第25課,現(xiàn)代科學(xué)革命,課標(biāo)：知道相對(duì)論和量子理論的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其意義。,一,經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),一段對(duì)話普朗克：“老師，我準(zhǔn)備把我的一生都獻(xiàn)給物理學(xué)！” 老師：“年輕人，物理學(xué)是一門(mén)已經(jīng)完成了的學(xué)科，不會(huì)再有多大的發(fā)展，把一生都獻(xiàn)給這門(mén)學(xué)科，太可惜了！”,1.17-19C，牛頓經(jīng)典力學(xué)日臻完善,一,經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),到19世末，經(jīng)典物理學(xué)對(duì)宏觀和微觀兩個(gè)方面出現(xiàn)的一系列新問(wèn)題已無(wú)法作出解釋?zhuān)?jīng)典物理學(xué)出現(xiàn)了危機(jī)，科學(xué)家們把經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)形象的比喻為“晴空上漂浮著兩朵烏云”，一朵與宏觀世界里光的速度有關(guān)，一朵與微觀世界里的熱體輻射有關(guān)。,2.19C末，經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋新發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)危機(jī),二,愛(ài)因斯坦與相對(duì)論,20世紀(jì)最后一期的時(shí)代周刊中，評(píng)選出了一位“世紀(jì)人物”。時(shí)代周刊稱他為“天才、政治難民、人道主義者、原子和宇宙迷的開(kāi)啟者”“以最偉大的思想和無(wú)與倫比的形象獨(dú)占鰲頭”。 愛(ài)因斯坦（1879-1955），美籍德裔猶太人，現(xiàn)代物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人，1921年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。,1979年，聯(lián)合國(guó)教科文組織在愛(ài)因斯坦誕生100周年發(fā)行一枚紀(jì)念章。紀(jì)念章的正面是愛(ài)因斯坦的晚年頭像，背面是愛(ài)因斯坦對(duì)物理學(xué)做出重大貢獻(xiàn)的三個(gè)數(shù)學(xué)公式。,二,愛(ài)因斯坦與相對(duì)論,愛(ài)因斯坦： 1905狹義相對(duì)論 1916廣義相對(duì)論,基本原理： 相對(duì)性原理 光速不變?cè)?相對(duì)性原理：時(shí)間、空間、運(yùn)動(dòng)、質(zhì)量不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的，可以相互轉(zhuǎn)化。 光速不變?cè)恚汗獾膫鞑ニ俣仍谌魏螚l件下都是不變的。,北極：,赤道：,當(dāng)速度接近光速時(shí),當(dāng)速度達(dá)到光速時(shí)：,質(zhì)量（重量）增加,時(shí)間變慢鐘慢效應(yīng),長(zhǎng)度變短尺縮效應(yīng),鐘表不走了時(shí)間停止了,佯謬問(wèn)題,時(shí)鐘雙生子佯謬:相對(duì)論誕生后，曾經(jīng)有一個(gè)令人極感興趣的疑難問(wèn)題雙生子佯謬。一對(duì)雙生子甲和乙，乙在地球上，甲乘火箭去做星際旅行，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)歲月返回地球。愛(ài)因斯坦由相對(duì)論斷言，二人經(jīng)歷的時(shí)間不同，重逢時(shí)甲將比乙年輕。比如在這一對(duì)孿生兄弟20歲時(shí)，甲乘飛船作太空飛行，甲認(rèn)為飛行時(shí)間只有一年，在其返回地面時(shí)，甲只有21歲，但他卻發(fā)現(xiàn)乙卻已成了90多歲的老人了，亦即乙比甲年老了許多。,二,愛(ài)因斯坦與相對(duì)論,有一次，群眾包圍了從德國(guó)移居美國(guó)的科學(xué)家愛(ài)因斯坦的住宅，要他用“最簡(jiǎn)單的話”解釋清楚他的“相對(duì)論”。當(dāng)時(shí)，據(jù)說(shuō)全世界只有幾個(gè)高明的科學(xué)家看得懂他關(guān)于“相對(duì)論”的著作。 愛(ài)因斯坦走出住宅，對(duì)大家說(shuō)：“比方這么說(shuō)你同你最親的人坐在火爐邊，一個(gè)鐘頭過(guò)去了，你覺(jué)得好像只過(guò)了5分鐘！反過(guò)來(lái)，你一個(gè)人孤孤單單地坐在熱氣逼人的火爐邊，只過(guò)了5分鐘，但你卻像坐了一個(gè)小時(shí)。唔，這就是相對(duì)論！”,愛(ài)因斯坦指出物體使周?chē)臻g、時(shí)間彎曲，在物體具有很大的相對(duì)質(zhì)量（例如一顆恒星）時(shí)，這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過(guò)的任何其它事物，即使是光線，改變路徑。,時(shí)空可以不是平坦的，而是彎曲的。足夠的質(zhì)量能改變和扭曲時(shí)空。,廣島原子彈后橫尸遍野,1939年8月2日，愛(ài)因斯坦出于對(duì)人類(lèi)命運(yùn)的極大關(guān)注，寫(xiě)信給羅斯福總統(tǒng)建議美國(guó)務(wù)必?fù)屧诜ㄎ魉沟聡?guó)之前制造出原子彈； 后來(lái)，當(dāng)原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來(lái)后，愛(ài)因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認(rèn)一生最大錯(cuò)誤就是建議研制原子彈。他痛心地說(shuō)，“早知如此，我寧可當(dāng)個(gè)修表匠！”愛(ài)因斯坦就核武器問(wèn)題的懊悔，代表了人類(lèi)良知的高度，是人類(lèi)良心發(fā)出的最強(qiáng)音。,愛(ài)因斯坦告訴我們:一個(gè)人不聰明并不可怕，可怕的是自己先泄氣。只要你肯為你的目標(biāo)付出艱辛的勞動(dòng)，并配合正確的方法，就一定會(huì)得到成功女神的酬勞。