第25课 现代科学革命
第25课 现代科学革命
第25课现代科学革命【课标要求】知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
【学习目标】1、现代物理学的两大支柱理论——相对论、量子论出现的历史背景；2、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；4、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。
引入：经典物理学的创立1）时间：____—____世纪2）基础：17世纪牛顿创立的_________________3）组成：19世纪，在经典力学的基础上，____学、______学、______学、________学等新兴学科取得长足进步，从而形成了经典物理学体系。
4）意义：经典物理学把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。
一．现代科学革命的背景：经典物理学的危机(1) 经典物理学达到顶峰：19世纪，在经典力学基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得长足的进步，把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。
(2) 经典物理学面临挑战：它无法解释19世纪末以来的_______新发现，暴露了经典物理学的局限性。
二．现代科学革命（一）相对论爱因斯坦（1879-1955），德国物理学家。
1921年，他因在光点效应上的贡献获得诺贝尔物理学奖。
1933年，因受纳粹政权的迫害，迁居美国。
1940年入美国籍。
1、相对论的提出： 1905年提出______相对论； 1916年提出_____相对论。
知识链接：相对论狭义：物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时间会随着物体运动速度的变化而变化。
广义：空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布，是人类进一步深化了对时间、空间和引力现象的认识。
狭义相对论和广义相对论统称相对论。
2、主要内容：____________原理和___________原理。
爱因斯坦认为，____、_____、_____、_______不是绝对不变的，而是相对的，可以互相转化。
第25课现代科学革命
内容：狭义相对论与广 义相对论；相对性原理 相对论 与光速不变原理
△巩固练习：
1、20世纪初，为物理学发展带来革命性变化的是 A 牛顿力学 B 经典物理学 C 相对论 D 电磁学 2、现代物理学的基础和两大支柱是 ①牛顿力学 ②相对论 ③量子论 ④分子论 A ①② B ③④ C ①④ D ②③ 3、下列表述不正确的是 （ ） A 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 C 相对论的提出证明经典物理学是完全错误的 D 量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命 性进步
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立 2、量子论的创立 （1）提出：
研究微观粒子运动
量 子 力 学 建 立
（2）发展： 爱因斯坦提出 （3）意义
光的量子理论 玻尔提出 原子的量子理论
影响了许多科学领域 带来许多技术创新 如：半导体、激光器等 直接推动了社会生产力的发展，从根本上改 变了人类的物质生活
伽利略 ——开创了以实验事实为根据 经典力学创立以后，人们把经典力学 并具有严密逻辑体系的近代科学，被 看作绝对权威的理论，认为一切自然现 誉为“近代科学之父”经典力学的奠基 象都可以用经典力学加以说明。事实果 者 牛顿——发现了著名的万有引力定律 真如此吗？ 和牛顿力学三定律，建立了经典力学 的基本体系，实现了物理学史上的第 一次大飞跃经典力学的建立者
请思考牛顿的主要贡献及牛顿力学的影响
第25课
现代科学革命
——从经典力学到相对论和量子论
课标: 知道相对论和量 子论的主要内容， 认识其意义
一、背景
1、科学研究突飞猛进，经典力学日 益完整、系统、成熟 2、经典物理学无法解释新发现 3、经典物理学存在局限性， 出现危机 ①绝对的时空观 ②适用于低速运动状态 ①高速运动中的物理现象 ②微观粒子的运动
第六单元 第25课
第25课现代科学革命导学目的知识点一经典物理学的危机1．辉煌________世纪，牛顿创立经典力学，到19世纪，人们把以________为代表的经典物理学看做绝对权威。
2．危机________末，物理学上出现了一系列新的发现，无法用经典物理学来解释，使得经典物理学陷入了危机，面临挑战。
