高中歷史 專題7 第1課 近代物理學的奠基人和革命者導學案 人民版必修3

1、專題七近代以來科學技術(shù)的輝煌專題導引本專題主要講述近代以來人類在物理學、生物學、信息技術(shù)等領(lǐng)域取得的重大科技成就。在物理學領(lǐng)域先后出現(xiàn)了牛頓的經(jīng)典力學、愛因斯坦的相對論、普朗克的量子論等重大成就；在生物學領(lǐng)域，達爾文提出了生物進化論觀點，沉重打擊了封建神學上帝造人說；第二次世界大戰(zhàn)后，電子計算機與通信技術(shù)的發(fā)展，推動了互聯(lián)網(wǎng)的誕生；隨著科技的進步，生產(chǎn)的動力也發(fā)生了深刻的變化，蒸汽機和電氣技術(shù)就是最主要的成果。這些科技成果有力地推動了社會的進步。1.理清基本線索：一是歸納各個領(lǐng)域的科技成就，二是注意科學是不斷完善的、技術(shù)是不斷進步的。2.加強聯(lián)系比較：一是將科技成就與同時期的政治、經(jīng)濟相聯(lián)系，

2、分析相互間的聯(lián)系與影響。二是聯(lián)系科技成就產(chǎn)生的歷史背景，并據(jù)此把握科學技術(shù)對人類社會發(fā)展的推動作用。三是利用自己在數(shù)學、物理、生物等學科學過的相關(guān)知識，結(jié)合教材列表歸納這一時期所涉及的重大成就。四是把同時期的中外科技成就進行比較。第1課近代物理學的奠基人和革命者情景問題切入英國皇家學會會長湯姆遜曾說：“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，它不是發(fā)現(xiàn)一個孤島，而是發(fā)現(xiàn)了新的科學思想的新大陸?！钡褪沁@項偉大的發(fā)明卻始終沒有獲諾貝爾獎。原來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)拢Y(jié)果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應原理的

3、建立者獲獎。學習目標引領(lǐng)課標（1）了解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容,認識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。（2）知道相對論、量子論的主要內(nèi)容,認識其意義。重點經(jīng)典力學、相對論、量子論的主要內(nèi)容及其意義。難點物理學大發(fā)展的影響。整體結(jié)構(gòu)感知本課第一目“認識史上的飛躍”，主要講述了牛頓力學體系建立的過程、主要內(nèi)容及其影響。本課第二目“驅(qū)走烏云的太陽”，主要講述了經(jīng)典物理學的新發(fā)展量子理論的誕生及其意義。本課第三目“愛因斯坦的時空，”主要講述了愛因斯坦對近代物理學的重大突破和發(fā)展、相對論的提出及其地位。圖示如下：自主預習梳理【答案】亞里士多德自由落體定律英國慣性加速度作用力和反作用力近代力學體系開普勒天體

4、力學微積分自然哲學的數(shù)學原理自然界萬有引力定律天文學普朗克愛因斯坦量子力學自然界物質(zhì)運動 近代物理學 論動體的電動力學物質(zhì)運動牛頓力學1916勻速四維時空物質(zhì)分布近代物理學理論空間時間人類思想現(xiàn)代物理學重難疑點探究1.近代科學誕生的歷史背景（1）新興的資產(chǎn)階級在經(jīng)濟上和政治上對自然科學的迫切需要。14世紀以后，手工工場發(fā)展迅速，生產(chǎn)中的技術(shù)改造與機器的逐步采用，向人們提出很多新的問題，需要自然科學予以解決，以促進生產(chǎn)力的更大發(fā)展。同時，新興資產(chǎn)階級要求掌握政治權(quán)力，他們需要把自然科學作為反對宗教統(tǒng)治爭取思想自由的理論武器。（2）自然科學自身發(fā)展的需要。經(jīng)過中世紀前期的漫長黑夜，自然科學逐漸復興

5、。資本主義生產(chǎn)方式的產(chǎn)生和發(fā)展，不僅向自然科學提出大量的研究課題，還提供了豐富的經(jīng)驗材料以及新的科學實驗條件。（3）文藝復興、地理大發(fā)現(xiàn)和宗教改革的推動。文藝復興運動從思想上解放了人和人性，人的自我意識覺醒，形成了人文主義的思想潮流，把人從宗教神學的桎梏下解放了出來，激發(fā)了人對宇宙、自然和人自身的探究。隨著經(jīng)院哲學的衰落，宗教自然觀對人思想的束縛被突破，這也為科學的發(fā)展提供了有力的思想武器。科學在宗教的衰落中成長，科學的成長又加速了宗教的衰落。在此期間，地理大發(fā)現(xiàn)也有重要意義，它以實踐證實了地圓學說，為建立新的天文學和地理學奠定了基礎(chǔ)，對近代科學技術(shù)的發(fā)展有不可估量的意義。2.牛頓力學體系建立

