1、第25课 现代科学革命课 标 阐 释时 空 构 建1.经典物理学的危机：危机出现的背景、表现及影响2爱因斯坦与相对论：相对论提出的背景、狭义相对论和广义相对论分别提出的时间、相对论的主要内容及影响3量子理论：量子理论的提出、发展及影响4探讨现代物理学兴起的意义01 课前 自主学习02 课堂 合作探究03 课后 巩固训练课时作业一、经典物理学的危机1经典物理学的成就(1)表现：17世纪牛顿创立的经典力学，经后人不断补充发展，日瑧完善。在此基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足的进步，把人类对的认识推进到前所未有的深度和广度。(2)影响：人们把以为代表的经典物理学看作绝对权威
2、的理论，认为物理学已经发展到了完整、系统和成熟的阶段。自然界牛顿力学2经典物理学的危机(1)表现：19世纪末，物理学上出现的一系列新的发现，无法用来解释，这使得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。(2)影响：暴露了经典物理学理论中的隐患，揭示了经典物理学的局限性。物理学只有进行一番彻底的变革，才能适应科学研究的新形势。经典物理学二、爱因斯坦与相对论1提出(1)1905年，爱因斯坦发表论动体的电动力学一文，完整地提出了。(2)1916年，建立了。2主要内容：相对论的两个基本原理是原理和原理。爱因斯坦认为时间和空间都是物质存在的形式，时间、空间、运动、质量是相对的，可以互相转化。狭义相对论广义相对论
3、相对性光速不变3意义(1)对物理学：是物理学领域最伟大的革命，在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。(2)对人类思维：打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了地看待世界的途径。辩证三、量子理论中的微观世界1提出：1900年，提出了量子假说。2发展：爱因斯坦提出了光的量子理论；丹麦物理学家提出了原子的量子理论。在此基础上，建立起来了。普朗克玻尔量子力学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，带来了许多划时代的技术创新，直接推
4、动了社会的发展，从根本上改变了人类的。(3)量子理论与一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典物理学的不足，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式，对整个人类的都产生了不可磨灭的影响。微观世界生产力物质生活相对论思维细微点拨思维点拨经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，存在着绝对的静止和绝对的时间。到 19 世纪，这一观点面临着挑战。易错提醒量子论的创立并不是普朗克一个人的贡献，而是普朗克、爱因斯坦、玻尔等科学家的集体贡献。从产生时间上看，它的提出比相对论还要稍早一些。素养透视从牛顿经典力学体系、量子理论到相对论的提出，认识近代自然科学的伟大成就和科学家探索自然的科学精神。(家国
5、情怀)图解识记经典力学、量子论和相对论之间的关系易混易错20世纪初，爱因斯坦提出的相对论，并没有使牛顿力学失去辉煌。因为任何自然科学都经历了从低级到高级的发展历程，相对论是对牛顿力学的发展，牛顿力学仍是现代物理学的重要基础，二者是继承与发展的关系，而不是相互排斥的关系。重点精讲为什么说相对论的提出是物理学领域的一次重大革命？它否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。它也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。概念辨析光速不变原理在狭义相对论中，指的是无论在何种惯性系中观察，光在真空中的传播速度都是一个常数，不随光源和观察者所在参考系的相对运
6、动而改变。教材互补量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。量子理论让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大革命。(人民版)归纳总结量子理论及在此基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理、原子核物理等学科的发展，标志着人类对客观世界的认识，开始从宏观世界深入到微观世界，开创了物理学的新纪元。探究主题一 爱因斯坦及其相对论史料一 1905年爱因斯坦发表论动体的电动力学，为物理学的发展带来了革命性的变化。为纪念这一成果诞生100周年，2005年被定为“世界物理年”。探究点1 根据史料一，指出爱
7、因斯坦创立了什么科学理论？对近代物理学作出了怎样的贡献？提示：狭义相对论。改变了牛顿力学的时空观念，为原子能的利用奠定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命。史料二 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，向他通报核裂变的能力美国1945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爱因斯坦并没有参与开发核武器，但当他听到核弹轰炸广岛的消息时，沮丧地说：“呜呼，哀哉。”他在晚年致力于反对原子武器。探究点2 史料二中爱因斯坦通报核裂变的能力的用意何在？后来爱因斯坦对研发核武器的态度发生了什么变化？从中体现了他怎样的社会责任感？提示：用意：迅速消灭
