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第第2525课课当代科学革命当代科学革命 第1页知道相知道相对论对论、量子、量子论论主要内容，主要内容，认识认识其其意意义义1.掌握经典力学危机、相对论和量子理论掌握经典力学危机、相对论和量子理论提出提出2.了解相对论和量子论是组成当代物理学了解相对论和量子论是组成当代物理学基础，开辟了当代科学技术新局面基础，开辟了当代科学技术新局面第2页请看图回答：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？第3页伽利略伽利略开创了以开创了以试验事实试验事实为依据为依据并含有严密逻辑体系近代科学，被誉并含有严密逻辑体系近代科学，被誉为为“近代科学之父近代科学之父”经典力学奠基者经典力学奠基者 牛顿牛顿发觉了著名万有引力定律和发觉了著名万有引力定律和牛顿力学三定律牛顿力学三定律，建立了经典力学基，建立了经典力学基本体系，实现了物理学史上第一次大本体系，实现了物理学史上第一次大飞跃飞跃经典力学建立者经典力学建立者请思索牛顿主要贡献及牛顿力学影响请思索牛顿主要贡献及牛顿力学影响第4页3.1西学东渐和维新变法思想 牛顿经典力学创建牛顿经典力学创建近代科学形成标志近代科学形成标志1 1、牛顿主要成就（数学和物理学）、牛顿主要成就（数学和物理学）（1 1）数学：微积分创建。）数学：微积分创建。（2 2）物理学：总结出）物理学：总结出 和和 （包含在经典力学体系中）（包含在经典力学体系中）（3 3）代表作：）代表作：年，年，建立起一个完整力学理论体系。实现了物理学史上建立起一个完整力学理论体系。实现了物理学史上第一次大飞跃。第一次大飞跃。2 2、牛顿经典力学影响、牛顿经典力学影响万有引力定律万有引力定律牛顿力学三定律牛顿力学三定律16871687自然哲学数学原理自然哲学数学原理有利于人类解释与有利于人类解释与预见预见物理现象，是经典物理学和天物理现象，是经典物理学和天文学基础，文学基础，标志标志人类科课时代开始。人类科课时代开始。（自然科学角度，（自然科学角度，实现了自然科学第一次理论性大综合）实现了自然科学第一次理论性大综合）牛顿力学和热学引发了第一次工业革命牛顿力学和热学引发了第一次工业革命（生产力和社（生产力和社会发展角度）会发展角度）为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础（哲学角度）（哲学角度）第5页 经典力学创建以后，人们把经典经典力学创建以后，人们把经典力学看作绝对权威理论，认为一切力学看作绝对权威理论，认为一切自然现象都能够用经典力学加以说自然现象都能够用经典力学加以说明。明。事实果真如此吗？事实果真如此吗？第6页一、背景：一、背景：经典物理学危机经典物理学危机经典力学存在经典力学存在不足不足，面临着，面临着危机危机和和挑战挑战建立在建立在绝对时空观理论绝对时空观理论之上之上适用范围主要是人们适用范围主要是人们日常生活日常生活中物理现象中物理现象1、辉煌：、辉煌：2、危机：、危机：1719C牛顿经典力学日趋牛顿经典力学日趋完善和成熟、绝对权威完善和成熟、绝对权威理论。理论。19C末经典物理学无法解释末经典物理学无法解释新问题、新发觉新问题、新发觉。经典力学无法解释物理学研究中碰到一些新问题：经典力学无法解释物理学研究中碰到一些新问题：经典力学无法解释物理学研究中碰到一些新问题：经典力学无法解释物理学研究中碰到一些新问题：高速运动中物理现象高速运动中物理现象微观粒子运动微观粒子运动物理学面物理学面临不但仅临不但仅是危机，是危机，也是一场也是一场伟大革命伟大革命第7页1193月上海时事新报登载了一篇驻德国作者特约稿，评论“爱因斯坦革命事业，比之昔日德国路德之宗教革命，其影响还要重大，这位先生把旧科学概念一齐推翻”材料中“旧科学概念”是指()A爱因斯坦相对论 B牛顿经典力学C达尔文生物进化论 D普朗克量子理论解析：本题主要考查学生了解能力。爱因斯坦相对论是对牛顿经典力学创新和发展。答案：B第8页219世纪，以牛顿经典力学为基础经典物理学之所以被看做是绝对权威理论，主要是因为()A经典力学日臻完善B依据万有引力发觉了海王星C人们认识不足D经典物理学能够解释一切自然现象解析：人们认识受到时代和科学研究水平限制，当初研究领域还未深入到高速运动状态宏观宇宙和物质内部微观世界，所以误认为经典力学能够解释一切物理现象。