2024-2025学年高中历史第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展学案含解析新人教版必修3

PAGE第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展学习目标时空坐标1.通过经典力学产生的背景和主要内容,相识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。2.知道相对论诞生的背景,了解其主要内容及其对物理学的影响,相识相对论和经典力学的关系。3.驾驭量子论的诞生及发展历程,相识其对物理学的影响。必备学问·自主学习一、经典力学1.背景:文艺复兴运动解放了人们的思想,对科学探讨产生了重要影响。2.历程:3.意义:(1)这一体系对说明和预见物理现象,具有确定性意义。(2)依据万有引力定律,人们发觉了海王星等。二、相对论的创立1.背景:19世纪,随着物理学探讨的进展,经典力学面临着挑战。2.创立:20世纪初的德国物理学家爱因斯坦提出。3.内容:(1)狭义相对论:物体运动时,质量会随着物体运动速度增大而增加,同时,空间和时间也会随着物体运动速度的变更而变更。(2)广义相对论:空间和时间的性质不仅取决于物质的运动状况,也取决于物质本身的分布状态。三、量子论的诞生与发展1.背景:(1)19世纪末20世纪初,人们对物质的相识深化到了原子内部。(2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。2.过程:国家人物贡献结果德国普朗克1900年,提出量子假说,这一假说宣告了量子论的诞生20世纪30年头,量子力学建立起来德国爱因斯坦利用量子理论胜利说明光电效应丹麦玻尔提出有关原子的量子理论·【核心概念】经典力学经典力学是力学的一个分支。经典力学是以牛顿运动定律为基础,在宏观世界和低速状态下,探讨物体运动的基要学术,主要内容包括物体运动三大定律和万有引力定律。·【易错点拨】自由落体定律≠近代科学形成的标记(1)伽利略发觉的自由落体定律等物理学定律,开创了近代科学,为经典力学的创立和发展奠定了基础。(2)形成了以试验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,这是人类对自然规律进行的第一次理论性的概括和总结,是近代科学形成的标记。·【情境思索】右图是关于爱因斯坦和牛顿的漫画。思索:漫画反映了爱因斯坦的相对论和牛顿经典力学的关系是怎样的?(历史说明)提示:爱因斯坦的相对论发展了牛顿力学,但否定了经典力学的肯定时空观。·【易错点拨】量子假说≠量子力学1900年,为解决热辐射理论上的疑点,普朗克提出了量子假说。但这并不是量子力学的全部,继普朗克的量子假说之后,爱因斯坦利用量子理论胜利地说明了光电效应,丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。20世纪30年头探讨微观粒子运动规律的量子力学建立起来。·【图解识记】物理学的发展关键实力·素养探究主题一经典力学一、经典力学的特点(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。二、经典力学的历史影响(1)把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中,成为人类在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)牛顿力学和热力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。三、近代科技产生和发展的缘由经济商品经济的发展和资本主义生产关系的产生、发展政治资产阶级民主政治的建立,为近代科技供应了自由发展的空间思想思想的解放为近代科技的发展打破了精神枷锁。文艺复兴、宗教改革和启蒙运动都为近代科技的进一步发展创建了条件精神面对现实,重视试验,崇尚理性的科研精神主观科学家大无畏地追求真理的科学精神成为重要因素1.背景。史料据说,伽利略在比萨斜塔上做了“两个质量不同的铁球同时落地”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正比”的学说,订正了这个持续了1900多年的错误结论。思索:据史料指出伽利略在科学探讨上的主要贡献。有何意义?(历史说明)提示:贡献: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.特点。史料牛顿以其超群的数学才能提出了万有引力定律……牛顿是第一个胜利地运用公式清晰表述力学体系公理的人。假如说牛顿是站在巨人的肩膀上,那么让他胜利地站到巨人肩上的阶梯就是数学工具。——《经典力学建立与数学模型关系之探究》思索:据史料概括经典力学的特点。(史料实证)提示:以数学为表达形式。3.影响。史料一启蒙思想家们信任,假如牛顿可以发觉主宰物质世界的自然法则的话,那么用他的方法,他们也可以发觉主宰人类社会的自然法则。