2024-2025学年高中历史专题七近代以来科学技术的辉煌第1课近代物理学的奠基人和革命者讲义人民版必修3

PAGEPAGE1第1课近代物理学的奠基人和革命者[课标要求]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；知道相对论、量子论的主要内容，相识其意义。一、相识史上的飞跃1.背景(1)在中世纪的欧洲，eq\o(□,\s\up1(01))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eq\o(□,\s\up1(02))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、eq\o(□,\s\up1(03))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，胜利地导出了eq\o(□,\s\up1(04))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eq\o(□,\s\up1(05))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。它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。概念阐释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。思维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。伽利略因而被誉为“近代科学之父”。牛顿经典力学体系的建立则标记着近代科学的形成。二、驱走乌云的太阳1.背景(1)19世纪的物理学领域，以eq\o(□,\s\up1(01))牛顿力学为基础，形成了完整的理论体系。(2)19世纪末，eq\o(□,\s\up1(02))黑体辐射问题成为物理学界的重大探讨课题。2.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eq\o(□,\s\up1(03))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eq\o(□,\s\up1(04))量子概念，并在《关于正常光谱能量分布定律的理论》中阐述了量子学说，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eq\o(□,\s\up1(05))光电效应，得出了光具有波粒二象性的结论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eq\o(□,\s\up1(06))量子力学3.量子理论的影响(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”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《eq\o(□,\s\up1(01))论动体的电动力学》1916年，爱因斯坦把狭义相对论推广到eq\o(□,\s\up1(02))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eq\o(□,\s\up1(03))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eq\o(□,\s\up1(04))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eq\o(□,\s\up1(05))物质的运动和状态密不行分。(2)形成全新的时空观、eq\o(□,\s\up1(06))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eq\o(□,\s\up1(07))量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。思维点拨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。学问点一牛顿经典力学体系ZHISHIDIAN材料一下面是两幅有关牛顿的图片材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。(1)材料一的两幅图中，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所取得的成就是什么？说明白什么？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。(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？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。牛顿经典力学体系的特征、贡献和局限性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的逻辑关系，并由此得出重要的结论。(2)力学体系的数学化：牛顿主要运用他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。2.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。3.局限性：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。在牛顿力学中，时间和空间被视为是与物质运动无关而独立存在的，是肯定的。这种肯定的时空观符合人们的日常阅历，但无法说明高速运动的物体和微观世界中的粒子运动的规律。学问点二量子论和相对论ZHISHIDIAN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》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。——《爱因斯坦文集》(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？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。(2)依据材料二，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。(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：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。相对论和量子理论在物理学上的影响相对论和量子理论一起构成了现代物理学的基础，弥补了经典物理学的不足，掀起了物理学的革命。这详细表现在：1.相对论指出了时间、空间和物体的质量不是肯定不变的，而是随着物体运动速度的变更而变更的，打破了传统的肯定时空观。相对论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.量子理论是探讨微观世界粒子运动规律的理论，对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等领域都产生了重大影响，带来了很多划时代的技术创新，使人类对微观世界的相识有了革命性的进步。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.普朗克答案A解析伽利略发觉了自由落体定律，为牛顿创立了经典力学体系奠定了基础。故选A项。2.“八月涛声吼地来，头高数丈触山回。须臾却入海门去，卷起沙堆似雪堆。”钱塘潮潮高浪急，吸引了历史上多数的文人墨客，有人歌咏其恢弘的气概，也有人探究其成因。钱塘潮的形成，符合()A.量子力学原理B.电磁感应原理C.万有引力原理D.重力加速度原理答案C解析量子力学主要揭示微观世界粒子运动的规律，解除A项；电磁感应原理揭示的是因磁通量变更产生感应电动势的现象，解除B项；潮汐现象指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动，牛顿万有引力作了科学说明，故选C项；重力加速度原理是一个物体受重力作用的状况下所具有的加速度，不符合题意，解除D项。3.19世纪后期，科学家们发觉很多物理现象无法用经典物理学理论说明，尤其是在探讨黑体辐射时遇到了巨大的困难。此“困难”最终促成了()A.光电效应的提出B.量子假说的提出C.时空弯曲的产生D.相对论的形成答案B解析依据材料“19世纪后期”“探讨黑体辐射”并结合所学学问可知，德国科学家马克斯·普朗克在1900年提出量子假设，它说明白所观测到的热体的放射率，故B项正确。光电效应属于量子理论的组成部分，故A项解除；C、D两项是相对论，解除。4.“(它)是一门奇异的理论，供应了精确一样地解决关于原子、激光、X射线、超导性以及其他多数事情的实力，几乎完全使古老的经典物理理论失去了光彩。”这一理论()A.对预见物理现象具有确定性意义B.对微观世界的相识取得了革命性进步C.打破了神学对人们的思想禁锢D.揭示了时间和空间的本质属性答案B解析材料信息反映的是量子论。量子论使人类对微观世界的基本相识取得了革命性进步，弥补了经典力学在相识微观世界方面的不足。故选B项。牛顿的经典力学体系对预见物理现象具有确定性意义，解除A项；达尔文的生物进化论打破了神学对人们的思想禁锢，解除C项；爱因斯坦的相对论揭示了时间和空间的本质属性，解除D项。5.2024年10月16日，全球多国科学家同步实行新闻发布会，宣布人类第一次干脆探