现代科学革命课件

第25课现 代 科 学 革 命1第25课现 代 科 学 革 命1 导导 入入一、经典物理学的危机二、现代物理学的兴起结束2 导 入一、经典物理学的危机二、现代物理学的兴起结束2请看图回答：请看图回答：他们分别是什么人？他们分别是什么人？做出了什么贡献？做出了什么贡献？3请看图回答：他们分别是什么人？做出了什么贡献？3返回伽利略伽利略开创了以开创了以实验事实实验事实为根据为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，被并具有严密逻辑体系的近代科学，被誉为誉为“近代科学之父近代科学之父”经典力学的奠基者经典力学的奠基者 牛顿牛顿发现了著名的万有引力定律发现了著名的万有引力定律和和牛顿力学三定律牛顿力学三定律，建立了经典力学，建立了经典力学的基本体系，实现了物理学史上的第的基本体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃一次大飞跃经典力学的建立者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请思考牛顿的主要贡献及牛顿力学的影响 经典力学创立以后，人们把经典力经典力学创立以后，人们把经典力学看作绝对权威的理论，认为一切自然学看作绝对权威的理论，认为一切自然现象都可以用经典力学加以说明。事实现象都可以用经典力学加以说明。事实果真如此吗？果真如此吗？4返回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一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立1.1.时间：时间：17191719世纪世纪2.2.基础：基础：1717世纪牛顿创立的经典力学世纪牛顿创立的经典力学 3.3.发展：到发展：到1919世纪，在经典力学的基础上，光学、世纪，在经典力学的基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足的进步，形成了经典物理学体系。的进步，形成了经典物理学体系。4.4.意义：意义：经典物理学把人类对自然界的认识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。推进到前所未有的深度和广度。5一、经典物理学的危机1.时间：1719世纪 3.发展（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机 1.1.经典物理学的绝对化经典物理学的绝对化 2.2.物理学的新发现物理学的新发现一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立6（二）经典物理学的危机一、经典物理学的危机6“以太以太”是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。影响影响：由于由于“以太以太”的不存在，使得经典物理学赖以建立绝对时空观受的不存在，使得经典物理学赖以建立绝对时空观受到了严峻的挑战。引起物理学的一场革命，在革命中量子论和相对论诞到了严峻的挑战。引起物理学的一场革命，在革命中量子论和相对论诞生了。生了。7经典力学的困境：在经典力学体系中，时间和空间的量度是绝对二、现代物理学的兴起二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论（一）爱因斯坦与相对论 1.1.相对论的提出：相对论的提出：一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机8二、现代物理学的兴起一、经典物理学的危机（二）经典物理学的危大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静9大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静9爱因斯坦提出相对论10爱因斯坦提出相对论10 20 20世纪初，爱因斯坦提出相对论为物理学的发展世纪初，爱因斯坦提出相对论为物理学的发展带来了革命性的变化。带来了革命性的变化。二、现代物理学的兴起二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论（一）爱因斯坦与相对论 1.1.相对论的提出：相对论的提出：一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机11 20世纪初，爱因斯坦提出相对论为物理学的发展带来了革 爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。18791879年年3 3月月1414日生于德国的乌尔姆，日生于德国的乌尔姆，19551955年年4 4月月1818日日卒于美国的普林斯顿。卒于美国的普林斯顿。19001900年毕业于瑞士苏黎世联年毕业于瑞士苏黎世联邦工业大学，邦工业大学，19051905年获苏黎世大学博士学位。年获苏黎世大学博士学位。19091909年任苏黎世大学理论物理学副教授，年任苏黎世大学理论物理学副教授，19111911年任布拉年任布拉格大学教授，两年后任德国威廉皇家物理研究所所格大学教授，两年后任德国威廉皇家物理研究所所长、柏林大学教授，当选为普鲁士科学院院士。长、柏林大学教授，当选为普鲁士科学院院士。19321932年受希特勒迫害离开德国，年受希特勒迫害离开德国，19331933年年1010月定居美月定居美国。国。爱因斯坦爱因斯坦12 爱因斯坦是现代物理学的开创者和奠基人。1879年32.2.相对论的两个基本原理：相对论的两个基本原理：相对性原理和光速不变原理相对性原理和光速不变原理二、现代物理学的兴起二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论（一）爱因斯坦与相对论 1.1.相对论的提出：相对论的提出：一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机132.相对论的两个基本原理：相对性原理和光速不变原理二、现代物 相对论分为狭义相对论和广义相对论。相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论：狭义相对论：1.