答案：C第9页第10页二、当代科学革命二、当代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论创建、相对论创建爱因斯坦爱因斯坦 爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955），1879年生于德国，是举世闻名德裔美国科学家，当代物理学开创者和奠基人。爱因斯坦19毕业于苏黎士工业大学，19开始在大学任教，19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。19获诺贝尔物理学奖。第11页（1）相对论提出）相对论提出19提出匀速运动体系狭义相对论19提出加速运动体系广义相对论（2 2）内容）内容光速不变原理光速不变原理相对性原理：相对性原理：二、当代科学革命二、当代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论创建、相对论创建爱因斯坦爱因斯坦时间、空间、运动、质量是相对，可以相互转化第12页怎样了解相对论？怎样了解相对论？怎样了解相对论？怎样了解相对论？相对性原理：相对性原理：相对性原理：相对性原理：在相对性原理中，爱因斯坦认为在相对性原理中，爱因斯坦认为在相对性原理中，爱因斯坦认为在相对性原理中，爱因斯坦认为“时时时时间、运动、质量不是绝正确，而是相正确间、运动、质量不是绝正确，而是相正确间、运动、质量不是绝正确，而是相正确间、运动、质量不是绝正确，而是相正确”。较经典。较经典。较经典。较经典现象是运动物体长度变短（尺缩效应）、运动钟比静现象是运动物体长度变短（尺缩效应）、运动钟比静现象是运动物体长度变短（尺缩效应）、运动钟比静现象是运动物体长度变短（尺缩效应）、运动钟比静止钟走得慢（钟慢效应）、运动物体重量变大。止钟走得慢（钟慢效应）、运动物体重量变大。止钟走得慢（钟慢效应）、运动物体重量变大。止钟走得慢（钟慢效应）、运动物体重量变大。光速不变原理：光速不变原理：光速不变原理：光速不变原理：则认为光传输速度在任何条件下则认为光传输速度在任何条件下则认为光传输速度在任何条件下则认为光传输速度在任何条件下都是不变。都是不变。都是不变。都是不变。第13页 为了了解这一深奥理论，爱因斯坦曾为了了解这一深奥理论，爱因斯坦曾经幽默地对一名男青年说：经幽默地对一名男青年说：“我打个比喻，我打个比喻，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫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，一样时间你以下与女士谈情说爱，那么，一样时间你以为哪一个更长？为哪一个更长？”男青年说：男青年说：“当然坐在当然坐在火炉上烤时间以为长久。火炉上烤时间以为长久。”-相对相对 第14页（1）相对论提出）相对论提出19提出匀速运动体系狭义相对论19提出加速运动体系广义相对论（2 2）内容）内容光速不变原理光速不变原理相对性原理：相对性原理：二、当代科学革命二、当代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论创建、相对论创建爱因斯坦爱因斯坦时间、空间、运动、质量是相对，可以相互转化（研究高速运动物质）（研究高速运动物质）（3 3）意义）意义物理学：物理学领域物理学：物理学领域最伟大革命最伟大革命否定了否定了经典力学经典力学绝对时空观绝对时空观，揭示了，揭示了时空相对性。处理了经典物理学危机，解释时空相对性。处理了经典物理学危机，解释不一样运动状态物质，创建了全新物理学世界，扩展了物理学应用领域不一样运动状态物质，创建了全新物理学世界，扩展了物理学应用领域思维：思维：打破了经典物理学绝对化思维模式，为人们提供打破了经典物理学绝对化思维模式，为人们提供 了辩证对待世界路径。了辩证对待世界路径。第15页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）科学发展提供了基础；）科学发展提供了基础；（2 2）科学发展需要提供了动力；）科学发展需要提供了动力；（3 3）个人坚持不懈勤奋追求真理优异品）个人坚持不懈勤奋追求真理优异品质；质；（4 4）科学工作和研究方法。）