許多在事業(yè)上有成就的人，在童年時(shí)代、少年時(shí)代并不一定能畢露鋒芒，相反，他們非常平凡，甚至顯出遲鈍、愚笨的樣子，常常被周?chē)娜顺靶?、譏諷。如果因?yàn)樽约罕烤突倚膯蕷?，不再努力，那不是將自己潛在的才華、能力都扼殺在搖籃中了嗎？,“中國(guó)人受人注意的是他們的勤勞以及對(duì)生活方式、兒童福利要求的低微。他們比印度人更樂(lè)觀，更天真。他們大多數(shù)負(fù)擔(dān)沉重：男男女女為每日5分錢(qián)的工資天天在敲石子。他們似乎駑鈍得不理解自己命運(yùn)的可怕?！?在他看來(lái)這是“一幅悲慘的圖像”，所以他認(rèn)為，1919年中國(guó)爆發(fā)的“五四”運(yùn)動(dòng)是“完全可以理解的”。愛(ài)因斯坦還將中國(guó)和西方的文化發(fā)展作了比較，揭示了兩種文化在思維方式上的差異，充分表達(dá)了他對(duì)中國(guó)文明成就的贊嘆。此外，“推之中國(guó)青年，敢信將來(lái)對(duì)于科學(xué)界定有偉大貢獻(xiàn)”這是當(dāng)年愛(ài)因斯坦上海之行的期望。,二,愛(ài)因斯坦與相對(duì)論,愛(ài)因斯坦： 1905狹義相對(duì)論 1916廣義相對(duì)論,基本原理： 相對(duì)性原理 光速不變?cè)?P107 物理學(xué)最偉大的革命 解決了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) 打破經(jīng)典物理學(xué)絕對(duì)化的思維模式（辯證看待世界）,在艾薩克牛頓墓志銘中，英國(guó)詩(shī)人亞歷山大蒲伯寫(xiě)道： “大自然和自然定律都在黑暗中躲藏 上帝說(shuō)，讓牛頓問(wèn)世！于是一切大白于天光?！?英國(guó)現(xiàn)代派詩(shī)人斯奎爾（ J.CSquire 18841958）在其諷刺詩(shī)體集中對(duì)蒲伯的上述兩句詩(shī)做出了回應(yīng)： “此情形并未能持久：魔鬼喝道“嗬！ 讓愛(ài)因斯坦問(wèn)世！”世界又變得難以捉摸?！?三,量子理論中的微觀世界,愛(ài)因斯坦： 1905狹義相對(duì)論 1916廣義相對(duì)論,基本原理： 相對(duì)性原理 光速不變?cè)?P107 物理學(xué)最偉大的革命 解決了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) 打破經(jīng)典物理學(xué)絕對(duì)化的思維模式（辯證看待世界）,提出： 1900，普朗克量子假說(shuō) 發(fā)展： 愛(ài)因斯坦光的量子理論 玻爾原子的量子理論,量子力學(xué),加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光,科學(xué)家們?yōu)榱丝偨Y(jié)熱輻射規(guī)律，推導(dǎo)出兩個(gè)公式。但這兩個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果總是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符合。 1900年，為了解決熱輻射理論上的疑點(diǎn)，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了量子假說(shuō)：輻射像物質(zhì)一樣，是由具有能量的基本單位量子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,三,量子理論中的微觀世界,愛(ài)因斯坦： 1905狹義相對(duì)論 1916廣義相對(duì)論,基本原理： 相對(duì)性原理 光速不變?cè)?P107 物理學(xué)最偉大的革命 解決了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) 打破經(jīng)典物理學(xué)絕對(duì)化的思維模式（辯證看待世界）,提出： 1900，普朗克量子假說(shuō) 發(fā)展： 愛(ài)因斯坦光的量子理論 玻爾原子的量子理論,量子力學(xué),P108 20C最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一 帶來(lái)技術(shù)創(chuàng)新（半導(dǎo)體、激光器等） 推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展，改變?nèi)祟?lèi)物質(zhì)生活,1.現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)和兩大支柱是 （ ） 牛頓力學(xué) 相對(duì)論 量子論 分子論 A. B. C. D. 2.打破了經(jīng)典物理學(xué)的絕對(duì)化思維，為人們提供了辨證地看待世界的途徑的成就是 A.相對(duì)論 B.量子理論 C.量子假說(shuō) D.萬(wàn)有引力定律,課堂練習(xí),D,A,3.相對(duì)論的主要內(nèi)容不包括 A 時(shí)間和空間隨著物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)而變化 B 時(shí)間和空間是不變的 C 物質(zhì)的質(zhì)量隨著運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化 D 質(zhì)量和能量是可以互相轉(zhuǎn)化的 4.下列成就中使人類(lèi)對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性進(jìn)步的是 A 相對(duì)論 B 牛頓力學(xué) C 經(jīng)典物理學(xué) D 量子論,B,D,現(xiàn)代科學(xué)革命,背景：,內(nèi)容 （兩大支柱）,相對(duì)論,量子論,狹義相對(duì)論與廣義相對(duì)論；相對(duì)性原理與光速不變?cè)?意義：,普朗克的量子假說(shuō)，愛(ài)因斯坦的光的量子理論；玻爾的原子,意義：,影響：,歷程：,內(nèi)容：,構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)， 改變了人們看世界的角度和方式， 對(duì)人類(lèi)的思維產(chǎn)生了影響。,經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),