岳麓版历史必修三第25课《现代科学革命》.ppt

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第第25课课现代科学革命现代科学革命学习目标学习目标1、相对论、量子论提出的背景、主要内容、相对论、量子论提出的背景、主要内容及意义；及意义；2、通过对相对论、量子论出现过程的学习，通过对相对论、量子论出现过程的学习，培养敢于怀疑、勇于创新的精神。

培养敢于怀疑、勇于创新的精神。

一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机牛顿经典物理学有哪些内容牛顿经典物理学有哪些内容?

17世纪后期，牛顿发表了著名的世纪后期，牛顿发表了著名的力学三定律力学三定律（惯性定律、加速度的比例定律、作用与反作用定律）（惯性定律、加速度的比例定律、作用与反作用定律）和和万有引力定律万有引力定律，标志着经典力学体系的建立。

，标志着经典力学体系的建立。

经典物理学经典物理学是指以牛顿力学为代表的运动三大定是指以牛顿力学为代表的运动三大定律和万有引力定律律和万有引力定律,及在此基础上建立的理论体系。

及在此基础上建立的理论体系。

当德国著名的当德国著名的物理学家物理学家普朗克普朗克年轻时向他的年轻时向他的老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身的职业时，得到的答复是：

的职业时，得到的答复是：

“物理学基本是一门物理学基本是一门已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成果的。

际上是不会有多大成果的。

”当时许多物理学家认为：

物理学的大厦已经当时许多物理学家认为：

物理学的大厦已经落成，人类对自然界的认识已经到了尽头。

落成，人类对自然界的认识已经到了尽头。

物理学睛空的物理学睛空的“两朵乌云两朵乌云”是什么？

是什么？

1.迈克尔逊迈克尔逊-莫雷实验（发现光速不随运动参考系莫雷实验（发现光速不随运动参考系而变）与而变）与“以太以太”说破灭说破灭。

2.黑体辐射实验和理论的不一致。

黑体辐射实验和理论的不一致。

第一朵乌云导致相对论的爆发。

第一朵乌云导致相对论的爆发。

第二朵乌云导致量子物理的爆发。

第二朵乌云导致量子物理的爆发。

一、经典物理学的危机一、经典物理学的危机辉煌：

辉煌：

1719世纪牛顿经典力学日趋世纪牛顿经典力学日趋完善、成熟完善、成熟。

危机：

危机：

19世纪末以牛顿力学为基础的经典物理世纪末以牛顿力学为基础的经典物理学无法解释学无法解释物理学的新发现物理学的新发现而陷入危机而陷入危机思考中的晚年爱因斯坦思考中的晚年爱因斯坦青年时期的爱因斯坦青年时期的爱因斯坦二、爱因斯坦与相对论二、爱因斯坦与相对论艾伯特艾伯特爱因斯坦爱因斯坦于于1879年年3月月14日在德国小城乌尔姆出生，他日在德国小城乌尔姆出生，他的父母都是犹太人。

爱因斯坦有一个幸福的童年，他的父亲是位平静、温顺的的父母都是犹太人。

爱因斯坦有一个幸福的童年，他的父亲是位平静、温顺的好心人，爱好文学和数学。

他的母亲个性较强，喜爱音乐，并影响了爱因斯坦，好心人，爱好文学和数学。

他的母亲个性较强，喜爱音乐，并影响了爱因斯坦，爱因斯坦从六岁起学小提琴，从此小提琴成为他的终生伴侣。

爱因斯坦的父母爱因斯坦从六岁起学小提琴，从此小提琴成为他的终生伴侣。

爱因斯坦的父母对他有着良好的影响和家庭教育，家中弥漫着自由的精神和祥和的气氛。

对他有着良好的影响和家庭教育，家中弥漫着自由的精神和祥和的气氛。

和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。

六岁时他进入了国民学校，是一个十会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。

六岁时他进入了国民学校，是一个十分沉静的孩子，喜欢玩一些需要耐心和坚韧的游戏，例如用纸片搭房子。

分沉静的孩子，喜欢玩一些需要耐心和坚韧的游戏，例如用纸片搭房子。

1888年进入了中学后，学业也不突出，除了数学很好以外，其他功课都不怎么年进入了中学后，学业也不突出，除了数学很好以外，其他功课都不怎么样，尤其是拉丁文和希腊文，他对古典语言毫无兴趣。

样，尤其是拉丁文和希腊文，他对古典语言毫无兴趣。

拉小提琴的爱因斯坦拉小提琴的爱因斯坦（1941年）年）在宇宙中唯一在宇宙中唯一不变不变的是的是光光在真空中的在真空中的速度速度，其它，其它任何事物任何事物长度、质量长度、质量和经过的和经过的时间时间，都随观察者的，都随观察者的参考系（特定观察）而参考系（特定观察）而变化变化。

较典型的现象是运动的。

较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。

得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。

相对论的提出：

相对论的提出：

1905年提出匀速运动体系的狭义相对论；年提出匀速运动体系的狭义相对论；1916年提出加速运动体系的年提出加速运动体系的广义相对论。

广义相对论。

狭义相对论主要内容狭义相对论主要内容：

相对性原理和光速不变原理。

相对性原理和光速不变原理。

广义相对论是爱因斯坦于广义相对论是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成年以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。

取代传统对于引力是一种力的看法。

下面的事例可以帮助我们理解相对论1971年年8月的一天，一名前苏联飞行员例行飞行时，月的一天，一名前苏联飞行员例行飞行时，无意中无意中“闯入闯入”古埃及，他看到一座座金字塔刚刚奠起古埃及，他看到一座座金字塔刚刚奠起塔基塔基1982年一位北约飞行员在一次飞行训练中，视野里年一位北约飞行员在一次飞行训练中，视野里竟然出现了数百只恐龙，飞机竟然来到史前非洲大陆。

