2024-2025版高中历史专题七近代以来科学技术的辉煌一近代物理学的奠基人和革命者学案含解析人民版必修3

PAGE一近代物理学的奠基人和革命者学习目标时空坐标1.了解经典力学的主要内容。2.相识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。3.知道相对论、量子论的主要内容,相识现代物理学发展的重大意义。必备学问·自主学习一、相识史上的飞跃1.背景:近代科学的诞生以及伽利略自由落体定律的创立,冲击了亚里士多德学说的统治地位。2.牛顿力学三定律:(1)时间:17世纪末。(2)内容:牛顿在探讨伽利略自由落体定律的基础上,得出了惯性定律和加速度定律,又在笛卡尔等人对碰撞运动的探讨基础上总结出作用力和反作用力定律。(3)地位:牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础,成为整个近代物理学的重要支柱。3.万有引力定律:从探讨地球对月球的引力入手,综合了开普勒等人有关天体力学方面的探讨成果,并运用他自己创立的微积分做计算工具,胜利地导出了万有引力定律。4.著作:《自然哲学的数学原理》,总结了他的力学体系以及在数学、天文学方面的探讨成果。5.意义:(1)牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明,从而完成了人类对自然界相识史上的第一次理论大综合。(2)它的确立使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度,同时也在生产和科学试验中得到广泛的应用和验证。二、驱走乌云的太阳1.背景:19世纪的物理学领域,在牛顿力学的基础上,形成了完整的理论体系,19世纪末,物理学界的重大探讨课题是黑体辐射问题。2.量子理论的诞生:1900年,德国物理学家普朗克提出了量子概念,《关于正常光谱能量分布定律的理论》的发表,标记着量子理论的诞生。3.量子力学的建立:(1)1905年德国科学家爱因斯坦利用量子理论胜利说明白光电效应,得出光具有波粒二象性的结论。(2)1923年法国物理学家德布罗意提出物质波理论,将量子论发展到一个新的高度。(3)奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。4.意义:(1)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化探讨。(2)量子理论让人们从根本上变更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了重大变革。三、爱因斯坦的“时空”项目狭义相对论广义相对论创立1905年,爱因斯坦发表《论动体的电动力学》1916年,把狭义相对论推广到加速运动的参考系中内容时间和空间都与物质的运动有关,随着物质运动速度的变更而变更物质存在的现实空间是弯曲的,空间的结构取决于物质的质量及其分布状况;空间、时间是物质存在的形式意义反映的是物体高速运动的客观规律,是对牛顿力学的继承与发展第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想①是对近代物理学理论框架的重大突破,形成了全新的时空观、运动观和物质观②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基本理论框架【核心概念】近代科学近代科学是在搜集材料的基础上,从现象深化到本质,从阅历定律上升为系统的科学理论。它是建立在视察、试验基础上的试验科学,并广泛应用数学方法使科学学问日益精确化;同时发展了以试验事实为依据和以归纳推理为主要手段的探讨方法,确立了一系列定量的科学定律。【图解识记】【易错点拨】伽利略开创了以试验事实为依据并具有严密逻辑体系的近代科学,标记着近代物理学的真正开端。牛顿经典力学体系的建立则标记着近代科学的形成。【易错点拨】爱因斯坦的相对论仍旧是对宏观世界的探究和相识,而量子论的提出访人类对世界的探讨进入微观世界。【图解识记】“物理学的重大发展”【易错点拨】1.相对论发展了牛顿的经典力学,而不是否定经典力学,相对论将经典力学概括在相对论力学之中,推动了物理学发展到一个新的高度。2.爱因斯坦的相对论只否定了牛顿的肯定时空观,没有否定整个牛顿力学。牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。牛顿力学是整个力学的基础,牛顿所提出的许多概念,至今仍具有指导意义。【图解识记】近现代物理学的发展关键实力·素养探究【史论阐释】一、经典力学的历史地位(1)把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中,成为人类相识自然的过程中对自然规律的第一次总结与概括。(2)形成以试验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,即经典力学体系,标记着近代科学的形成和人类科学时代的起先。(3)牛顿力学和热学引发了第一次工业革命,使人类社会进入蒸汽时代。(4)牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则,为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础,打击了神学,促使人类思想不断解放。二、经典力学、相对论与量子理论之间的关系(1)经典物理学所适用的主要是我们日常生活中的物理现象,但在宏观的宇宙世界和微观的粒子世界面前,就明显存在诸多不足之处。(2)量子理论的形成标记着人类对客观规律的相识,起先从宏观世界深化到微观世界;同时,在量子理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的发展。(3)相对论的提出否定了经典力学的肯定时空观,从本质上修正了由狭隘阅历建立起来的时空观,深刻地揭示了时间和空间的本质属性,推动物理学发展到一个新的高度。(4)量子理论和相对论弥补了经典物理学的缺点,掀起了物理学的革命,构成了现代物理学的基本理论框架。【素养探究】史料一下面是两幅有关牛顿的图片。(1)史料一的两幅图中,图一反映了牛顿力学的什么成果?图二体现了这一成果的运用取得的什么成就?说明白什么?(唯物史观、历史说明)提示:图一反映的是万有引力定律;图二是指海王星的发觉。说明白牛顿力学具有惊人的预见力和巨大的理论指导意义。史料二英国闻名诗人亚历山大·蒲伯曾写过一首赞美牛顿的诗:自然和自然界的规律,隐藏在黑暗里。上帝说:“让牛顿去吧!”于是一切成为光明。(2)为什么说牛顿以前“自然和自然界的规律,隐藏在黑暗里”?牛顿是怎样让“一切成为光明”的?(历史说明)提示:牛顿以前的中世纪欧洲,基督教神学统治一切,实行愚民政策;人们普遍认为一切都是由上帝创建的,都是不行知的。牛顿的经典力学将天体的运动和地球上物体的运动概括在同一理论之中,能够完整地说明天体和地球上的一切现象,揭示了自然界的规律。从今,科学摆脱了神学的束缚向前发展,同时也打击了神学,促进了人们思想的进一步解放。史料三(英国)皇家学会会长汤姆逊致辞说:“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最宏大的成就之一,或许就是最宏大的成就。”……1921年……爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖,但相对论始终没有获诺贝尔奖。——吴国盛《科学的历程》(3)史料三为什么说相对论是“最宏大的成就之一”?“相对论始终没有获诺贝尔奖”说明白什么问题?(历史说明)提示:缘由:相对论否定了经典力学的肯定时空观,深刻揭示了时间和空间的本质属性,提出了全新的时空观、运动观和物质观;发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中,将物理学发展到一个新的高度。问题:相对论超出了人们的日常思维、阅历和感受,很难被人们理解和接受。课堂检测·素养达标1.(2024·浙江学业考)自然科学理论具有惊人的预见力和巨大的指导意义,近代万有引力定律的发觉和确立,即是一种证明。若细析之,其作用体现在 ()①揭示了空间、时间的可变性②精确地算出了地球的平均密度和扁平率③正确地说明白潮汐的成因④发觉、算出并找到海王星的位置A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④【解析】选B。牛顿经典力学认为空间、时间的肯定性,故①不符合题意;万有引力定律在生产和科学试验中得到广泛的应用与验证,精确地算出了地球的平均密度和扁平率,正确地说明白潮汐的成因,还发觉、算出并找到海王星的位置,故②③④符合题意。