1、第第25課課現(xiàn)代科學革命課標：知道課標：知道相對論相對論和和量子理論量子理論的主要內容，認識其意義。的主要內容，認識其意義。一一經(jīng)典物理學的危機經(jīng)典物理學的危機 一段對話一段對話普朗克：普朗克：“老師，我準備把我的一生都獻給物理學！老師，我準備把我的一生都獻給物理學！”老師：老師：“年輕人，物理學是一門已經(jīng)完成了的學科，不會再有年輕人，物理學是一門已經(jīng)完成了的學科，不會再有多大的發(fā)展，把一生都獻給這門學科，太可惜了！多大的發(fā)展，把一生都獻給這門學科，太可惜了！”1.17-19C1.17-19C，牛頓經(jīng)典力學日臻完善，牛頓經(jīng)典力學日臻完善一一經(jīng)典物理學的危機經(jīng)典物理學的危機到到1919世末，經(jīng)典

2、物理學對世末，經(jīng)典物理學對宏觀宏觀和和微觀微觀兩個方面出現(xiàn)的一系列新兩個方面出現(xiàn)的一系列新問題已無法作出解釋，經(jīng)典物理學出現(xiàn)了危機，科學家們把經(jīng)問題已無法作出解釋，經(jīng)典物理學出現(xiàn)了危機，科學家們把經(jīng)典物理學的危機形象的比喻為典物理學的危機形象的比喻為“晴空上漂浮著晴空上漂浮著兩朵烏云兩朵烏云”，一，一朵與朵與宏觀世界宏觀世界里光的速度有關，一朵與里光的速度有關，一朵與微觀世界微觀世界里的熱體輻射里的熱體輻射有關。有關。 2.19C 2.19C末，經(jīng)典物理學無法解釋新發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)危機末，經(jīng)典物理學無法解釋新發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)危機二二愛因斯坦與相對論愛因斯坦與相對論 2020世紀最后一期的時代周刊中，評選世

3、紀最后一期的時代周刊中，評選出了一位出了一位“世紀人物世紀人物”。時代周刊稱他為。時代周刊稱他為“天才、政治難民、人道主義者、原子和宇宙天才、政治難民、人道主義者、原子和宇宙迷的開啟者迷的開啟者”“”“以最偉大的思想和無與倫比的以最偉大的思想和無與倫比的形象獨占鰲頭形象獨占鰲頭”。愛因斯坦（愛因斯坦（1879-19551879-1955），美籍德裔猶太人，），美籍德裔猶太人，現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者和奠基人，現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者和奠基人，19211921年獲諾年獲諾貝爾物理學獎貝爾物理學獎。 1979 1979年，聯(lián)合國教科文組織在愛因斯坦誕生年，聯(lián)合國教科文組織在愛因斯坦誕生100100周年發(fā)行一枚

4、周年發(fā)行一枚紀念章。紀念章的正面是愛因斯坦的晚年頭像，背面是愛因斯坦對紀念章。紀念章的正面是愛因斯坦的晚年頭像，背面是愛因斯坦對物理學做出重大貢獻的三個數(shù)學公式。物理學做出重大貢獻的三個數(shù)學公式。二二愛因斯坦與相對論愛因斯坦與相對論相對論（宇宙宏觀世界）相對論（宇宙宏觀世界）量子理論（微觀粒子世界）量子理論（微觀粒子世界）提出提出內容內容意義意義愛因斯坦：愛因斯坦：19051905狹義相對論狹義相對論19161916廣義相對論廣義相對論基本原理：基本原理：相對性原理相對性原理光速不變原理光速不變原理相對性原理：相對性原理：時間、空間、運動、質量不時間、空間、運動、質量不是絕對的，而是相對的，可

5、以相互轉化。是絕對的，而是相對的，可以相互轉化。光速不變原理：光速不變原理：光的傳播速度在任何條件光的傳播速度在任何條件下都是不變的。下都是不變的。北極：北極：赤道：赤道：當速度接近光速時當速度接近光速時當速度達到光速時：當速度達到光速時：質量（重量）增加質量（重量）增加時間變慢時間變慢鐘慢效應鐘慢效應長度變短長度變短尺縮效應尺縮效應鐘表不走了鐘表不走了時間停止了時間停止了佯謬問題佯謬問題 時鐘雙生子佯謬時鐘雙生子佯謬: :相對論誕生后，相對論誕生后，曾經(jīng)有一個令人極感興趣的疑難問曾經(jīng)有一個令人極感興趣的疑難問題題雙生子佯謬。一對雙生子甲和雙生子佯謬。一對雙生子甲和乙，乙在地球上，甲乘火箭去做