6、的原因（1）具備了較好的經(jīng)濟基礎(chǔ)。當時英國資本主義經(jīng)濟的迅速發(fā)展，為牛頓在科學方面的貢獻創(chuàng)造了條件。（2）具備了較好的知識條件。開普勒和伽利略的研究成果，特別是伽利略的實驗觀察方法，為牛頓在科學方面的成就提供了很好的知識條件。（3）英國資本主義制度確立后，資本主義生產(chǎn)的迅速發(fā)展對力學提出了迫切的要求，這為牛頓在力學方面的貢獻提供了較好的機會。（4）牛頓在科學領(lǐng)域的探索精神和不畏艱辛、勇于犧牲的思想品質(zhì)。3.相對論提出的意義（1）它在很大程度上解決了19世紀末出現(xiàn)的經(jīng)典物理學的危機，可以廣泛地解釋不同運動狀態(tài)的物質(zhì)，創(chuàng)立了一個全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀，極大地擴展了物理學應用的領(lǐng)域。（2）相對

7、論打破了經(jīng)典物理學絕對化的思維，為人們提供了辯證地看待世界的途徑。（3）它將牛頓力學體系概括在相對論力學之中，推動了物理學發(fā)展到一個新高度。（4）它不僅對物理科學本身，對自然科學，而且對整個人類的思想都產(chǎn)生了不可磨滅的影響，是人類思想發(fā)展史上的一次根本性變革。典型例題示例【例1】（2011·新課標卷文綜·35）哥白尼、牛頓和愛因斯坦被稱為近代以來最偉大的科學家，其理論的共同之處是（）A.得到了科學實驗的驗證B.改變了人類對自然世界的認知C.推動了技術(shù)的重大突破D.科學地概括出物質(zhì)運動的規(guī)律【解析】相對論未得到科學實驗驗證，A項不適合愛因斯坦；“日心說”未推動技術(shù)的重大突破，

8、C項不適合哥白尼；哥白尼的“日心說”有缺陷，不能算科學地概括出物質(zhì)的規(guī)律，排除D項；B項強調(diào)這三人的天文學和物理學貢獻對人類認知的推動作用。故選B項?！敬鸢浮緽【例2】（2011·安徽文綜·21）日本福島核泄漏事故引起全球關(guān)注。反思近代科技發(fā)展的歷程，下列說法正確的是（）A.人類面臨的核威脅最初源于愛因斯坦的相對論B.原子彈的使用是反法西斯戰(zhàn)爭勝利的決定因素C.科技發(fā)明是近百年間眾多人為災難的主要原因D.第三次科技革命諸多技術(shù)源于二戰(zhàn)中的軍事發(fā)明【解析】人類面臨的核威脅最初源于原子彈而非愛因斯坦的相對論，A項偷換概念；反法西斯戰(zhàn)爭勝利的決定因素在于反法斯同盟的建立而非原子彈

9、的使用，排除B項；科技是雙刃劍，本身不會帶來災難，關(guān)鍵在于人的作為，排除C項；第三次科技革命諸多技術(shù)源于二戰(zhàn)中的軍事發(fā)明，比如原子科技、航天科技的發(fā)展與二戰(zhàn)中的原子彈、導彈有密切關(guān)系，故選D項。【答案】D【例3】（2011·廣東卷文綜·22）1919年英國泰晤士報曾刊登標題文章“科學革命”，兩個副標題是“宇宙新理論”、“牛頓觀念的破產(chǎn)”。具有“科學革命”意義的理念是（）A.日心說B.量子論C.相對論D.經(jīng)典力學【解析】審題扣住關(guān)鍵詞，由“牛頓觀念的破產(chǎn)”可知該理論解決了牛頓經(jīng)典力學的危機，為現(xiàn)代科學革命的兩大支柱：相對論和量子論，故排除A 、D兩項。 由“宇宙新理論”可知為

