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第25课,现代科学革命,课标：知道相对论和量子理论的主要内容，认识其意义。,一,经典物理学的危机,一段对话普朗克：“老师，我准备把我的一生都献给物理学！” 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！”,1.17-19C，牛顿经典力学日臻完善,一,经典物理学的危机,到19世末，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。,2.19C末，经典物理学无法解释新发现，出现危机,二,爱因斯坦与相对论,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”。 爱因斯坦（1879-1955），美籍德裔犹太人，现代物理学的开创者和奠基人，1921年获诺贝尔物理学奖。,1979年，联合国教科文组织在爱因斯坦诞生100周年发行一枚纪念章。纪念章的正面是爱因斯坦的晚年头像，背面是爱因斯坦对物理学做出重大贡献的三个数学公式。,二,爱因斯坦与相对论,爱因斯坦： 1905狭义相对论 1916广义相对论,基本原理： 相对性原理 光速不变原理,相对性原理：时间、空间、运动、质量不是绝对的，而是相对的，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。,北极：,赤道：,当速度接近光速时,当速度达到光速时：,质量（重量）增加,时间变慢钟慢效应,长度变短尺缩效应,钟表不走了时间停止了,佯谬问题,时钟双生子佯谬:相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题双生子佯谬。一对双生子甲和乙，乙在地球上，甲乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，重逢时甲将比乙年轻。比如在这一对孪生兄弟20岁时，甲乘飞船作太空飞行，甲认为飞行时间只有一年，在其返回地面时，甲只有21岁，但他却发现乙却已成了90多岁的老人了，亦即乙比甲年老了许多。,二,爱因斯坦与相对论,有一次，群众包围了从德国移居美国的科学家爱因斯坦的住宅，要他用“最简单的话”解释清楚他的“相对论”。当时，据说全世界只有几个高明的科学家看得懂他关于“相对论”的著作。 爱因斯坦走出住宅，对大家说：“比方这么说你同你最亲的人坐在火炉边，一个钟头过去了，你觉得好像只过了5分钟！反过来，你一个人孤孤单单地坐在热气逼人的火炉边，只过了5分钟，但你却像坐了一个小时。唔，这就是相对论！”,爱因斯坦指出物体使周围空间、时间弯曲，在物体具有很大的相对质量（例如一颗恒星）时，这种弯曲可使从它旁边经过的任何其它事物，即使是光线，改变路径。,时空可以不是平坦的，而是弯曲的。足够的质量能改变和扭曲时空。,广岛原子弹后横尸遍野,1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹； 后来，当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说，“早知如此，我宁可当个修表匠！”爱因斯坦就核武器问题的懊悔，代表了人类良知的高度，是人类良心发出的最强音。,爱因斯坦告诉我们:一个人不聪明并不可怕，可怕的是自己先泄气。只要你肯为你的目标付出艰辛的劳动，并配合正确的方法，就一定会得到成功女神的酬劳。许多在事业上有成就的人，在童年时代、少年时代并不一定能毕露锋芒，相反，他们非常平凡，甚至显出迟钝、愚笨的样子，常常被周围的人嘲笑、讥讽。如果因为自己笨就灰心丧气，不再努力，那不是将自己潜在的才华、能力都扼杀在摇篮中了吗？,“中国人受人注意的是他们的勤劳以及对生活方式、儿童福利要求的低微。他们比印度人更乐观，更天真。他们大多数负担沉重：男男女女为每日5分钱的工资天天在敲石子。他们似乎驽钝得不理解自己命运的可怕。” 在他看来这是“一幅悲惨的图像”，所以他认为，1919年中国爆发的“五四”运动是“完全可以理解的”。爱因斯坦还将中国和西方的文化发展作了比较，揭示了两种文化在思维方式上的差异，充分表达了他对中国文明成就的赞叹。此外，“推之中国青年，敢信将来对于科学界定有伟大贡献”这是当年爱因斯坦上海之行的期望。,二,爱因斯坦与相对论,爱因斯坦： 1905狭义相对论 1916广义相对论,基本原理： 相对性原理 光速不变原理,P107 物理学最伟大的革命 解决了经典物理学的危机 打破经典物理学绝对化的思维模式（辩证看待世界）,在艾萨克牛顿墓志铭中，英国诗人亚历山大蒲伯写道： “大自然和自然定律都在黑暗中躲藏 上帝说，让牛顿问世！于是一切大白于天光。”,英国现代派诗人斯奎尔（ J.CSquire 18841958）在其讽刺诗体集中对蒲伯的上述两句诗做出了回应： “此情形并未能持久：魔鬼喝道“嗬！ 让爱因斯坦问世！”世界又变得难以捉摸。”,三,量子理论中的微观世界,爱因斯坦： 1905狭义相对论 1916广义相对论,基本原理： 相对性原理 光速不变原理,P107 物理学最伟大的革命 解决了经典物理学的危机 打破经典物理学绝对化的思维模式（辩证看待世界）,提出： 1900，普朗克量子假说 发展： 爱因斯坦光的量子理论 玻尔原子的量子理论,量子力学,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。,三,量子理论中的微观世界,爱因斯坦： 1905狭义相对论 1916广义相对论,基本原理： 相对性原理 光速不变原理,P107 物理学最伟大的革命 解决了经典物理学的危机 打破经典物理学绝对化的思维模式（辩证看待世界）,提出： 1900，普朗克量子假说 发展： 爱因斯坦光的量子理论 玻尔原子的量子理论,量子力学,P108 20C最深刻、最有成就的科学理论之一 带来技术创新（半导体、激光器等） 推动生产力发展，改变人类物质生活,1.现代物理学的基础和两大支柱是 （ ） 牛顿力学 相对论 量子论 分子论 A. B. C. D. 2.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 B.量子理论 C.量子假说 D.万有引力定律,课堂练习,D,A,3.相对论的主要内容不包括 A 时间和空间随着物质的运动而变化 B 时间和空间是不变的 C 物质的质量随着运动速度的变化而变化 D 质量和能量是可以互相转化的 4.下列成就中使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步的是 A 相对论 B 牛顿力学 C 经典物理学 D 量子论,B,D,现代科学革命,背景：,内容 （两大支柱）,相对论,量子论,狭义相对论与广义相对论；相对性原理与光速不变原理,意义：,普朗克的量子假说，爱因斯坦的光的量子理论；玻尔的原子,意义：,影响：,历程：,内容：,构成了现代物理学的基础， 改变了人们看世界的角度和方式， 对人类的思维产生了影响。,经典物理学的危机,
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