6、星際乙，乙在地球上，甲乘火箭去做星際旅行，經(jīng)過漫長歲月返回地球。愛因旅行，經(jīng)過漫長歲月返回地球。愛因斯坦由相對論斷言，二人經(jīng)歷的時間斯坦由相對論斷言，二人經(jīng)歷的時間不同，重逢時甲將比乙年輕。比如在不同，重逢時甲將比乙年輕。比如在這一對孿生兄弟這一對孿生兄弟2020歲時，甲乘飛船作歲時，甲乘飛船作太空飛行，甲認為飛行時間只有一年，太空飛行，甲認為飛行時間只有一年，在其返回地面時，甲只有在其返回地面時，甲只有2121歲，但他歲，但他卻發(fā)現(xiàn)乙卻已成了卻發(fā)現(xiàn)乙卻已成了9090多歲的老人了，多歲的老人了，亦即乙比甲年老了許多。亦即乙比甲年老了許多。 二二愛因斯坦與相對論愛因斯坦與相對論 有一次，群眾包圍

7、了從德國移居美國的科學家愛因斯坦的住宅有一次，群眾包圍了從德國移居美國的科學家愛因斯坦的住宅，要他用，要他用“最簡單的話最簡單的話”解釋清楚他的解釋清楚他的“相對論相對論”。當時，據(jù)說全。當時，據(jù)說全世界只有幾個高明的科學家看得懂他關于世界只有幾個高明的科學家看得懂他關于“相對論相對論”的著作。的著作。 愛因斯坦走出住宅，對大家說：愛因斯坦走出住宅，對大家說：“比方這么說比方這么說你同你最親你同你最親的人坐在火爐邊，一個鐘頭過去了，你覺得好像只過了的人坐在火爐邊，一個鐘頭過去了，你覺得好像只過了5 5分鐘！反分鐘！反過來，你一個人孤孤單單地坐在熱氣逼人的火爐邊，只過了過來，你一個人孤孤單單地坐

8、在熱氣逼人的火爐邊，只過了5 5分鐘分鐘，但你卻像坐了一個小時。，但你卻像坐了一個小時。唔，這就是相對論！唔，這就是相對論！” ” 愛因斯坦指出物體愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間使周圍空間、時間彎曲，在物體具有彎曲，在物體具有很大的相對質量很大的相對質量（例如一顆恒星）（例如一顆恒星）時，這種彎曲可使時，這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過的任從它旁邊經(jīng)過的任何其它事物，即使何其它事物，即使是光線，改變路徑。是光線，改變路徑。 時空可以不是平坦的，而是彎曲的。足夠的質時空可以不是平坦的，而是彎曲的。足夠的質量能改變和扭曲時空。量能改變和扭曲時空。廣島原子彈后廣島原子彈后橫尸遍野橫尸遍野，愛因斯坦出于對人

9、類命運的極大關注，寫信給羅斯福，愛因斯坦出于對人類命運的極大關注，寫信給羅斯福總統(tǒng)建議美國務必搶在法西斯德國之前制造出原子彈；總統(tǒng)建議美國務必搶在法西斯德國之前制造出原子彈； 后來，當原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦陷入了巨大的后來，當原子彈真的從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦陷入了巨大的之中，自認之中，自認一生最大錯誤一生最大錯誤就是就是建議研制原子彈建議研制原子彈。他痛心地說，。他痛心地說，“早知如此，我寧可當個修表匠！早知如此，我寧可當個修表匠！”愛因斯坦就核武器問題的懊悔，代表愛因斯坦就核武器問題的懊悔，代表了了的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。

