现代科学革命 幻灯片.ppt
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1、现代科学革命 第1页,共55页,编辑于2022年,星期一牛顿力学的创立牛顿力学的创立 人类科学时代开始的标人类科学时代开始的标志是什么?志是什么?第2页,共55页,编辑于2022年,星期一牛顿力学经典著作自然哲学的数学原理牛顿力学经典著作自然哲学的数学原理第3页,共55页,编辑于2022年,星期一导导 言言 科学总是向前发展的,托勒密的地心科学总是向前发展的,托勒密的地心说被哥白尼的日心说取代,这就是一种说被哥白尼的日心说取代,这就是一种对权威的挑战以及超越,而最终的目的对权威的挑战以及超越,而最终的目的是科学的进步。是科学的进步。2020世纪初,在牛顿经世纪初,在牛顿经典物理学达到顶峰,形成
2、一种权威的典物理学达到顶峰,形成一种权威的时候,也出现了对这种权威的挑战时候,也出现了对这种权威的挑战爱因斯坦提出的相对论和普朗克提爱因斯坦提出的相对论和普朗克提出的量子论,而这个挑战引起了物理出的量子论,而这个挑战引起了物理学的一场革命,学的一场革命,也促进了科技和经济、也促进了科技和经济、社会的飞跃,促进了人类认识能力和社会的飞跃,促进了人类认识能力和思维模式的发展,也改变了人们的自思维模式的发展,也改变了人们的自然观念。学习本课,你将了解相对论然观念。学习本课,你将了解相对论和量子论的主要内容及其意义。和量子论的主要内容及其意义。第4页,共55页,编辑于2022年,星期一一、现代科学革命
3、的背景经典物理学的经典物理学的危机危机(P106)1 1、1717世纪牛顿创立的经典力学发展完善,经典物理世纪牛顿创立的经典力学发展完善,经典物理学成为绝对权威学成为绝对权威2 2、1919世纪末物理学的新发现,陷入危机,酝酿世纪末物理学的新发现,陷入危机,酝酿物理学革命物理学革命第5页,共55页,编辑于2022年,星期一二、现代科学革命的主要内容(一)爱因斯坦与相对论(一)爱因斯坦与相对论 1.1.相对论的提出相对论的提出2.2.两个基本原理两个基本原理3.3.意义意义(1 1)物理学领域)物理学领域最伟大最伟大的革命的革命 (2 2)解决经典物理学危机,)解决经典物理学危机,扩展了物理学应
4、用领域扩展了物理学应用领域(3 3)打破了经典物理学绝对化的思维,为人们提供)打破了经典物理学绝对化的思维,为人们提供了了辩证地看待世界辩证地看待世界的途径的途径相对性原理和光速不变原理相对性原理和光速不变原理1905年狭义相对论年狭义相对论论动体的电动力学论动体的电动力学1916年广义相对论年广义相对论第6页,共55页,编辑于2022年,星期一二、现代科学革命的主要内容二、现代科学革命的主要内容 (一)(一)爱因斯坦与相对论爱因斯坦与相对论(二)量子理论中的微观世界(二)量子理论中的微观世界1 1、诞生:、诞生:19001900年普朗克量子假说年普朗克量子假说2 2、发展:、发展:(1(1)
5、爱因斯坦)爱因斯坦,光的量子理论光的量子理论(2(2)玻尔)玻尔,原子的量子理论原子的量子理论(3(3)一门新的物理学分支量子力学建立起来)一门新的物理学分支量子力学建立起来3 3、意义:、意义:P108P108(1 1)2020世纪最深刻、最有成就科学理论之一,人类对世纪最深刻、最有成就科学理论之一,人类对微观世界微观世界的基本认识有了革命性的进步的基本认识有了革命性的进步(2 2)量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生物学)量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等科学领域产生重大影响,带来划时代的技术创新。和地质学等科学领域产生重大影响,带来划时代的技术创新。(3 3)
6、这直接推动社会生产力发展,根本上改变人类物质生活。这直接推动社会生产力发展,根本上改变人类物质生活。第7页,共55页,编辑于2022年,星期一三、现代物理学兴起的意义1.1.量子理论和相对论构成现代物理学的基础。量子理论和相对论构成现代物理学的基础。(两大支柱)(两大支柱)2.2.量子理论和相对论量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观弥补了经典物理学在宏观世界和微观的粒子世界面前的空缺世界和微观的粒子世界面前的空缺,开阔了,开阔了人们的视野,改变了人们看世界的角度和方人们的视野,改变了人们看世界的角度和方式。式。3.3.量子理论和相对论不仅对量子理论和相对论不仅对物理科学物理科学本身,本身,对