知识点二爱因斯坦与相对论知识点三量子理论中的微观世界1．诞生：1900年，德国物理学家________提出量子假说。
2．开展(1)爱因斯坦提出了________。
(2)丹麦物理学家玻尔提出了________________。
(3)20世纪30年代，量子力学建立起来。
3．影响(1)使人类对________世界的根本认识有了革命性的进步。
(2)对化学、生物学等科学领域都产生了重大影响，直接推动了________的开展，从根本上改变了人类的物质生活。
(3)量子理论与相对论一起，构成了________的根底，弥补了经典物理学的缺乏。
(4)大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式，对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。
[误区警示]1．爱因斯坦的相对论是对牛顿力学的继承和开展，而不是否认。
爱因斯坦的相对论只否认了牛顿的绝对时空观，没有否认整个牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。
2．爱因斯坦的相对论仍然是对宏观世界的探究与认识，而量子论的提出使人类对世界的研究进入微观世界。
3．经典力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对经典力学的继承和开展。
经典力学是相对论的一种特例(物体低速运动状态)，包括在相对论体系中。
量子论那么是研究微观世界粒子运动规律的科学。
量子论与相对论一起，构成了现代物理学的根底。
[图示巧记] 现代物理学的开展[数字巧记] 用三个“两〞识记现代物理学的成就两大背景：牛顿经典力学被权威化；经典物理学受到挑战。
两大支柱：相对论和量子论。
两个人物：爱因斯坦、普朗克。
第25课 现代科学革命
D
9、在20世纪最后一期的《时代》周刊中，评选出了一位 “世纪人物”。《时代》周刊称他为“天才、政治难民、人 道主义者、原子和宇宙迷的开启者”“以最伟大的思想和无与 伦比的形象独占鳌头”。这个“世纪人物”应该是： A、牛顿 B、达尔文 C、爱迪生 D、爱因斯坦
D
10、经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善起 来 的核心理论体系，它是以实验为基础、以数学为表达形式 的近代物理学体系。该体系不包括： A.惯性定律和加速度定律 B.相对论 C.作用力与反作用力定律 D.万有引力定律
科学家们为了总结热辐射规律，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。 1900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：辐射像物质一样，是由具有 能量的基本单位量子来实现的。
（2）发展： 爱因斯坦提出：光的量子理论
玻尔提出：原子的量子理论
（3）意义： 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。
三、地位 （1）量子理论和相对论构成了现代物理学的基础。 （2）弥补了经典物理学在宏观世界和微观粒子世 界的不足； （3）对自然科学和整个人类的思维都产生了影响。
爱因斯坦相对论与牛顿经典力学的关系：
部分否定： 否定了牛顿绝对时空观，提出时间和空间不 是绝对不变的，是相对的。 继承发展： 牛顿力学是相对论力学低速状态时的一个特例。
B
[解析] 提取材料中的信息“大家欢迎你是因为他们都不理解 你”，爱因斯坦的重大贡献是相对论。
爱因斯坦说自己是站在牛顿的肩上取得了科学成 就。下列关于牛顿经典力学与爱因斯坦相对论关系的说法不正 确的是( ) A．牛顿力学是相对论在低速状态下的一个特例 B．相对论出现后，牛顿力学体系失去了其存在的价值 C．相对论否定了牛顿力学体系的绝对时空观 D．相对论继承和发展了牛顿力学体系
第25课 现代科技革命
B）
A） D）
9、下列成就中使人类对微观世界的基本认识有了革命 、 D 量子论
一、背景： 背景：
第25课 课
现代科学革命
经典物理学的辉煌与危机。 经典物理学的辉煌与危机。
二、现代科学革命 1、相对论的创立 、 2、量子论的创立与发展 、
①创立： 创立： 普朗克提出量子假说 普朗克提出量子假说 爱因斯坦提出光的量子理论 爱因斯坦提出光的量子理论 量子力学建立 ②发展 玻尔提出原子的量子理论 玻尔提出原子的量子理论 ③意义 人类对客观规律的认识： 人类对客观规律的认识： 宏观世界 微观世界 带来许多划时代的技术创新： 半导体、激光器等 带来许多划时代的技术创新： 半导体、激光器等
④分子论
C D 电磁学 （ D） C）
）
3、下列表述不正确的是 、 A 牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础 C 相对论的提出证明经典物理学是完全错误的
