1、第六单元第六单元 现代世界的科技与文化现代世界的科技与文化 第25课 现代科学革命 情境导入情境导入 课程目标课程目标 1905 年,爱因斯坦先后发表了 3 篇具有划时代意义的论文, 为相对论、量子理论和布朗运动理论的建立奠定了基础, 对现代物理学的发展产生了巨大的影响。 100 年后,为了纪 念这一历史性的年份,全球物理学界一致呼吁将 2005 年定 为“世界物理年”,以纪念这位伟大的物理学家,并唤起公众 对物理学的关注。 你知道现代物理学取得的最突出的理论成果是什么吗? 1.理解掌握:掌 握相对论、量 子理论的基本 观点。 2.综合运用:探 究相对论与经 典力学的关 系,认识相对 论和量子
2、理论 提出的意义。 知识点一 知识点二 知识点三 经典物理学的危机 1.牛顿的经典力学体系长时间被看作绝对权威的理论。 2.19世纪末,物理学上出现了一系列新的发现,无法用经典物理学解释。 知识点一 知识点二 知识点三 现代物理学的新发展 时 间 人 物 国 家 理论 意义 发 展 20 世 纪 初 爱 因 斯 坦 德 国 提出相对论。认为时间和空 间都是物质存在的形式,随 着物质运动速度变化而变化 是物理学领域最伟大的革命, 可以广泛地解释不同运动状态的 物质,极大地扩展了物理学应用 的领域 打破了经典物理学绝对化的思 维,为人们提供了辩证地看待世 界的途径 知识点一 知识点二 知识点三 时
3、间 人 物 国 家 理论 意义 发展 1900 年 普 朗 克 德 国 提出量子假说,认为 辐射就像物质一样, 是由具有能量的基 本单位量子来实现 的 使人类对微观世界的 认识有了革命性进步 对其他科学领域产生 重大影响,推动了划时 代的技术创新,比如半 导体和激光器的发明 直接推动了社会生产 力的发展,从根本上改 变了人类的物质生活 爱因斯坦提出 光的量子理论 丹麦玻尔提出 原子的量子理 论,在这个基础 上,量子力学建 立起来 知识点一 知识点二 知识点三 现代物理学兴起的意义 1.量子理论和相对论一起构成了现代物理学的基础,弥补了经典物理学在宏观 的宇宙世界和微观的粒子世界的理论空缺,开阔
4、了人们的视野。 2.对整个人类的思维产生了重大影响。 自主思考20世纪,物理学的发展取得的两项最重大的成就是什么?它们与经典 物理学的关系是什么? 提示:量子理论和相对论。它们发展了经典物理学,弥补了经典物理学在宏观 宇宙世界和微观粒子世界研究中的不足,为人类描绘了一个崭新的世界。 探究点 相对论与经典力学的关系 史料导入 阿尔伯特 爱因斯坦的相对论产生了重大影响,该理论表明宇宙有一个空间和 时间的结构。根据这一理论,将时间和空间说成是绝对的是没有意义的,因为对这 两种范畴的测量通常随着观察者的运动而改变。也就是说,对于测量者来说,空间 和时间是相对的。对于门外汉来说,这些观点通常用不能理解的
5、数学公式解 释表明科学已经达到了能够被人类所知的界限。 美杰里 本特利、赫伯特 齐格勒新全球史 互动探究(1)根据史料,概括指出爱因斯坦相对论的主要内容及其在科学发展史 上的地位。 (2)根据史料并结合所学知识,指出爱因斯坦的理论与牛顿力学理论最明显的区 别。 (3)根据史料并结合所学知识,说明爱因斯坦相对论与牛顿力学体系的关系。 提示:(1)主要内容:时间和空间是相对的。地位:科学已经发展到被人类所知的 高度。 (2)牛顿力学理论的时空观是绝对的,爱因斯坦的时空观是相对的。 (3)相对论一方面否定了牛顿力学的绝对时空观,揭示了时间和空间的本质属性; 另一方面也发展了牛顿力学,将其概括在相对论
