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近代以来科学技术的辉煌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问点一相识史上的飞跃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)近代科学诞生后，亚里士多德的力学不断受到质疑。(3)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)17世纪末，英国科学家牛顿得出了惯性定律和加速度定律。(2)总结出作用力和反作用力定律。(3)用微积分做计算工具导出万有引力定律。(4)1687年牛顿撰写的《自然哲学的数学原理》出版，书中总结了他的力学体系以及在数学、天文学方面的探讨成果。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)完成了人类对自然界相识史上的第一次理论大综合。万有引力定律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。经典力学学问点二驱走乌云的太阳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eq\o(□,\s\up4(10))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eq\o(□,\s\up4(11))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eq\o(□,\s\up4(12))量子力学。3．意义(1)量子力学成为反映自然界基本规律的eq\o(□,\s\up4(13))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eq\o(□,\s\up4(14))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。【易混易错】量子理论同爱因斯坦的相对论一起构成了现代物理学的基本理论框架，但爱因斯坦的相对论的提出比普朗克的量子理论要晚。学问点三爱因斯坦的“时空”1．主要内容(1)狭义相对论：1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》一文，认为时间和空间都与物质的eq\o(□,\s\up4(15))运动有关，随着物质运动速度的变更而变更。创立了狭义相对论。(2)广义相对论：1916年，爱因斯坦建立了广义相对论。第一次阐述了eq\o(□,\s\up4(16))四维时空和物质的分布相联系的重要思想。2．意义(1)是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，而且说明它们都不行能单独发生变更，其变更与物质运动和状态密不行分。(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eq\o(□,\s\up4(17))量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。【易混易错】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。[探讨沟通1]伽利略曾说“科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应当在试验中和以试验为基础的理论中去找。”说明白什么问题？提示：伽利略重视试验在科学探讨中的作用。[探讨沟通2]依据上图的提示思索：牛顿为什么被称为“宇宙规律的发觉者”？提示：《自然哲学的数学原理》的问世，标记着牛顿已经建立起一个完整的力学理论体系，把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中。因此，牛顿成为“宇宙规律的发觉者”。[探讨沟通3]视察下面漫画：孪生兄弟的宇航难题该漫画生动地说明白爱因斯坦的哪一理论？提示：相对论。[探讨沟通4]量子理论和经典物理学所运用的范围有何主要不同？提示：经典物理学所适用的主要是我们日常生活中的物理现象，量子理论使人们对客观规律的相识，从宏观世界深化到微观世界，指向物质运动的各个层面。主题一经典力学材料一：抛射体45度时射程最远——仅用数学便得到如此严格的证明，这使我心中充溢又惊又喜的感觉……大炮和迫击炮轰击时，最大射程(即炮弹放射的最远距离)，是在仰角45度时获得的……但是要理解为什么发生这种状况，这比从别人那里得到证据甚至反复试验得到的证据重要的多……通过探究缘由而达到对某一效应的理解会使人顿开茅塞，从而使理解和确证其他事实无须再借助试验，目前的例子恰好证明白这一点……——伽利略《关于两门新科学的对话》材料二：长期以来，人们始终认为彗星是神奇的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必定遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回来周期是75～76年，由此预言它将在1758年再次出现……1758年这颗彗星果真如期出现，因此被命名为哈雷彗星。——《百度文库》请分析：(1)依据材料一及所学学问指出，伽利略在科学探讨上的重要贡献是什么？有何重要意义？(2)依据材料及所学学问，哈雷彗星发觉的重要前提条件有哪些？(3)哈雷彗星的发觉说明白科学探讨的巨大威力是什么？提示：(1)①贡献：发觉了数学在科学探讨中的重要作用，开创了试验与数学相结合的科学探讨方法。②意义：为经典力学的建立奠定了基础，标记着物理学的真正开端。(2)①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。②牛顿力学体系的形成，提出了万有引力定律。③以试验为基础，以数学为表达形式的科学探讨方法的出现。(3)对于说明和预见物理及天文现象，具有确定性意义。1．近代自然科学产生和发展的社会条件提示：(1)经济条件：随着资本主义生产方式的产生和发展，技术改造与机器采纳渐渐增多，人们须要自然科学的进步以解决提高生产力水平的问题。因而，资本主义经济发展成为近代科学产生的物质基础和根本动力。(2)政治条件：资产阶级民主制度的建立，为近代科学的持续发展供应了较为自由的空间。