B 经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象 D 量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步
4、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辨 、打破了经典物理学的绝对化思维， 证地看待世界的途径的成就是 A 相对论的提出 C 量子假说 A 完全继承 C 有否定，有发展 有否定， B 量子理论 D 万有引力定律 （
第25课 课
现代科学革命
复习： 复习： 近代科技革命-----物理学成就 近代科技革命---物理学成就
1、成就： ①建立经典力学的基本力学体系。 成就： 建立经典力学的基本力学体系。 著作： 自然哲学的数学原理》 ②著作：《自然哲学的数学原理》 最辉煌：建立经典力学的基本力学体系。 最辉煌：建立经典力学的基本力学体系。 2、影响： ①实现了物理学史上的第一次大飞跃。 影响： 实现了物理学史上的第一次大飞跃。 标志着人类科学时代的开始。 ② 标志着人类科学时代的开始。
第25课现代科学革命
第25课 现代科学革命 霍金的警告
第25课 现代科学革命 爱因斯坦与相对论
二、爱因斯坦与相对论
1、提出 ①1905年提出匀速运动体系的狭义相对论 ②1916年提出加速运动体系的广义相对论 2、内容 ①相对性原理 ②光速不变原理 3、意义 ①解决了危机、创立了全新的物理学、扩展了领域 ②打破了经典物理学绝对化的思维模式
第25课 现代科学革命 爱因斯坦与相对论
二、爱因斯坦与相对论
1、提出 ①1905年提出匀速运动体系的狭义相对论 ②1916年提出加速运动体系的广义相对论 2、内容 ①相对性原理 ②光速不变原理
第25课 现代科学革命 如何理解相对性和光速不变原理
如何理解相对性和光速不变原理
相对性原理：时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。 较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟 比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。 光速不变原理：光的传播速度在任何条见课本P108
第25课 现代科学革命 思考
1、（2009上海春季）法国数学家和天文学家拉普拉斯 曾经这样说过：“不会产生两个牛顿，因为要发现的 世界只有一个。”牛顿所发现的“世界”是指 A. 微积分 B.反射望远镜 C. 光的色散原理 D.三大 运动定律
D
2、（2007广东单科）20世纪初，物理学本身发生了一 场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是 A.电的发明和利用 B.量子论的提出和发展 C.经典力学的发展 D.原子能在军事上的应用
第25课 现代科学革命 普朗克与量子论
三、普朗克与量子论
1、内容 辐射是由具有能量的基本单位量子来实现的
第25课 现代科学革命 量子论
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本 领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是 具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及 其温度有关，因而被称之为热辐射。
1819 第6单元 第25课 现代科学革命
当 堂
预
达
习 •
斯坦认为两个钢球没有时周围的时空犹如一张拉平的网，两个钢球出现后把
标 •
探
固
新 这张时空网压弯了，于是两个钢球就沿着弯曲的网滚到一起来了。相对论对 双
知
基
科学理论的发展是( )
合 作
A．物体的运动必须借助外力
探
究 •
B．时间和空间与物体的运动密切相关
攻
重
C．实验是科学的主要途径
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• 固
新
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知 地解释不同运动状态的物质，创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了 基
合 作 探 究 • 攻 重
物理学应用的领域。 (2)相对论也打破了经典物理学绝对化 的思维模式，为人们提供了辩证地
看待世界的途径。
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[易混辨析] 相对论与牛顿经典力学的关系
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合 作 探 究 • 攻 重