——[美]R.R.帕尔默《现代世界史》史料二“牛顿的宏大工作能被这一理论或者任何别的理论代替。他宏大而明晰的观念,作为自然哲学领域里整个近代概念结构的基础,将恒久保持它独特的意义。”——《巨人百传丛书——爱因斯坦》思索:据史料一、二归纳经典力学的意义。(唯物史观)提示:经典力学打击了神学,促进了人们思想的解放,对人类自身的信念和启蒙运动产生了主动影响。经典力学体系在自然哲学领域中具有基础性地位,标记着近代科学的形成。主题二相对论和量子论一、经典力学、量子论和相对论之间的关系(1)经典力学的创立变更了自古以来人们的相识论和方法论,为相对论的提出奠定了基础。(2)量子论和相对论的提出,弥补了经典力学在相识微观世界和宏观世界方面的不足。相对论反映的是物体高速运动的客观规律,而量子论则是探讨微观世界粒子运动规律的科学。量子论和相对论一起,构成了现代物理学的基础,开阔了人们的视野,变更了人们相识世界的角度和方式。(3)相对论是对经典力学的继承和发展,它否定了经典力学的肯定时空观,但并非全盘否定。经典力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律,是相对论的一种特例,包含在相对论力学之中。二、相对论和量子论的意义(1)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。(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微观世界。同时在量子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科学的发展。(3)量子论与相对论一起,构成了现代物理学的两大支柱。量子论和相对论弥补了经典力学的不足,掀起了物理学的革命,构成了现代物理学的基础。1.背景。史料17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19世纪,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。思索:据史料分析相对论和量子论产生的背景。(历史说明)提示:19世纪,牛顿经典力学无法说明探讨中遇到的一些新问题,面临着挑战。2.表现。史料一牛顿先生,很愧疚推翻了您的理论,不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创建力所能达到的巅峰。但是,当我们对宇宙万物有了更深化的了解以后,这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。——爱因斯坦思索:(1)史料一中爱因斯坦以什么理论“推翻”了牛顿的理论?这一理论是对牛顿力学的完全否定吗?为什么?(唯物史观)提示:相对论。不是。相对论只是否定了经典力学的肯定时空观,它发展了牛顿力学,牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。史料二能量子钻进物体的表面层……把它的全部能量赐予了单个电子……一个在物体内部具有动能的电子当它到达物体表面时已经失去了它的一部分能量。……那些表面上朝着垂直方向被激发的电子,将以最大法线速度离开物体。(2)据史料二,分析爱因斯坦这一探讨的理论基础。在这一方面他有何贡献?(唯物史观)提示:普朗克1900年提出量子假说,宣告了量子论诞生。贡献:利用量子理论胜利说明光电效应。3.影响。史料20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。思索:为什么说相对论和量子论这两大支柱的形成使“人类对自然世界的科学探究又跃上了一个新的高度”?(历史说明)提示: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力学之中;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。课堂检测·素养达标1.某英国科学家说:“近代力学体系的全部发展过程……从伽利略起先……跨出了第一步。”伽利略跨出了第一步是指 ()A.利用数学方法描述宇宙B.认为物体因外力而运动C.发觉了自由落体定律D.注意定量试验探讨方法【解析】选C。伽利略发觉了自由落体定律等物理学定律,大大变更了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念,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,故选C。利用数学方法描述宇宙、注意定量试验探讨方法均与牛顿有关,A、D解除;认为物体因外力而运动是亚里士多德的主见,B解除。【深化点拨】16世纪末17世纪初,伽利略的探讨奠定了经典力学的基础,标记着物理学的真正开端。2.(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正确地说明了潮汐的成因④发觉、算出并找到海王星的位置A.