第25課 現(xiàn)代科學(xué)革命,導(dǎo) 入,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起,請看圖回答：他們分別是什么人？做出了什么貢獻(xiàn)？,伽利略開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”經(jīng)典力學(xué)的奠基者,牛頓發(fā)現(xiàn)了著名的萬有引力定律和牛頓力學(xué)三定律，建立了經(jīng)典力學(xué)的基本體系，實現(xiàn)了物理學(xué)史上的第一次大飛躍經(jīng)典力學(xué)的建立者,請思考牛頓的主要貢獻(xiàn)及牛頓力學(xué)的影響,經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立以后，人們把經(jīng)典力學(xué)看作絕對權(quán)威的理論，認(rèn)為一切自然現(xiàn)象都可以用經(jīng)典力學(xué)加以說明。事實果真如此嗎？,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,1.時間：1719世紀(jì) 2.基礎(chǔ)：17世紀(jì)牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué),3.發(fā)展：到19世紀(jì)，在經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上，光學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、天體物理學(xué)等新興學(xué)科取得了長足的進(jìn)步，形成了經(jīng)典物理學(xué)體系。,4.意義： 經(jīng)典物理學(xué)把人類對自然界的認(rèn)識推進(jìn)到前所未有的深度和廣度。,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) 1.經(jīng)典物理學(xué)的絕對化 2.物理學(xué)的新發(fā)現(xiàn),一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,經(jīng)典力學(xué)的困境：在經(jīng)典力學(xué)體系中，時間和空間的量度是絕對不變的。隨著生產(chǎn)實踐特別是科學(xué)實驗的發(fā)展，卻出現(xiàn)了一些由“絕對時空觀”解釋不了的實驗事實。比如，電磁波、廣電傳播和快速的電子運(yùn)動等，都不遵循牛頓力學(xué)定律。為了檢驗以太的存在的假說，1887年，美國物理學(xué)家邁克耳遜和莫雷用實驗來證實以太的存在。實驗的零結(jié)果否定了以太的存在。 思考：“以太”是什么？物理學(xué)家尋找“以太”的結(jié)果對物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了什么影響？,探究,“以太”是指被用來表示占據(jù)并充滿整個宇宙的一種媒質(zhì)。 影響：由于“以太”的不存在，使得經(jīng)典物理學(xué)賴以建立絕對時空觀受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。引起物理學(xué)的一場革命，在革命中量子論和相對論誕生了。,二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起 （一）愛因斯坦與相對論 1. 相對論的提出：,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),愛因斯坦提出相對論,20世紀(jì)初，愛因斯坦提出相對論為物理學(xué)的發(fā)展帶來了革命性的變化。,二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起 （一）愛因斯坦與相對論 1. 相對論的提出：,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),愛因斯坦是現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人。1879年3月14日生于德國的烏爾姆，1955年4月18日卒于美國的普林斯頓。1900年畢業(yè)于瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)，1905年獲蘇黎世大學(xué)博士學(xué)位。1909年任蘇黎世大學(xué)理論物理學(xué)副教授，1911年任布拉格大學(xué)教授，兩年后任德國威廉皇家物理研究所所長、柏林大學(xué)教授，當(dāng)選為普魯士科學(xué)院院士。1932年受希特勒迫害離開德國，1933年10月定居美國。,2.相對論的兩個基本原理：,相對性原理和光速不變原理,二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起 （一）愛因斯坦與相對論 1. 相對論的提出：,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),相對論分為狹義相對論和廣義相對論。 狹義相對論： 1.否定了牛頓的絕對空間和絕對時間觀念，指出時間、空間和物質(zhì)運(yùn)動不是各自孤立存在的，時間和空間是隨著物質(zhì)運(yùn)動而變化的，物質(zhì)的質(zhì)量也是隨運(yùn)動速度的變化而變化的，揭示了空間、時間、物質(zhì)運(yùn)動之間的本質(zhì)上的統(tǒng)一性，從而建立一個既適用于宏觀低速又適用于微觀高速的運(yùn)動理論。 2.質(zhì)量和能量之間有密切的關(guān)系，從而推導(dǎo)出著名的質(zhì)能關(guān)系式Emc2。 廣義相對論： 進(jìn)一步揭示了時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)分布的關(guān)系，指出物質(zhì)間存在的萬有引力是由于物質(zhì)的存在和分布使時間和空間的性質(zhì)不均勻而引起的。,相對論的提出是物理學(xué)思想的一場重大革命，相對論既是原子內(nèi)部的微觀物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是天體物理學(xué)和宇宙學(xué)的基礎(chǔ)。,（1）相對論的觀點提醒人們，不要被常識和日常經(jīng)驗所蒙蔽，常識不一定是正確的。 （2）相對論提出是物理學(xué)領(lǐng)域最偉大的革命。 （3）相對論打破了經(jīng)典物理學(xué)絕對化的思維，為人們提供了辯證地看待世界的途徑。,2.相對論的兩個基本原理：,二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起 （一）愛因斯坦與相對論 1. 相對論的提出：,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),3.意義：,愛因斯坦能夠取得偉大成就有哪些條件? （1）科學(xué)發(fā)展提供的基礎(chǔ)； （2）科學(xué)發(fā)展需要提供動力； （3）個人堅持不懈勤奮追求真理的優(yōu)秀品質(zhì)； （4）科學(xué)的工作和研究方法。