7、自然科学,而且对整个人类的对自然科学,而且对整个人类的思维思维都产生都产生了不可磨灭的影响。了不可磨灭的影响。第8页,共55页,编辑于2022年,星期一 相对论和量子理论出现,它们掀起相对论和量子理论出现,它们掀起了物理学革命,构成了现代物理学的两了物理学革命,构成了现代物理学的两大支柱大支柱第9页,共55页,编辑于2022年,星期一课中思考:课中思考:量子力学量子力学的产生和相对论的产的产生和相对论的产生有什么共同点?这生有什么共同点?这说明了什么?说明了什么?共同点:共同点:从背景上看,从背景上看,1919世纪末,物理学得到了极大的发展,世纪末,物理学得到了极大的发展,物理学的研究一方面深
8、入到物质内部的微观世界,另一方面扩展物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界,另一方面扩展到整个宇宙。但是,一系列新的发现无法用经典物理学解释,这到整个宇宙。但是,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。使得经典物理学陷入了危机,面临着挑战。从产生过程看,从产生过程看,第一,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。历了一个产生发展完善的过程。说明:说明:社会意识是一定的社会存在的反映;任何事物的产生和发社会意识是一定的社会存在的反映;任何事物的产生和发
9、展都要经历一个曲折的过程。展都要经历一个曲折的过程。第10页,共55页,编辑于2022年,星期一1 1、爱因斯坦是基于爱因斯坦是基于维护人类和维护人类和平平的热忱而作出上述举动,是的热忱而作出上述举动,是正确的!正确的!2 2、启发:科学技术、启发:科学技术本身是一把本身是一把双刃剑双刃剑,能造福人类,推动生产,能造福人类,推动生产力,但如运用不当,也能危害人力,但如运用不当,也能危害人类。科研初衷与实际效果可能有类。科研初衷与实际效果可能有偏差。科技运用于军事可以以暴偏差。科技运用于军事可以以暴制暴制暴3 3、态度:、态度:科技发展应不受利益科技发展应不受利益集团左右。我们应该集团左右。我们
10、应该理性对待科理性对待科学学,使之造福人类,使之造福人类P109P109解析与探究解析与探究第11页,共55页,编辑于2022年,星期一高考链接高考链接DB1 1、(20092009上上海海春春季季)法法国国数数学学家家和和天天文文学学家家拉拉普普拉拉斯斯曾曾经经这这样样说说过过:“不不会会产产生生两两个个牛牛顿顿,因因为为要要发发现现的的世世界界只有一个。只有一个。”牛顿所发现的牛顿所发现的“世界世界”是指是指A.A.微微积积分分 B.B.反反射射望望远远镜镜 C.C.光光的的色色散散原原理理 D.D.三三大大运运动动定律定律2 2、(20072007广广东东单单科科)2020世世纪纪初初,
11、物物理理学学本本身身发发生生了了一一场场革革命命性的变化。下列选项中推动这一变化的是性的变化。下列选项中推动这一变化的是A.A.电的发明和利用电的发明和利用 B.B.量子论的提出和发展量子论的提出和发展C.C.经典力学的发展经典力学的发展 D.D.原子能在军事上的应用原子能在军事上的应用第12页,共55页,编辑于2022年,星期一4 4、(2010(2010高考江苏卷高考江苏卷)“)“把能量的变化看成是跳跃式的进行,把能量的变化看成是跳跃式的进行,成功地解释了经典理论无法解释的某些现象,打破了经典物成功地解释了经典理论无法解释的某些现象,打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。理学中一切
12、过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主这一理论的诞生主要由下列哪一问题引发要由下列哪一问题引发()A A研究热辐射研究热辐射 B B揭示时空本质属性揭示时空本质属性C C解释光电效应解释光电效应 D D预测未知行星方位预测未知行星方位A3 3、(、(20072007海南单科)海南单科)2020世纪初,爱因斯坦相对论的世纪初,爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它提出是物理学的一场变革。它A.A.否定了经典力学体系否定了经典力学体系B.B.打破了绝对时空观打破了绝对时空观C.C.彻底解决了彻底解决了1919世纪以来物理学面临的危机世纪以来物理学面临的危机D.D.标志着对物质世界的认识开始
13、进入微观粒子世界标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界B第13页,共55页,编辑于2022年,星期一5 5、(、(20112011广东文综,广东文综,2222)19191919年英国泰晤士报曾刊年英国泰晤士报曾刊登标题文章登标题文章“科学革命科学革命”,两个副标题是,两个副标题是“宇宙新宇宙新理论理论”“”“牛顿观念的破产牛顿观念的破产”。具有。具有“科学革命科学革命”意义的意义的理论是(理论是()A.A.日心说日心说 B.B.量子说量子说 C.C.经典力学经典力学 D.D.相对论相对论6 6、(、(20112011全国课标,全国课标,3535)哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为)哥白尼、牛顿和