科学工作和研究方法。第16页 爱因斯坦依据相对论观点提出质能转换理论后，爱因斯坦依据相对论观点提出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，提议美国研制原子弹，方曾致信美国总统罗斯福，提议美国研制原子弹，方便在二战中尽快战胜法西斯国家。便在二战中尽快战胜法西斯国家。1945年年8月，美月，美国先后在日本广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了国先后在日本广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯投降，但对无辜平民伤害也一样令全世日本法西斯投降，但对无辜平民伤害也一样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常后悔。从这件事中，界震惊。爱因斯坦为此非常后悔。从这件事中，我我们能得到什么启发？我们应怎样对待科学发展？们能得到什么启发？我们应怎样对待科学发展？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发发发发展展展展有有有有巨巨巨巨大大大大推推推推进进进进作作作作用用用用，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，推推推推进进进进生生生生产产产产力力力力水水水水平平平平提升，但假如利用不妥，也能危害人类。提升，但假如利用不妥，也能危害人类。提升，但假如利用不妥，也能危害人类。提升，但假如利用不妥，也能危害人类。要要勇于质疑，勇于创新、实践出真知勇于质疑，勇于创新、实践出真知（因为即（因为即使生活中习认为常、看起来无懈可击规律都使生活中习认为常、看起来无懈可击规律都有可能是不科学）有可能是不科学）第17页 相对论相对论组成了当代物理学组成了当代物理学两大支柱之一两大支柱之一.那么那么,当代物理学当代物理学另一个支柱又是什么呢另一个支柱又是什么呢?量子理论是当代物理学另一大支柱。量子理论是当代物理学另一大支柱。第18页2 2、量子论创建与发展、量子论创建与发展（1 1）创建：）创建：普朗克提出普朗克提出量子假说量子假说普朗克（18581947）生于德国基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学取得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。因为量子论创建，普朗克取得19诺贝尔物理学奖。普朗克诚恳，忠于职守，他 业余兴趣是音乐，在这方面表现了专业艺术才能；另一项业余兴趣是他一直坚持到晚年登山运动。二、当代科学革命二、当代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论创建、相对论创建爱因斯坦爱因斯坦第19页加热到不一样温度物体发出不一样颜色光加热到不一样温度物体发出不一样颜色光 科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。但这两个公式计算结果总是与试验结果不相符合。19，为了处理热辐射理论上疑点，德国物理学家普朗克提出了量子假说：辐射像物质一样，是由含有能量基本单位量子来实现。第20页2 2、量子论创建与发展、量子论创建与发展（1 1）创建：）创建：普朗克提出普朗克提出量子假说量子假说二、当代科学革命二、当代科学革命物理学革命物理学革命（2020世纪）世纪）1 1、相对论创建、相对论创建爱因斯坦爱因斯坦（2 2）发展：）发展：爱因斯坦提出爱因斯坦提出 光量子理论光量子理论玻尔提出玻尔提出 原子量子理论原子量子理论量子力学建立量子力学建立（研究微观粒（研究微观粒子运动规律）子运动规律）（3 3）意义意义人类对客观规律认识：人类对客观规律认识：带来许多划时代技术创新：带来许多划时代技术创新：宏观世界宏观世界宏观世界宏观世界微观世界微观世界微观世界微观世界半导体、激光器等半导体、激光器等半导体、激光器等半导体、激光器等直接推进了社会生产力发展，从根本上改变直接推进了社会生产力发展，从根本上改变了人类物质生活了人类物质生活第21页共同点：共同点：从背景上看：从背景上看：从背景上看：从背景上看：1919世纪末，物理学得到极大发展，不世纪末，物理学得到极大发展，不世纪末，物理学得到极大发展，不世纪末，物理学得到极大发展，不过物理学一系列新发觉无法用经典物理学解释，这使得过物理学一系列新发觉无法用经典物理学解释，这使得过物理学一系列新发觉无法用经典物理学解释，这使得过物理学一系列新发觉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。