,發(fā)散思維：,二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起 （一）愛因斯坦與相對論,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),（二）量子理論中的微觀世界,1.提出：,德國物理學(xué)家普朗克,普朗克首創(chuàng)量子論,普朗克,普朗克是近代偉大的德國物理學(xué)家，量子論的奠基人，1858年4月23日生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)獲得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。1900年，他在黑體輻射研究中引入能量量子。,普 朗 克,課外探究,學(xué)習(xí)探究,共同點： 從背景上看，19世紀(jì)末，物理學(xué)得到了極大的發(fā)展，物理學(xué)的研究一方面深入到物質(zhì)內(nèi)部的微觀世界，另一方面擴(kuò)展到整個宇宙。但是，一系列新的發(fā)現(xiàn)無法用經(jīng)典物理學(xué)解釋，這使得經(jīng)典物理學(xué)陷入了危機(jī)，面臨著挑戰(zhàn)。 從產(chǎn)生過程看，第一，都是科學(xué)大師們敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，追求真理的結(jié)果。第二，都經(jīng)歷了一個產(chǎn)生發(fā)展完善的過程。 說明了社會意識是一定的社會存在的反映；任何事物的產(chǎn)生和發(fā)展都要經(jīng)歷一個曲折的過程。,量子力學(xué)的產(chǎn)生和相對論的產(chǎn)生有什么共同點？這說明了什么？,二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起 （一）愛因斯坦與相對論,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),（二）量子理論中的微觀世界,1.提出：德國物理學(xué)家普朗克,2.發(fā)展,（1）愛因斯坦提出了光的量子理論； （2）丹麥物理學(xué)家玻爾提出了原子的量子理論； （3）在這個基礎(chǔ)上，一門新的物理學(xué)分支量子力學(xué)建立起來了。,二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起 （一）愛因斯坦與相對論,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),（二）量子理論中的微觀世界,1.提出：德國物理學(xué)家普朗克,2.發(fā)展,3.意義：,（1）量子理論是現(xiàn)代物理學(xué)的另一大支柱，是20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一，使人類對微觀世界的基本認(rèn)識有了革命性的進(jìn)步。 （2）量子力學(xué)對化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、考古學(xué)、古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大影響，帶來許多劃時代的技術(shù)創(chuàng)新，如半導(dǎo)體和激光器的發(fā)明等。這直接推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活。,二、現(xiàn)代物理學(xué)的興起 （一）愛因斯坦與相對論,一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) （一）經(jīng)典物理學(xué)的創(chuàng)立,（二）經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī),（二）量子理論中的微觀世界,（三）現(xiàn)代物理學(xué)興起的意義,1.量子理論和相對論一起，共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。,2.量子理論和相對論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)在宏觀世界和微觀的粒子世界面前的空缺，描繪了一個嶄新的世界，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式。,3.量子理論和相對論不僅對物理科學(xué)本身，對自然科學(xué)，而且對整個人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。,1、20世紀(jì)初，為物理學(xué)發(fā)展帶來革命性變化的是( ) A 牛頓力學(xué) B 經(jīng)典物理學(xué) C 相對論 D 電磁學(xué),2、現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)和兩大支柱是 （ ） 牛頓力學(xué) 相對論 量子論 分子論 A B C D ,鞏固練習(xí)：,C,D,3、下列表述不正確的是 （ ） A 牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ) B 經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是日常生活中的物理現(xiàn)象 C 相對論的提出證明經(jīng)典物理學(xué)是完全錯誤的 D 量子論使人類對微觀世界的基本認(rèn)識有了革命性進(jìn)步,C,4、打破了經(jīng)典物理學(xué)的絕對化思維，為人們提供了辨 證地看待世界的途徑的成就是 （ ） A 相對論的提出 B 量子理論 C 量子假說 D 萬有引力定律,A,5、愛因斯坦的相對論與牛頓力學(xué)體系的關(guān)系( ) A 完全繼承 B 完全否定 C 有否定，有發(fā)展 D 沒有關(guān)系,C,6、19世紀(jì)末，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)出現(xiàn)危機(jī)的根本原因是 （） A 經(jīng)典物理學(xué)不夠完善 B 經(jīng)典物理學(xué)自身的局限性 C 物理學(xué)出現(xiàn)一系列新發(fā)現(xiàn) D 經(jīng)典物理學(xué)僅能解釋地球上的物理現(xiàn)象,B,愛因斯坦根據(jù)相對論的觀點提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換理論后，曾致信美國總統(tǒng)羅斯福，建議美國研制原子彈，以便在二戰(zhàn)中盡快戰(zhàn)勝法西斯國家。1945年8月，美國先后在日本的廣島、長畸投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。愛因斯坦為此非常懊悔。從這件事中，我們能得到什么啟發(fā)？我們應(yīng)如何對待科學(xué)的發(fā)展？,科學(xué)理論對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有巨大的推動作用，但科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟?，推動生產(chǎn)力水平的提高，但如果運(yùn)用不當(dāng)，也能危害人類。,