10、相對論，相對論主要是宏觀領(lǐng)域的理論，而量子論主要是微觀領(lǐng)域的理論。【答案】C【例4】（2011·江蘇歷史·20）菲利普-費爾南德茲阿邁斯托在評價某科學家時指出：在他的宇宙里，“每一種現(xiàn)象都是帶有欺騙性。物質(zhì)和能量可以相互轉(zhuǎn)換。雙胞胎以不同的速度衰老。平行線可以交叉。光線彎曲的徑跡其實纏繞宇宙?！边@位科學家是（）A.伽利略B.達爾文C.牛頓D.愛因斯坦【解析】“物質(zhì)和能量可以相互轉(zhuǎn)換”，指的是愛因斯坦的質(zhì)能關(guān)系公式即物質(zhì)的能量等于該物質(zhì)的質(zhì)量與該物質(zhì)運動速度平方的乘積?！半p胞胎以不同的速度衰老”說明時間是可變的，指的是愛因斯坦的相對論。【答案】D隨堂鞏固演練1.（2010&#

11、183;天津卷·11）20世紀初，提出光量子假說，解決經(jīng)典物理學無法解釋的光電效應問題的科學家是（）A.普朗克B.麥克斯韋C.玻爾D.愛因斯坦【答案】D【解析】測量目標：歷史知識/知道重要的歷史事實、歷史概念和歷史評價?？荚噧?nèi)容：相對論和量子論。分析：知道愛因斯坦對量子理論的貢獻即可。2.（2010·福建卷20）右圖是一張歷史研究性學習活動宣傳海報的配圖。據(jù)此判斷，下列標題中最適合于這份海報的是（）A.“超越時空的夢想”B.“探索與發(fā)現(xiàn)：海王星”C.“普朗克的假說與驗證”D.“比薩斜塔亞里士多德力學學說的終結(jié)”【答案】B【解析】此題融歷史、地理、物理學知識與研究性學習于一體

12、。對圖片信息的解讀要求較高，第一層信息月亮受地球引力影響繞著地球轉(zhuǎn)，第二層信息月亮運行同時還受其它星體引力的影響，科學家們正是根據(jù)萬有引力定律預測和計算才發(fā)現(xiàn)了海王星的，故選B。此題用排除法也比較容易選出B?！締⑹尽考訌妼v史圖片信息的解讀和課本知識的遷移能力的訓練3.（2010·江蘇卷·20）“把能量的變化看成是跳躍式的進行，成功地解釋了經(jīng)典理論無法解釋的某些現(xiàn)象，打破了經(jīng)典物理學中一切過程都是連續(xù)變化的觀念?！边@一理論的誕生主要是由下列哪一問題引起的（）A.研究熱輻射B.揭示時空本質(zhì)屬性C.解釋光電效應D.預測未知行星方位【答案】A【解析】“這一理論”指的是量子論，而這

13、一理論主要是由研究熱輻射理論引起的。故正確答案為A。4.（2010·蘇州質(zhì)檢）牛頓曾經(jīng)說過：“我所以有這樣的成就，是因為我站在巨人的肩膀上的緣故?！庇捎谫だ?、開普勒等前人的努力，牛頓才有可能用已經(jīng)準備好了的材料建立一座宏偉的經(jīng)典力學大廈，這座大廈建立起來的標志是（）A.力學中的哲學原理的發(fā)表B.科學的經(jīng)典力學原理的發(fā)表C.力學和數(shù)學的原理的發(fā)表D.自然哲學的數(shù)學原理的發(fā)表【答案】D【解析】基礎(chǔ)知識的掌握是歷史學習中最基本的要求，本題考查對牛頓經(jīng)典力學建立標志的掌握。由上圖可知牛頓的經(jīng)典力學是建立在伽利略的成就之上的，其標志是自然哲學的數(shù)學原理的發(fā)表。5.史學界認為經(jīng)典力學體系的建立

14、標志著近代科學的形成，主要是因為它（）A.包括運動三大定律B.提出了萬有引力定律C.具有相當高程度的科學性和預見性D.建立了一套實驗觀察和數(shù)學精確表達的科學研究方法【答案】D【解析】在解題時注意從牛頓經(jīng)典力學體系形成的基本特征認識近代科學形成的標志、依據(jù)。A、B、C三項都是牛頓力學體系的內(nèi)容或意義，與題干要求不符。二、非選擇題6.閱讀下列材料：愛因斯坦說，在牛頓時代，牛頓的道路是一位具有高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的惟一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導著我們的物理學思維。請回答：（1）“牛頓時代”是什么樣的時代？（2）牛頓有什么貢獻？（3）有人認為相對論的建立使牛頓在歷史上的光輝被抹掉了

