岳麓版必修三_第25课《现代科学革命》课件

想一想：根据事物发展的规律和过程，会有终极的的理 论和真理吗？到了19世纪末期，经典物理学的发展又出 现了什么问题？请同学们结合课本内容思考作答。
显然不会。
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Biblioteka Baidu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。
“以太”是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。
影响：由于“以太”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生了。
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
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。1921年获诺贝尔物理学奖。
作为科学家的爱因斯坦，他是窥见上帝秘密的人；
作为思想家的爱因斯坦，他是窥见人间秘密的人。
青年时期的爱因斯坦
思考中的晚年爱因斯坦
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、空间、运动、质量 相对性原理：
经典力学的困境：在经典力学体系中，时间和空间的量 度是绝对不变的。随着生产实践特别是科学实验的发展，却 出现了一些由“绝对时空观”解释不了的实验事实。比如， 电磁波、广电传播和快速的电子运动等，都不遵循牛顿力学 定律。为了检验以太的存在的假说，1887年，美国物理学家 迈克耳逊和莫雷用实验来证实以太的存在。实验的零结果否 定了以太的存在。 思考：“以太”是什么？物理学家寻找“以太”的结果 对物理学的发展产生了什么影响？
当德国著名的 物理学家普朗克年轻时向他的 老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身 的职业时，得到的答复是：“物理学基本是一门 已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实 际上是不会有多大成果的。” 当时许多物理学家认为：物理学的大厦已经 落 成，人类对自然界的认识已经到了尽头。 经典力学创立以后，人们把经典力学看作绝对权威的 理论，认为一切自然现象都可以用经典力学加以说明。 事实果真如此吗？
也使人们对自然规律的探索从普通世界深入到广阔的宏观宇宙空间。
如何理解相对论？
在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、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。 光速不变原理则认为光的传播速度在任何条件下都是 不变的。
3、相对论的意义：
（1）解决了经典物理学的危机，创造了一个全新的物 理学世界，极大地扩展了物理学的应用的领域；也 使人们对自然规律的探索从普通世界深入到广阔的 宏观宇宙空间。 （2）打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提 供了辩证看待世界的途径。
“相对论”妙解
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！”
相对论构成了现代物理学的两大支柱
之一.那么,现代物理学的另一个支柱又是什 么呢? 量子理论是现代物理学的另一大支柱。
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： 普朗克提出量子假说
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。普朗克诚 恳，忠于职守，他的 业余爱好是音乐， 在这方面表现了专业艺术才干；另一 项业余爱好是他一直坚持到晚年的登 山运动。
牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系
1 、牛顿力学体系概括了物体宏观运动的规律， 这些定律有一个不容忽视的前提，即物体在低速 运动的情况下这些定律才适用。 2 、爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观， 指出时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是 绝对不变的，而是随着物质的运动而变化的，并 提出质量能量公式，加深了人们对物质和运动的 认识，在哲学和科学上都具有重大意义。 3 、相对论发展了牛顿力学，牛顿力学只是相对 论在低速运动状态下的一个特例。牛顿力学是整 个力学的基础，牛顿所创造的力学概念至今仍是 物理学的重要思想。
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。
三、现代科学革命的意义
（1）量子理论和相对论一起，共同构成了现代物理 学的基础。 （2）量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世 界和微观的粒子世界的不足，大大开阔了人们的视 野，改变了人们看世界的角度和方式。 （3）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。 （4）在量子论的基础上发展起来的量子力学， 极大地促进了原子核物理等科学的发展，人类从 此进入了核能时代。
是相对的，可以相互转化
光速不变原理
爱因斯坦关于相对论的比喻。
为了对这一深奥的理论做通俗的说明， 爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我 打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在 公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的 时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当 然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”
这故事形象说明了时间和空间相 对性。
想一想？？？
爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后， 1939年8 月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，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。他痛心地说，“早知如此，我宁可当个修 表匠！”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？ 科学理论对科学技术的发展有巨大的推动作用，但科学技术本 身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如 果运用不当，也能危害人类。 有高度社会责任感的人，通常是具有良心的智识者。 要敢于质疑，勇于创新、实践出真知 （即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都有可能是不 科学的）
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 （研究高速运动物质） （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、空间、运动、质量是相对的，可以相互转化 相对性原理：光速不变原理
物理学：物理学领域最伟大的革命 （3）意义 思维：辩证的看待世界 否定了经典力学的绝对时空观，揭示了时空的相对性。解 决了经典物理学的危机，解释不同运动状态的物质，创立 了全新的物理学世界，扩展了物理学应用的领域
一、背景：——经典物理学的危机
1、辉煌： 17—19C牛顿经典力学日趋 完善和成熟、绝对权威的理论。 2、危机： 19C末经典物理学无法解释 新问题、新发现。 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 经典力学无法解释物理学研究中遇到的一些新问题： ②适用的范围主要是人们日常生活中的物理现象 ①高速运动中的物理现象 ②微观粒子的运动
请思考牛顿的主要贡献及牛顿力学的影响
者
牛顿经典力学的创立——近代科学形成的标志 1、牛顿的主要成就（数学和物理学） （1）数学：微积分的创立。 （2）物理学：总结出万有引力定律和牛顿力学三定律 （包括在经典力学体系中） （3）代表作：1687年《自然哲学的数学原理》，建立起 一个完整的力学理论体系。实现了物理学史上的第一次大 飞跃。 2、牛顿经典力学的影响 ①有助于人类解释与预见物理现象，是经典物理学和天文 学的基础，标志人类科学时代的开始。（自然科学角度， 实现了自然科学的第一次理论性大综合） ②牛顿力学和热学引发了第一次工业革命（生产力和社会 发展角度） ③为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础（哲学角度）
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 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 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
物理学的新发现：X射线、放射性和电子的发 现，这三大发现都无法用经典物理学来解析，与经典 物理学的理论体系产生了尖锐的矛盾，揭示了经典物 理学的局限性。 经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理 解的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直 接经验的微观现象。这就要求人们对物质的认识要 提高到一个新的层次，物理学要进行一场彻底的变 革。
爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件? （1）科学的发展提供了基础； （2）科学发展的需要提供了动力； （3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀 品质； （4）科学的工作和研究方法。 相对论与经典力学的关系
A、继承与发展 B、批判的继承与发展 C、完全否定
材料解析题： 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。 请回答： ① “牛顿时代”在物理学上指什么时代？ 经典力学体系建立的时代 ② 有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被摸掉。爱 因斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说出你的理由。 爱因斯坦认为，牛顿“是一位具有最高思维能力和创造力的人 ”，其理论对现代物理学仍然具有指导作用。 同意第一种：牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，在 欧洲启蒙思想宣扬科学、反对封建神学的运动中发挥了极大的作用 ，以牛顿力学为代表的经典物理学开创了一个崭新的科学时代。相 对论是在经典物理学基础上发展起来的，两者之间是继承与发展而 不是相互排斥的关系。
问题探究
由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致， 甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一 些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦获得 了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说， 如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结 果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建 立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论 在物理学上却非常合理且为实验所证实。 这说明了一个什么问题?可以给我们什么启发? 这就提醒人们甚至要敢于怀疑常识，勇于创新， 因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律 都有可能是不科学的。
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：他们分别是什么人？
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
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
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）
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？
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。