现代科技革命

第25课现代科学革命课标：知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。重点：相对论、量子论的主要内容经典物理学的危机一、经典物理学的危机1、17—19C，经典力学发展完善第25课现代科学革命牛顿经典力学的实证第一件，用牛顿力学算出地球的形状是梨形的。亚里士多德认为地球是个正球体，牛顿却根据他的力学说地球是个扁球体，法国科学家经过三次实地测量证实了牛顿的看法。牛顿经典力学的实证第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75—76年，由此预言它将在1758年再次出现。1758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。牛顿经典力学的实证第三件，用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算出的轨道与观测纪录不大相符。在计算的基础上，人们在1846年用牛顿力学发现了海王星，并进而在此基础上又于1930年发现冥王星。经典物理学的危机一、经典物理学的危机1、17—19C，经典力学发展完善2、19C末，经典物理学陷入危机经典物理学的危机第一朵乌云：“以太”说的破灭水波的传播要有水做媒介，声波的传播要有空气做媒介，它们离开了介质都不能传播。太阳光穿过真空传到地球上，几十亿光年以外的星系发出的光，也穿过宇宙空间传到地球上。光波为什么能在真空中传播？它的传播介质是什么？物理学家给光找了个传播介质—“以太”（Ether）。他们假定整个宇宙空间都充满了“以太”，“以太”是一种由非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不到的媒介。“以太”是光、电、磁的共同载体的概念为人们所普遍接受，形成了一门“以太学”。经典物理学的危机地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。1887年，实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。因而，根本找不到“以太”或“绝对静止的空间”。M是光源，A与B是反射镜，让光线在MA，MB方向往返运动。迈克尔逊—莫雷实验爱因斯坦与相对论二、爱因斯坦与相对论1、提出①1905年提出匀速运动体系的狭义相对论②1916年提出加速运动体系的广义相对论1905神奇的一年第25课现代科学革命1905神奇的一年1905年，爱因斯坦26岁，接连写下4篇改变整个20世纪物理学面貌的论文：1、光的量子说（解释光电效应）2、布朗运动（证明分子的存在）3、狭义相对论（修正了牛顿力学）4、质能互换律（E=mc2）1916年，爱因斯坦发表了广义相对论基础，最具创见也是最伟大的贡献：5、广义相对论（取代了牛顿的万有引力理论）爱因斯坦与相对论二、爱因斯坦与相对论1、提出①1905年提出匀速运动体系的狭义相对论②1916年提出加速运动体系的广义相对论2、内容①相对性原理②光速不变原理如何理解相对性和光速不变原理如何理解相对性和光速不变原理相对性原理：时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。光速不变原理：光的传播速度在任何条件下都是不变的。霍金的警告爱因斯坦与相对论二、爱因斯坦与相对论1、提出①1905年提出匀速运动体系的狭义相对论②1916年提出加速运动体系的广义相对论2、内容①相对性原理②光速不变原理3、意义①解决了危机、创立了全新的物理学、扩展了领域②打破了经典物理学绝对化的思维模式普朗克与量子论1875年时，普朗克在慕尼黑大学学物理，物理老师曾劝他不要学纯理论，因为物理学“是一门高度发展的、几乎是臻善臻美的科学”，现在这门科学“看来很接近于采取最稳定的形式。也许，在某个角落里还有一粒尘屑或一个小气泡，对它们可以去进行研究和分类，但是，作为一个完整的体系，那是建立得足够牢固的。而理论物理学正在明显地接近于几何学在数百年中所已具有的那样完美的程度。”三、普朗克与量子论普朗克与量子论三、普朗克与量子论1、内容辐射是由具有能量的基本单位量子来实现的量子论任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。芝诺悖论芝诺悖论阿基里斯（《荷马史诗》中的善跑英雄）永远也无法超过在他前面慢慢爬行的乌龟。因为他必须首先到达乌龟的出发点，而当他到达那一点时，乌龟已向前爬到了一个新位置；当他到达乌龟的新位置时，乌龟又向前爬了……这样，乌龟必定总是跑在前头，阿基里斯只能离乌龟越来越近,却永远追不上乌龟。普朗克与量子论三、普朗克与量子论1、内容辐射是由具有能量的基本单位量子来实现的2、发展①爱因斯坦光的量子理论②玻尔原子的量子理论③量子力学的建立3、意义①使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步②带来技术创新，推动生产力发展，改变物质生活现代物理学兴起的意义四、现代物理学兴起的意义思考DBB1、（2009上海春季）法国数学家和天文学家拉普拉斯曾经这样说过：“不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。”牛顿所发现的“世界”是指A.微积分B.反射望远镜C.光的色散原理D.