常經(jīng)驗背道而馳而遭到質(zhì)疑 但真理并不因為質(zhì)疑而黯淡 真理由事實證明 可以在闡述抽象原理的時候 舉出生活中的具體例子說明日常經(jīng)驗和理論之間的差距 解析與探究 教材P109 提示 1 愛因斯坦是基于他對于維護人類和平的熱忱而做出上述舉動的 也是正確的 2 啟發(fā) 科學(xué)研究應(yīng)該用于促進社會發(fā)展 保障人類和平等方面 科學(xué)對軍事技術(shù)進步的推動作用巨大 有時能起到以暴制暴 從而換取和平的作用 科學(xué)研究的初衷 與其后的實際應(yīng)用的效果之間可能會出現(xiàn)較大偏差等等 3 態(tài)度 科學(xué)發(fā)展的本身 是客觀而不受任何利益集團左右的 我們應(yīng)該以理性的態(tài)度來看待科學(xué)的發(fā)展 既要努力學(xué)習(xí) 進一步推動科學(xué)的發(fā)展 但同時也要控制科研成果的實際應(yīng)用向著保障人類福祉的方向發(fā)展 本題屬于開放性問題 應(yīng)鼓勵學(xué)生暢所欲言 答案不求唯一 自我測評 教材P109 提示 1 現(xiàn)代物理學(xué)的主要貢獻是相對論和量子理論的提出 2 歷史影響 現(xiàn)在 相對論已經(jīng)融入到科學(xué)的各個領(lǐng)域 許多現(xiàn)代自然科學(xué)的學(xué)科 如天文學(xué) 光學(xué) 量子力學(xué)都是在相對論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 相對論與現(xiàn)代科學(xué)的聯(lián)系是如此緊密 以至于任何人想打倒它 都需要做徹底推翻現(xiàn)今科學(xué)的所有物理定律 否定所有科學(xué)領(lǐng)域的尖端技術(shù)成果的準(zhǔn) 備 量子理論的建立是人類認(rèn)識史上的又一次飛躍 它使人們的認(rèn)識深入到微觀世界的領(lǐng)域 量子理論在解決原子領(lǐng)域的一系列重大問題中取得了很大成功 物理學(xué)在相對論和量子力學(xué)這兩大基石上迅速建立起了現(xiàn)代物理學(xué)的大廈 從此 原子和分子物理學(xué) 核物理學(xué) 凝聚態(tài)物理學(xué) 低溫物理學(xué)等邊緣學(xué)科紛紛建立 形成了許多新的獨立的體系