8、德国法西斯；变化：反对使用核武器；社会责任感：珍爱和平，反对战争，用科学造福人类。史料三 爱因斯坦说过这样的名言：“一个人对社会的价值首先取决于他的感情、思想和行动对增进人类利益有多大作用。”20世纪最后一期的时代周刊也将其评选为“世纪人物”，称他为“天才、政治难民、人道主义者、原子和宇宙谜的开启者”“以其伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头”。探究点3 依据史料三及所学知识，阐述这位伟大人物对人类的贡献。提示：他创立的相对论为科学发展带来了革命性的变化；根据相对论得出的质量能量公式为原子弹的研制提供了理论依据；他提出的光量子假说推动了量子力学的发展，奠定了现代物理学的理论基础。史料四 当原子弹
9、从潘多拉魔盒里跳出来后，爱因斯坦痛心地说：“早知如此，我宁可当个修表匠！”爱因斯坦的懊悔，代表了人类良知的高度，是人类良心发出的最强音。探究点4 探究史料四中爱因斯坦关于原子弹的观点。提示：原子弹用于战争给人类的生存造成威胁；原子弹的威胁使人类在国际事务中更加注重秩序，不敢轻易发动战争。探究点5 从爱因斯坦话中分析，应如何对待科学的发展？提示：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，也能危害人类。1近代科技产生和发展的原因(1)经济：商品经济的发展和资本主义生产关系的产生、发展是近代科技产生的前提和根本动力。(2)
10、政治：资产阶级民主政治的建立，为近代科技提供了自由发展的空间。(3)思想：思想的解放为近代科技的发展去除了精神枷锁。文艺复兴、宗教改革和启蒙运动等思想解放运动的出现和发展，都为近代科技的发展创造了条件。2经典物理学的局限性17世纪牛顿创立的经典力学，经后人不断补充发展，日臻完善。但是，经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，在这里，时间和空间被认为是绝对的，是与物质运动无关的因素。因此，一旦物理学研究的这种基础发生变化，如所研究的物质是以光速或接近光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确了。3牛顿定律与爱因斯坦相对论的关系(1)相对论否定了经典力学的绝对时空观，从本质上修
11、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。狭义相对论是对牛顿力学的继承和发展。1919年11月7日，历来谨慎的英国泰晤士报出现醒目的标题文章：科学中的革命，两个副标题是“宇宙新理论”“牛顿观念的破产”，爱因斯坦迅速成为万人敬仰的科学英雄。促成这一现象的原因最可能是()A狭义相对论的提出，改变了牛顿力学的时空观念B广义相对论第一次提出了思维时空和物质分布相联系的思想C光量子假说的提出，解决了经典力学无法解决的光电效应D英国天文学家通过天文观测证实爱因斯坦的光
12、线弯曲预言命题意图 本题考查历史解释的核心素养要求，旨在考查学生解读材料、分析理解、运用所学知识解决问题的能力。考点相对论。得分思路 本题主要考查爱因斯坦的相对论。相对论分为“狭义相对论”和“广义相对论”，其基本原理是相对性原理和光速不变原理，认为时间、空间、运动、质量不是绝对不变的，而是相对的，可以相互转化。1919年5月25日的日全食给人们提供了一次观测机会。英国人爱丁顿奔赴非洲西海岸的普林西比岛，进行了这一观测。11月6日，汤姆逊在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布：得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。他称赞道“这是人类思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦发现的不是一个小
13、岛，而是整整一个科学思想的新大陆。”泰晤士报以“科学上的革命”为题对这一重大新闻做了报道。消息传遍全世界，爱因斯坦成了举世瞩目的名人。广义相对论也被提高到神话般受人敬仰的宝座，故选D项。答案 D探究主题二 20世纪物理学的支柱之一“量子理论”史料一 19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。但大量实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体运动规律来描述。经典物理学所研究的是具有相当的直观性，全都看得见、摸得着的所谓宏观物体，无法正确描述原子内部世界里的各种粒子。科学家们为了总结热辐射的规律，推导出了两个公式。但这两个公式的计算结果总是和实
14、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探究点1 史料一说明经典物理学在19世纪末20世纪初面临怎样的“尴尬”？是怎样解决的？提示：尴尬：微观粒子的运动不能用经典物理学的原理说明，经典物理学存在局限性，面临着危机和挑战。解决：1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，后来，爱因斯坦提出了光的量子理论，丹麦物理学家玻尔提出了原子的量子理论。使人类对微观世界的基本认识取得了革命性的进步。史料二 有人认为：“量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。”史料三 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
