2020-2021學(xué)年高中歷史人民版必修3學(xué)案：專題七 一　近代物理學(xué)的奠基人和革命者 Word版含解析

1、專題七近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌一近代物理學(xué)的奠基人和革命者知識點一認識史上的飛躍1背景(1)在中世紀的歐洲，亞里士多德的學(xué)說長期被教會奉為教條。(2)近代科學(xué)誕生后，亞里士多德的力學(xué)不斷受到質(zhì)疑。(3)伽利略在觀察、實驗和推理的基礎(chǔ)上，創(chuàng)立了自由落體定律，推翻了亞里士多德的學(xué)說。2內(nèi)容(1)17世紀末，英國科學(xué)家牛頓得出了慣性定律和加速度定律。(2)總結(jié)出作用力和反作用力定律。(3)用微積分做計算工具導(dǎo)出萬有引力定律。(4)1687年牛頓撰寫的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理出版，書中總結(jié)了他的力學(xué)體系以及在數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的研究成果。3意義(1)牛頓的運動三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學(xué)的

2、重要支柱。(2)完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。萬有引力定律準確地算出了地球的平均密度和扁平率，正確地解釋了潮汐的成因。經(jīng)典力學(xué)知識點二驅(qū)走烏云的太陽1背景(1)19世紀的物理學(xué)領(lǐng)域，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)，形成了完整的理論體系。(2)19世紀末，黑體輻射問題成為物理學(xué)界的重大研究課題。2發(fā)展過程(1)奧地利斯蒂芬：1879年發(fā)現(xiàn)黑體輻射的總能量與其溫度之間的定量關(guān)系。(2)德國普朗克：發(fā)現(xiàn)了熱輻射過程中的能量分布規(guī)律。1900年提出量子概念，標志著量子理論誕生。(3)德國愛因斯坦：1905年利用量子理論解釋光電效應(yīng)，得出光具有波粒二象性的結(jié)論。(4)法國德布羅意：1923年提出物質(zhì)波

3、理論，將量子論發(fā)展到一個新的高度。(5)奧地利、德國物理學(xué)家：建立量子力學(xué)。3意義(1)量子力學(xué)成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導(dǎo)著人們向物質(zhì)運動的各個層面進行深入探討。(2)改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大變革?！疽谆煲族e】量子理論同愛因斯坦的相對論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架，但愛因斯坦的相對論的提出比普朗克的量子理論要晚。知識點三愛因斯坦的“時空”1主要內(nèi)容(1)狹義相對論：1905年，愛因斯坦發(fā)表了論動體的電動力學(xué)一文，認為時間和空間都與物質(zhì)的運動有關(guān)，隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化。創(chuàng)立了狹義相對論。(2)廣義相對論：1916年，愛因斯

4、坦建立了廣義相對論。第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。2意義(1)是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，不僅揭示了空間、時間的可變性，而且說明它們都不可能單獨發(fā)生變化，其改變與物質(zhì)運動和狀態(tài)密不可分。(2)是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠的影響。(3)相對論同量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架?！疽谆煲族e】愛因斯坦的相對論只是否定了牛頓的絕對時空觀，沒有否定整個牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個特例。牛頓力學(xué)是整個力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。相對論發(fā)展了牛頓力學(xué)，打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀。

5、討論交流1伽利略曾說“科學(xué)的真理不應(yīng)在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在實驗中和以實驗為基礎(chǔ)的理論中去找。”說明了什么問題？提示：伽利略重視實驗在科學(xué)研究中的作用。討論交流2根據(jù)上圖的提示思考：牛頓為什么被稱為“宇宙規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者”？提示：自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的問世，標志著牛頓已經(jīng)建立起一個完整的力學(xué)理論體系，把天地間萬物的運動規(guī)律概括在一個嚴密的統(tǒng)一理論中。因此，牛頓成為“宇宙規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者”。討論交流3觀察下面漫畫：孿生兄弟的宇航難題該漫畫生動地說明了愛因斯坦的哪一理論？提示：相對論。討論交流4量子理論和經(jīng)典物理學(xué)所運用的范圍有何主要不同？提示：經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是我們?nèi)粘Ｉ钪械奈锢憩F(xiàn)

6、象，量子理論使人們對客觀規(guī)律的認識，從宏觀世界深入到微觀世界，指向物質(zhì)運動的各個層面。主題一經(jīng)典力學(xué) 材料一：拋射體45度時射程最遠僅用數(shù)學(xué)便得到如此嚴格的證明，這使我心中充滿又驚又喜的感覺大炮和迫擊炮轟擊時，最大射程(即炮彈發(fā)射的最遠距離)，是在仰角45度時獲得的但是要理解為什么發(fā)生這種情況，這比從別人那里得到證據(jù)甚至反復(fù)實驗得到的證據(jù)重要的多通過探索原因而達到對某一效應(yīng)的理解會使人頓開茅塞，從而使理解和確證其他事實無須再借助實驗，目前的例子恰好證明了這一點伽利略關(guān)于兩門新科學(xué)的對話材料二：長期以來，人們一直認為彗星是神秘的，根本不能用科學(xué)來說明。牛頓說，既然彗星也是天體，就必然遵循力學(xué)規(guī)律