14、爱因斯坦被称为近代以来最伟大的科学家,其理论的共同之处是(近代以来最伟大的科学家,其理论的共同之处是()A.A.得到了科学实验的验证得到了科学实验的验证B.B.改变了人类对自然世界的认识改变了人类对自然世界的认识C.C.推动了技术的重大突破推动了技术的重大突破D.D.科学地概括出物质运动的定律科学地概括出物质运动的定律DB第14页,共55页,编辑于2022年,星期一7 7、(、(20112011江苏单科,江苏单科,2020)菲利普)菲利普费尔南德兹费尔南德兹-阿迈斯托在评价某科学家时指出:在他的宇阿迈斯托在评价某科学家时指出:在他的宇宙里宙里,每一种现象都带有欺骗性。物质和能量每一种现象都带有
15、欺骗性。物质和能量可以相互转换。双胞胎以不同的速度衰老。平可以相互转换。双胞胎以不同的速度衰老。平行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙。这位科学家是(。这位科学家是()A.A.伽利略伽利略 B.B.达尔文达尔文 C.C.牛顿牛顿 D.D.爱因斯坦爱因斯坦8 8、(、(20102010天津文综,天津文综,1111)2020世纪初,提出光量世纪初,提出光量子假说,解决经典物理学无法解释的光电效应子假说,解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是(问题的科学家是()A.A.普朗克普朗克 B.B.麦克斯韦麦克斯韦 C.C.玻尔玻尔 D.D.爱因斯坦爱因斯
16、坦DD第15页,共55页,编辑于2022年,星期一能力提升爱因斯坦相对论与牛顿经典力学的关系:爱因斯坦相对论与牛顿经典力学的关系:部分否定:部分否定:否定了牛顿绝对时空观,提出时间和空间不是否定了牛顿绝对时空观,提出时间和空间不是绝对不变的,是相对的。绝对不变的,是相对的。继承发展:继承发展:牛顿力学是相对论力学低速状态时的一个特例。牛顿力学是相对论力学低速状态时的一个特例。第16页,共55页,编辑于2022年,星期一科科学学的的革革命命背景:经典物理学的危机。背景:经典物理学的危机。以牛顿力学为代表的经典物理学无法解释以牛顿力学为代表的经典物理学无法解释 世纪末以来的物理学新发现世纪末以来的
17、物理学新发现现现代代物物理理学学的的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、内容:相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、运动、质量是相对的。空间、运动、质量是相对的。意义:扩展了物理学的研究空间和应用领意义:扩展了物理学的研究空间和应用领域(从日常范围到宏观宇宙空间);开阔域(从日常范围到宏观宇宙空间);开阔了人们的思维了人们的思维过程:普朗克的量子假说;玻尔提出原过程:普朗克的量子假说;玻尔提出原子的量子理论;爱因斯坦提出光电效应。子的量子理论;爱因斯坦提出光电效应。意义:对化学、生物学、医学等多门学科产意义:对化学、生物学、医学等多门学科产生重大影
18、响,直接推动了生产力的发展,从生重大影响,直接推动了生产力的发展,从根本上改变了人类的物质生活根本上改变了人类的物质生活小结小结:第17页,共55页,编辑于2022年,星期一选择题练习选择题练习第18页,共55页,编辑于2022年,星期一2 2、海王星的发现是根据:、海王星的发现是根据:A A、哥白尼日心说的推算、哥白尼日心说的推算 B B、牛顿理论的推测、牛顿理论的推测C C、法拉第演说计算、法拉第演说计算 D 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1 1、现代物理学的基础是:、现代物理学的基础是:A A、牛顿力学、牛顿力学 B B、相对论、相对论 C C、量子假
19、说、量子假说 D D、量子理论、相对论、量子理论、相对论第19页,共55页,编辑于2022年,星期一3 3、爱爱因因斯斯坦坦相相对对论论的的提提出出是是物物理理学学领领域域的的一一场场重重大大革革命,主要是因为:命,主要是因为:否定了经典力学的绝对时空观否定了经典力学的绝对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体系的局限性打破了经典力学体系的局限性 使使人人类类对对客客观观世世界界的的认认识识开开始始从从宏宏观观世世界界深深入入到到微观世界微观世界A A、B B、C C、D D、第20页,共55页,编辑于2022年,星期一4 4、下