15、论收回去。1900年，43岁的普朗克发表了他划时代的革命性的量子假说。但是他“想方设法要把量子假说纳入经典物理学理论中去，然而终归徒劳”。这些徒劳无益的做法持续了许多年，花费了他不少心血。探究点2 你同意史料二中的观点吗？为什么？提示：同意。因为量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步，弥补了经典物理学的不足，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式；量子理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。探究点3 从史料三中你可以得到怎样的启发？对新与旧的事物我们应该采取怎样的一种态度？提示：启发：勇于创新，坚持真理等。态度：辩证分析新旧事物的
16、优劣之处，坚持和发扬好的一面，摒弃坏的一面。经典力学、量子理论和相对论之间的关系(1)牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础。(2)相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了牛顿力学的绝对时空观，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。(3)量子理论和相对论的提出，使人们对物质世界的认识深入到微观领域和宏观宇宙世界。量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。牛顿认为宇宙是按照可测量的、可描述的机械原理进行运转的。1927年，德国物理学家海森堡提出了测不准原理：没有人能够确知一个电子的运动轨迹，因为通过光来观测电子这个行为本
17、身将会扰乱电子的位置。与这一认识变化相关的是()A经典力学的诞生 B进化论的传播C电气革命的出现D量子论的提出命题意图 本题命题意图是考查考生阅读和获取信息、调动和运用知识的能力。本题以两位物理学家的研究变化为切入点，深入考查了考生对近代西方科学技术的掌握和认识。考点定位：量子理论的产生和发展。得分思路 电子的运动轨迹属于微观世界。依据所学知识可知，量子论的提出揭示了微观物质世界的基本规律，故D项正确；经典力学就是牛顿力学，故A项错误；进化论是关于物种演化的理论，故B项错误；电气革命指的是第二次工业革命的成就，故C项错误。答案 D随堂训练 题组1 经典物理学的危机与相对论119世纪，以牛顿力学
18、为基础的经典物理学出现危机的根本原因是()A经典物理学不够完善B经典物理学自身的局限性C物理学上出现了一系列新发展D经典物理学仅能解释地球上的物理现象解析：本题要求回答“根本原因”，结合所学知识可知，经典物理学自身的局限性是出现危机的“根本原因”。答案：B2“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，把旧理论作为新理论的某种特例包含在其中。”下列最能说明此观点的是()A神创论与进化论 B经典力学与相对论C经典力学与量子论D相对论与量子论解析：相对论打破了绝对的时空观，发展了牛顿经典力学，将其概括在相对论力学之中，使其成为相对论力学在低速运动状态下的特例，推动
19、物理学发展到一个新的高度，B正确；神创论与进化论是互不相容的，A错误；C、D明显错误，可以排除。答案：B3从经典力学到相对论的发展表明()任何科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现 人类对自然界的认识是随着时代的前进而不断发展的 人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律 科学的发展是无止境的ABCD解析：本题考查学生对世界近现代物理学发展的综合认识。从科学发展的继承性、特点等角度作了正确阐释，较易误选，主要是学生对相对论涉及的研究领域认识模糊，相对论着重研究宏观世界高速运动的物体。答案：B题组2 量子理论4作为20世纪初物理学界年纪最大的明星，它的悄然诞生说明世界不再是“连续的”。玻尔研究者做
20、了有趣的解释：“原子吃辐射，它不是像吃牛奶那样地吃，而是像吃米粒那样地吃，每个饭粒就是食物的最小单位”这个“年纪最大的明星”是()A自由落体定律B经典力学C量子论D相对论解析：量子假说认为，辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。量子论与物理学界几百年来信奉的“自然界无跳跃”的原则发生冲突，它的悄然诞生说明世界不再是“连续的”，由此判断选择C项。答案：C5普朗克年轻时曾向他的老师表示，要献身于理论物理学。老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”打破该老师看法的是()A万有引力定律的发现B量子假说的提出C电力的发现与应用D牛顿力学定律的发现解析：材料中“物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了”说明普朗克的老师认为物理学的发展空间很小，而普朗克提出量子假说，改变了人们认识世界的角度和方法，打破了老师的看法。答案：B题组3 综合考点6爱因斯坦和普朗克是20世纪世界著名的科学家，分别创立了相对论和量子理论。它们的共同之处有()揭示了时间、空间的可变性 深刻改变了自然科学的观念 突破了近代物理学的传统 构成现代物理学的理论框架ABCD解析：揭示了时间、空间的可变性的是爱因斯坦的相对论，排除含的选项。两人不仅在学术研究上影响深远，而且对人的思想认识上也产生了重大影响。答案：D课时作业
