1、现代科学革命现代科学革命科学是生产力科学是生产力 马克思马克思科学是第一生产力科学是第一生产力 邓小平邓小平牛顿力学理论牛顿力学理论 第一次工业革命第一次工业革命电磁感应理论电磁感应理论 第二次工业革命第二次工业革命?第三次科技革命第三次科技革命2525课课现代科学现代科学革命革命革命之革命之“艰艰”（背景）（背景）革命之革命之“难难”（内容）（内容）革命之革命之“深深”（意义）（意义）课标要求：课标要求：知道知道相对论和量子论的主要内容，认识其意义相对论和量子论的主要内容，认识其意义感悟感悟科学家挑战权威、追求真理的科学家挑战权威、追求真理的“革命革命”精神精神认识认识科技是把双刃剑，正确对
2、待科技的态度科技是把双刃剑，正确对待科技的态度二、康有为及其变法思想感悟一、革命之“艰”（背景）：材料一：材料一：1717世纪世纪牛顿创立经典力学，符合人们的牛顿创立经典力学，符合人们的日常经验，也被认为是天经地义的。经后人不断日常经验，也被认为是天经地义的。经后人不断补充发展，补充发展，1919世纪世纪日趋完善，达到顶峰。日趋完善，达到顶峰。岳麓版教材岳麓版教材 材料二：当德国著名的物理学家普朗克年轻时向材料二：当德国著名的物理学家普朗克年轻时向他的老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己他的老师求教，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：终身的职业时，得到的答复是：“物理学
3、基本是物理学基本是一门已经完成了的科学一门已经完成了的科学，因此，对于物理学的研，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成果的究实际上是不会有多大成果的.”.”绝对的权威绝对的权威1919世纪末，物理学家的研究一方面深入到世纪末，物理学家的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到宏物质内部的微观世界，另一方面扩展到宏观宇宙世界。随着科学的深入发展，人们观宇宙世界。随着科学的深入发展，人们对对宏观世界中光速或接近光速状态下物质宏观世界中光速或接近光速状态下物质的研究以及的研究以及微观世界热辐射微观世界热辐射理论上的疑点，理论上的疑点，都超出了经典物理学的范围，被称为都超出了经典物理学
4、的范围，被称为“晴晴空上漂浮的两朵乌云空上漂浮的两朵乌云”，这使经典物理学，这使经典物理学出现了的危机。出现了的危机。感悟一、革命之“艰”（背景）：随着生产实践，特别是科学实验的发展，出现了一些随着生产实践，特别是科学实验的发展，出现了一些“绝对时绝对时空观空观”解释不了的现象。由此人们对解释不了的现象。由此人们对“以太以太”的存在产生质疑，的存在产生质疑，为了检验以太存在为了检验以太存在的假说的假说，18871887年美国物理学家年美国物理学家迈克尔逊迈克尔逊-莫雷莫雷做了大量的做了大量的实验实验，而实验的，而实验的零结果零结果否定了以太的存在否定了以太的存在。岳麓版教材岳麓版教材 按照牛顿
5、的经典时空观按照牛顿的经典时空观，宇宙中应当，宇宙中应当存在存在一种绝对静止的传一种绝对静止的传播媒介播媒介“以太以太”，人无法感受它，电、磁、力、光都是借助它才，人无法感受它，电、磁、力、光都是借助它才能传播。能传播。“以太说以太说”的解读的解读 “绝对的空间，就其本性而言，是与外界绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而且永远是相同的和不动任何事物无关而且永远是相同的和不动的。的。”牛顿在牛顿在自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理绝对时空观面临绝对时空观面临 严峻的挑战严峻的挑战爱因斯坦与相对论爱因斯坦与相对论 爱因斯坦，世界十大杰出物理爱因斯坦，世界十大杰出物理学家之一，现代物理
6、学的开创者、学家之一，现代物理学的开创者、集大成者和奠基人，同时也是一位集大成者和奠基人，同时也是一位著名的思想家和哲学家。爱因斯坦著名的思想家和哲学家。爱因斯坦19001900年毕业于苏黎世联邦理工学院，年毕业于苏黎世联邦理工学院，入瑞士国籍。入瑞士国籍。19051905年获苏黎世大学年获苏黎世大学哲学博士学位。哲学博士学位。有一次，一个美国记者问爱因斯有一次，一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘诀。他回答：坦关于他成功的秘诀。他回答：“早在早在19011901年，我还是二十二岁的年，我还是二十二岁的青年时，我已经发现了成功的公式。青年时，我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你，
7、那我可以把这公式的秘密告诉你，那就是就是A=X+Y+ZA=X+Y+Z！A A就是成功，就是成功，X X就是就是正确的方法，正确的方法，Y Y是努力工作，是努力工作，Z Z是少是少说废话！这公式对我有用，我想对说废话！这公式对我有用，我想对许多人也一样有用。许多人也一样有用。”（一）、爱因斯坦与（一）、爱因斯坦与相对论相对论 19051905年提出狭义相对论年提出狭义相对论19161916年建立广义相对论年建立广义相对论 1 1、提出：、提出：2 2、内容：、内容：感悟二、革命之“难”（内容）：光速不变原理光速不变原理相对性原理相对性原理光的传播速度在光的传播速度在任何条件下任何条件下都是都是不
