高中历史第27课科学的革命教案岳麓版必修2

第27课科学的革命一、学习目标：知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。经过对相对论、量子论出现过程的学习，培育学生敢于思疑、勇于创新的精神。二、知识导航：知识重点：⑴代物理学的两大支柱理论——相对论、量子论出现的历史背景⑵相对论的主要内容：相对性原理和光速不变原理（对宏观世界领域的探究）⑶量子论的形成与内容（对微观世界领域的探究）⑷相对论与量子论出现的重要意义知识构造背景：经典物理学的危机。以牛顿力学为代表的经典物理学没法解说19世纪末以来的相内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、运动、质量是科物理学新发现相对的。对学现论的代意义：扩展了物理学的研究空间和应用领域（从平时范围到宏观宇革物理过宙程空：间普）朗；克开的阔量了子人假们说的；思玻维尔提出原子的量子理论；爱因斯坦提命学出光电效应。的两量意义：对化学、生物学、医学等多门学科产生重要影响，直接推进大子了生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活3重难点剖析支柱论⑴相对论、量子论出现的历史背景——19世纪经典物理学的危机是什么？世纪后期，牛顿发布了有名的力学三定律（惯性定律、加速度的比率定律、作用与反作用定律）和万有引力定律，标记着经典力学系统的成立。当时，以牛顿力学为代表的经典物理学被认为是绝对威望的理论，认为全部自然现象都能够用经典物理学加以说明，并且物理学已经发展到了完好、系统和成熟阶段，此后的工作只可是是在细节上做些修正和增补，在计算上更仔细一点，使理论更为齐备。一些科学家还依据万有引力定律计算出了海王星和冥王星的地点，证了然经典物理学的正确性、科学性和可预示性。可是，经典物理学是以平时生活中常有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，是与物质运动没关的要素。所以，一旦物理学研究的这类基础发生变化，如所研究的物质是以光速或靠近光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不正确。这类情况跟着20世纪以来科学研究的不停深入而日趋展现，如神奇的“以太”向来不可以被证明是存在的、高速运动的微观粒子发生的现象非经典力学所能解说等。物理学只有来一番完全的革命，才能适应科学研究的新局势。在这类背景下，相对论与量子论应运而生。⑵相对论的主要内容是什么？有何重要意义？相对论的两个基来源理是相对性原理和光速不变原理。在相对性原理中，爱因斯坦认为时间、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。尺缩效应和钟慢效应：二者都是狭义相对论的结论。一根在静止时长度为L′的细杆，当沿长度方向以速度v运动时，静止的观2察者测得的长度为LL1v2，此中c是光速。因而可知L老是小c于L′，这是尺缩效应。钟慢效应能够简单理解为运动的钟老是比静止的钟走得慢，自然，这类变化只有在速度靠近光速时才会显然。光速不变原理则认为光的流传速度在任何条件下都是不变的。相对论的提出在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，能够宽泛地解说不一样运动的物质，创办了一个崭新的物理世界，极大地扩展了物理学应用的领域，也令人们对自然规律的探究从一般世界深入到广阔的宏观宇宙空间。因为相对论的看法与人们的平时经验不太一致，甚至有着尖利的矛盾，相对论从一开始就遇到包含一些科学家在内的好多人的反对。1921年爱因斯坦获取了诺贝尔奖，当时许多德国的诺贝尔奖获取者威迫说，假如给相对论授奖，他们就要退回已获取的奖章，结果评比委员会只能让爱因斯坦作为光电效应理论的成立者得奖，相对论一直没有获取诺贝尔奖。但相对论在物理学上却特别合理且为实验所证明。这就提示人们甚至要敢于思疑知识，勇于创新，因为即便生活中屡见不鲜、看起来十全十美的规律都有可能是不科学的。⑶量子论及其与意义量子论最初由德国物理学家普郎克于1900年提出。他认为，物质的辐射能不是连续的，而是以最小的、不行再分的能量单位即能量量子的整数倍跳跃式地变化的。随后英国物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子构造的研究，证明原子是由带正电的原子核和带负电的电子构成。电子在不一样轨道上环绕着原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时就放出相应波长的电磁波。玻尔在此基础上创办了原子构造的理论。爱因斯坦利用原子论成功地解说了光电效应出现的现象及光的实质，进一步推进了量子论的发展。量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标记着人类关于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。基于量子规律的新技术深深地改变了人类的生活，包含激光技术和电子计算机的出现；在量子论的基础上发展起来的量子力学，极大地促使了原子核物理等科学的发展，人类此后进入了核能时代。（4）物理学晴空的“两朵乌云”19世纪末20世纪初，经典物理学的地位旭日东升，但在一系列的物理实验中，经典物理学又显示出某些不科学性。此中最有代表性的是英国人开尔文1900年在欧洲科学家报告会上提出的，“动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但此刻这一理论的优美性和清晰性却被两朵乌云遮盖，显得相形见拙了”。两朵乌云指的是第一朵乌云——“以太”说的幻灭。以太看法的提出最早能够追忆到古希腊时代，被用来表示占有并充满整个宇宙的一种媒质。19世纪的物理学家广泛接受了以太的看法，认为象水波流传是以水为载体相同，光、电等的流传是以以太为载体的。假如以太真的存在，新的问题又出来了：地球以每秒30千米的速度绕太阳运动，就必定会有相同速度的“以太风”迎面向地球吹来，并且会对光的流传产生影响。为了观察“以太风”能否存在，1887年，迈克尔逊与美国物理学家莫雷合作，在克利夫兰进行了一个有名的“以太漂流”实验。实验结果证明，无论地球运动的方向与光的射向能否一致，测出的光速都是相同的，在地球同假想的以太之间没有相对运动。这就证明“以太”是不存在的。这个实验在理论上简单易懂，方法上精准靠谱，所以，实考证明以太的不存在是完好不行置疑的。第二朵乌云——黑体辐射与“紫外灾害”。在相同的温度下，不一样物体的发光明度和颜色（波长）不一样。颜色深的物体汲取辐射的本事比较强。所谓“黑体”是指能够所有汲取外来辐射而毫无任何反射和透射、汲取率是100﹪的理想物体，真实的黑体是不存在的。19世纪末，卢梅尔等人的