第25课 现代科学革命

第25课
现代科学革命
——从经典力学到相对论和量子论
△课标要求： 知道相对论和量子论的主要内容， 认识其意义
请看图回答：他们分别是谁？做
出了什么贡献？
伽利略——开创了以实验事实为根据 并具有严密逻辑体系的近代科学，被 誉为“近代科学之父”经典力学的奠基者
牛顿——发现了著名的万有引力定律 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
共同点：
从背景上看：19世纪末，物理学得到极大发展，但 是物理学一系列新的发现无法用经典物理学解释，这使 得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。 从产生过程看，第一，都是科学大师们敢于向权威 挑战，追求真理的结果。第二，都经历了一个产生发展 完善的过程，先提出假说，后得到接受，过程是曲折的。
说明了社会意识是一定的社会存在的反映；任 何事物的产生和发展都要经历一个曲折的过程。
意义
北极：
赤道：
长度变短——尺缩效应
当速度接近光速时
时间变慢——钟慢效应
质量（重量）增加 当速度达到光速时：钟表不走了——时间停止了
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦 （1）相对论的提出 （研究高速运动物质） 1905年提出匀速运动体系的狭义相对论 1916年提出加速运动体系的广义相对论 （2）内容
一、经典物理学的危机19c
1、辉煌： 17—19C牛顿经典力学日趋完善和成熟;绝
(程度、地位)
对权威的理论，解释一切自然现象。
2、危机： 19C末经典物理学无法解释新问题、 新发现。
原因：经典力学存在局限性，面临着危机和挑战 ①建立在绝对时空观的理论之上 ②适用的范围主要是人们日常生活中的常见的低速 运动物理现象 经典力学无法解释物理学研究中遇到的一些新问题：
后来爱因斯坦对核武器的态度发生了什么变化？ 从这件事中，我们能得到什么启发？ 科学应当为人类的和平与发展服务，不应成为战争的 武器。我们应当学习爱因斯坦热爱和平的精神。
19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目 中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这 时，一位学生和他的老师发生了一段对话： 学生：“老师，我准备把我的一生都 献给物理 理论学！” 老师：“年轻人，物理学是一门已经完 成了的 学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这 门学科，太可惜了。”
1、相对论的创立——爱因斯坦 2、量子论的创立与发展 普朗克提出量子假说 （1）创立： 量子力学建立 爱因斯坦提出 （2）发展： 光的量子理论 （研究微观粒 子运动规律） 玻尔提出 原子的量子理论 （3）意义
1、研究范围： 微观世界 2、带来许多划时代的技术创新：
3、 生产力：
量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点？ 这说明了什么？
相对性原理 光速不变原理
（3）意义
物理学：
思维：
拓展延伸
爱因斯坦说：“在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最 高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所 创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。”并 把万有引力定律引入广义相对论
爱因斯坦相对论与牛顿经典力学的关系： （1）不是全盘否定，是部分否定： 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。 （2）继承发展： 它把牛顿力学概括在相对论力学中，牛顿力学只是相对论 力学低速状态时的一个特例。
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦 （1）相对论的提出 1905年提出匀速运动体系的狭义相对论 1916年提出加速运动体系的广义相对论 （2）内容
时间和空间都是物质存在的形式，随着 相对性原理： 物质运动速度变化而变化。时间、空间、 运动、质量是相对的，可以相互转化。 光速不变原理： 光的传播速度在任何条件下都是不变的。
爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理 论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制原 子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。1945 年8月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原 子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民 的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常 懊悔。他在晚年致力于反对原子武器。
加热到不同温度的物体发出不同颜色的光
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。
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
“晴空上漂浮着两朵乌云”
到19世纪末，经典物理学对宏观和微观两 个方面出现的一系列新问题已无法作出解释，经 典物理学出现了危机，科学家们把经典物理学的 危机形象的比喻为“晴空上漂浮着两朵乌云”， 一朵乌云与宏观世界里光的速度有关，一朵与微 观世界里的热体辐射有关。 17至18世纪以牛顿 力学为代表经典物理学 是以日常生活中常见的低 速运动的物质为研究对象的，一旦进入光速运动 时，经典物理学的某些结论就变得不准确。
敢于质疑 勇于创新 实践出真知
小结:
背景：
内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、 运动、质量是相对的。 相对论
现 代 科 学 的 革 命
现 代 物 理 学 的 两 大 支 柱
意义：扩展了物理学的研究空间和应用领域（从 日常范围到宏观宇宙空间）；开阔了人们的思维
过程：普朗克的量子假说；玻尔提出原子的量子理 论；爱因斯坦提出光电效应。 量子论 意义：对化学、生物学、医学等多门学科产生重 大影响，直接推动了生产力的发展，从根本上改 变了人类的物质生活
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦
爱因斯坦（Albert Einstein， 1879-1955）， 1879年生于德国，是 举世闻名的德裔美国科学家，现代 物理学的开创者和奠基人。爱因斯 坦1900年毕业于苏黎士工业大学， 1909年开始在大学任教，1914年任 威廉皇家物理研究所所长兼柏林大 学教授。 1933年受希特勒迫害离开 德国移居美国, 爱因斯坦在物理学的 许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相 对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、 辐射过程、固体比热等于1921年获诺贝尔物理学奖。
二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）
1、相对论的创立——爱因斯坦 2、量子论的创立与发展 （1）创立：普克提出量子假说 普朗克（1858—1947）生于德国 基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学 获得博士学位后，先后在慕尼黑大 学和基尔大学任教。由于量子论创 立，普朗克获得1918年诺贝尔物理 学奖。
三、现代物理学兴起的重大意义
构成
1.量子理论和相对论一起，共同构成了现代物理学 的基础。
弥补、改变
2.量子理论和相对论弥补了经典物理学的不足，大大开 阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。
思维
3. 不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人 类的思维都产生了不可磨灭的影响。
△物理学的发展给了我们什么样的启示？