20、列表述不正确的是:、下列表述不正确的是:A 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 B、经典物理学适用的主要是日常生活中的物理现象、经典物理学适用的主要是日常生活中的物理现象C C、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的、相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的D D、量量子子理理论论使使人人类类对对微微观观世世界界的的基基本本认认识识有有了了革革命命性性的进步的进步第21页,共55页,编辑于2022年,星期一5 5、打破了经典物理学的绝对化思维,为人们提供了辨证地、打破了经典物理学的绝对化思维,为人们提供了辨证地看待世界的途径的成就是看待世界的途径
21、的成就是 A A、相对论的提出、相对论的提出 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6 6、1919世纪末,以牛顿力学为基础的经典物理学出现危机的世纪末,以牛顿力学为基础的经典物理学出现危机的根本原因是根本原因是 、经典物理学不够完善、经典物理学不够完善、经典物理学自身的局限性、经典物理学自身的局限性 、物理学出现一系列新发现、物理学出现一系列新发现、经典物理学仅能解释地球上的物理现象、经典物理学仅能解释地球上的物理现象第22页,共55页,编辑于2022年,星期一7 7、普朗克提出量子理论是为解决下列那一问题?、普朗克提出量子理论是为解决下列那
22、一问题?A A、热辐射理论上的疑点、热辐射理论上的疑点 B B、天体物理学上的疑点、天体物理学上的疑点 C C、热力学上的疑点、热力学上的疑点 D D、电磁学上的疑点、电磁学上的疑点8 8、“运动的尺缩短运动的尺缩短”,“运动的钟变慢运动的钟变慢”的含义是的含义是 A A运动具有破坏性运动具有破坏性 B B运动回产生奇迹运动回产生奇迹 C C时间、空间随着物质的运动而变化时间、空间随着物质的运动而变化 D D这是相对论的简要概括说明这是相对论的简要概括说明第23页,共55页,编辑于2022年,星期一8 8诗人亚历山大诗人亚历山大波普赞颂道:波普赞颂道:“自然界和自然界的规律自然界和自然界的规律
23、隐藏在黑暗中,上帝说,让牛顿去吧,于是一切成为光明。隐藏在黑暗中,上帝说,让牛顿去吧,于是一切成为光明。”19”19世纪末,科学家曾普遍认为物理学的主要框架已经一世纪末,科学家曾普遍认为物理学的主要框架已经一劳永逸地构成了,以后需要做的就是把小数点后面的数字劳永逸地构成了,以后需要做的就是把小数点后面的数字再推进一位。这反映出再推进一位。这反映出()A A牛顿力学体系已经解决了包括宏观和微观世界的一切问题牛顿力学体系已经解决了包括宏观和微观世界的一切问题B B牛牛顿顿力力学学体体系系被被奉奉为为物物理理学学的的圣圣经经,作作为为权权威威对对科科学学的的进进一步发展产生阻碍作用一步发展产生阻碍作
24、用C C经经典典物物理理学学到到1919世世纪纪末末已已发发展展得得比比较较完完整整,包包括括了了研研究究宏观物理和超高速物理学的各部门宏观物理和超高速物理学的各部门D D牛顿力学体系还没有从神学中解放出来牛顿力学体系还没有从神学中解放出来第24页,共55页,编辑于2022年,星期一9 9有一次,爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会,他们都有一次,爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会,他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说:受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说:“大大家欢迎我是因为他们都能理解我,大家欢迎你是因为他家欢迎我是因为他们都能理解我,大家欢迎你是因为他们都不理解你。们都不理解
25、你。”此语意指此语意指()A A绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦B B相对论有悖于人们的日常经验相对论有悖于人们的日常经验C C爱因斯坦的理论与人们日常生活无关爱因斯坦的理论与人们日常生活无关D D伟大的科学家不如著名艺术家伟大的科学家不如著名艺术家第25页,共55页,编辑于2022年,星期一1010“这一发现成为这一发现成为2020世纪物理学研究的基础,从那个时候起世纪物理学研究的基础,从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现,那就不几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现,那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用可能建立起分子、原子
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