8、变不变的的 C=3.0X10C=3.0X108 8m/sm/s时间和空间是时间和空间是物质存在物质存在的的，随着物质运动随着物质运动速度速度的的变化变化而而变化变化穿越时空的梦想成为可能穿越时空的梦想成为可能例如：质量会随着物体例如：质量会随着物体运动速度增大而增大运动速度增大而增大E=MC2原子弹研制成为可能原子弹研制成为可能时间、空间、质量、运动不是绝对不时间、空间、质量、运动不是绝对不变的，而是相对的，可以相互转化变的，而是相对的，可以相互转化 爱因斯坦坚信对希特勒只有用暴力才能遏制，于是爱因斯坦坚信对希特勒只有用暴力才能遏制，于是他写信给当时的美国总统罗斯福，向他通报核裂变的他写信给当
9、时的美国总统罗斯福，向他通报核裂变的能力。能力。美国美国19451945年秋天用两颗原子弹轰炸了日本年秋天用两颗原子弹轰炸了日本广岛和长崎，从而结束了世界大战。广岛和长崎，从而结束了世界大战。爱因斯坦并爱因斯坦并没有参与开发核武器，当他听到核弹轰炸广岛的消息没有参与开发核武器，当他听到核弹轰炸广岛的消息时，他沮丧地说：时，他沮丧地说：“早知如此，我宁可当个修表早知如此，我宁可当个修表匠！匠！”。他在晚年致力于反对原子武器。他在晚年致力于反对原子武器。材料中爱因斯坦对研发核武器态度有什么变化？就爱因斯坦材料中爱因斯坦对研发核武器态度有什么变化？就爱因斯坦态度的变化谈谈你的认识；态度的变化谈谈你的
10、认识；我们应如何对待科学的发展？我们应如何对待科学的发展？变化：反对使用核武器变化：反对使用核武器爱因斯坦热爱和平、富有正义感；爱因斯坦热爱和平、富有正义感；科学是一把双刃剑。科学是一把双刃剑。理性对待科学；理性对待科学；不受利益集团利用；不受利益集团利用；造福人类造福人类（一）、爱因斯坦与（一）、爱因斯坦与相对论相对论 19051905年提出狭义相对论年提出狭义相对论19161916年建立广义相对论年建立广义相对论 1 1、提出：、提出：2 2、内容：、内容：感悟二、革命之“难”（内容）：光速不变原理光速不变原理相对性原理相对性原理3 3、意义：、意义：一定程度解决了经典物理学危机；一定程度
11、解决了经典物理学危机；解释不同运动状态的物质规律解释不同运动状态的物质规律打破了绝对化思维，提供辩证看世界途径打破了绝对化思维，提供辩证看世界途径在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有高思维能力和创造在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有高思维能力和创造的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思维然指导着我们的物理学思维 爱因斯坦爱因斯坦.相对论相对论否定了否定了经典力学的经典力学的绝对时空观绝对时空观；2.相对论相对论宏观上发展宏观上发展了牛顿力学，牛顿力学是相了牛顿力学，牛顿力学是相 对论力学在低速状态下的一个对论力学在低速状
12、态下的一个特例特例；3.牛顿力学是整个力学的牛顿力学是整个力学的基础基础，至今沿用。，至今沿用。相对论和牛顿经典力学的关系：相对论和牛顿经典力学的关系：原创习题原创习题：对相对论力学（：对相对论力学（R R）与牛顿经典力学（）与牛顿经典力学（N N）的）的关系，描述最准确的图形是：关系，描述最准确的图形是：RNRNNRRNABCD感悟二、革命之“难”（内容）：19211921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的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，如果给相对论授奖，他们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，结果评选委员会只好让爱就要退回已
13、获得的奖章，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，相对论始因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。终没有获得诺贝尔奖。有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他有一次，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们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说：说：“大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢大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。迎你是因为他们都不理解你。”理理 解解 难难接接 受受 难难感悟二、革命之“难”（内容）：（二）、（二）、量子理论量子理论中的微观世界中的微观世界 1
14、 1、背景：、背景：2 2、提出：、提出：3 3、发展：、发展：为了解决热辐射理论上的疑点为了解决热辐射理论上的疑点德国德国 普朗克：量子假说普朗克：量子假说爱因斯坦：光的量子理论爱因斯坦：光的量子理论波尔：原子的量子理论波尔：原子的量子理论量子力学建立量子力学建立4 4、意义：、意义：人类对客观规律的认识：人类对客观规律的认识：宏观宏观 微观；微观；划时代的技术创新划时代的技术创新半导体、激光器等半导体、激光器等感悟二、革命之“难”（内容）：普朗克的普朗克的“难难”：量子理论的创立过程是一个量子理论的创立过程是一个不断怀疑和不断假设不断怀疑和不断假设的过程，的过程，普朗克于普朗克于19001
