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1、第第26课课 科学的革命科学的革命课标要求课标要求:1、了解经典力学的主要内容，认识其、了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。在近代自然科学理论发展中的历史地位。2、知道相对论、量子论的主要内容，、知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。认识其意义。牛顿（牛顿（1642-1727）著作：著作：自然哲学自然哲学的数学原理的数学原理（1687）他提出了）他提出了物体机械运动的三物体机械运动的三大定律和万有引力大定律和万有引力定律，创建牛顿力定律，创建牛顿力学体系。学体系。一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机1、经典力学的发展及其伟大成就、经典力学的发展及其伟大成就
2、 （1）17世纪牛顿创立世纪牛顿创立 （2）19世纪达到高峰世纪达到高峰 牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。经典力学体系的建立推动了物理学的发展。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。标志着近代科学的形成。、物理学的新发现使经典力学面临挑战、物理学的新发现使经典力学面临挑战 19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是这就是X射线、放射性和电子的发现。射线、放射性和电子的发现。三大发现使得原三大发现使得原子不可
3、分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机物理学危机”。经。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，这表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次象，这表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次。物理学的。物理学的“危机危机”没
4、有吓倒大多数物理学家，他们继没有吓倒大多数物理学家，他们继续向前探索，于是产生了以量子论和相对论的建立为标续向前探索，于是产生了以量子论和相对论的建立为标志的物理学革命，物理学从此开辟了新的天地。志的物理学革命，物理学从此开辟了新的天地。想一想：经典物理学危机说明了什么？想一想：经典物理学危机说明了什么？爱因斯坦爱因斯坦（1879-1955）1905-1915年年提出了相对提出了相对论，发展了论，发展了牛顿力学。牛顿力学。二、爱因斯坦与相对论二、爱因斯坦与相对论1、爱因斯坦、爱因斯坦 艾伯特艾伯特爱因斯坦（爱因斯坦（18791955）是美籍德国物）是美籍德国物理学家。理学家。1879年年3月月
5、14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。人家中。1894年举家迁居意大利米兰。年举家迁居意大利米兰。1900年毕业于年毕业于瑞士苏黎世工业大学。瑞士苏黎世工业大学。1901年入瑞士国籍。年入瑞士国籍。1902年年6月月至至1909年年10月，在瑞士专利局任技术员。月，在瑞士专利局任技术员。1909年年10月，月，任苏黎世大学理论物理学副教授；任苏黎世大学理论物理学副教授；1911年年3月，在布拉月，在布拉格任德意志大学理论物理学教授；格任德意志大学理论物理学教授；1912年年10月，任苏月，任苏黎世工业大学理论物理学教授；黎世工业大学理论物理学教授；1914年年4月
6、，在柏林任月，在柏林任德国威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授。德国威廉皇帝物理研究所所长兼柏林大学教授。1933年，年，因受纳粹迫害，移居美国。因受纳粹迫害，移居美国。1940年入美国国籍。年入美国国籍。1955年年4月月18日逝世。日逝世。2、关于爱因斯坦、关于爱因斯坦A、谁企图在真理和认识的领域内要人、谁企图在真理和认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。在上帝的哈哈大笑中垮台。B、爱因斯坦的成功公式：、爱因斯坦的成功公式：A=X+y+z。其中其中A代表成功，代表成功，X代表努力工作，代表努力工作，Y代代表懂得休息，表懂
7、得休息，Z代表少说废话。代表少说废话。3、相对论的主要内容、相对论的主要内容（1）两个）两个基本原理：基本原理：A、相对性原理；、相对性原理；B、光、光速不变原理速不变原理 （2）主要内容：）主要内容：经典力学理论认为时间和空间是绝对的，两者是没有经典力学理论认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。宇宙的速率永远都是相同的。爱因斯坦任何直接联系的。宇宙的速率永远都是相同的。爱因斯坦于于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理。狭义相对年提出了狭义相对论和光速不变原理。狭义相对论认为：物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而论认为：物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时
8、，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即还会发生尺缩效应和钟慢效应。变化，即还会发生尺缩效应和钟慢效应。1916年，爱因年，爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。广义相对论指出：空斯坦完成了广义相对论的最终形式。广义相对论指出：空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布，使人类进一步深化了对时间、空间和引决于物质的分布，使人类进一步深化了对时间、空间和引力现象的认识。广义相对论又被认为是一种引力理论。力现象的认识。广义相对论又被认为是一种引力理论。4、相对论的影响：
9、、相对论的影响：A、引发了物理学的革命性变化，创立了一个、引发了物理学的革命性变化，创立了一个全新的物理学世界全新的物理学世界B、打破了经典物理学绝对化的思维，提供了、打破了经典物理学绝对化的思维，提供了辩证看问题的新途径辩证看问题的新途径 相对论的提出是物理学思想的一次重大相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性即：揭深刻地揭示了时间和空间的本质属性即：揭示了时空的可变性、时空变化的联系性，树示了时空的可变性、时
