人教历史必修物理学的重大进展

人教历史必修物理学的重大进展

第四单元 近代以来世界科学发展历程 ‎ 第11课 物理学的重大进展 ‎【设镜亮标】‎ ‎1.了解伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献。 ‎ ‎2.认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。‎ ‎【自主研读】‎ 伽利略对经典力学的贡献——奠定基础（17世纪初）‎ 一、背景：‎ ‎1、 不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生重要影响。‎ ‎2、伽利略等人科学的研究方法。‎ 二、伽利略的贡献：‎ ‎1、物理学——标志着近代物理学的开端 ‎（1）外力不是 运动状态原因，只是 运动状态原因。‎ ‎（2）发现 定律、匀速运动和匀加速运动定律等物理学定律。‎ ‎（3）开创以 为根据并具有 近代科学。‎ ‎2、天文学 自制望远镜观测天体，证明哥白尼日心说正确性，从根本上动摇了宗教神学的理论基础 牛顿对经典力学的贡献——建立 （17世纪晚期）‎ 一、基础：伽利略的研究成果 二、建立：1687年,《 》，提出 定律和 定律 ‎（惯性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律）‎ 三、特点： 为基础、 为表达形式 爱因斯坦的相对论（20世纪初）‎ ‎1、 相对论和 相对论 物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增大，同时还会发生 效应和 效应。‎ ‎2、意义 ‎1）物理学的一次重大革命 ‎2）否定经典力学 ；深刻揭示了时间和空间的 ；‎ ‎3）发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在 中，推动物理学发展到新阶段。‎ 量子论的诞生与发展（20世纪初）‎ 一、背景：1、19C末20C初，电子和放射性的发现， 人们认识深入到 ‎ ‎2、微观粒子的运动不能用 的理论来说明。 ‎ 二、过程 ‎1、1900年，德国 提出 ，宣告量子论的诞生。 ‎ ‎2、爱因斯坦利用其解释了 ；丹麦 提出有关原子的量子理论 ‎3、20C30年代， 建立。‎ 三、意义 ‎1、对 的基本认识取得革命性进步，成为20世纪 ‎ ‎2、与 一起构成 基础。 ‎ ‎3、开阔人们的视野，改变了认识世界的角度和方式。‎ 讲解与探究 一、经典力学的重要奠基者——伽利略 ‎1．背景：16世纪中期以来，受文艺复兴运动的影响，科学逐渐摆脱神学的束缚。‎ ‎2．贡献 ‎（1）发现了自由落体定律等物理学定律。‎ ‎（2）天文学贡献：用自制望远镜发现了许多星体，证明了“日心说”的正确性。‎ ‎3．意义：开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。‎ 探究（1）：你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键途径是什么？你有何启示？‎ ‎（1）途径：实验、计算。启示：实践是检验真理的唯一标准。‎ 二、经典力学的建立 ‎1、经典力学建立的背景及概况。‎ ‎17～18世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学，又称牛顿力学。这除了由于工场手工业时期经济上的需要之外，也是因为力学研究的对象最直接，它抛开物体的物理、化学性质只把它作为一个质量的实体来看待。在经典力学领域中，最重要的成就是万有引力定律和运动三定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。在经典力学的建立中，曾有许多科学家为之付出心血，牛顿则是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。