6、力学之中,把物理学推进到一个新 的高度。 名师精讲 牛顿力学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,深刻地揭示了时间和空间的本质属性。 (2)相对论同时也发展了牛顿力学,把牛顿力学概括在相对论力学之中,牛顿力学只 是相对论力学在低速运动状态时的一个特例。狭义相对论反映的是物体高速运 动的客观规律,是对牛顿力学的继承和发展。因此,不能据此认为,相对论的建立就 一笔勾销了牛顿的历史功绩,广义相对论则使牛顿力学体系中的“空虚空间”这个 概念失去了它的意义。 【例题】 中国科学院任定成教授认为科学理论的发展是一种累积式的
7、发展, 即不抛弃旧理论,并将其归化入更全面的理论当中。下列史实符合任教授观点的 是( ) A.神创论与进化论 B.相对论与量子论 C.经典力学与相对论 D.经典力学与量子论 解析:材料关键信息“不抛弃旧理论,并将其归化入更全面的理论当中”指的是一 种继承与发展的关系。由此分析,进化论否定了神创论,A项不符合题意;相对论是 宏观高速运动,量子论是微观高速运动,两者不具有继承与发展的关系,排除B项;经 典力学是宏观低速运动的科学理论,而相对论否定经典力学中的绝对时空观,由低 速运动发展到高速运动,C项符合;经典力学是宏观世界的低速运动,量子论是微观 高速运动,排除D项。 答案:C 2 3 4 5
8、1 1.诺贝尔物理学奖获得者杨振宁曾高度赞扬过一位科学家,指出他的“新眼光改变 了基础物理的发展进程”,其理论“宏伟,美妙,广邃,催生了令人敬畏的宇宙学” 杨振宁所赞扬的科学家是( ) A.牛顿 B.瓦特 C.普朗克 D.爱因斯坦 解析:抓住题干提供的关键信息“宏伟”“宇宙”,揭示宏观宇宙的是爱因斯坦的相对 论。 答案:D 2 3 4 5 1 2.19世纪末20世纪初,科学家们认为“人们距离可知世界的边界已经不遥远”。打 破这种认识的是( ) A.经典力学 B.生物进化论 C.相对论和量子理论 D.电力的发明 解析:相对论和量子理论冲破了原有的科学理论束缚,打开了人类认识世界的新视 角。 答案
9、:C 2 3 4 5 1 3.德国物理学家普朗克被授予诺贝尔物理学奖时的评语是:“他使人类克服了经典 物理学的危机,对微观世界的基本认识有了革命性的进展。”这是基于( ) A.经典力学体系的建立 B.进化论的提出 C.相对论的提出 D.量子论的提出 解析:经典物理学研究的是宏观世界,量子理论研究的是微观世界。 答案:D 2 3 4 5 1 4.经典物理学所面临的危机,终于在20世纪初被物理学发展史上的两场伟大的革 命所解决。这两场革命使人类 ( ) A.拥有了研究宏观世界和微观世界的理论体系 B.放弃了经典物理学的思想方法和科学理论 C.否定了此前物理学取得的一系列成果 D.转变了人们的思维方
10、式和社交方式 解析:材料中的“两场革命”是指量子理论和相对论的提出。相对论研究的是宏观 世界,量子理论研究的是微观世界,故A项正确。相对论是对牛顿力学的继承和发 展,故B、C两项不正确。相对论提出了相对的时空观,但并没有改变人们的社交 和思维方式。 答案:A 2 3 4 5 1 5.图文探究: 爱因斯坦既是伟大的科学家,更是杰出的思想家和有着高度社会责任感的人。当 原子弹从潘多拉魔匣里跳出来后,爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中,自认一 生中最大的错误就是建议研制原子弹。他痛心地说:“早知如此,我宁可当个修表 匠!”爱因斯坦就核武器问题的懊悔,代表了人类高度的良知,是人类良心发出的最 强音。 解读图文信息,从爱因斯坦的话中我们可以得出,应如何认识科学的发展? 2 3 4 5 1 参考答案:科学理论对科学的发展有巨大的推动作用,但科学技术本身是一把双刃 剑。科技能造福人类,推动生产力水平的提高,但如果运用不当,也会危害人类。
