第25課 現(xiàn)代科學(xué)革命

1、第第26課課 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱理論、現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱理論相對(duì)論、量子論出現(xiàn)相對(duì)論、量子論出現(xiàn)的歷史背景；的歷史背景；2、相對(duì)論的提出、主要內(nèi)容及意義；、相對(duì)論的提出、主要內(nèi)容及意義；3、 量子論的提出、主要內(nèi)容及意義；量子論的提出、主要內(nèi)容及意義；4、通過對(duì)相對(duì)論、量子論出現(xiàn)過程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)敢于懷通過對(duì)相對(duì)論、量子論出現(xiàn)過程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)敢于懷疑、勇于創(chuàng)新的精神。疑、勇于創(chuàng)新的精神。 一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)1、1719世紀(jì)牛頓經(jīng)典力學(xué)日趨完善、成熟。世紀(jì)牛頓經(jīng)典力學(xué)日趨完善、成熟。2、 19世紀(jì)末以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)無法解釋物世紀(jì)末以牛頓力學(xué)

2、為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)無法解釋物理學(xué)的新發(fā)現(xiàn)而陷入危機(jī)理學(xué)的新發(fā)現(xiàn)而陷入危機(jī)相對(duì)論和量子理論出現(xiàn)的背景相對(duì)論和量子理論出現(xiàn)的背景二、愛因斯坦與相對(duì)論二、愛因斯坦與相對(duì)論 愛因斯坦（愛因斯坦（Albert Einstein，1879-1955），）， 18791879年生于德國，年生于德國，是舉世聞名的德裔美國科學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人。是舉世聞名的德裔美國科學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人。愛愛因斯坦因斯坦1900年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學(xué)，年畢業(yè)于蘇黎士工業(yè)大學(xué)，1909年開始在大學(xué)任教，年開始在大學(xué)任教，1914年任威廉皇家物理研究所所長兼柏林大學(xué)教授。年任威廉皇家物理研究所所長兼柏林大學(xué)

3、教授。 1933年受希特年受希特勒迫害離開德國移居美國勒迫害離開德國移居美國, 愛因斯坦在物理學(xué)的許多領(lǐng)域都有貢獻(xiàn)，愛因斯坦在物理學(xué)的許多領(lǐng)域都有貢獻(xiàn)，比如建立狹義相對(duì)論并推廣為廣義相對(duì)論、提出光的量子概念，并比如建立狹義相對(duì)論并推廣為廣義相對(duì)論、提出光的量子概念，并以量子理論解釋光電效應(yīng)、輻射過程、固體比熱等。以量子理論解釋光電效應(yīng)、輻射過程、固體比熱等。1921年獲諾貝年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。爾物理學(xué)獎(jiǎng)。2 2、主要內(nèi)容：、主要內(nèi)容：相對(duì)性原理和光速不變?cè)?。相?duì)性原理和光速不變?cè)?。二、愛因斯坦與相對(duì)論二、愛因斯坦與相對(duì)論 3 3、意義：、意義：（1 1）解決了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，創(chuàng)造了一個(gè)全

4、新的物理）解決了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，創(chuàng)造了一個(gè)全新的物理學(xué)世界，擴(kuò)展了物理學(xué)的應(yīng)用的領(lǐng)域；學(xué)世界，擴(kuò)展了物理學(xué)的應(yīng)用的領(lǐng)域；（2 2）打破了經(jīng)典物理學(xué)絕對(duì)化的思維模式，為人們提供）打破了經(jīng)典物理學(xué)絕對(duì)化的思維模式，為人們提供了辯證看待世界的途徑了辯證看待世界的途徑。 1、相對(duì)論的提出、相對(duì)論的提出19051905年提出勻速運(yùn)動(dòng)體系狹義相對(duì)論；年提出勻速運(yùn)動(dòng)體系狹義相對(duì)論；19161916年提出加年提出加速運(yùn)動(dòng)體系的廣義相對(duì)論。速運(yùn)動(dòng)體系的廣義相對(duì)論。二、量子理論中的微觀世界二、量子理論中的微觀世界1.提出：提出： 德國物理學(xué)家普朗克德國物理學(xué)家普朗克普朗克（普朗克（185819471858194

5、7年），德年），德國物理學(xué)家、哲學(xué)家，量子理論的國物理學(xué)家、哲學(xué)家，量子理論的奠基人，奠基人，18791879年在慕尼黑大學(xué)獲得年在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教授?；鶢柎髮W(xué)任教授。18881888年任柏林大年任柏林大學(xué)理論物理研究所所長。他在物理學(xué)理論物理研究所所長。他在物理學(xué)上最大的貢獻(xiàn)是學(xué)上最大的貢獻(xiàn)是19001900年提出輻射年提出輻射量子假說。并因此獲得量子假說。并因此獲得19181918年諾貝年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。爾物理學(xué)獎(jiǎng)。2、主要內(nèi)容：、主要內(nèi)容：普朗克提出的量子假說、愛因斯坦提出光的量子理論、玻普朗克提出的量子假說、愛因斯坦