‎ ‎2、经典力学建立的标志：牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律 ‎3、经典力学的显著特征：注重实验；数学化 ‎4、经典力学的影响：经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。‎ 探究（2）牛顿力学与启蒙运动关系 牛顿力学促进自然科学的发展为启蒙运动的发生创造重要条件；启蒙运动进一步促进自然科学的发展。‎ 三、相对论的创立 ‎1、提出的历史背景：人们的认识深入；微观运动用经典力学无法解释。‎ ‎2、提出以及内容：狭义相对论、广义相对论 ‎3、相对论提出的历史意义 探究3：相对论与牛顿力学体系的关系。‎ 爱因斯坦的相对论和牛顿力学体系的关系：⑴牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个前提，即物体在低速情况下，这些定律才能适用。⑵爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观，指出时间和空间不是绝对不变的，它们随着物质的运动而变化，物质质量随运动的速度增大而增加。爱因斯坦还提出质能转化原理，加深了人们对物质和运动的认识。‎ 四、量子论的诞生与发展 ‎1、量子论诞生的背景 ‎（1）人们对物质的认识深入到了原子内部 ‎（2）微观粒子的运动不能用经典力学的原理来说明 ‎2、量子论的诞生、发展和量子力学：‎ ‎1900年，普朗克 量子假说 爱因斯坦解释光电效应 玻尔提出有关原子的量子理论 ‎20世纪30年代，量子力学建立起来。‎ ‎3、量子论和量子力学的影响 ‎（1）使人类对微观世界的基本认识取得革命性进展，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一；‎ ‎（2）弥补了人们在认识宏观世界和微观世界方面的不足，推动了物理学自身的进步，开阔 了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。‎ ‎【巩固练习】‎ ‎1.伽利略被认为是真正具有近代科学精神的第一人，主要是因为他（ ）‎ A.开创了近代自然科学的革命 B.推翻了天主教会的旧的宇宙观 C.继承和发展了哥白尼的思想 D.开创了从实验中认识自然的方法 答案：D 解析： 伽利略的科学研究善于运用实验。把研究的事物理想化，就可以更加突出事物的主要特征，化繁为简，易于认识其规律。伽利略的这一自然科学新方法，有力地促进物理学的发展，他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。‎ ‎2. （2010山东潍坊光华中学高三月考，15）2006年8月27日，国际天文学联合会大会投票决定，不再将冥王星视为行星，而将其列入“矮行星”；放弃将冥王星之外的太阳系八大行星称为“经典行星”的说法，从而确认太阳系只有8颗行星。冥王星和海王星的发现均是根据 （ ）‎ A．哥白尼日心说的推算 B．爱因斯坦对时间、空间属性的揭示 C．法拉第学说的计算 D．牛顿理论的推测 ‎ 答案：D 解析： 冥王星和海王星的发现均是根据万有引力。‎ ‎3．2005年是著名的“相对论”诞辰100周年，同时恰逢该理论提出者阿尔伯特·爱因斯坦逝世50周年，因此被定为“爱因斯坦年”。德国政府在柏林启动“爱因斯坦年”庆祝活动，德国全国也因此掀起一场“爱因斯坦热”。爱因斯坦“相对论”是物理学思想的一场重大革命，主要原因是（ ）‎ A.修正了能量、质量相互转化的理论 B.借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说 C.揭示了时间空间并非绝对不变的属性 D.否定了牛顿的力学原理 答案：C解析： 注意掌握什么是相对论。相对论主要揭示了时间空间的关系，在此基础上才有了能量、质量相互转化的理论，排除A项，法国科学家拉瓦锡的学说主要是在化学方面，而相对论是在物理学方面，排除C项，相对论并不否定牛顿的力学原理，只不过相对论的使用范围更大。‎ ‎4．（2010江苏调研，18）爱因斯坦晚年的回顾是：“有三种情感主宰了我的一生，对知识的渴望，对真理的追求和对人类苦难的极度同情。”他对知识和真理的追求可以在下列事件中得到证明( )‎ A.