2024-2025学年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课标阐释时空构建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。授课提示：对应学生用书第67页一、相识史上的飞跃——牛顿力学体系1．背景(1)在中世纪的欧洲，亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。(2)伽利略在视察、试验和推理的基础上，创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。2．内容(1)牛顿的运动三定律，即惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。(2)牛顿从探讨地球对月球的引力入手，胜利地得出了万有引力定律。(3)著作：1687年，《自然哲学的数学原理》出版，标记着牛顿力学体系的形成。3．意义(1)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。(2)牛顿的力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，完成了人类对自然界相识史上的第一次理论大综合。(3)万有引力定律的确立，使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，并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——量子力学与量子论1．背景(1)19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。(2)19世纪末，黑体辐射问题成为物理学界的重大探讨课题。2．发展过程(1)奥地利斯蒂芬：1879年发觉黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。(2)德国普朗克：发觉了热辐射过程中的能量分布规律。1900年提出量子概念，标记着量子理论诞生。(3)德国爱因斯坦：1905年利用量子理论说明光电效应，得出光具有波粒二象性的结论。(4)法国德布罗意：1923年提出物质波理论，将量子论发展到一个新的高度。(5)奥地利、德国物理学家：建立量子力学。3．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)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”——相对论1．相对论的创立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，爱因斯坦把狭义相对论推广到加速运动的参考系中，建立了广义相对论内容时间和空间随着物质运动速度的变更而变更空间、时间不是独立的实在，是物质存在的形式意义反映了物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和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2.影响(1)是对近代物理学理论框架的重大突破，揭示了空间、时间的可变性，说明白时空的变更和时空结构同物质的运动和状态密不行分。(2)形成全新的时空观、运动观和物质观，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。eq\a\vs4\al(微小点拨)[图解识记]近代物理学成就[名师指津]牛顿力学体系的特征(1)注意试验。试验可以进一步揭示客观现象和过程之间的逻辑关系，并由此得出重要的结论。(2)力学体系的数学化。主要运用牛顿自己创立的微积分做计算工具，这种数学化源于自然界内在的数学关系。[图解识记]现代物理学成就[家国情怀]从牛顿经典力学体系、量子理论到相对论的提出，相识近代自然科学的宏大成就和科学家探究自然的科学精神。[易错提示]爱因斯坦的相对论只是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，牛顿所创建的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的肯定时空观。[学习思索]牛顿力学体系的建立为什么会引起人类相识上的巨大飞跃？(教材P121)牛顿力学体系对自然界的力学现象作出了系统、合理的说明，使科学摆脱了神学的束缚而不断发展；随着牛顿力学体系在生产和科学试验中的广泛应用，其惊人的科学预见力和巨大的理论指导意义得到体现。这就从理论和实践两个角度推动了人类相识的巨大飞跃。[学习思索]有人说，人类可以相识比已知事物更高层次上的事物，但我们恒久不能相识宇宙的全部。你认为这种说法正确吗？请结合你了解的学问，谈谈自己的看法。(教材P123)提示：这种说法是正确的。19世纪在牛顿力学体系的基础上，声学、光学、电磁学和热学等新兴学科取得了长足的进步，将人类对自然界的相识推动到前所未有的高度，经典物理学达到了顶峰。但是19世纪末，物理学的一系列新发觉，无法用经典力学来说明，相对论和量子理论的提出，使人类的认知领域又进一步拓宽，发展到探讨宏观的宇宙世界和微观的粒子世界。人类的相识从已知的事物发展到更高层次的事物，但是宇宙未知的事物是无限的，因此我们恒久不能相识宇宙的全部。授课提示：对应学生用书第68页探究主题一牛顿经典力学体系史料爱因斯坦说：“牛顿第一个胜利地找到了一个用公式清晰表达的基础。从这基础动身，他用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同阅历相符合。”探究点：据史料及所学学问，牛顿最突出的贡献是什么？其理论体系有何特点？提示：贡献：牛顿运动三定律及万有引力定律，完成了人类对自然界相识史上的第一次理论大综合。特点：以试验为基础，以数学为表达形式，具有严密逻辑体系。辨证相识牛顿力学体系的贡献及其局限性(1)贡献：①建立起一个完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。