三大运动定律2、（2007广东单科）20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是A.电的发明和利用B.量子论的提出和发展C.经典力学的发展D.原子能在军事上的应用3、（2007海南单科）20世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它A.否定了经典力学体系B.打破了绝对时空观C.彻底解决了19世纪以来物理学面临的危机D.标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界第26课改变世界的高科技第一次科技革命：蒸汽机为标志第二次科技革命：以内燃机、发电机、电动机等为标志第三次科技革命:下面我们来学习改变世界的高新技术。学习重点网络技术及其对人类社会的影响一、科技革命的兴起(20C40,50S)1、背景A)科学理论的进步：相对论、量子论的提出B）社会的需求C）在美苏争霸的时期，美国处于和苏联争夺世界霸权的需要2、标志：3、主要内容：P122《知识链接》１.计算机和数字化技术的产生(1946年)２.计算机技术二、高新科技成就(一)电子信息技术—电脑与网络（１）科学研究——巨型化（２）过程控制——自动化（３）信息处理——网络化网络时代：全球范围的信息交流与知识共享时代。革命性变革：信息传播、电子商务、远程教育、电子政府、生活方式等。（4）智能模拟——智能化智能型机器人。（人工神经网络。）3、计算机的发展方向和广泛应用4、因特网的发明和影响：（积极：P117，消极：①垃圾信息、不良内容②网络犯罪③青少年沉溺网络世界）这就是别开生面的机器人足球赛这就是别开生面的机器人足球赛计算机的广泛应用电子计算机已拥有能够向人类挑战的智力水平，1997年5月11日，在国际象棋“人机大战”最后一局较量中，ＩＢＭ超级计算机“深蓝”仅用了一个小时便轻松战胜国际象棋特级大师卡斯帕罗夫，并以3.5比2.5的总比分赢得胜利和70万美元的奖金。机器将可能与人体结合在一起，未来将微型超级计算机植入人脑也可能变成现实，那时人到底是机器，还是人，是一个非常难以回答的问题。人类利用电子计算机强大的计算能力向永无止境的潜值挑战。综合思考：结合所学的知识：新航路的开辟、第一次科技革命、第二次科技革命以及第三次科技革命，它们是如何逐步把整个世界连成一个整体，形成“地球村”的？1、发展2、核心3、成果(二)遺傳工程學---探索生命的奥秘多利生于1996年7月5日，它的诞生被视为20世纪末最重要的科学成就之一，引发了全世界研究克隆技术的热潮，也导致了大量技术和伦理方面的争论。另外，多利仅活了6岁多，按绵羊的标准还是中年，它的死会再度引发克隆动物是否早衰的争论。中国培育出的克隆牛我国第一头克隆猪（黑色）特别关注：克隆研究能走多远？克隆是英文clone的音译，简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。1997年2月，英国科学家宣布克隆羊多利在1996年7月诞生，这使得“克隆”这一专业名词几乎在一夜之间为大多数公众耳熟能详。而当它再与“人”字组合起来形成“克隆人”这一名词时，有的人开始兴奋，有的人则开始恐惧。被过度渲染的美好前景，被夸张描绘的恐怖情状，与科学、伦理、宗教、法律和社会等方面众说纷纭的观点纠缠在一起，使得更多的人对克隆技术的发展感到迷惑与茫然。克隆技术研究究竟能走多远？不过，当克隆技术涉及人类自身时，争论就大了很多。三、航天技术—登上太空１.苏联２.美国３.航天技术的影响４.中国航天事业的发展1961年4月12日尤里．加加林开创了人类航天的新纪元！加加林乘坐“东方”１号宇宙飞船从发射场起航，在最大高度为３０１公里的轨道上绕地球一周，历时１小时４８分钟，于上午１０时５５分降落在苏联境内，完成了世界上首次载人宇宙飞行，实现了人类进入太空的愿望。(俄)瓦连金娜·捷列什科娃是世界上第一位女太空人。1963年6月16日至19日，她驾驶“东方6号”宇宙飞船在太空遨游70小时50分钟。迄今为止，她仍是世界上惟一一位在太空单独飞行3天的女性。2000年10月9日，英国“年度妇女”国际学会授予捷列什科娃“20世纪女性”荣誉称号。阿姆斯特朗成为第一个登上月球并在月球上行走的人。当时他说出了此后在无数场合常被引用的名言：“这是个人迈出的一小步，但却是人类迈出的一大步。”他们在月球上度过21个小时，21日从月球起飞，24日返回地球。同年获总统颁发的自由勋章。毫无疑问，在地球资源日渐枯竭的未来，对太空资源的开发和利用就日渐重要。而载人航天技术显然在其中占有重要地位。现在已知浩瀚的太空是拥有丰富资源的巨大宝库，载人航天事业就是通向这个宝库的桥梁。中国要想在未来市场中占据一席之地，离不开开发太空资源的基础——载人航天技术。月球基地•构想中的月球基地聂海胜费俊龙阿姆斯特朗说：“这一步对于一个人来说是小小的一步，但对整个人类来说却是巨大的一步。”你对这句话的理解是什么？向月球迈出第一步表面看是人普通的一个跨步，但它实现了人类千百年来从地球登上太空的理想，从人类发展史上看这是一个巨大的前进。四、高新科技的影响：1、最直接的：改变了人类获取信息的方式，进一步改变了人类的生活。2、更深层次的：改变了人类的思维方式，推动人类对自身和事物认识的加深。当代世界科学技术日新月异——科技成为经济增长的首要推动力量，综合国力竞争的主要因素——科技兴国战略——提高全民科技意识。