6、提出光的量子理論、玻爾提出原子的量子理論。爾提出原子的量子理論。3、意義：、意義：（1 1）量子理論是）量子理論是2020世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一，使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)步。一，使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)步。（2 2）量子力學(xué)對(duì)化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、考古學(xué)、古生物）量子力學(xué)對(duì)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，帶來許多劃時(shí)學(xué)和地質(zhì)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大影響，帶來許多劃時(shí)代的技術(shù)創(chuàng)新，直接推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上代的技術(shù)創(chuàng)新，直接推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生

7、活。改變了人類的物質(zhì)生活。4、現(xiàn)代物理學(xué)興起的意義、現(xiàn)代物理學(xué)興起的意義（1 1）量子理論和相對(duì)論一起，共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理）量子理論和相對(duì)論一起，共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。學(xué)的基礎(chǔ)。（2 2）量子理論和相對(duì)論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)在宏觀世）量子理論和相對(duì)論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)在宏觀世界和微觀的粒子世界的不足，大大開闊了人們的視界和微觀的粒子世界的不足，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式。野，改變了人們看世界的角度和方式。（3 3）量子理論和相對(duì)論不僅對(duì)物理科學(xué)本身，對(duì)自）量子理論和相對(duì)論不僅對(duì)物理科學(xué)本身，對(duì)自然科學(xué)，而且對(duì)整個(gè)人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅然科學(xué)，而且對(duì)整個(gè)人類的思維都產(chǎn)

8、生了不可磨滅的影響。的影響。1、愛因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場重大革、愛因斯坦相對(duì)論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一場重大革命，主要是因?yàn)槊?，主要是因?yàn)?否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀 揭示揭示了時(shí)間、空間并非絕對(duì)不變的本質(zhì)屬性了時(shí)間、空間并非絕對(duì)不變的本質(zhì)屬性 打破了經(jīng)典力打破了經(jīng)典力學(xué)體系的局限性學(xué)體系的局限性 使人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)開始從宏觀使人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)開始從宏觀世界深入到微觀世界世界深入到微觀世界A B C D 2、 現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)是現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)是A、牛頓力學(xué)牛頓力學(xué) B、相對(duì)論相對(duì)論 C、量子假說量子假說 D、量子理論、相對(duì)論量子理論、相對(duì)論A D

9、、量子理論、相對(duì)論量子理論、相對(duì)論課堂練習(xí)課堂練習(xí)3、下列表述不正確的是、下列表述不正確的是A、牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)B、經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象C、相對(duì)論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯(cuò)誤的相對(duì)論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯(cuò)誤的D、量子理論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性量子理論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)步的進(jìn)步4、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)、海王星的發(fā)現(xiàn)是根據(jù)A、哥白尼日心說的推算哥白尼日心說的推算 B、牛頓理論的推測牛頓理論的推測C、法拉第演說計(jì)算法拉第演說計(jì)算 D

10、、愛因斯坦對(duì)時(shí)間、空間屬性的揭示愛因斯坦對(duì)時(shí)間、空間屬性的揭示B、牛頓理論的推測牛頓理論的推測C、相對(duì)論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯(cuò)誤的相對(duì)論的提出證明經(jīng)典的物理學(xué)是完全錯(cuò)誤的5、材料解析題：、材料解析題： 愛因斯坦說，在牛頓時(shí)代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和愛因斯坦說，在牛頓時(shí)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。導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。請(qǐng)回答：請(qǐng)回答： “牛頓時(shí)代牛頓時(shí)代”在物理學(xué)上指什么時(shí)代？在物理學(xué)上指什么時(shí)代？ 有人認(rèn)為相對(duì)論出現(xiàn)后，牛頓在歷

11、史上的光輝完全被摸掉。愛因有人認(rèn)為相對(duì)論出現(xiàn)后，牛頓在歷史上的光輝完全被摸掉。愛因斯坦是如何評(píng)價(jià)牛頓的？你同意哪一種觀點(diǎn)？說出你的理由。斯坦是如何評(píng)價(jià)牛頓的？你同意哪一種觀點(diǎn)？說出你的理由。經(jīng)典力學(xué)體系建立的時(shí)代經(jīng)典力學(xué)體系建立的時(shí)代 愛因斯坦認(rèn)為，牛頓愛因斯坦認(rèn)為，牛頓“是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人”，其理論對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)仍然具有指導(dǎo)作用。，其理論對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)仍然具有指導(dǎo)作用。 同意第一種：牛頓力學(xué)體系的建立是近代科學(xué)形成的標(biāo)志，在同意第一種：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(yáng)科學(xué)、反對(duì)封建神學(xué)的運(yùn)動(dòng)中發(fā)揮了極大的作用歐洲啟蒙思想