10、 愛因斯坦告訴我們愛因斯坦告訴我們: :一個人不聰明并不可怕，可怕的是自己一個人不聰明并不可怕，可怕的是自己先泄氣。只要你肯為你的目標付出艱辛的勞動，并配合正確的方先泄氣。只要你肯為你的目標付出艱辛的勞動，并配合正確的方法，就一定會得到成功女神的酬勞。許多在事業(yè)上有成就的人，法，就一定會得到成功女神的酬勞。許多在事業(yè)上有成就的人，在童年時代、少年時代并不一定能畢露鋒芒，相反，他們非常平在童年時代、少年時代并不一定能畢露鋒芒，相反，他們非常平凡，甚至顯出遲鈍、愚笨的樣子，常常被周圍的人嘲笑、譏諷。凡，甚至顯出遲鈍、愚笨的樣子，常常被周圍的人嘲笑、譏諷。如果因為自己笨就灰心喪氣，不再努力，那不是將

11、自己潛在的才如果因為自己笨就灰心喪氣，不再努力，那不是將自己潛在的才華、能力都扼殺在搖籃中了嗎？華、能力都扼殺在搖籃中了嗎？ “ “中國人受人注意的是他們的勤勞以及對生活方式、兒童福利要求中國人受人注意的是他們的勤勞以及對生活方式、兒童福利要求的低微。他們比印度人更樂觀，更天真。他們大多數(shù)負擔沉重：男男的低微。他們比印度人更樂觀，更天真。他們大多數(shù)負擔沉重：男男女女為每日女女為每日5 5分錢的工資天天在敲石子。他們似乎駑鈍得不理解自己分錢的工資天天在敲石子。他們似乎駑鈍得不理解自己命運的可怕。命運的可怕?！?在他看來這是在他看來這是“一幅悲慘的圖像一幅悲慘的圖像”，所以他認為，所以他認為，19

12、191919年中國爆年中國爆發(fā)的發(fā)的“五四五四”運動是運動是“完全可以理解的完全可以理解的”。愛因斯坦還將中國和西方。愛因斯坦還將中國和西方的文化發(fā)展作了比較，揭示了兩種文化在思維方式上的差異，充分表的文化發(fā)展作了比較，揭示了兩種文化在思維方式上的差異，充分表達了他對中國文明成就的贊嘆。此外，達了他對中國文明成就的贊嘆。此外，“推之中國青年，敢信將來對推之中國青年，敢信將來對于科學界定有偉大貢獻于科學界定有偉大貢獻”這是當年愛因斯坦上海之行的期望。這是當年愛因斯坦上海之行的期望。 二二愛因斯坦與相對論愛因斯坦與相對論相對論（宇宙宏觀世界）相對論（宇宙宏觀世界）量子理論（微觀粒子世界）量子理論（

13、微觀粒子世界）提出提出內容內容意義意義愛因斯坦：愛因斯坦：19051905狹義相對論狹義相對論19161916廣義相對論廣義相對論基本原理：基本原理：相對性原理相對性原理光速不變原理光速不變原理P107P107物理學最偉大的革命物理學最偉大的革命解決了經(jīng)典物理學的危機解決了經(jīng)典物理學的危機打破經(jīng)典物理學打破經(jīng)典物理學絕對化絕對化的的思維模式（思維模式（辯證辯證看待世界）看待世界） 在在艾薩克艾薩克牛頓墓志銘牛頓墓志銘中，英國詩人亞歷山大中，英國詩人亞歷山大蒲伯寫道：蒲伯寫道： “大自然和自然定律都在黑暗中躲藏大自然和自然定律都在黑暗中躲藏 上帝說，讓牛頓問世！于是一切大白于天光。上帝說，讓牛頓

14、問世！于是一切大白于天光?！?英國現(xiàn)代派詩人斯奎爾（英國現(xiàn)代派詩人斯奎爾（ J.CSquire 18841958）在其）在其諷刺詩體集諷刺詩體集中對蒲伯的上述兩句詩做出了回應：中對蒲伯的上述兩句詩做出了回應： “此情形并未能持久：魔鬼喝道此情形并未能持久：魔鬼喝道“嗬！嗬！ 讓愛因斯坦問世！讓愛因斯坦問世！”世界又變得難以捉摸。世界又變得難以捉摸?！比孔永碚撝械奈⒂^世界量子理論中的微觀世界相對論（宇宙宏觀世界）相對論（宇宙宏觀世界）量子理論（微觀粒子世界）量子理論（微觀粒子世界）提出提出內容內容意義意義愛因斯坦：愛因斯坦：19051905狹義相對論狹義相對論19161916廣義相對論廣義相