15、。你認為這種觀點是否正確？為什么？【答案】（1）17世紀中葉至18世紀20年代，處于資本主義手工工場時期，資產(chǎn)階級文化在逐漸發(fā)展。（2）提出物體機械運動的三大定律和萬有引力定律，是人類認識史上對自然規(guī)律的第一次理論性的概括和綜合。（3）不正確。因為牛頓力學體系的建立是近代科學形成的標志，牛頓在科學史上有著杰出的貢獻。牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導著我們的物理學思想。課后強化作業(yè)一、選擇題1.（2011·山東實驗中學打靶題）有人說：“1417世紀，西方出現(xiàn)了近代科學的曙光，而中國則呈現(xiàn)出傳統(tǒng)科技的晚霞。”能支持該說法的一組是（）A.牛頓經(jīng)典力學的提出與天工開物B.電磁學的確立與本草綱目C

16、.進化論的確立與農(nóng)政全書D.相對論的提出與夢溪筆談【答案】 A【解析】 牛頓經(jīng)典力學的出現(xiàn)是近代科學興起的標志，天工開物屬于傳統(tǒng)科技著作。2.(2011·珠海二模)1900 年，有位科學家提出：物體在發(fā)射輻射和吸收輻射時，以一定數(shù)值的整數(shù)倍進行能量交換，正如物質(zhì)是由一個個原子組成的一樣，能量也是由一份份“能量原子”構(gòu)成的。這位科學家是（ ）A.伽利略B.牛頓C.愛因斯坦D.普朗克【答案】D【解析】題干提出的是量子理論，故選D項。3.（2011·淮安調(diào)研）“科學理論的發(fā)展往往并不意味著新理論摧毀舊理論，而是限制和縮小舊理論的作用范圍，把舊理論作為新理論的某種特例包含在其中?！?/p>

17、下列選項最能說明此觀點的是（）A.神創(chuàng)論與進化論B.經(jīng)典力學與相對論C.經(jīng)典力學與量子論D.相對論與量子論【答案】B【解析】本題考查經(jīng)典力學和相對論之間的關(guān)系。經(jīng)典力學是相對論的一個特例，即運動物體低于光速的情況。4.（2011·中山三模）德國科學家基爾霍夫(18241887)曾說：“物理學已經(jīng)無所作為，往后無非在已知規(guī)律的小數(shù)點后面加上幾個數(shù)字而已?！蹦茏C明這一說法錯誤的是（）A.經(jīng)典力學體系的建立B.電力的廣泛應用C.愛因斯坦相對論的提出D.兩彈一星的問世【答案】C【解析】愛因斯坦的相對論解決了經(jīng)典物理學中難以解決的問題，大大擴展了物理學的空間。5.(2011·合肥）“

18、誰企圖在真理和認識的領(lǐng)域內(nèi)要求人們認為他是不可動搖的權(quán)威，那他就要在上帝的嘲笑聲中垮臺。”能說明這一論斷的最有力證據(jù)是（） A.愛因斯坦提出相對論B.諾貝爾發(fā)明高爆安全炸藥C.牛頓建立經(jīng)典力學D.玻爾提出原子的量子理論【答案】A【解析】愛因斯坦的相對論繼承和發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學，提供了一種辯證思維的新模式，打破了人們對權(quán)威的迷信。6.(2011·巢湖）學術(shù)界有一種觀點，認為量子論是由普朗克和愛因斯坦共同創(chuàng)立的。這種觀點是基于愛因斯坦提出了（）A.廣義相對論B.狹義相對論C.光電效應D.光的量子理論【答案】D【解析】相對論是愛因斯坦自己提出的，量子論是普朗克、愛因斯坦等人共同創(chuàng)立的。7