经典物理学陷入了危机，面临着挑战。经典物理学陷入了危机，面临着挑战。经典物理学陷入了危机，面临着挑战。从产生过程看，第一，都是科学大师们勇于向权威从产生过程看，第一，都是科学大师们勇于向权威从产生过程看，第一，都是科学大师们勇于向权威从产生过程看，第一，都是科学大师们勇于向权威挑战，追求真理结果。第二，都经历了一个产生发展完挑战，追求真理结果。第二，都经历了一个产生发展完挑战，追求真理结果。第二，都经历了一个产生发展完挑战，追求真理结果。第二，都经历了一个产生发展完善过程。善过程。善过程。善过程。说明了社会意识是一定社会存在反应；任何事说明了社会意识是一定社会存在反应；任何事物产生和发展都要经历一个波折过程。物产生和发展都要经历一个波折过程。量子力学产生和相对论产生有什么共同点？这说量子力学产生和相对论产生有什么共同点？这说明了什么？明了什么？第22页3(青岛期末)19世纪，经典力学碰到了无法解释新问题。20世纪初，这些问题迎刃而解得益于()A哥白尼“日心说”定律 B自由落体定律C牛顿力学体系 D相对论与量子论提出解析：本题考查学生依据所学知识分析判断问题能力。爱因斯坦相对论能够广泛地解释不一样运动状态物质，处理了经典物理学危机；量子论使人类社会对微观世界基本认识有了革命性进步。二者共同组成了当代物理学基础。故D项正确。答案：D第23页4(南京高二检测)经典物理学所面临危机，终于在20世纪初被物理学发展史上两场伟大革命处理。这两场革命使人类()A拥拥有了研究宏有了研究宏观观世界和微世界和微观观世界理世界理论论体系体系B放弃了放弃了经经典物理学思想方法和科学理典物理学思想方法和科学理论论C否定了以前物理学取得一系列否定了以前物理学取得一系列结结果果D转变转变了人了人们们思思维维方式和生活方式方式和生活方式解析：经典力学在认识宏观世界方面存在着绝正确时空观和对微观世界认识不足等缺憾，这两大疑难问题在20世纪初分别由相对论和量子论得以处理。答案：A第24页（1 1）量子理论和相对论一起，共同组成了当）量子理论和相对论一起，共同组成了当代物理学基础。代物理学基础。（2 2）量子理论和相对论填补了经典物理学在）量子理论和相对论填补了经典物理学在宏观世界和微观粒子世界不足，大大开阔了宏观世界和微观粒子世界不足，大大开阔了人们视野，改变了人们看世界角度和方式。人们视野，改变了人们看世界角度和方式。（3 3）量子理论和相对论不但对物理科学本身，）量子理论和相对论不但对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类思维都产生了对自然科学，而且对整个人类思维都产生了不可磨灭影响。不可磨灭影响。三、当代科学革命意义三、当代科学革命意义第25页科科学学革革命命背景：经典物理学危机。背景：经典物理学危机。以牛顿力学为代表经典物理学无法解释世纪末以来物理学新发觉以牛顿力学为代表经典物理学无法解释世纪末以来物理学新发觉当当代代物物理理学学两两大大支支柱柱相对论相对论量子论量子论内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、运动、质量是相对。意义：扩展了物理学研究空间和应用领域（从日意义：扩展了物理学研究空间和应用领域（从日常范围到宏观宇宙空间）；开阔了人们思维常范围到宏观宇宙空间）；开阔了人们思维过程：普朗克量子假说；玻尔提出原子量子理论；过程：普朗克量子假说；玻尔提出原子量子理论；爱因斯坦提出光电效应。爱因斯坦提出光电效应。