2024-2025学年高中历史专题七近代以来科学技术的辉煌1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课程标准素养解读1．了解经典力学的主要内容，相识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。2．知道相对论、量子论的主要内容，相识其意义。1．从时空观念角度了解经典力学创立的背景。2．从史料实证和历史说明角度理解经典力学的主要内容，相识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。3．从史料实证和历史说明角度识记相对论、量子论的主要内容，相识其意义。相识相对论和经典力学之间的关系以及物理学理论创新的源泉和方法。4．运用唯物史观理解近现代物理学的重大成就，评价其推动社会进步的意义。学问点一相识史上的飞跃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。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。经典力学的建立学问点二驱走乌云的太阳1．量子理论的诞生与发展阶段时间国家主要成就诞生1879年奥地利斯蒂芬发觉黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系1900年德国普朗克发觉热辐射过程中的能量分布规律，并提出量子概念1900年德国普朗克在《关于正常光谱能量分布定律的理论》中阐述量子学说，标记着量子理论的诞生发展1905年德国爱因斯坦用量子理论胜利说明白光电效应1923年法国德布罗意提出物质波理论数年后奥地利、德国物理学家建立量子力学2．量子理论的意义(1)指导着人们向物质运动的各个层面进行深化探讨。(2)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。近现代物理学成就学问点三爱因斯坦的“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(老师用书独具)经典力学的特征和意义史料一1590年，伽利略在比萨斜塔上做了①“两个铁球同时落地”的闻名试验，从今推翻了亚里士多德“物体落下的速度和重量成比例”的学说，订正了这个持续了1900年之久的错误结论。史料二规则Ⅱ因此，②对同类的自然效果，应尽可能归之于相同的缘由。……规则Ⅲ③物体的性质，它们既不能被增加又不能被减弱，并且属于所能做的试验中全部物体的，应被认为是物体的普遍性质。因为物体的性质不能被知道，除非通过试验，且因此普遍的性质是任何与试验普遍地符合的性质；且它们不能被削减亦不能被除去。规则Ⅳ④在试验哲学中，由现象归纳得出的命题，在其他现象使这些命题更加精确或出现例外之前，都应被视为完全正确或基本正确的，而不管相反的假设。……－－牛顿《自然哲学的数学原理》史料三1781年，人们发觉了天王星，但它的理论计算位置与实际观测始终不符。⑤依据万有引力理论，人们设想这可能是由于有一颗未知行星对天王星产生影响的结果。以后，⑥一些科学家进行了大量计算，依据他们的计算结果，1846年9月，人们最终发觉了海王星。[解读](1)史料一说明白伽利略的闻名试验为经典力学诞生奠定了基础。①表明伽利略推翻了亚里士多德的错误结论，对近代科学探讨做出了重大贡献。(2)史料二从牛顿力学体系理论角度说明白经典力学体系的特征。②③④表明白近代科学探讨方法是归纳推理和试验论证。(3)史料三反映了牛顿力学体系对天文学探讨的影响。⑤⑥主要说明海王星被发觉是依据万有引力定律。[思索](1)依据史料一及所学学问指出伽利略在科学探讨上的主要贡献。有何意义？(2)依据史料二，结合所学学问，分析17世纪的科学探讨方法的“革命”对启蒙运动产生了怎样的影响。(3)依据史料三及所学学问，分析人类能够发觉海王星的缘由。【提示】(1)贡献：①伽利略通过试验证明，外力并不是维持运动状态的缘由，只是变更运动状态的缘由。②通过试验，他发觉了自由落体定律等物理学定律，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。意义：为牛顿经典力学的创立和发展奠定了基础。(2)科学革命中形成的科学理念和方法，解放了人们的思想，为启蒙运动创建了条件。(3)文艺复兴运动解放了人们的思想，自然科学探讨起先摆脱教会的束缚；牛顿力学体系形成，提出了万有引力定律；以试验为基础，以数学为表达形式的科学探讨方法的出现。经典力学的特征和意义1．特征(1)注意试验：试验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。(2)数学化：这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。(3)探讨人们日常生活中易于理解的宏观世界。后来科学发展所揭示的是人们没有干脆阅历的微观现象，表明人们对物质世界的相识在不断深化。2．意义(1)自然科学角度①把自然界中力学现象囊括在同一体系中，是人类相识自然历史上对自然规律的第一次总结与概括。②有助于人类说明和预见物理现象，是经典物理学、天文学、现代工程力学等的理论基础。③标记着近代科学的形成和人类科学时代的起先。(2)哲学角度①打击了神学，促进了人类思想的进一步解放。②为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。经典力学、相对论与量子论之间的关系史料一①17世纪牛顿创立的经典力学符合人们的日常阅历，也被认为是天经地义的。但是到②19世纪末，物理学遇到了被称为“晴空上漂移着两朵乌云”的两个无法说明的难题，后来这“两朵乌云”被驱散了。史料二在量子理论诞生之前，以牛顿力学为代表的经典物理学已趋于完善，牛顿力学在当时是肯定权威的“顶峰”理论，人们普遍认为，整个物理学的大厦已经建成，剩下的只是些修修补补的工作了。然而，德国物理学家普朗克却不满意于当时的定论，他大胆地认为③牛顿力学并没有解决全部的问题，尤其是不能适用于原子范围。