15、對論基本原理：基本原理：相對性原理相對性原理光速不變原理光速不變原理P107P107物理學最偉大的革命物理學最偉大的革命解決了經(jīng)典物理學的危機解決了經(jīng)典物理學的危機打破經(jīng)典物理學絕對化的打破經(jīng)典物理學絕對化的思維模式（思維模式（辯證辯證看待世界）看待世界）提出：提出：19001900，普朗克，普朗克量子假說量子假說發(fā)展：發(fā)展：愛因斯坦愛因斯坦光的量子理論光的量子理論玻爾玻爾原子的量子理論原子的量子理論量子力學量子力學加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光 科學家們?yōu)榱丝偨Y熱輻射規(guī)律，推導出兩個公式。但科學家們?yōu)榱丝偨Y熱輻射規(guī)律，推導出兩個公式。但這兩個公式的計

16、算結果總是與實驗結果不相符合。這兩個公式的計算結果總是與實驗結果不相符合。 19001900年，為了解決熱輻射理論上的疑點，德國物理學年，為了解決熱輻射理論上的疑點，德國物理學家普朗克提出了家普朗克提出了量子假說量子假說：輻射像物質一樣，是由具有能輻射像物質一樣，是由具有能量的基本單位量子來實現(xiàn)的。量的基本單位量子來實現(xiàn)的。三三量子理論中的微觀世界量子理論中的微觀世界相對論（宇宙宏觀世界）相對論（宇宙宏觀世界）量子理論（微觀粒子世界）量子理論（微觀粒子世界）提出提出內容內容意義意義愛因斯坦：愛因斯坦：19051905狹義相對論狹義相對論19161916廣義相對論廣義相對論基本原理：基本原理：相

17、對性原理相對性原理光速不變原理光速不變原理P107P107物理學最偉大的革命物理學最偉大的革命解決了經(jīng)典物理學的危機解決了經(jīng)典物理學的危機打破經(jīng)典物理學絕對化的打破經(jīng)典物理學絕對化的思維模式（思維模式（辯證辯證看待世界）看待世界）提出：提出：19001900，普朗克，普朗克量子假說量子假說發(fā)展：發(fā)展：愛因斯坦愛因斯坦光的量子理論光的量子理論玻爾玻爾原子的量子理論原子的量子理論量子力學量子力學P108P10820C20C最深刻、最有成就的科最深刻、最有成就的科學理論之一學理論之一帶來技術創(chuàng)新帶來技術創(chuàng)新（半導體、（半導體、激光器等）激光器等）推動生產(chǎn)力發(fā)展，改變人推動生產(chǎn)力發(fā)展，改變人類物質生活

18、類物質生活1.1.現(xiàn)代物理學的基礎和兩大支柱是現(xiàn)代物理學的基礎和兩大支柱是 （ ） 牛頓力學牛頓力學 相對論相對論 量子論量子論 分子論分子論 A.A. B. B. C. C. D. D.2.2.打破了經(jīng)典物理學的絕對化思維，為人們提供了辨證地看待打破了經(jīng)典物理學的絕對化思維，為人們提供了辨證地看待世界的途徑的成就是世界的途徑的成就是 A.A.相對論相對論 B.B.量子理論量子理論 C.C.量子假說量子假說 D.D.萬有引力定律萬有引力定律3.3.相對論的主要內容不包括相對論的主要內容不包括 A A 時間和空間隨著物質的運動而變化時間和空間隨著物質的運動而變化 B B 時間和空間是不變的時間和空間是不變的 C C 物質的質量隨著運動速度的變化而變化物質的質量隨著運動速度的變化而變化 D D 質量和能量是可以互相轉化的質量和能量是可以互相轉化的4.4.下列成就中使人類對下列成就中使人類對微觀世界微觀世界的基本認識有了革命性進的基本認識有了革命性進步的是步的是 A A 相對論相對論 B B 牛頓力學牛頓力學 C C