7、。他的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是7576年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)1758年這顆彗星果然如期出現(xiàn)，因此被命名為哈雷彗星。百度文庫請分析：(1)根據(jù)材料一及所學(xué)知識指出，伽利略在科學(xué)研究上的重要貢獻是什么？有何重要意義？(2)根據(jù)材料及所學(xué)知識，哈雷彗星發(fā)現(xiàn)的重要前提條件有哪些？(3)哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)說明了科學(xué)研究的巨大威力是什么？提示：(1)貢獻：發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué)在科學(xué)研究中的重要作用，開創(chuàng)了實驗與數(shù)學(xué)相結(jié)合的科學(xué)研究方法。意義：為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)，標志著物理學(xué)的真正開端。(2)文藝復(fù)興運動解放了人們的思想，自然科學(xué)研究開始擺脫教會的束縛。

8、牛頓力學(xué)體系的形成，提出了萬有引力定律。以實驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達形式的科學(xué)研究方法的出現(xiàn)。(3)對于解釋和預(yù)見物理及天文現(xiàn)象，具有決定性意義。1近代自然科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的社會條件提示：(1)經(jīng)濟條件：隨著資本主義生產(chǎn)方式的產(chǎn)生和發(fā)展，技術(shù)改造與機器采用逐漸增多，人們需要自然科學(xué)的進步以解決提高生產(chǎn)力水平的問題。因而，資本主義經(jīng)濟發(fā)展成為近代科學(xué)產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)和根本動力。(2)政治條件：資產(chǎn)階級民主制度的建立，為近代科學(xué)的持續(xù)發(fā)展提供了較為自由的空間。歐洲先進國家實行獎勵科技發(fā)明、改革教育制度、完善專利法規(guī)等政策，為近代科學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展提供了良好的政治環(huán)境。(3)思想條件：隨著文藝復(fù)興、宗教改革

9、和啟蒙運動的發(fā)展，資產(chǎn)階級打破了天主教會的精神統(tǒng)治，動搖了封建制度的政治思想基礎(chǔ)，為把自然科學(xué)從神學(xué)中解放出來創(chuàng)造了必要條件。(4)技術(shù)條件：資本主義生產(chǎn)方式的發(fā)展，不僅為自然科學(xué)提出了大量的研究課題，還提供了豐富的實驗材料和新的科學(xué)實驗條件。(5)主觀條件：科學(xué)家群體不僅具備勇于科學(xué)探索、敢于追求真理和堅持不懈的可貴精神，而且得以貫徹和體現(xiàn)。2經(jīng)典力學(xué)的歷史地位及影響提示：(1)把自然界中一切力學(xué)現(xiàn)象囊括在力學(xué)體系中，成為人類在認識自然的歷史上對自然規(guī)律的第一次總結(jié)與概括。(2)形成以實驗為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達形式的牛頓力學(xué)體系，即經(jīng)典力學(xué)體系，標志著近代科學(xué)的形成和人類科學(xué)時代的開始。(3)

10、牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了第一次技術(shù)革命，使人類社會進入“蒸汽時代”。(4)牛頓用數(shù)學(xué)方法精確描述宇宙運行的自然法則，為法國啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)；打擊了神學(xué)，促進人類思想不斷解放。例1英國科學(xué)史專家丹皮爾在科學(xué)史中指出，牛頓擺脫了“先人之見，實在是一種真正的進步”。牛頓的進步性主要在于()a確立了辯證唯物主義理論b為資產(chǎn)階級革命奠定理論基礎(chǔ)c放棄了對宗教的信仰d首次對自然規(guī)律進行理論性概括解析牛頓力學(xué)體系對自然界的現(xiàn)象作出了系統(tǒng)、合理的說明，從而完成了人類認識自然界的第一次理論大綜合，故d項符合題意；a、b、c三項均與牛頓的主要貢獻不符。答案d主題二相對論和量子論對物理學(xué)的發(fā)展材料一

11、：(英國)皇家學(xué)會會長湯姆遜致辭說：“愛因斯坦的相對論是人類思想史上最偉大的成就之一，也許就是最偉大的成就。”1921年，愛因斯坦獲得了諾貝爾獎。這獎來得十分不易。當時有不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲的獎?wù)?，結(jié)果評選委員會找到了一個辦法，讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者而得獎，相對論始終沒有獲諾貝爾獎。吳國盛科學(xué)的歷程材料二：能量子鉆進物體的表面層把它的全部能量給予了單個電子一個在物體內(nèi)部具有動能的電子當它到達物體表面時已經(jīng)失去了它的一部分能量。此外還必須假設(shè)，每個電子在離開物體時還必須為它脫離物體做一定量的功p(這是物體的特性值即逸出功)。那些表面上朝著

