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1、第六单元现代世界的科技与文化第25课现代科学革命编者：王正文 审阅：刘翠娥 陈保梅【课标要求】知道相对论、量子理论的主要内容，认识其意义。【教学重点、难点】重点：相对论和量子论的主要内容及意义。难点：相对论、量子理论的内容【课前自主预习】【基础梳理】问题归纳一、相对论1.背景：经典物理学的危机（1）辉煌17世纪牛顿创立的 ，经后人不断补充发展，日臻完善。19世纪时人们把以 为代表的经典物理学看做绝对的权威，物理学已经发展到了完整、系统和成熟的阶段。（2）危机与挑战：19世纪末，物理学出现了一系列新发现，无法用经典物理学来解释。2.提出（1） 年，爱因斯坦发表论动体的电动力学，提出匀速运动体系的
2、 。（2）1916年提出加速运动体系的 。3.主要内容（1）相对论的两个基本原理是 原理和 原理 。（2）时间和空间都是 的形式，随着物质 变化而变化。（3）四维时空和物质的分布相联系， 、 、运动、质量不是绝对不变的，而是 的，可以 。4.意义（1）物理学方面：相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，很大程度上解决了 的危机，创造了一个全新的物理学世界，扩展了物理学应用的领域。（2）思维模式：相对论打破了经典物理学 的思维模式，为人们提供了 看待世界的途径。（3）相对论构成了现代物理学的两大支柱之一。5.理论突破及实践运用：核能运用二、量子理论中的微观世界1.背景（1）19世纪末20世纪初，电
3、子和放射线的发现，打开了原子的大门，人们对物质的认识深入到了原子内部。大量的实验表明，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。（人教版）（2）目的：为解决 的疑点。2.形成（1）提出：1900年，德国物理学家普朗克提出 。（2）发展： 提出光的量子理论、丹麦物理学家 提出原子的量子理论，量子力学建立。3.意义（1）量子理论是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，使人类对 的基本认识有了革命性的进步。（2）量子力学对许多科学领域都产生了重大影响，带来许多划时代的技术创新，直接推动了 的发展，从根本上改变了人类的物质生活。三、现代物理学兴起的意义：（量子论和相对论是现代物理学的两大支柱）1.量
4、子理论和相对论一起，共同构成了现代物理学的基础。2.量子理论和相对论弥补了经典物理学在宏观世界和微观粒子世界的不足，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的 。3量子理论和相对论不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的 都产生了不可磨灭的影响。【特别提示】20世纪物理学领域的这两项具有颠覆力量的理论成果，打开了人们认识世界的新窗口，拓展了人类的思维。这些理论具有很强的超前性，与我们的日常生活有着尖锐的冲突，以至于很多人都无法理解，进而反对这些理论，但在真理面前科学家们的执著精神令人肃然起敬，这充分说明在发现的道路上是没有坦途的。1.19世纪末，经典物理学陷入危机且面临挑战，有哪些主要表
5、现？2.爱因斯坦被美国时代周刊评为“世界伟人”。爱因斯坦伟大之处是什么？3. 爱因斯坦相对论与牛顿力学体系有何关系？4.普朗克的主要科学成就是什么？对人类社会发展产生了什么作用？【小 结】结合本课内容，构建知识体系 背景：经典物理学的危机 内容：狭义相对论与广义相对论；相对性原理与光速不变原理现 相对论 意义：扩展了物理学应用的领域，开阔了人们的思维科代 学 内容 历程：普朗克的量子假说，爱因斯坦的光的量子理论；玻尔的原子的量子理论革 量子论 命 意义：对众多学科产生影响，推动生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活 影响：构成了现代物理学的基础，改变了人们看世界的角度和方式，对人类的思维产
6、生了影响 【课堂合作探究】阅读下列材料：材料一 爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力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想。材料二 爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制原子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。1945年8月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。材料三 相对论极其抽象，难以理解，并与人们的常识相矛盾，但还是取得了成功。有一次，卓别林出席一个宴会时笑着对爱因斯坦说：“大家欢迎我是因为他们都能
7、理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。”【探究课题】（1）“牛顿时代”在物理学上指什么时代？有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被抹掉。爱因斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说出你的理由。 （2）从材料二中，我们能得到什么启发？ （3）从材料三这件事中，你能够得到什么认识？ 【拓展案】一、量子理论和相对论的异同1不同点：相对论描绘的是一个崭新的宏观宇宙世界；量子理论描绘的是微观粒子世界。2共同点：（1）从背景上看，19世纪末，物理学得到了极大的发展，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。（2）从产生过程看，第一，都是科学大师们敢于向权