否定了牛顿的绝对空间和绝对时间观念，指出时间、空间和物质运动不是各自孤立存在的，时间和空间是随着物质运动而变化的，物质的质量也是随运动速度的变化而变化的，揭示了空间、时间、物质运动之间的本质上的统一性，从而建立一个既适用于宏观低速又适用于微观高速的运动理论。2.质量和能量之间有密切的关系，从而推导出著名的质能关系式Emc2。广义相对论：广义相对论：进一步揭示了时空结构同物质分布的关系，指出物质间存在的万有引力是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的。如何理解相对论？如何理解相对论？相对论的提出是物理学思想的一场重大革命，相对论既是原子内部的微观物理学的基础，也是天体物理学和宇宙学的基础。14 相对论分为狭义相对论和广义相对论。学习探究如何理解相对论？（1 1）相对论的观点提醒人们，不要被常识和日常经验所蒙）相对论的观点提醒人们，不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识不一定是正确的。蔽，常识不一定是正确的。（2 2）相对论提出是物理学领域最伟大的革命。）相对论提出是物理学领域最伟大的革命。（3 3）相对论打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供）相对论打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。了辩证地看待世界的途径。2.2.相对论的两个基本原理：相对论的两个基本原理：二、现代物理学的兴起二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论（一）爱因斯坦与相对论 1.1.相对论的提出：相对论的提出：一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机3.3.意义：意义：15（1）相对论的观点提醒人们，不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件?（1 1）科学发展提供的基础；）科学发展提供的基础；（2 2）科学发展需要提供动力；）科学发展需要提供动力；（3 3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；品质；（4 4）科学的工作和研究方法。）科学的工作和研究方法。16爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件?发散思维：16二、现代物理学的兴起二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论（一）爱因斯坦与相对论 一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机（二）量子理论中的微观世界（二）量子理论中的微观世界1.1.提出：提出：德国物理学家普朗克德国物理学家普朗克17二、现代物理学的兴起一、经典物理学的危机（二）经典物理学的危普朗克首创量子论普朗克18普朗克首创量子论普朗克18普朗克是近代伟大的德国物理普朗克是近代伟大的德国物理学家，量子论的奠基人，学家，量子论的奠基人，18581858年年4 4月月2323日生于基尔。日生于基尔。18791879年普朗克在慕年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在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。慕尼黑大学和基尔大学任教。19001900年，他在黑体辐射研究中引入能量年，他在黑体辐射研究中引入能量量子。量子。普普 朗朗 克克19普朗克是近代伟大的德国物理学家，量子论的奠基人，1858共同点：共同点：从背景上看，从背景上看，1919世纪末，物理学得到了极大的发展，物理世纪末，物理学得到了极大的发展，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。但是，一系列新的发现无法用经典物理学解释，这整个宇宙。但是，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。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，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。追求真理的结果。第二，都经历了一个产生发展完善的过程。说明了社会意识是一定的社会存在的反映；任何事物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。的产生和发展都要经历一个曲折的过程。量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点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？这说明了什么？这说明了什么？这说明了什么？20学习探究共同点：量子力学的产生和相对论的产生有二、现代物理学的兴起二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论（一）爱因斯坦与相对论 一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机（二）量子理论中的微观世界（二）量子理论中的微观世界1.1.提出：德国物理学家普朗克提出：德国物理学家普朗克2.2.发展发展（1 1）爱因斯坦提出了光的量子理论；）爱因斯坦提出了光的量子理论；（2 2）丹麦物理学家玻尔提出了原子的量子理论；）丹麦物理学家玻尔提出了原子的量子理论；（3 3）在这个基础上，一门新的物理学分支量子力学建立）在这个基础上，一门新的物理学分支量子力学建立起来了。起来了。21二、现代物理学的兴起一、经典物理学的危机（二）经典物理学的危二、现代物理学的兴起二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论（一）爱因斯坦与相对论 一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机（二）量子理论中的微观世界（二）量子理论中的微观世界1.1.提出：德国物理学家普朗克提出：德国物理学家普朗克2.2.