12、垂直方向被激發(fā)的電子，將以最大法線速度離開物體。愛因斯坦文集請分析：(1)材料一為什么說相對論是“最偉大的成就之一”？“相對論始終沒有獲諾貝爾獎”說明了什么問題？(2)根據(jù)材料二回答，愛因斯坦這一研究的理論基礎(chǔ)是什么？在這方面他有何貢獻？(3)為什么說相對論和量子論使人類對自然世界的科學(xué)探索又躍上了一個新的高度？提示：(1)原因：相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀，深刻揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性，提出了全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀；發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對論力學(xué)之中，將物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。問題：相對論脫離人們的正常思維和感受，不被人們理解和接受。(2)理論基礎(chǔ)：普朗克于1900年提出

13、的量子假說，量子論宣告誕生。貢獻：用量子理論成功解釋了光電效應(yīng)。(3)相對論和量子論彌補了經(jīng)典力學(xué)在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。牛頓經(jīng)典力學(xué)、相對論和量子論三者之間的關(guān)系提示：(1)牛頓力學(xué)的創(chuàng)立為相對論的提出奠定了基礎(chǔ)。(2)相對論是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展，否定了牛頓力學(xué)的絕對時空觀，將牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。(3)量子論和相對論的提出，使人們對物質(zhì)世界的認識深入到微觀領(lǐng)域和宏觀宇宙世界，彌補了經(jīng)典物理學(xué)的缺點。量子論和相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的

14、角度和方式。(4)三者是繼承與發(fā)展的關(guān)系，一起推動了物理學(xué)的發(fā)展。例2(江蘇單科)“根據(jù)這一理論，將時間和空間說成是絕對的是沒有意義的，因為對這兩種范疇的測量通常隨著觀察者的運動而改變。對于門外漢來說，這些觀點通常用不能理解的數(shù)學(xué)公式解釋表明科學(xué)已經(jīng)達到了能被人類所知的界限?！鄙鲜觥袄碚摗钡闹饕饬x是()a開創(chuàng)了以實驗為基礎(chǔ)的近代科學(xué)b預(yù)見海王星存在的準確性c彌補經(jīng)典力學(xué)對時空認識的不足d發(fā)現(xiàn)能量輻射的運動原則解析從材料中的“將時間和空間說成是絕對的是沒有意義的”可知，材料反映的是愛因斯坦的相對論，它彌補了經(jīng)典力學(xué)對時空認識的不足。a項是伽利略的成就，b項是牛頓的貢獻，d項指的是量子力學(xué)，排除

15、a、b、d三項。故選c項。答案c1愛因斯坦認為：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學(xué)的真正開端?！边@主要是因為伽利略(b)a捍衛(wèi)哥白尼日心說 b奠定實驗科學(xué)基礎(chǔ)c發(fā)明了天文望遠鏡 d發(fā)現(xiàn)自由落體定律解析：伽利略運用科學(xué)的推理及觀察實驗的科學(xué)方法，奠定了實驗科學(xué)的基礎(chǔ)，標志著物理學(xué)的開端。故b項正確。2觀察下圖，據(jù)圖可以得出西方近代自然科學(xué)發(fā)展的主要特點是(c)a生活實踐經(jīng)驗的總結(jié)b實用性技術(shù)應(yīng)用性強c科學(xué)觀察、實驗的研究方法d重視經(jīng)驗綜合，輕視理論研究解析：伽利略在比薩斜塔所做的物體落地實驗和牛頓觀察蘋果落地都是科學(xué)觀察、實驗的研究方法，c

16、項正確；a、b、d三項符合中國古代科技發(fā)展的特點，均可排除。319世紀經(jīng)典物理學(xué)被譽為“一座莊嚴雄偉的建筑體系和動人心弦的美麗殿堂”，然而到了19世紀末20世紀初它卻風光不再。使“美麗殿堂”風光不再的主要原因是(d)a牛頓力學(xué)體系缺乏科學(xué)基礎(chǔ)b它不能解釋物理學(xué)的所有問題c人們不再重視科學(xué)研究d相對論和量子論的誕生解析：19世紀末20世紀初牛頓力學(xué)體系“風光不再”，動搖它的是量子論和相對論。相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀，將牛頓的力學(xué)概括在相對論力學(xué)當中；量子論使人類的認識深入微觀世界，與相對論構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。a、c說法錯誤；b不是主要原因。故選d。4“使人類克服了經(jīng)典物理學(xué)的危機，對微觀世界的基本認識有了革命性的進展”指的是(d)a牛頓力學(xué)體系的建立 b進化論的提出c自由落體定律的提出 d量子論的提出解析：抓住“微觀世界”這一題眼，結(jié)合“克服了經(jīng)典物理學(xué)的危機”這個前提，進行分析判斷。a、c兩項屬于經(jīng)典物理學(xué)成就，b項為生物學(xué)成就，均可排除，只有d項正確。5宇宙探險一書認為，由于科學(xué)家“揭示了時間、空間與物質(zhì)分布、運動之間的辯證關(guān)系，提出了新的宇宙觀，同時使得現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)如此結(jié)合而產(chǎn)生了天體物理學(xué)，為人類研究和探索宇宙提供了新的更廣泛的途徑?！蹦阏J為為此作出最重要貢獻的是(b)a創(chuàng)立萬有引力的牛頓 b創(chuàng)立相對論的愛因斯