15、900年提出量子假说是年提出量子假说是“不得不不得不”的结果。因为作为的结果。因为作为一位严谨的科学家，其最基本的态度就必须是尊重事实，历史一位严谨的科学家，其最基本的态度就必须是尊重事实，历史上因为墨守成规和不尊重事实而失去重大发现的实例举不胜举。上因为墨守成规和不尊重事实而失去重大发现的实例举不胜举。但是量子理论本身和物理学中早已流行了很久的思维方式但是量子理论本身和物理学中早已流行了很久的思维方式相差相差甚远甚远，与一般人的常识更是有天壤之别，所以即便是在物理学，与一般人的常识更是有天壤之别，所以即便是在物理学界反应也十分冷淡。界反应也十分冷淡。普朗克本人也曾经出现过反复和动摇，普朗克本
16、人也曾经出现过反复和动摇，并并最终导致他没有做出更加伟大的理论创新。这也反映了人类认最终导致他没有做出更加伟大的理论创新。这也反映了人类认识事物本质的识事物本质的艰难性和曲折性。艰难性和曲折性。感悟三、革命之“深”（影响）：伟大理论的诞生必定会产生不可估量影响，伟大理论的诞生必定会产生不可估量影响，你知道科学理论将会怎样改变世界吗？你知道科学理论将会怎样改变世界吗？今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。量子力学和狭义相对论结合形不依赖于量子论。量子力学和狭义
17、相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立成原子核物理学，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、半导体技术和核电站。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。激光技术等奠定了理论基础。牛顿力学理论牛顿力学理论 第一次工业革命第一次工业革命电磁感应理论电磁感应理论 第二次工业革命第二次工业革命量子论和相对论量子论和相对论第三次技术革命第三次技术革命感悟三、革命之“深”（影响）：构成构成2.2.量子理论和相对论，共同构成了现代物理学基础。量子理论和相对论，共同构成了现代物理学基础。弥补、改变弥补、改变1.1.弥补了经典物理学的不足，开阔了人们的视野，
18、弥补了经典物理学的不足，开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。改变了人们看世界的角度和方式。物理、思维物理、思维3 3、不仅对物理科学本身，对自然科学和人类的思维、不仅对物理科学本身，对自然科学和人类的思维 都产生了不可磨灭的影响。都产生了不可磨灭的影响。小小 结结【巩固练习巩固练习】1 1、1919世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危 机的根本原因是机的根本原因是 A A 经典物理学不够完善经典物理学不够完善B B 经典物理学自身的局限性经典物理学自身的局限性C C 物理学出现一系列新发现物理学出现一系列新发现D D 经典物理学仅能解
19、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2 2、“科学理论的发展往往并不意味着新理论摧毁旧科学理论的发展往往并不意味着新理论摧毁旧理论，而是限制和缩小旧理论的作用范围，把旧理论理论，而是限制和缩小旧理论的作用范围，把旧理论作为新理论的某种特例包含在其中。作为新理论的某种特例包含在其中。”下列最能说明下列最能说明此观点的是此观点的是【巩固练习巩固练习】A A、神创论与进化论、神创论与进化论 B B、经典力学与相对论、经典力学与相对论 C C、经典力学与量子论、经典力学与量子论 D D、相对论与量子论、相对论与量子论【巩固练习巩固练习】3、“这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，从这一
20、发现成为二十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，那就不可能建立起分子、原子以及支配它这一发现，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理论。们变化的能量过程的有用理论。”下列有关下列有关“这一发这一发现现”的表述，错误的是的表述，错误的是A A有助于解释光电效应有助于解释光电效应B B推动了现代物理学的重大发展推动了现代物理学的重大发展C C揭示了时空的本质属性揭示了时空的本质属性D D促进了人们深入认识微观世界促进了人们深入认识微观世界【巩固练习巩固练习】4 4、经典物理学所面临的危机
21、，终于在、经典物理学所面临的危机，终于在2020世纪初被物世纪初被物理学发展史上的两场伟大的革命所解决。这两场革理学发展史上的两场伟大的革命所解决。这两场革命使人类命使人类 A A 拥有了研究宏观世界和微观世界的理论体系拥有了研究宏观世界和微观世界的理论体系 B B 放弃了经典物理学的思想方法和科学理论放弃了经典物理学的思想方法和科学理论C C 否定了此前物理学取得的一系列成果否定了此前物理学取得的一系列成果 D D 转变了人们的思维方式和生活方式转变了人们的思维方式和生活方式敢于质疑敢于质疑勇于创新勇于创新学无止境学无止境勇攀高峰勇攀高峰 追求科学精神积淀人文底蕴积淀人文底蕴 现代科学现代科学“革命革命”，给我们的启示：，给我们的启示：