发展发展3.3.意义：意义：（1）量子理论是现代物理学的另一大支柱，是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，使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都产生了重大影响，带来许多划时代的技术创新，如半导体和激光器的发明等。这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。22二、现代物理学的兴起一、经典物理学的危机（二）经典物理学的危二、现代物理学的兴起二、现代物理学的兴起（一）爱因斯坦与相对论（一）爱因斯坦与相对论 一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机（一）经典物理学的创立（一）经典物理学的创立（二）经典物理学的危机（二）经典物理学的危机（二）量子理论中的微观世界（二）量子理论中的微观世界（三）现代物理学兴起的意义（三）现代物理学兴起的意义1.1.量子理论和相对论一起，共同构成了现代物理学的基础。量子理论和相对论一起，共同构成了现代物理学的基础。2.2.量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世界和微观的量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世界和微观的粒子世界面前的空缺，描绘了一个崭新的世界，大大开阔了人们粒子世界面前的空缺，描绘了一个崭新的世界，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。的视野，改变了人们看世界的角度和方式。3.3.量子理论和相对论不仅对物理科学本身，对自然科学，而量子理论和相对论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。且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。23二、现代物理学的兴起一、经典物理学的危机（二）经典物理学的危1 1、2020世纪初，为物理学发展带来革命性变化世纪初，为物理学发展带来革命性变化的是的是()()A A 牛顿力学牛顿力学 B B 经典物理学经典物理学 C C 相对论相对论 D D 电磁学电磁学2 2、现代物理学的基础和两大支柱是、现代物理学的基础和两大支柱是 （）牛顿力学牛顿力学 相对论相对论 量子论量子论 分子论分子论 A B C D A B C D 巩固练习：巩固练习：CD241、20世纪初，为物理学发展带来革命性变化的是(3 3、下列表述不正确的是、下列表述不正确的是 （）A A 牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B B 经典物理学所适用的主要是日常生活中的物经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象理现象C C 相对论的提出证明经典物理学是完全错误的相对论的提出证明经典物理学是完全错误的D D 量子论使人类对微观世界的基本认识有了革量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步命性进步C4 4、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供、打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辨了辨 证地看待世界的途径的成就是证地看待世界的途径的成就是 （）A A 相对论的提出相对论的提出 B B 量子理论量子理论 C C 量子假说量子假说 D D 万有引力定律万有引力定律A253、下列表述不正确的是 （）C4、打破了经典物理5 5、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系()()A A 完全继承完全继承 B B 完全否定完全否定 C C 有否定，有发展有否定，有发展 D D 没有关系没有关系C6 6、1919世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危机的根本原因是出现危机的根本原因是 （）（）A A 经典物理学不够完善经典物理学不够完善 B B 经典物理学自身的局限性经典物理学自身的局限性 C C 物理学出现一系列新发现物理学出现一系列新发现 D D 经典物理学仅能解释地球上的物理现象经典物理学仅能解释地球上的物理现象B265、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系()C6、19世纪 爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换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。制原子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。19451945年年8 8月，美国先后在日本的广岛、长畸投月，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。斯坦为此非常懊悔。从这件事中，我们能得到从这件事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？什么启发？我们应如何对待科学的发展？科科科科学学学学理理理理论论论论对对对对科科科科学学学学技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展有有有有巨巨巨巨大大大大的的的的推推推推动动动动作作作作用用用用，但但但但科科科科学学学学技技技技术术术术本本本本身身身身是是是是一一一一把把把把双双双双刃刃刃刃剑剑剑剑。科科科科技技技技能能能能造造造造福福福福人人人人类类类类，推推推推动动动动生生生生产产产产力力力力水水水水平平平平的的的的提提提提高高高高，但但但但如如如如果果果果运运运运用用用用不不不不当当当当，也也也也能能能能危危危危害害害害人人人人类。类。类。类。返回27 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