－－徐志荣等《医学工程学科的发展和创新》史料三④20世纪初，相对论和量子论出现，它们掀起了物理学革命，构成了现代物理学的两大支柱，并对其他学科产生了历史性的影响。人类对自然世界的科学探究又跃上了一个新的高度。[解读](1)史料一主要指出了牛顿经典力学的适用范围和不足，侧面反映了爱因斯坦相对论诞生的必定性。①说明牛顿经典力学只适用于现实宏观世界低速运动现象的说明。②表明牛顿经典力学无法说明宏观世界高速运动以及微观世界的现象。(2)史料二说明白经典力学的缺陷及量子论诞生的必定性。③主要反映了普朗克提出量子论，探讨范围深化到微观世界，是对物理学的突破与发展。(3)史料三主要说明白相对论和量子论两大物理学成就的地位和影响。④表明相对论和量子论是对牛顿力学体系的探讨突破，它们一起成为现代物理学的两大支柱。[思索](1)指出史料一中所说的“晴空上漂移着两朵乌云”是什么。(2)依据史料二及所学学问，指出普朗克是怎样解决“原子范围”内的问题的。有何意义？(3)依据史料三分析为什么说现代物理学“两大支柱”的形成使“人类对自然世界的科学探究又跃上了一个新的高度”。【提示】(1)19世纪末，物理学的探讨一方面深化到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。这些探讨，已超出了经典物理学的范围。(2)普朗克提出了量子假说，认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。意义：标记着量子论的诞生，使人类对微观世界的基本相识取得革命性的进步。(3)爱因斯坦揭示了时间和空间的本质属性，将牛顿力学概括在相对论之中；普朗克的量子论发觉了微观物质的运动规律。这两大成就为现代自然科学和技术革命供应了理论基础。经典力学、相对论与量子论之间的关系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，就显得不太够用了。2．量子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。近代自然科学兴起的缘由和经典力学建立的条件1．近代自然科学兴起的缘由项目缘由社会缘由资本主义的发展为科技发展奠定了物质基础，这是近代自然科学创立发展的社会基础思想基础文艺复兴、宗教改革和启蒙运动，为近代自然科学的诞生和发展奠定了思想基础制度基础欧洲资本主义国家爱护、嘉奖科技独创，改革教化制度和专利制度，组织科研机构，推动了近代科学的创立和发展外在因素中国的四大独创、阿拉伯文化和古希腊自然哲学传入西欧，开阔了人们的眼界，并为科学探讨供应了丰富的素材主观缘由科学家的努力探究，促进了科学的发展2．经典力学建立的条件(1)具备了较好的经济基础。当时英国资本主义经济的快速发展，为牛顿的科学探讨创建了条件。(2)具备了较好的学问条件，特殊是伽利略的试验视察法和培根所提倡的唯物主义的科学探讨方法。(3)英国资本主义制度确立后，资本主义生产的快速发展对力学提出了迫切的要求。(4)牛顿在科学领域的探究精神和不畏艰辛、勇于奉献的思想品质。[课堂小结](老师用书独具)时空坐标答题术语1．伽利略通过试验，发觉了自由落体定律等物理学定律，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，为经典力学体系的创立和发展奠定了基础。2．牛顿《自然哲学的数学原理》的发表，标记着经典力学体系的初步建立，经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。3．20世纪初，普朗克提出了量子假说，爱因斯坦提出了相对论，变更了人们相识世界的角度和方式，标记着人类迈入现代科学技术时代。量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础。1．罗素写道：“几乎全部现代世界与古代世纪之间的区分，都得归功于在十七世纪取得最辉煌成就的科学。”“十七世纪取得最辉煌成就的科学”指的是()A．经典力学 B．日心说C．相对论 D．量子论A[1687年，牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书，提出了物体运动三大定律和万有引力定律等，故选A项；16世纪哥白尼提出了日心说，20世纪初爱因斯坦提出了相对论，1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量子假说，这一假说宣告了量子论的诞生，故解除B、C、D三项。]2．人类进步离不开科学技术的发展。下列科学家与其探讨成果对应正确的是()A．伽利略－－量子论B．牛顿－－物体运动三大定律C．普朗克－－相对论D．爱因斯坦－－自由落体定律B[结合所学学问可知，牛顿发觉了物体运动的三大定律，故选B项；量子论是普朗克的成就，而非伽利略，解除A项；相对论是爱因斯坦的理论贡献，而非普朗克，解除C项；伽利略发觉了自由落体定律，而非爱因斯坦，解除D项。]3．“它打开人类相识微观世界的大门，深刻地变更了人们的生活、生产和观念……标记着一个新纪元的到来！”这里的“它”是指()A．经典力学 B．进化论C．量子理论 D．相对论C[从材料中“打开了人类相识微观世界的大门”信息可知，C项符合题意。]4．为解决热辐射理论上的疑点，普朗克提出量子理论，其中“量子”的含义是()A．微观世界的各种粒子 B．比原子更小的粒子C．微观粒子的能量 D．能量的基本单位D[本题考查学生对历史概念的相识。依据所学学问可知“量子”即能量子，是能量的基本单位，故选D项。]5．19世纪末和20世纪初，科学家们认为“人们距离可知世界的边界已经不遥远”。打破这种相识的是()A．经典力学 B．生物进化论C．相对论和量子理论 D．电力的独创C[相对论和量子理论打开了人类相识世界的新视角，故选C项。]6．相对论和量子理论的创立是物理学的一场革命，它们都()A．打开了原子的大门B．将牛顿力学概括在其中C．使人的相识深化到宏观世界D