①②③ B.②③④C.①②④ D.①③④【解析】选B。经典力学认为时间和空间是肯定的;相对论认为时间和空间是相对的、可变的,①错误;②③④符合史实且与题意相符,故选B。【补偿训练】近现代科学发轫于经典力学。正是从经典力学起先,人类在思想观念上才真正走向科学化和现代化。这主要是因为经典力学 ()A.标记着天文学革命的起先B.为海王星的发觉奠定了基础C.使近代自然科学得以形成D.奠定了工业革命理论基础【解析】选C。经典力学标记着近代自然科学得以形成,故选C。A是哥白尼的“日心说”,解除;海王星的发觉无法说明经典力学使人类在思想观念上才真正走向科学化和现代化,解除B;D无法说明牛顿经典力学使人类在思想观念上才真正走向科学化和现代化,解除。3.(2024·广东学业考)1919年,出现了世界范围的“爱因斯坦热”。美国、英国、法国、日本等国先后邀请爱因斯坦前往讲学,中国也有人安排邀请他来华。这一现象的出现是因为他 ()A.提出的相对论是科学领域的重大革命B.提出的量子假说引发科学的重大突破C.提出经典力学标记着近代科学的形成D.研制了原子弹打破国际军事力气均衡【解析】选A。20世纪初爱因斯坦提出相对论,推动物理学的发展,故选A。B是普朗克的成就;C是牛顿的成就;D与题干时间“1919年”不符。4.相对论的提出是物理学领域的一场重大革命,主要是因为 ()①否定了经典力学的肯定时空观②揭示了时间、空间并非肯定不变的本质属性③打破了经典力学体系的局限性④使人类对客观世界的相识起先从宏观世界深化微观世界A.①②③④ B.①②④C.①③④ D.①②③【解析】选D。相对论揭示了时间与空间并不是不变的本质属性,它们是相对变动的。相对论揭示了时空本质规律,否定了经典力学的肯定时空观。相对论打破了经典力学体系的局限,是对经典力学体系的发展。由此可知,①②③正确。量子力学使人类相识世界从宏观深化微观,④错误,故选D。A、B、C不符合题意,解除。5.(2024·沈阳高二检测)霍金作为当代最宏大的科学家之一,他将量子论效应引进了黑洞探讨。与此同时,量子论的应用越来越深刻影响人们的生活。这说明,量子论 ()A.有力地挑战了西方的神学创世说B.对世界的相识取得了革命性进步C.弥补经典力学对时空相识的不足D.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【解析】选B。量子论揭示了微观物质世界的基本规律,对整个世界的相识取得了革命性的进步,促进了物理学的发展,故选B;达尔文的生物进化论有力地挑战了西方的神学创世说,A错误;爱因斯坦的相对论弥补经典力学对时空相识的不足,C错误;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,D错误。【补偿训练】1.(2024·苏州高二检测)普朗克年轻时曾向他的老师表示,要献身于理论物理学。老师劝他说:“年轻人,物理学是一门已经完成了的学科,不会再有多大的发展了,将一生献给这门学科,太惋惜了。”普朗克打破该看法的成就是()A.万有引力定律的提出B.量子理论的提出C.电力的独创与应用D.牛顿力学的提出【解析】选B。普朗克提出量子理论,推动了物理学的进步,使人类对微观世界的基本相识取得革命性进展。故选B。2.德国物理学家普朗克被授予诺贝尔物理学奖的评语是:“他使人类克服了经典物理学的危机,对微观世界的基本相识有了革命性的进展。”这是基于()A.经典力学体系的建立 B.进化论的提出C.相对论的提出 D.量子论的提出【解析】选D。普朗克提出了量子论,使人类对微观世界的基本相识取得革命性的进步,故选D。6.阅读材料,完成下列要求。材料一当时最好的科学看法,是反对这个新体系(指哥白尼体系)的。罗马和日内瓦都认为是异端的布鲁诺(1548-1600,意大利人)等革命学问分子或许赞成哥白尼的见解,但比较谨慎的哲学家都敬而远之。布鲁诺也信任宇宙是无限的,而星星则散布于无尽的空间里。布鲁诺是热忱的泛神论者,公开地攻击一切正统的信仰。他受到教会法庭的审判,不是由于他的科学,而是由于他的哲学,由于他热衷于宗教改革;他于1600年被教廷烧死。——丹皮尔《科学史及其与哲学和宗教的关系》材料二引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动,是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式。美国科研人员2016年2月11日宣布,他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)于去年9虽然引力波在现时段已经被发觉了,但是引力波究竟能多大程度上变更人类的生活,目前还是无法确定的。……LIGO天文台的执行官莱兹说:“引力波的干脆探测实现了50多年前就设定好了的宏大目标:干脆探测难以捕获的事物,更好地理解宇宙,以及在爱因斯坦广义相对论100周年之际完备地续写爱因斯坦的传奇。”(1)依据材料一、二并结合所学学问,指出