欧洲先进国家实行嘉奖科技独创、改革教化制度、完善专利法规等政策，为近代科学的创立和发展供应了良好的政治环境。(3)思想条件：随着文艺复兴、宗教改革和启蒙运动的发展，资产阶级打破了天主教会的精神统治，动摇了封建制度的政治思想基础，为把自然科学从神学中解放出来创建了必要条件。(4)技术条件：资本主义生产方式的发展，不仅为自然科学提出了大量的探讨课题，还供应了丰富的试验材料和新的科学试验条件。(5)主观条件：科学家群体不仅具备勇于科学探究、敢于追求真理和坚持不懈的珍贵精神，而且得以贯彻和体现。2．经典力学的历史地位及影响提示：(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历史上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技术革命，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，促进人类思想不断解放。[例1]英国科学史专家丹皮尔在《科学史》中指出，牛顿摆脱了“先人之见，实在是一种真正的进步”。牛顿的进步性主要在于()A．确立了辩证唯物主义理论B．为资产阶级革命奠定理论基础C．放弃了对宗教的信仰D．首次对自然规律进行理论性概括[解析]牛顿力学体系对自然界的现象作出了系统、合理的说明，从而完成了人类相识自然界的第一次理论大综合，故D项符合题意；A、B、C三项均与牛顿的主要贡献不符。[答案]D主题二相对论和量子论对物理学的发展材料一：(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，爱因斯坦获得了诺贝尔奖。这奖来得非常不易。当时有不少德国的诺贝尔奖获得者威逼说，假如给相对论授奖，他们就要退回已获的奖章，结果评比委员会找到了一个方法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，相对论始终没有获诺贝尔奖。——吴国盛《科学的历程》材料二：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。此外还必需假设，每个电子在离开物体时还必需为它脱离物体做肯定量的功P(这是物体的特性值——即逸出功)。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。——《爱因斯坦文集》请分析：(1)材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？(2)依据材料二回答，爱因斯坦这一探讨的理论基础是什么？在这方面他有何贡献？(3)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：(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：相对论脱离人们的正常思维和感受，不被人们理解和接受。(2)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。(3)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。牛顿经典力学、相对论和量子论三者之间的关系提示：(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。[例2](江苏单科)“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。……对于门外汉来说，这些观点——通常用不能理解的数学公式说明——表明科学已经达到了能被人类所知的界限。”上述“理论”的主要意义是()A．开创了以试验为基础的近代科学B．预见海王星存在的精确性C．弥补经典力学对时空相识的不足D．发觉能量辐射的运动原则[解析]从材料中的“将时间和空间说成是肯定的是没有意义的”可知，材料反映的是爱因斯坦的相对论，它弥补了经典力学对时空相识的不足。A项是伽利略的成就，B项是牛顿的贡献，D项指的是量子力学，解除A、B、D三项。故选C项。[答案]C1．爱因斯坦认为：“伽利略的发觉以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最宏大的成就之一，而且标记着物理学的真正开端。”这主要是因为伽利略(B)A．捍卫哥白尼日心说 B．奠定试验科学基础C．独创了天文望远镜 D．发觉自由落体定律解析：伽利略运用科学的推理及视察试验的科学方法，奠定了试验科学的基础，标记着物理学的开端。故B项正确。2．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(C)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：伽利略在比萨斜塔所做的物体落地试验和牛顿视察苹果落地都是科学视察、试验的探讨方法，C项正确；A、B、D三项符合中国古代科技发展的特点，均可解除。3．19世纪经典物理学被誉为“一座庄重宏伟的建筑体系和动人心弦的漂亮殿堂”，然而到了19世纪末20世纪初它却风光不再。使“漂亮殿堂”风光不再的主要缘由是(D)A．牛顿力学体系缺乏科学基础B．它不能说明物理学的全部问题C．人们不再重视科学探讨D．相对论和量子论的诞生解析：19世纪末20世纪初牛顿力学体系“风光不再”，动摇它的是量子论和相对论。相对论否定了经典力学的肯定时空观，将牛顿的力学概括在相对论力学当中；量子论使人类的相识深化微观世界，与相对论构成了现代物理学的基础。A、C说法错误；B不是主要缘由。故选D。4．“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”指的是(D)A．牛顿力学体系的建立 B．进化论的提出C．自由落体定律的提出 D．量子论的提出解析：抓住“微观世界”这一题眼，结合“克服了经典物理学的危机”这个前提，进行分析推断。A、C两项属于经典物理学成就，B项为生物学成就，均可解除，只有D项正确。5．《宇宙探险》一书认为，由于科学家“揭示了时间、空间与物质分布、运动之间的辩证关系，提出了新的宇宙观，同时使得现代物理学和天文学如此结合而产生了天体物理学，为人类探讨和探究宇宙供应了新的更广泛的途径。”你认为为此作出最重要贡献的是(B)A．创立万有引力的牛顿 B．创立