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知识网络(教师用书独具)
知识精要
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1.相对论的提出是物理学领域最伟大的革命。它
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在很大程度上解决了19世纪末经典物理学出现的
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探 新
危机，打破了经典物理学绝对化的思维模式，为
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知
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人们提供了辩证地看待世界的途径。
第25课 现代科学革命
爱因斯坦为说明相对论讲了 这样一个故事：在未来的某一时 间，有一对20岁的孪生兄弟，弟 弟乘宇宙飞船以29万千米/秒的 速度飞行，哥哥留在地球上。50 年以后，当哥哥已经变成白发苍 苍的老人时，却发现弟弟还是一 个30多岁的年轻人！原来，对于 乘坐光速飞船的弟弟来讲，才刚 刚过了几年！
质能转换公式
（二）量子理论中的微观世界
（1）提出——德国普朗克 普朗克（1858—1947 年），德国物理学家、哲学 家，量子理论的奠基人。 1888年任柏林大学理论物理 研究所所长。他在物理学上 最大的贡献是1900年提出辐 射量子假说。并因此获得 1918年诺贝尔物理学奖。
（二）量子理论中的微观世界 1、提出： 1900年，为解决热辐射理论上的疑点，提出量子假说。 2、发展： （１）爱因斯坦：光的量子理论 （２）玻尔：原子的量子理论 3、意义：P108 （1）20世纪最深刻、最有成就科学理论之一，人类对 微观世界的基本认识有了革命性的进步 （2）量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生 物学和地质学等科学领域产生重大影响，带来划时代 的技术创新。这直接推动社会生产力发展，根本上改 变人类物质生活。
？我们应如何对待科学的发展？
1、爱因斯坦是基于维护人 类和平的热忱而作出上述举 动，是正确的！ 2、启发：科学技术本身是 一把双刃剑，能造福人类， 推动生产力，但如运用不当 ，也能危害人类。科研初衷 与实际效果可能有偏差。科 技运用于军事可以以暴制暴 3、态度：科技发展应不受 利益集团左右。我们应该理 性对待科学，使之造福人类
C
A
６、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系( ) A 完全继承 B 完全否定 C 有否定，有发展 D 没有关系
C
７、“运动的尺缩短”，“运动的钟变慢”的含义是 A．运动具有破坏性 B．运动回产生奇迹 C．时间、空间随着物质的运动而变化 D．这是相对论的简要概括说明
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（物理学革命） 现代科学革命
爱因斯坦相对论 普朗克量子论
一、爱因斯坦的相对论（德） 1、背景 ： （1）科技突飞猛进 （2）牛顿经典力学面临挑战
狭义相对论 2、内容 广义相对论 相对论打破了经典力学的绝对时 3、意义： 空观，揭示了时间和空间的本质属性; 是牛顿经典力学的继承发展。
E=mc²
爱因斯坦
普朗克
狭义相对论：时间和空间随着物质运动 速度的变化而变化，发生尺缩效应和钟慢效
应；质量会随着物体运动速度增大而增大。
广义相对论：时间和空间的性质不仅取 决于物质的运动情况，也取决于物质本身的 分布状态。
二、普朗克的量子假说(德) —宣告量子论诞生
1、背景： 为解决热辐射理论上的疑点 2、发展
D B
3.普朗克提出量子理论是为解决下列那一问题 A.热辐射理论上的疑点
A
B.天体物理学上的疑点
C.热力学上的疑点 D.电磁学上的疑点
4.打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提 供了辨证地看待世界的途径的成就是
A.相对论的提出 C.量子假说 B.量子理论 D.万有引力定律
A
（1）爱因斯坦用量子理论成功解释光电效应； （2）玻尔提出有关原子的量子理论；
（3） 20C30S，量子力学建立。
3、意义
（1）量子论与相对论共同构成现代物理
学的基础 （2） 推动了半导体、激光器的发明
1.现代物理学的基础是 A.牛顿力学 B.相对论 C.量子假说 D.量子理论、相对论 2.海王星的发现是根据 A.哥白尼日心说的推算 B.牛顿理论的推测 C.法拉第演说计算 D.爱因斯坦对时间、空间属性的揭示