迁居美国而加入美国国籍 ‎ B.因为量子假说而获1918年的诺贝尔物理学奖 C.因为研究光电效应而获1921年的诺贝尔物理学奖 ‎ D.因为相对论的发现而获1921年的诺贝尔物理学奖 答案：C解析： 本题属于基础知识的考查，B项是普朗克成就，爱因斯坦相对论提出是在1905年和1916年，当时相对论还不为大家熟悉，C项表述正确。‎ ‎5．（2010江苏高考，20）“把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主要是由下列哪一问题引起的？（ ）‎ A．研究热辐射 B．揭示时空本质属性 C．解释光电效应 D．预测未知行星方位 答案：A 解析： 此题考查的是对20世纪物理学理论突破的理解。1900年德国物理学家普朗克提出了著名的量子假说，把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，所以此题的正确选项应该是A项。‎ ‎6．E=mc²(相对论)和E=hv(量子论) （ ）‎ ‎ A．构成了现代物理学的两大支柱，改变了人们认识世界的思维角度和方式 ‎ B．否定了牛顿的经典力学，从根本上改变了人类的物质生活 ‎ C．标志着人类认识深入到微观领域 ‎ D．标志着人类认识进入到宏观宇宙世界 答案：A 解析： 相对论和量子论从宏观和微观上解释物理学现象，成为现代物理学的两大支柱，改变了人们认识世界的思维角度和方式。‎ ‎7．（2010江苏宿迁高二期末，17）“伽利略、实验科学、落体定律；牛顿、《自然哲学的数学原理》”上述关键词陈述的对象最准确的是（ ）‎ ‎ A.近代物理学的重大进展 B.近代自然科学的发展 ‎ C.经典力学的发展 D.相对论的诞生 答案：C 解析：上述一组词语主要描述的是近代物理学的发展，伽利略为经典力学奠定基础，牛顿建立经典力学体系。‎ ‎9.阅读下列材料 材料一 造纸术经阿拉伯人引入葡萄牙，在13世纪到达西方，廉价耐用的纸张很快取代了欧洲中世纪长期使用的书写材料羊皮纸和小牛皮纸。1450年前后德意志人古登堡等，用铅、锡、锑的合金铸成活字。从此，《圣经》不再是天主教神职人员独有的工具。‎ 正如马克思所说“……印刷术却变成了新教的工具，变成了科学复兴的手段，变成了对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”‎ ‎——《世界近现代史》上册 材料二 人文主义歌颂世俗蔑视天堂，肯定“人”是现世生活的创造者和享受者，提倡科学文化，反对蒙昧主义,要求文学艺术表现人的思想感情，科学为人谋福利，教育要发展人的个性，要求把人的思想感情和智慧从神学的束缚中解放出来。 ‎ ‎——《十六、十七世纪科学、技术和哲学史》‎ 材料三 ‎ 请回答：‎ ‎（1）依据材料一概括分析中国造纸术和印刷术的传播对对欧洲思想解放运动的巨大影响？‎ ‎（2）据材料二及所学知识分析人文主义对近代自然科学兴起的作用。‎ ‎（3）材料三中的图一所涉及到的宇宙定律是什么？观察图二，分析当时的艺术家们把牛顿描绘成神一样形象的动意或目的？他的成就对科学发展具有怎样的意义？‎ ‎（4）结合以上材料指出科学进步与思想解放的关系。‎ 解析：第（1）问从材料归纳概括；第（2）问人文主义推动自然科学的产生；第（3）问图一反映是天体的运行，万有引力定律可以说明天体运行规律，牛顿力学体系进一步促进思想解放，标志近代自然科学的形成。第（4）问科学进步与思想解放运动两者之间相互促进。‎ 答案：（1）打破了天主教的文化垄断，为西欧思想家提供了传播新思想的便捷媒介。‎ ‎（2）人文主义肯定“人”，提倡科学文化，促使人们摆脱神学的束缚去认识世界，推动了近代自然科学的产生。（3）万有引力定律。‎ 因为牛顿的发现，给人类带来了从未有过的自信，为人们打破宗教和神学的束缚提供了有力的思想武器；并以此宣扬人的高贵和理性，鼓励人们以理性和科学的精神认识自然和社会。（答出一点即得可）标志着近代自然科学的形成，使科学摆脱了神学的束缚向前发展，近代科学进入到全面繁荣时代。（4）思想解放促进了自然科学的兴起与发展，科学进步反过来推动了思想的解放，两者相互促进。‎