故选B。2.杰里·本特利在《新全球史》中赞扬一位科学家将地球、天体联系在一起,将其放在宇宙中进行探讨。他指的是 ()A.伽利略发觉自由落体定律B.哥白尼提出“日心说”C.牛顿出版《自然哲学的数学原理》D.普朗克提出量子假说【解析】选C。伽利略的自由落体定律探讨的是地球上物体运动的规律,不包括天体运动,A错误,解除;哥白尼的“日心说”探讨的是天体运动的规律,不包括地球上的物体运动,B错误,解除;结合“将地球、天体联系在一起,将其放在宇宙中进行探讨”,可知其指的是牛顿的力学体系,C正确;普朗克的量子假说是关于微观物体运动规律,D错误。【补偿训练】“1687年,他出版了闻名的《自然哲学的数学原理》一书,用数学方式说明白哥白尼的学说和天体运动现象,提出了物体运动的三大定律和万有引力定律等。”这句话中的“他”是 ()A.伽利略B.牛顿C.爱因斯坦D.普朗克【解析】选B。依据关键信息“物体运动的三大定律和万有引力定律”,即可得出答案为B。3.(2024·石家庄高二检测)通过伽利略的比萨斜塔试验和牛顿视察苹果落地的试验可以得出西方近代自然科学发展的主要特点是 ()A.生活实践阅历的总结B.好用性技术应用性强C.科学视察、试验的探讨方法D.重视阅历综合,轻视理论探讨【解析】选C。西方近代自然科学发展的主要特点是通过科学视察和试验的方法得出结论。4.“组成光束的每一个量子所拥有的能量等于频率乘以普朗克常数。假如光子的频率大于某极限频率,则这光子拥有足够能量来使得一个电子逃逸。”这一科学论述的意义在于 ()A.否定了肯定的时空观 B.首次深化微观世界C.胜利说明白光电效应 D.标记着量子理论诞生【解析】选C。结合所学学问,否定肯定时空观的是爱因斯坦的相对论,与题意无关,故A错误;首次探入微观世界的成就是1900年普朗克量子理论的诞生,与题意无关,故B、D错误;依据题目中的关键信息“光子拥有足够能量来使得一个电子逃逸”,故C正确。5.科学巨人爱因斯坦被称为“20世纪的哥白尼”。阅读材料,回答问题。材料一19世纪30年头,法拉第的发觉激起了一系列独创的浪潮并最终引发了电气技术革命,爱因斯坦的父亲和叔叔也投身其中。1882年,他们在国际电气技术展览会上推出了自己的发电机和新式电话。在家里,爱因斯坦每天都能听到父亲工厂里“汽笛鸣叫”奏响的劳动序曲,电枢和线圈成了这个正在成长的孩子手中的宠物。同时,他通过疯狂阅读驾驭了物理学和哲学的概貌,并在父辈工厂和中学、高校试验室获得了实际相识。凡此,在他那个时代,有哪位物理学家曾在攀登顶峰之前将如此众多的必备前提集于一身?——整理自[德]于尔根·奈佛《爱因斯坦传》材料二1905年被称为爱因斯坦的“奇迹年”。他在《物理学纪事》连续发表文章。此后,物理学再也不是原来的物理学。……大多数状况下,前任的著作中冒出来的新问题总是要由下一代的年轻学者来解决。哥白尼之后是开普勒,伽利略之后是牛顿,法拉第之后是麦克斯韦。……(而)爱因斯坦既是自己的前任又是自己的后继者。他就像一个马拉松运动员,到达目的地之后确定再跑一次。——摘自[德]于尔根·奈佛《爱因斯坦传》(1)阅读材料一,概述传记作者所认为的爱因斯坦成才的“必备前提”。(2)依据材料二及所学学问,指出1905年爱因斯坦创建的物理学理论“奇迹”,综合概括爱因斯坦的科学精神。【解析】第(1)题前提:题目要求“阅读材料一”概述。由材料一中的“19世纪30年头,法拉第的发觉激起了一系列独创的浪潮并最终引发了电气技术革命”可得出人类社会进入电气时代;由“他通过疯狂阅读驾驭了物理学和哲学的概貌”可得出广泛阅读科学著作,打开探讨视野;由“爱因斯坦的父亲和叔叔也投身其中”“他们在国际电气技术展览会上推出了自己的发电机和新式电话”等可以得出家庭影响;由“在父辈工厂和中学、高校试验室获得了实际相识”可得出父辈工厂与学校试验室的实际体验。第(2)题“奇迹”:须要结合爱因斯坦的成就回答,依据所学现代物理学的内容可知,1905年爱因斯坦创立了狭义相对论,并胜利说明白光电效应。精神:依据爱因斯坦的成就超越前人可以得出其勇于创新的精神;另外,全部科学家在进行科学探讨时都应当具有实事求是的精神。答案:(1)前提:人类社会进入电气时代;广泛阅读科学著作,打开探讨视野;家庭影响;父辈工厂与学校试验室的实际体验。(2)“奇迹”:创立狭义相对论;胜利说明光电效应