佛山星火教育现代物理学革命.docx

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佛山星火教育现代物理学革命

佛山星火教育：

现代物理学革命

1.背景

（1）牛顿创立的经典力学日臻完善,被人们看作绝对权威的理论。

（2）19世纪末经典物理学受到了严峻的挑战。

2.内容

（1）相对论:

①提出:

20世纪初,爱因斯坦提出相对论。

②内容:

相对性原理和光速不变原理;时间、空间、运动、质量是相对的,可以相互转化。

③意义:

打破了经典物理学绝对化的思维模式,为人们提供了辩证地看待世界的途径。

（2）量子论:

①建立:

1900年,普朗克提出了量子假说;爱因斯坦提出光的量子理论;玻尔提出原子的量子理论。

②意义:

使人类对微观世界的基本认识有了革命性进步;带来了许多划时代的技术创新。

3.影响

（1）量子理论和相对论构成了现代物理学的基础。

（2）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）不仅对物理科学本身以及自然科学,而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。

史料论证

考向1　相对论的内容及爱因斯坦的品质

史料一　

绝对静止这概念,不仅在力学中,而且在电动力学中也不符合现象的特性,倒是应该认为,凡是对力学方程适用的一切坐标系,对于上述电动力学和光学的定律也一样适用,对于第一级微量来说,这是已经证明了的。

——爱因斯坦《论动体的电动力学》

史料二

爱因斯坦为说明相对论讲了这样一个故事:

在未来的某一时间,有一对20岁的孪生兄弟,弟弟乘宇宙飞船以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,却发现还是一个30多岁的年轻人!

原来,对于乘坐光速飞船的弟弟来讲,才刚刚过了十几年!

思考:

史料一、史料二分别说明了相对论怎样的内容?

提示:

史料一反映的是爱因斯坦提出的狭义相对论,对时间和物质运动的认识产生了革命性的变化;史料二反映了时间会随着运动速度的变化而发生变化,当速度接近光速时,时间会变慢,当速度达到光速时,时间会停止。

史料三　

1939年8月2日,爱因斯坦与其他几名科学家一同致信美国总统罗斯福,建议美国政府需在纳粹德国之前研制出核武器。

……1945年8月6日早上8时15分,艾诺拉•盖号在广岛上空投下人类历史上第一枚用于战争的原子弹（小男孩原子弹）,造成广岛10万多居民死亡。

估计到1950年止,由于癌症和其他的长期并发症,共有20万人死亡。

1945年8月9日,B-29轰炸机在长崎上空投下胖子原子弹,导致长崎市近4万人直接死亡,总计14万人员死伤。

核轰炸的消息传来,大多数参加“曼哈顿计划”的科学家们心情却十分沉重。

爱因斯坦后来陷入巨大的痛苦和后悔之中。

他痛心地说,当初致信罗斯福提议研制核武器,是他一生中最大的错误和遗憾。

他甚至懊悔当初从事的科研,“早知如此,我宁可当个修表匠”。

——摘编自《爱因斯坦的故事》

史料四

《罗素—爱因斯坦宣言》（1955年）

思考:

以上史料说明爱因斯坦怎样的情怀?

提示:

爱因斯坦原本是想用核武器来制止战争;后来爱因斯坦认识到核武器的危害,二战后积极投入到反战和平运动中。

考向2　量子理论的发展历程

史料　

1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难,引入了能量子概念,为量子理论奠定了基础。

随后,爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾,提出了光量子假说,并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念,为量子理论的发展打开了局面。

1913年,玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用量子化概念,提出玻尔的原子理论,对氢光谱作出了满意的解释,使量子论取得了初步胜利。

思考:

以上史料说明量子理论经历了怎样的发展历程?

提示:

1900年,普朗克提出关于黑体辐射的量子理论;爱因斯坦提出了光量子假说;1913年玻尔提出了原子的量子理论。

归纳提升

牛顿经典力学与相对论的关系

（1）牛顿经典力学体系概括了物体机械运动的基本规律,是整个力学的基础,但这些定律有一个不容忽视的前提,即物体是在低速运动情况下运动。

（2）爱因斯坦的相对论否定了牛顿力学的绝对时空观,提出时空不是绝对不变的,而是随着物体运动而变化,物体的质量也随着物体运动速度的变化而变化,提出了质能转化原理,这加深了人们对物质和运动的认识,对自然科学和哲学都产生了深远的影响。

（3）相对论发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中,牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。

牛顿所创造的概念,至今仍指导着我们的物理学思想。

对点演练

1.《科学的旅程》一书认为:

“在科学上,没有一个理论能够说得到了完全的‘证明’,当新事实或新的观察结果出现时它必定有待于进一步的检验和审视。

正是科学这一不断自我纠错的特性,使它成为人类理解自然机制最为严谨也最为有效的手段。

”下列史实符合该论述的是（　　）

①从亚里士多德学说到自由落体定律　

②从神创论到生物进化论　

③从万有引力定律到电磁感应理论　

④从经典力学到相对论

A.①②③

B.①③④

C.①②④

D.②③④

解析:

自由落体定律否定了亚里士多德物体下落的速度和重量成比例的学说,故①正确;生物进化论否定了神创论关于上帝造人的说法,认为物种是进化而来,故②正确;万有引力定律研究宏观物体的运动,电磁感应理论研究微观电子运动,不存在后者否定前者,故③错误;相对论否定了经典力学的绝对时空观,故④正确,故选C项。

答案:

C

2.（英国）皇家学会会长汤姆逊致词说:

“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一,也许是最伟大的成就,它不是发现一个孤岛,而是发现了新的科学思想的新大陆。

”汤姆逊的依据是（　　）

A.爱因斯坦因为相对论而获得诺贝尔奖

B.相对论是现代物理学的理论框架

C.相对论继承发展了牛顿经典力学

D.相对论揭示了时空与物质的本质属性

解析:

本题考查对相对论评论的依据,应从相对论本身去寻找,而A项并不是相对论本身的内容,只能说相对论被人们所接受并获奖,故A项错误;B项揭示了相对论的地位,不是相对论本身的内容,故B项错误;C项揭示了相对论与牛顿经典力学的关系,故C项错误;D项是相对论本身的特性,故D项正确。

答案:

D