19、.（2011·臨沂）某電視臺節(jié)目給了一個謎面“巨匠、17世紀、力學、英國”，答一偉大的科學家。你認為謎底是 （）A.伽利略B.牛頓C.普朗克D.愛因斯坦【答案】B【解析】普朗克和愛因斯坦生活在20世紀，排除C、D兩項，伽利略是意大利人，排除A項。8.（2011·臨沂）一位歷史學家在評價一位現(xiàn)代科學家時曾指出：“（他）的這些觀點表明科學已經(jīng)達到了能夠被人類所知的界限。一個清楚明白的宇宙已經(jīng)消失，代之而來的是一個全新的宇宙?！边@位科學家是指（）A.伽利略B.牛頓C.普朗克D.愛因斯坦 【答案】D【解析】據(jù)題干中的“現(xiàn)代科學家”這一信息可排除近代科學家“伽利略”和“牛頓”，據(jù)“宇

20、宙”這一信息可排除研究微觀世界的普朗克。9.（2011·福州）右圖所示為原子彈爆炸后形成的“蘑菇云”圖片，為原子彈爆炸提供理論基礎(chǔ)的科學家是（）A.牛頓B.愛因斯坦C.普朗克D.達爾文【答案】B【解析】為原子彈爆炸提供理論基礎(chǔ)的是愛因斯坦的相對論。10.（2011·臨沂）英國著名物理學家湯姆生在展望20世紀物理學前景時，講道：“動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式，現(xiàn)在，它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了?！逼渲械诙洹盀踉啤保纫院隗w輻射理論出現(xiàn)的“紫外災難”最為突出。為驅(qū)散這一“烏云” （）A.伽利略提出自由落體定律B.牛頓導出萬有引力定律C.普朗克創(chuàng)立量子理論D.

21、愛因斯坦提出相對論【答案】C【解析】針對黑體輻射理論出現(xiàn)的“紫外災難”而進行的科學研究是量子理論的提出。11.（2011·廣州二模）一位科學家為自己撰寫的悼詞：“他的妻子和妹妹已經(jīng)走了，他的終生摯友貝索也走了，現(xiàn)在該他了，既然過去和未來并無區(qū)別，生與死又何足道哉！”該科學家是（）A.伽利略B.達爾文C.愛因斯坦D.普朗克【答案】C【解析】“既然過去和未來并無區(qū)別”，這一信息體現(xiàn)了愛因斯坦的相對論。12.（2011·福建南安）2009年某一期的開心辭典節(jié)目，主持人出了一道題：“下列科學家與其科學成就的對應關(guān)系中，不正確的是？”選手被這個問題難住了，如打電話向你求助，你的判斷應

22、該是（） A.伽利略近代科學之父B.愛因斯坦標志人類進入科學時代C.達爾文提出了生物進化論D.普朗克宣告了量子論的誕生【答案】B【解析】標志人類進入科學時代的是牛頓的力學體系。二、非選擇題13.閱讀下列材料：材料一這一發(fā)現(xiàn)成為20世紀物理學研究的基礎(chǔ)，從那個時候起幾乎完全決定了物理學的發(fā)展。要是沒有這一發(fā)現(xiàn)，那就是不可能建立起分子、原子以及支配它們變化的能量過程的有用理論。諾貝爾物理獎獲得者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（這是物體

23、的特性值按：即逸出功）。那些表面上朝著垂直方向被激發(fā)的電子、將以最大的法線速度離開物體。愛因斯坦文集請回答：（1）材料一所述“這一發(fā)現(xiàn)”指的是什么？“這一發(fā)現(xiàn)”對物理學領(lǐng)域產(chǎn)生了什么影響？（2）材料二反映的是什么物理效應？這一效應與材料一“這一發(fā)現(xiàn)”的關(guān)系是什么？【答案】（1）量子理論。量子理論從根本上改變了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念，指導人們向物質(zhì)運動的各個層面進行深入探討，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發(fā)生了重大變革。（2）光電效應。愛因斯坦把量子理論推廣到光學中，成功地解釋了光電效應。14.閱讀下列材料：材料一“嫦娥奔月”的神話，只能表達人類對大地月球之間的一種朦朧關(guān)系，寄托了人類向往太空的精神幻想。18世紀牛頓創(chuàng)立了經(jīng)典力學理論后，運動三定律和萬有引力定律才為人類真正認識地球、展開對太空的研究奠定了科學基礎(chǔ)，機械動力、天文觀察裝置的發(fā)明和使用，天體中的一顆顆行星的發(fā)現(xiàn)又為人類正確認識宇宙帶來了希望。材料二20世紀愛因斯坦的相對論揭示了時間、空間與物質(zhì)分布、運動之間的辨證關(guān)系，提出了新的宇宙觀，同時使得現(xiàn)代物理學和天文