意义：对化学、生物学、医学等多门学科产生重意义：对化学、生物学、医学等多门学科产生重大影响，直接推进了生产力发展，从根本上改变大影响，直接推进了生产力发展，从根本上改变了人类物质生活了人类物质生活小结小结:第26页3 3、以下表述不正确是、以下表述不正确是 （）A A 牛顿创建经典力学是经典物理学基础牛顿创建经典力学是经典物理学基础B B 经典物理学所适用主要是日常生活中物理现象经典物理学所适用主要是日常生活中物理现象C C 相对论提出证实经典物理学是完全错误相对论提出证实经典物理学是完全错误D D 量子论使人类对微观世界基本认识有了革命性量子论使人类对微观世界基本认识有了革命性进步进步1 1、2020世纪初，为物理学发展带来革命性改变是世纪初，为物理学发展带来革命性改变是 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C2 2、当代物理学基础和两大支柱是、当代物理学基础和两大支柱是 （）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 DC 巩固练习：巩固练习：巩固练习：巩固练习：第27页4 4、打破了经典物理学绝对化思维，为人们提供了、打破了经典物理学绝对化思维，为人们提供了辨辨 证地对待世界路径成就是证地对待世界路径成就是 （）（）A A 相对论提出相对论提出 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A5 5、爱因斯坦相对论与牛顿力学体系关系是、爱因斯坦相对论与牛顿力学体系关系是 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 没相关系没相关系C6 6、相对论主要内容不包含、相对论主要内容不包含 （）A A 时间和空间伴随物质运动而改变时间和空间伴随物质运动而改变 B B 时间和空间是不变时间和空间是不变 C C 物质质量伴随运动速度改变而改变物质质量伴随运动速度改变而改变 D D 质量和能量是能够相互转化质量和能量是能够相互转化B第28页7 7、1919世纪末，以牛顿力学为基础经典物理学出现世纪末，以牛顿力学为基础经典物理学出现危机根本原因是危机根本原因是 （）（）A A 经典物理学不够完善经典物理学不够完善 B B 经典物理学本身不足经典物理学本身不足 C C 物理学出现一系列新发觉物理学出现一系列新发觉 D D 经典物理学仅能解释地球上物理现象经典物理学仅能解释地球上物理现象B8 8、普朗克提出量子论是为了处理、普朗克提出量子论是为了处理 （）（）A A 热辐射理论上疑点热辐射理论上疑点 B B 天体物理学上疑点天体物理学上疑点 C C 热力学上疑点热力学上疑点 D D 电磁学上疑点电磁学上疑点A9 9、以下成就中使人类对微观世界基本认识有了革、以下成就中使人类对微观世界基本认识有了革命性进步是命性进步是 （）（）A A 相对论相对论 B B 牛顿力学牛顿力学 C C 经典物理学经典物理学 D D 量子论量子论D第29页1010、“谁企图在真理和认识领域内要求人们认为谁企图在真理和认识领域内要求人们认为他是不可动摇权威他是不可动摇权威 ，那他就要在上帝嘲笑声中垮，那他就要在上帝嘲笑声中垮台。台。”能说明这一论断最有力证据是能说明这一论断最有力证据是 （）（）A A 爱因斯坦提出相对论爱因斯坦提出相对论 B B 诺贝尔创造高爆安全炸药诺贝尔创造高爆安全炸药 C C 牛顿建立经典力学牛顿建立经典力学 D D 玻尔提出原子量子理论玻尔提出原子量子理论A1111、以下物理学成就取得先后次序应该是、以下物理学成就取得先后次序应该是 （）（）自由落体定律自由落体定律 万有引力定律万有引力定律狭义相对论狭义相对论 量子论量子论 A B C D A B C D D第30页1212、爱因斯坦相对论提出是物理学领域一场重大、爱因斯坦相对论提出是物理学领域一场重大革命，主要是因为革命，主要是因为 否定了经典力学绝对时空观否定了经典力学绝对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不变本质属性揭示了时间、空间并非绝对不变本质属性 打破了经典力学体系局限打破了经典力学体系局限 性性 使人类对客观世界认识开始从宏观世界深入到使人类对客观世界认识开始从宏观世界深入到微观世界微观世界A B C D A B C D A第31页
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