一、量子论的诞生与发展──从普朗克到爱因斯坦
⑴背景:①19世纪的物理学领域,以牛顿力学为基础,形成了完整的理论体系。
②19世纪末,物理学界的重大研究课题是黑体辐射,量子理论就是在此过程中发现的。
⑵诞生:(德国)普朗克:(标志)1900年《关于正常光谱能量分布定律的理论》
⑶发展:德国爱因斯坦:1905年解释光电效应,得出光具有波粒二象性的结论。
⑷意义:改变了近代物理学中的传统观念,使物理学乃至整个自然科学的观念都发生重大变革。
二、相对论的建立——爱因斯坦
(一)了解爱因斯坦的成长历程:
1、1879年,出生于德国南部小城的犹太血统家庭中。
2、儿时很少说话,却十分善于思考,对自然界的许多现象,总要探询原因。
3、爱因斯坦坚持自学,后进入瑞士苏黎世联邦工业大学师范系,主修数学和物理。在大学里,他利用一切时间学习各种知识,迷上了物理学,攻读物理大师们的著作,为他打下了从事理论物理学研究的基础。
(二)主要科学成就及对社会发展的作用:
1.相对论
狭义相对论 | 广义相对论 | |
创立 | 1905年《论动体的电动力学》 | 1916年发表论文《广义相对论的基础》 |
内容 | ①时间和空间都与物质运动有关。 ②时间和空间随着物质运动速度的变化而变化。 | ①物质存在的现实空间是弯曲的, ②空间结构取决于物质的质量和分布情况, ③空间弯曲的程度体现为引力场强度。 |
主要原理 | ①相对性原理;②光速不变原理。 | ①等效原理 ②广义相对性 |
意义 | ①否定了牛顿的绝对时空观,发展了牛顿力学②揭露了物质和能量的相当性。③为原子能的利用奠定了理论基础,是近代物理学的一次伟大革命。 | 第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想;建立了完善的引力理论,使宇宙学得到了进一步的发展。 |
(2)意义:
①对近代物理学理论框架的重大突破,不仅揭示了空间、时间的可变性,而且说明它们都不可能单独发生变化,其改变与物质运动状态密不可分。
②这种全新的时空观、运动观和物质观的形成,是人类思想发展史中的一次根本性变革,对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。
③相对论同量子理论一起,构成了现代物理学的两大支柱
2.推动量子力学的发展
光电效应研究及意义: 1905年,提出光量子假说。1921年,因光电效应研究获得诺贝尔物理学奖。
意义:光电效应研究推动了量子力学的发展。
3.为人类和平进步而斗争:
①一战期间:爱因斯坦在一份仅有4人参加的反战宣言上签字
②一战后,积极致力于恢复各国人民的相互谅解
③30年代,反对法西斯,呼吁各国人民为和平而斗争
④二战期间,上书罗斯福,建议抢在德国之前研制原子弹
⑤致力于防止核战争,领导组织“原子科学家非常委员会”,出刊《原子科学家公报》
4、爱因斯坦的地位与作用:
爱因斯坦是历史上继牛顿之后最伟大的科学家,他创立的狭义相对论和广义相对论,标志着物理学的重大突破,是在科学发展的道路上矗立起的一座新的里程碑。狭义相对论的创立,改变了牛顿力学的时空观,揭露了物质和能量的相当性,为原子能的利用奠定了基础,是近代物理学领域的一次伟大革命;广义相对论改变了人们对宇宙的认识,在这一理论指引下,天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家,还是一位具有正义感的社会活动家,时刻关心人类的进步与和平。
(成就:物理学--相对论,光量子假说;其他领域—宇宙学,统一场论)
5、古今中外几位科学家的共性品质:既尊重已有成就又不迷信权威、勇于创新;勤奋刻苦、意志坚定;对科学的执著、科学的研究方法;事实求是,追求真理等。
三、第三次工业革命——信息化时代(20世纪40年代以后)
1.计算机技术:
⑴发明:1946年,美国第一台计算机诞生。
⑵发展阶段:电子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路四个阶段。第五代计算机正在研制之中
⑶作用:①为自动化和控制论的建立奠定基础;
②被广泛应用到各个领域,部分代替人类智力活动。(即“人工智能”)
2.互联网技术
⑴背景:以计算机和通信技术为核心的现代信息科学技术的发展,
⑵概念:是电子技术算计与通信技术相结合的技术,以数字化的方式存储、处理和传播的电子媒介。被人们称为“第四媒体”。(报纸是第一媒体,广播是第二媒体,电视是第三媒体)。
⑶意义:①缩小全球空间距离,实现信息交流与共享、信息传递与汇集;
②使信息高速传输,被称为“信息高速公路”;
③以人们无法预料的速度、深度和广度改变着人类文明的进程。
3.中国的互联网建设:实施国家经济信息网、中国教育科研网、公用数据通信网的建设计划。
探究:互联网是利大于弊还是弊大于利?
(1)利:①大大缩小了全球的空间距离,使全人类实现信息交流和共享;
②推动了知识经济的产生与发展;
③使人类的生产生活、工作学习、思维方式等都发生了深刻的变化;
④促进了传统产业的更新改造,使人类进入信息时代。
(2)弊:①导致信息泛滥、垃圾信息、网络安全和网络犯罪等;
②各国之间围绕互联网的竞争造成世界更加动荡不安;
③虚拟社会对人们生活和学习工作特别是对青少年产生消极影响。