竟然出现了数百只恐龙，飞机竟然来到史前非洲大陆。

1970年一架年一架272客机在飞向迈阿密国际机场的旅途客机在飞向迈阿密国际机场的旅途中，也无故中，也无故“失踪失踪”了了10分钟，分钟，10分钟后，客机又在原分钟后，客机又在原来的地方出现。

失踪的一刹那，专家们的惟一的解释是来的地方出现。

失踪的一刹那，专家们的惟一的解释是时间时间“静止静止”不动了不动了1994年初，一架意大利客机在非洲海岸上空飞年初，一架意大利客机在非洲海岸上空飞行。

突然，客机从控制室的雷达屏幕上消失了。

正当行。

突然，客机从控制室的雷达屏幕上消失了。

正当地面上的机场工作人员焦急万分之际，客机又在原来地面上的机场工作人员焦急万分之际，客机又在原来的空域出现，雷达又追踪到了客机的讯号。

的空域出现，雷达又追踪到了客机的讯号。

最后，这架客机安全降落在意大利境内的机场。

最后，这架客机安全降落在意大利境内的机场。

然而，客机上的机组人员和然而，客机上的机组人员和315名乘客，并不知道他名乘客，并不知道他们曾经们曾经失踪失踪过。

过。

机长巴达里疑惑不解地说：

机长巴达里疑惑不解地说：

我们的班机由马尼拉我们的班机由马尼拉起飞后，一直都很平稳，没有任何意外发生，但控制起飞后，一直都很平稳，没有任何意外发生，但控制室竟说失去班机的踪影，实在有点不寻常。

室竟说失去班机的踪影，实在有点不寻常。

不过，事实却不容争辨：

到达机场时，每个乘客不过，事实却不容争辨：

到达机场时，每个乘客的手表都慢了的手表都慢了20分钟。

分钟。

运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）爱因斯坦关于相对论的比喻。

爱因斯坦关于相对论的比喻。

为了对这一深奥的理论做通俗的说明，为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：

爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：

“我我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在打个比方，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，同样的公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？

时间你觉得哪一个更长？

”男青年说：

男青年说：

“当当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。

然坐在火炉上烤的时间觉得长久。

”这故事形象说明了时间和空间这故事形象说明了时间和空间相对性。

相对性。

这就提醒人们甚至要敢于怀疑常识，勇于创新，因这就提醒人们甚至要敢于怀疑常识，勇于创新，因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都有可能是不科学的。

有可能是不科学的。

由于相对论的观点与人们的日常经验不由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。

反对。

1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得相对论始终没有获得诺贝尔奖诺贝尔奖。

但相对论在物理学上却非常合理。

但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。

且为实验所证实。

这说明了一个什么问题这说明了一个什么问题?

可以给我们什么启发可以给我们什么启发?

说一说说一说:

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）科学发展提供的基础；）科学发展提供的基础；

（2）科学发展需要提供动力；）科学发展需要提供动力；（3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质；（4）科学的工作和研究方法。

）科学的工作和研究方法。

爱因斯坦成功公式：

爱因斯坦成功公式：

WXYZW成功成功X勤奋工作勤奋工作Y正确方法正确方法Z少说废话少说废话牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系1、爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观，指出、爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观，指出时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的，而是随着物质的运动而变化的，并提出质量能量的，而是随着物质的运动而变化的，并提出质量能量公式，加深了人们对物质和运动的认识，在哲学和科公式，加深了人们对物质和运动的认识，在哲学和科学上都具有重大意义。

学上都具有重大意义。

2、相对论发展了牛顿力学，牛顿力学只是相对论在低、相对论发展了牛顿力学，牛顿力学只是相对论在低速运动状态下的一个特例。

两者之间是继承与发展而速运动状态下的一个特例。

两者之间是继承与发展而不是相互排斥的关系。

不是相互排斥的关系。

三、量子理论中的微观世界三、量子理论中的微观世界1.提出：

提出：

德国物理学家普朗克德国物理学家普朗克普朗克普朗克，德国人，著名物理，德国人，著名物理学家，慕尼黑大学和基尔大学学家，慕尼黑大学和基尔大学任教授。

他在物理学上最大的任教授。

他在物理学上最大的贡献是贡献是1900年提出辐射量子假年提出辐射量子假说，说，认为辐射像物质一样，是认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来由具有能量的基本单位量子来实现的，实现的，弥补了经典力学在认弥补了经典力学在认识微观世界方面的不足。

并因识微观世界方面的不足。

并因此获得此获得1918年诺贝尔物理学奖。

年诺贝尔物理学奖。

普朗克提出了量子理论假说后，因为思想僵化，普朗克提出了量子理论假说后，因为思想僵化，不但不敢相信自己的理论，反而把自己提出的理论收不但不敢相信自己的理论，反而把自己提出的理论收回去：

回去：

1900年，年，43岁的普朗克发表了他划时代的革命岁的普朗克发表了他划时代的革命性的量子假说。

但是他性的量子假说。

但是他“想方设法要把作用量子纳入想方设法要把作用量子纳入古典理论中去，然而终归徒劳。

古典理论中去，然而终归徒劳。

”这些徒劳无益的做这些徒劳无益的做法持续了许多年，花费了他不少心血。

这种迷惘的来法持续了许多年，花费了他不少心血。

这种迷惘的来源诚如海森堡所指出的那样：

源诚如海森堡所指出的那样：

“