8、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。（3）从影响来看：量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典物理学的不足；都大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。它们不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。二、正确看待相对论和牛顿力学的关系1牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。220世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观，指出了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，物质质量随运动速度的变
9、化而变化，并提出质能转化原理，奠定了利用原子能的理论基础，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。3相对论发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。牛顿在科学史上做出了杰出的贡献。【巩固练习】1.（2009广东单科）普朗克曾这样评论爱因斯坦的科学成就：“这个原理在物理世界观上所引起的革命，只有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。”文中的”这个原理“是A.日心说 B.相对论 C.量子假说 D.万有引力定律2.（2010菏泽高二期末）在未来的某一时间,有一对20岁的孪生兄弟,弟弟乘宇宙
10、飞船以29万千米/秒的速度飞行,哥哥留在地球上。50年以后,当哥哥已经变成白发苍苍的老人时,他去迎接回到地球的弟弟,却发现弟弟还是一个30多岁的年轻人!你认为应该用什么理论来解释这一现象A.相对论 B.量子理论 C.万有引力定律 D.质量不变定律3.有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他们都受到了热烈欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说：“大家欢迎我是因为他们都理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你”卓别林所要表达的是A.绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦 B.相对论有悖于人们的日常生活C.经典物理与人们的日常生活很近 D.科学家与艺术家一样受人尊敬4爱因斯坦说自己是站在牛顿的肩上取得了科学成就。下列
11、关于牛顿经典力学与爱因斯坦相对论关系的说法不正确的是A.牛顿力学是相对论在低速状态下的一个特例B.相对论出现后，牛顿力学体系失去了其存在的价值C.相对论否定了牛顿力学体系的绝对时空观D.相对论继承和发展了牛顿力学体系5.“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”指的是A.牛顿力学体系的建立 B.进化论的提出C.自由落体定律的提出 D.量子论的提出6（2010淄博高二期末）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
12、得的一系列成果 D转变了人们的思维方式和社交方式7.英国著名物理学家汤姆生在展望20世纪物理学前景时，讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。”其中第二朵“乌云”，尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。为驱散这一“乌云”A.伽利略提出自由落体定律B.牛顿导出万有引力定律C.普朗克创立量子理论D.爱因斯坦提出相对论8相对论的两个基本原理是（ ）A相对性原理和光速不变原理 B相对性原理和热辐射原理C热辐射原理和光速不变原理 D相对性原理和光的量子原理9普朗克提出量子理论是为解决下列哪一问题（ ）A热辐射理论上的疑点 B天体物理学上的疑点C热
13、力学上的疑点 D电磁学上的疑点10.阅读下列材料：19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，放射线和原子被发现，另一方面扩展到整个宇宙。随着光学等学科的深入发展，人们对在光速或接近光速运动状态下的物质的研究，也超出了经典物理学的范围。物理学被称为“晴空上漂浮的两朵乌云”的两个无法解释的难题，其一就是以太的不存在。这是的经典物理学赖以建立的绝对时空观受到了严峻的挑战。请回答：（1）19世纪末，物理学的发展对经典物理学提出了怎样的挑战？（4分）（2）20世纪物理学的发展取得的两项最重大的成就是什么？（2分）它们与经典物理学的关系是什么？（4分）25课参考答案1-5 BABBD 6-9 ACAA10. 【答案】（1）19世纪末，物理学的研究一方面对深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙，超出了经典物理学的范围，经典物理学赖以建立的绝对时空观受到严峻的挑战。（2）量子理论和相对论。他们发展了经典物理学，弥补了经典物理学在宏观的宇宙世界和微观的粒子世界面前的空缺。【课堂合作探究】（1）经典力学体系建立的时代。爱因斯坦认为，牛顿“是一位具有最高思维能力和创造力的人”，其理论对现代物理学仍然具有指导作用。 同意第一种的观点。牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，实现了物理学史上的第一次大飞跃，标
