第25课现代科学革命

必修三第六单元 第25课 现代科学革命

课题第25课 现代科学革命

主备人 刘强建审稿人 组长签字

教学目标知识与技能

知道相对论、量子论的提出者及其基本内容；能够分析它们对现代物理学进步的意义以及对人类思维方式的影响。

过程与方法

阅读了解相对论的基本内容，然后将之与牛顿的经典力学进行比较，从而认识相对论等提出的重要意义

情感态度价值观

认识在科学上没有绝对的权威，科学会不断的进步，进而树立创新的意识和精神。认识科技进步也是一把双刃剑，应用不好会给人类社会带来灾难

重点难点重点： 相对论、量子论的基本内容

难点： 分析、评价科技进步的影响

学习方法自主学习---合作学习----探究学习教学方法目标诱导--学生自学—展示交流—精讲点拔—当堂训练—小结拓展

教学用具多媒体

教 目标诱导--学生自学 【创设情境，导入新课】回顾第15课的内容，想一想：1、牛顿在物理学方面取得的最辉煌的成就是什么？创立了经学 过 程

典力学2、经典力学的创立有何重大影响？①实现了物理学史上的第一次大飞跃②标志着人类科学时代的开始.3、经典力学创立以后，人们把经典力学看作绝对权威的理论，认为一切自然现象都可以用经典力学加以说明。事实果真如此吗？【目标诱导】一、现代科学革命是从经典物理学领域开始的背景是什么？二、爱因斯坦相对论的内容是什么？有什么意义？三、量子理论的创立、发展及意义。四、现代物理学的贡献和历史影响是什么？

展示交流—精讲点拔【新课讲授】一、现代科学革命是从经典物理学领域开始的背景◆牛顿经典力学体系的基本内容是什么？ 包括著名的力学运动三大定律（惯性定律，加速度的比例定律，作用与反作用定律）和万有引力定律。◆牛顿经典力学体系的历史地位及影响？ 1、为力学学科确定了基本概念和基本定律，使力学形成系统化和理论化的知识体系，并且达到成熟和完善，并带动了其他学科的发展。 2、引发第一次工业革命，使人类进入了蒸汽时代。背景： （1）19世纪，科学的进步日益受到欧美各国的重视，科学研究孕育新的突破（2）19世纪末以牛顿力学为基础的经典物理学无法解释物理学的新发现而陷入危机，面临着挑战（新发现：①高速运动中的物理现象②微观粒子的运动）（3）17—19世纪牛顿经典力学日趋完善、成熟，被看做绝对权威的理论, 经典力学存在局限性(局限性：①建立在绝对时空观的理论之上②适用的范围主要是人们日常生活中的物理现象)材料：经典力学的困境：在经典力学体系中，时间和空间的量度是绝对不变的。随着生产实践特别是科学实验的发展，却出现了一些由“绝对时空观”解释不了的实验事实。比如，电磁波、广电传播和快速的电子运动等，都不遵循牛顿力学定律。为了检验以太的存在的假说，1887年，美国物理学家迈克耳逊和莫雷用实验来证实以太的存在。实验的零结果否定了以太的存在。 思考：“以太”是什么？物理学家寻找“以太”的结果对物理学的发展产生了什么影响？“以太”是指被用来表示占据并充满整个宇宙的一种媒质。影响：由于“以太”的不存在，使得经典物理学赖以建立绝对时空观受到了严峻的挑战。引起物理学的一场革命，在革命中量子论和相对论诞生了。二、现代科学革命——物理学革命（20世纪）1、相对论的创立（1）简介爱因斯坦爱因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）， 1879年生于德国，是举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎士工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。1933年受希特勒迫害离开德国移居美国, 爱因斯坦在物理学的许多领域都有贡献，比如建立狭义相对论并推广为广义相对论、提出光的量子概念，并以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热等。1921年获诺贝尔物理学奖。（2）相对论的提出1905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广义相对论（3）内容相对性原理：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。四维时空和物质的分布相联系，时间、空间、运动、质量不是绝对不变的，而是相对的，可以相互转化光速不变原理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，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，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，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当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相对性。在牛顿力学中，时钟或物体无论是运动还是静止，其指针摆动的速率、物体的大小和重量都不会发生任何变化，这与我们日常生活经验是一致的。而相对论却认为，运动的时钟会变慢、运动的物体会收缩，质量会增加。当速度接近光速时

当速度达到光速时：钟表不走了——时间停止了（4）意义对物理学：物理学领域最伟大的革命（否定了经典力学的绝对时空观，揭示了时空的相对性。很大程度上解决了经典物理学的危机，可以广泛地解释不同运动状态的物质，创立了一个全新的物理学世界，扩展了物理学应用的领域）对人类思维：辩证的看待世界学生活动：分析爱因斯坦的话：“谁企图在真理和认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台”。（设计意图：加深对重点内容的理解认识相对论对人们思维方式的影响。）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。从这件事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？科学理论对科学技术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，也能危害人类

要敢于质疑，勇于创新、实践出真知（因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）2、量子论的创立与发展①创立：普朗克提出量子假说 普朗克（1858—1947）生于德国基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。普朗克诚恳，忠于职守，他的 业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。

科学家们为了总结热辐射规律，推导出两个公式。但这两个公式的计算结果总是与实验结果不相符合。加热到不同温度的物体发出不同颜色的光• 1900年，普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，创立了物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍的假说，即量子假说。他引进了一个物理普适常数，即普朗克常数，以符号h表示，其数值为6.626176×10-27尔格·秒，是微观现象量子特性的表征。核心问题：热辐射理论上的疑点观点（成就）：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的

②发展：

③意义：1）是20世纪最深刻最有成就的科学理论之一，使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步； 2）对其他科学领域（化学、生物学、医学、考古学、古生物学、地质学等）都产生了重大影响； 3）带来了许多划时代的技术创新（半导体、激光器的发明等）。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。学习探究：量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点？这说明了什么？共同点： 从背景上看：19世纪末，物理学得到极大发展，但是物理学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。 从产生过程看，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，都经历了一个产生发展完善的过程。 说明了社会意识是一定的社会存在的反映；任何事物的产生和发展都要经历一个曲折的过程。3、现代科学革命的意义（1）量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的粒子世界的不足，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。（3）量子理论和相对论不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。

当堂训练—小结拓展巩固练习：1、20世纪初，为物理学发展带来革命性变化的是（ C ）A 牛顿力学 B 经典物理学 C 相对论 D 电磁学2、现代物理学的基础和两大支柱是 （D ）①牛顿力学 ②相对论 ③量子论 ④分子论A ①② B ③④ C ①④ D ②③3、下列表述不正确的是 （ C ）A 牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础 B 经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C 相对论的提出证明经典物理学是完全错误的 D 量子论使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步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 ）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式和生活方式5、下列成就中使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步的是（ D ）A 相对论 B 牛顿力学 C 经典物理学 D 量子论 6、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为 （ A ）①否定了经典力学的绝对时空观 ②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性③打破了经典力学体系的局限性 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界A ①②③ B ②③④ C ①③④ D ①②④7、19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 （ B ）