第25课 现代科学革命
课程标准：知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
一、经典物理学的危机 1．辉煌
(1)17世纪牛顿创立经典力学，经后人不断补充发展，日臻完善。
(2)19世纪，人们把经典力学看作权威的理论，认为物理学已经发展到完整、系统和成熟的阶段。
2．危机
19世纪末，物理学上出现了一系列新的发现，无法用经典物理学来解释。 二、相对论与量子理论 名称 项目 提出 相对论(宏观宇宙世界) 量子理论(微观世界) 1905年，爱因斯坦提出狭义相对论；1900年，为解决热辐射理论上的疑点，1916年，提出广义相对论 相对性原理和光速不变原理；时间、普朗克提出量子假说 辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的；后来，在爱因斯坦的量子理论、玻尔的原子量子理论等基础上建立了量子力学 使人类对微观世界的基本认识有了革命是物理学领域最伟大的革命；解决了经典物理学的危机，扩展了物理学应性的进步；量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生物学、地质学等领域都产生了重大影响；带来了许多划时代的技术创新，如半导体、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 内容 空间、质量、运动是相对的，可以相互转化 意义 用的领域；打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证看待世界的途径
1．现代物理学诞生的原因
(1)随着科技转化为生产力巨大威力的显现，各国政府对科技发展日益重视，科学研究突飞猛进，孕育着新的突破。
(2)19世纪末20世纪初，随着科学研究的不断深入，人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。
(3)经典物理学由于自身的局限性，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。
2．爱因斯坦能够取得伟大成就的条件 (1)科学发展提供的基础。 (2)科学发展需要提供动力。
(3)个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质。 (4)科学的工作和研究方法。 3．量子论和量子力学的影响
(1)在量子论基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。
(2)标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界。
(3)相对论和量子力学的确立是物理学革命的高潮，以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地理学等学科的理论也都发生了革命性的突破。
(4)量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。
(5)量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。
主题一
[史料探究]
材料 爱因斯坦与牛顿的对话(虚拟)：
爱因斯坦：你真伟大，你建立了牛顿力学框架体系，相对论中存在的问题都被你指了出来。
相对论与经典力学的关系 牛 顿：你比我更伟大，相对论在许多学科中有着广泛的应用，它和量子力学一起，已成为近代物理学的两大基础理论，相对论包容了我的三条运动定律及万有引力定律。
爱因斯坦：你我的理论都有瑕疵。
牛 顿：哪有十全十美的理论，大家不用我们的理论，他们没有别的理论可用，圣人、神仙也要犯错误，你我都是凡人，你我的身躯已经融入了自然界，但是，你我的灵魂还留在人间。
——毛民义：相对论网站
(1)根据材料探究牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系。
(2)牛顿说“你我的灵魂还留在人间”，他们留给人类的“灵魂”是什么？
提示：(1)牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而相对论反映的是物体高速运动的客观规律；相对论是对牛顿力学的继承与发展。
(2)科学探究精神。
[归纳总结]
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。
[对点训练]
1．牛顿在《自然哲学的数学原理》中说：“绝对空间就其自身特性与一切外在事物无关，处处均匀，永不移动”。对此观点进行修正的是( )
A．相对论力学 C．量子论力学
B．地质力学理论 D．光电效应理论
解析：选A 相对论力学认为物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增大，同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，这就否定了经典力学的绝对时空观，故A项正确。
主题二
[史料探究]
材料一 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。”
材料二 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。
量子理论与相对论的关系 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。
(1)你同意材料一中的观点吗？为什么？
(2)从材料二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：(1)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。
(2)启发：勇于创新，坚持真理等。
态度：辩证分析新旧事物的优劣之处，坚持和发扬好的一面，摒弃坏的一面。
[归纳总结]
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。
[对点训练]
2．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( )
①揭示了时间和空间的可变性 ②深刻改变了自然科学的观念 ③突破了近代物理学的传统 ④构成现代物理学的理论框架
A．①②③ C．①③④
B．①②④ D．②③④
解析：选D 相对论揭示了时间和空间的可变性，量子理论没有，①不是二者共同之处，故①错误；相对论提出新的时空观，颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，量子力学用量子态的概念表征微观体系状态，二者改变了自然科学的观念，故②正确；经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域，相对论解决了高速运动问题，量子力学解决了微观亚原子条件下的问题，故③正确；相对论和量子力学是现代物理学的两大基本
支柱，故④正确，选择D项符合题意。
考点一
命题角度：1.相对论的提出。2.相对论的意义。
[典题例析]
[例1] “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。……对于门外汉来说，这些观点——通常用不能理解的数学公式解释——表明科学已经达到了能被人类所知的界限。”上述“理论”的主要意义是( )
A．开创了以实验为基础的近代科学 B．预见海王星存在的准确性 C．弥补经典力学对时空认识的不足 D．发现能量辐射的运动原则 [解题思路]
爱因斯坦与相对论
[答案] C
[题组冲关]
1．爱因斯坦曾言：“在我之前，人们都认为，如果把所有的东西都从宇宙中拿走，那剩下的就是时间和空间，我却证明，如果把所有的东西都拿走了，什么都剩不下。”爱因斯坦的理论( )
A．建立的信息网络大大缩小时空距离 B．大大加强了人类对微观世界的研究 C．改变了人们认识世界的角度和方式 D．主要论证时间和空间可以单独变化
解析：选C 爱因斯坦的理论是相对论，没有建立信息网络，信息技术建立了信息网络，故A项错误；大大加强了人类对微观世界的研究是普朗克的量子论，故B项错误；爱因斯坦的理论改变了牛顿的绝对时空观，也改变了人们认识世界的角度和方式，故C项正确；爱因斯坦提出的狭义相对论认为时间、空间会随着物体运动速度的变化而变化，时间和空间无法
2024 - 2024学年高中历史第六单元现代世界的科技与文化第25课现代科学革命教案（含解析）岳麓版必修3