12、宣揚(yáng)科學(xué)、反對(duì)封建神學(xué)的運(yùn)動(dòng)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(gè)嶄新的科學(xué)時(shí)代。相，以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的科學(xué)時(shí)代。相對(duì)論是在經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者之間是繼承與發(fā)展而對(duì)論是在經(jīng)典物理學(xué)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。不是相互排斥的關(guān)系。 6、愛因斯坦根據(jù)相對(duì)論的觀點(diǎn)提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美國、愛因斯坦根據(jù)相對(duì)論的觀點(diǎn)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。國家。1945年年8月，美國先后在日本的廣島

13、、長畸投下兩顆原子彈月，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(duì)無辜平民的傷害也同樣令全世界，加速了日本法西斯的投降，但對(duì)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)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(yīng)如何對(duì)待科學(xué)的發(fā)展？我們應(yīng)如何對(duì)待科學(xué)的發(fā)展？ 答題要點(diǎn)：答題要點(diǎn)：科學(xué)理論對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用科學(xué)理論對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用，但科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍。科技能造福人類，推動(dòng)，但科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟悾苿?dòng)生產(chǎn)力水平的提高，但如果運(yùn)用不當(dāng)，也能危害人類。

14、生產(chǎn)力水平的提高，但如果運(yùn)用不當(dāng)，也能危害人類。 相對(duì)論分為相對(duì)論分為狹義狹義相對(duì)論和相對(duì)論和廣義廣義相對(duì)論。相對(duì)論。 狹義相對(duì)論：狹義相對(duì)論： 1.否定了牛頓的絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間觀念，指出時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)不是否定了牛頓的絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間觀念，指出時(shí)間、空間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)不是各自孤立存在的，時(shí)間和空間是隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)而變化的，物質(zhì)的質(zhì)量也是隨各自孤立存在的，時(shí)間和空間是隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)而變化的，物質(zhì)的質(zhì)量也是隨運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化的，揭示了空間、時(shí)間、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)之間的本質(zhì)上的統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化的，揭示了空間、時(shí)間、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)之間的本質(zhì)上的統(tǒng)一性，從而建立一個(gè)既適用于宏觀低速又適用于微觀高速的運(yùn)動(dòng)理

15、論。一性，從而建立一個(gè)既適用于宏觀低速又適用于微觀高速的運(yùn)動(dòng)理論。2.2.質(zhì)量和能量之間有密切的關(guān)系，從而推導(dǎo)出著名的質(zhì)能關(guān)系式質(zhì)量和能量之間有密切的關(guān)系，從而推導(dǎo)出著名的質(zhì)能關(guān)系式E Emcmc2 2。 廣義相對(duì)論：廣義相對(duì)論： 進(jìn)一步揭示了時(shí)空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)分布的關(guān)系，指出物質(zhì)間存在的萬有引力進(jìn)一步揭示了時(shí)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(shí)間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的。是由于物質(zhì)的存在和分布使時(shí)間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的。 “以太以太”是指被用來表示占據(jù)并充滿整個(gè)宇宙的一種媒質(zhì)。是指被用來表示占據(jù)并充滿整個(gè)宇宙的一種媒質(zhì)。 影響影響：由于由于“以太以太”的不存在，使得經(jīng)典物理學(xué)賴以建立絕對(duì)時(shí)空觀的不存在，使得經(jīng)典物理學(xué)賴以建立絕對(duì)時(shí)空觀受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。引起物理學(xué)的一場革命，在革命中量子論和相對(duì)論受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。引起物理學(xué)的一場革命，在革命中量子論和相對(duì)論誕生了。誕生了。愛因斯坦能夠取得偉大成就有哪些條件愛因斯坦能夠取得偉大成就有哪些條件?（1）科學(xué)發(fā)展提供的基礎(chǔ)；）科學(xué)發(fā)展提供的基礎(chǔ)；（2）科學(xué)發(fā)展需要提供動(dòng)力；）科學(xué)發(fā)展需要提供動(dòng)力；（3）個(gè)人堅(jiān)持不懈勤奮追求真理的優(yōu)秀品質(zhì)；）個(gè)人堅(jiān)持不懈勤奮追求真理的優(yōu)秀品質(zhì)；（4）科學(xué)的工作和研究方法。）科學(xué)的