10、空变化的联系性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的世纪人类思想史上最伟大的成就之一。成就之一。三、量子理论中的微观世界三、量子理论中的微观世界1、量子论诞生的背景量子论诞生的背景 19世纪末世纪末20世纪初，电子和放射性的世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。但大量的实验的认识深入到了原子内部。但大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。量子论在这种物体的运
11、动规律进行描述。量子论在这种背景下诞生。背景下诞生。普朗克（普朗克（18581947）生）生于基尔。于基尔。1879年普朗克在慕年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，学任教。由于量子论创立，普朗克获得普朗克获得1918年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗出的法律教授。普朗 克家是克家是德国人所具有的最好品质的德国人所具有的最好品质的范例：诚恳，忠于职守，他范例：诚恳，忠于职守，他的的 业余爱好是音乐，在这方业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另
12、面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登到晚年的登 山运动。山运动。尼尔斯尼尔斯玻尔玻尔，物理学家，物理学家，1885年年10月日出生于月日出生于丹麦哥本哈根的一个知识分子家庭。他的父亲是丹麦皇家丹麦哥本哈根的一个知识分子家庭。他的父亲是丹麦皇家科学文学院的院士，是一位著名的生理学教授。玻尔自幼科学文学院的院士，是一位著名的生理学教授。玻尔自幼就受到家庭浓厚的科学、哲学、文学和艺术气氛的熏陶。就受到家庭浓厚的科学、哲学、文学和艺术气氛的熏陶。年，在纳粹占领下的丹麦，玻尔面临作为人质被年，在纳粹占领下的丹麦，玻尔面临作为人质被逮捕的危险，便不得不逃离丹麦
13、，经过瑞典转去英国和美逮捕的危险，便不得不逃离丹麦，经过瑞典转去英国和美国，而且马上参加了制造原子弹的工作。在原子弹尚未试国，而且马上参加了制造原子弹的工作。在原子弹尚未试验之前，玻尔就看到原子武器可能给人类文明带来的灾难。验之前，玻尔就看到原子武器可能给人类文明带来的灾难。他指出，如果原子能掌握在世界上爱好和平的国家手中，他指出，如果原子能掌握在世界上爱好和平的国家手中，这种能量就会保障世界的持久和平；如果它被滥用，就会这种能量就会保障世界的持久和平；如果它被滥用，就会导致文明的毁灭。导致文明的毁灭。战后，玻尔回到饱经劫难的丹麦，他为恢复丹麦的科学研战后，玻尔回到饱经劫难的丹麦，他为恢复丹麦
14、的科学研究努力工作，为全世界和平利用原子能进行呼吁，为促进究努力工作，为全世界和平利用原子能进行呼吁，为促进各国科学之间的国际合作不断作出努力。他是目前欧洲最各国科学之间的国际合作不断作出努力。他是目前欧洲最大规模的国际合作组织欧洲原子核研究中心的发起人。大规模的国际合作组织欧洲原子核研究中心的发起人。2、量子力学理论的形成、量子力学理论的形成 A、1900，普朗克（德）提出量子假说，普朗克（德）提出量子假说 B、爱因斯坦提出光量子理论、爱因斯坦提出光量子理论 C、玻尔（丹）提出原子量子理论、玻尔（丹）提出原子量子理论3、量子论和量子力学的影响、量子论和量子力学的影响 A、极大地促进了原子物理
15、、固体物理和原子核、极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。物理等科学的发展。B、标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观、标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。世界深入到微观世界。C、带动了化学、生物学、天文学、地学等学科、带动了化学、生物学、天文学、地学等学科的理论也都发生了革命性的突破。指导制造原子的理论也都发生了革命性的突破。指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。4、量子理论提出的意义、量子理论提出的意义A、与相对论
16、一起构成现代物理学的、与相对论一起构成现代物理学的两大支柱两大支柱B、引发了微观世界基本认识的革命、引发了微观世界基本认识的革命性进步性进步C、推动了现代技术创新，根本改变、推动了现代技术创新，根本改变了人类的物质生活了人类的物质生活问题：问题：19世纪末世纪末20世纪初物理学发展的世纪初物理学发展的重大成果是什么？为什么会出现？重大成果是什么？为什么会出现？光速不变原理；狭义相对论；广义光速不变原理；狭义相对论；广义相对论；量子论等。相对论；量子论等。科学的飞速发展，出现了无法解释科学的飞速发展，出现了无法解释的新现象。的新现象。小结：小结：物理学的发展给了我们什么样的启示？物理学的发展给了
17、我们什么样的启示？敢于质疑，勇于创新，实践出真知敢于质疑，勇于创新，实践出真知1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为场重大革命，主要是因为否定了经典力学的否定了经典力学的绝对时空观绝对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性变的本质属性 打破了经典力学体系的局限打破了经典力学体系的局限 性性 使人类对客观世界的认识开始从宏观世使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界界深入到微观世界 A、B、C、D、2、现代自然科学和现代技术革命的基础是现代自然科学和现代技术革命的基础是 A、牛顿力学、牛顿力
18、学 B、相对论、相对论 C、量子假说、量子假说 D、量子理论、相对论、量子理论、相对论AD3、下列表述不正确的是、下列表述不正确的是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、经典物理学所适用的主要是日常生活中的、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象物理现象C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的误的D、量子理论使人类对微观世界的基本认识有、量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步了革命性的进步4、海王星的发现是根据、海王星的发现是根据A、哥白尼日心说的推算、哥白尼日心说的推算 B、牛顿理论的推测、牛顿理论的推测C、法拉第演说计算、法拉第演说计算 D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示CB