②牛顿力学体系以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来，对人类说明与预见物理现象具有确定性的意义。③到19世纪，在经典力学的基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足发展，把人类对自然界的相识推动到前所未有的深度和广度。(2)局限性：①牛顿力学体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上，时间和空间被视为与物质运动无关而独立存在，是肯定的。②无法说明高速运动的物体运动的规律和微观世界中的粒子。探究主题二量子论和相对论史料一(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》探究点一：史料一为什么说相对论是“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？提示：(1)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。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。——《爱因斯坦文集》探究点二：据史料二回答，爱因斯坦这一探讨的理论基础是什么？他在这一方面有何贡献？提示：理论基础：普朗克于1900年提出的量子假说，量子论宣告诞生。贡献：用量子理论胜利说明白光电效应。探究点三：为什么说相对论和量子论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：相对论和量子论弥补了经典力学在相识宏观世界和微观世界方面的不足，开阔了人们的视野，变更了人们相识世界的角度和方式。1．量子论和相对论是现代物理学的两大支柱(1)量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础。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科学的发展。(3)相对论的提出否定了经典力学的肯定时空论，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。2．牛顿经典力学、相对论和量子论三者之间的关系(1)牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础。(2)相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了牛顿力学的肯定时空观，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。(3)量子论和相对论的提出，使人们对物质世界的相识深化到微观领域和宏观宇宙世界，弥补了经典物理学的缺点。量子论和相对论一起，构成了现代物理学的基本理论框架，开阔了人们的视野，变更了人们相识世界的角度和方式。(4)三者是继承与发展的关系，一起推动了物理学的发展。自我测评(教材P124)简述牛顿的主要科学成就及其影响。思路点拨：主要从牛顿力学体系的内容及其地位、影响等方面进行回答。答案提示：牛顿的主要科学成就是建立牛顿力学体系，包括：惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律及万有引力定律。影响：①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。②牛顿的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。材料阅读与思索(教材P124)材料中说“相对论是人类思想史上最宏大的成就之一”。你同意这一说法吗？为什么？思路点拨：先答出观点，然后用相对论的重要意义来说明。答案提示：同意。缘由：①它在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，可以广泛地说明不同运动状态的物质，创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。②它打破了经典物理学肯定化的思维模式，为人们供应了辩证地看待世界的途径。③它不仅对物理学本身，而且对自然科学和整个人类的思维都产生了不行磨灭的影响，是人类思想发展史上的一次重大变革。[随堂训练]对应学生用书第69页题组1相识史上的飞跃1．发觉了自由落体定律并为近代经典力学的创立和发展奠定基础的科学家是()A．伽利略 B．哥白尼C．牛顿 D．普朗克解析：伽利略在视察试验和推理的基础上，创立了自由落体定律。答案：A2．“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：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B项正确。答案：B3．视察下图，据图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、试验的方法D．重阅历综合，轻视理论探讨解析：伽利略通过试验得出了自由落体运动规律。牛顿通过视察苹果落地的现象，起先思索，最终得出了万有引力定律。答案：C题组2驱走乌云的太阳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．能量的基本单位解析：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。答案：D5．“它打开了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．量子论 D．相对论解析：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。答案：C题组3爱因斯坦的“时空”6．“依据这一理论，将时间和空间说成是肯定的是没有意义的，因为对这两种范畴的测量通常随着视察者的运动而变更”。这一理论是()A．日心说 B．经典力学C．进化论 D．相对论解析：从题干材料时间和空间不是肯定、“随着视察者的运动而变更”可知是爱因斯坦的相对论，故选D项。答案：D7．2017年10月16