2024-2025學年高中歷史專題七近代以來科學技術(shù)的輝煌一近代物理學的奠基人和革命者學案含解析人民版必修3

PAGE一近代物理學的奠基人和革命者課標闡釋時空構(gòu)建1.從時空觀念角度了解經(jīng)典力學創(chuàng)立的背景。2．從史料實證和歷史說明角度理解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容，相識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。3．從史料實證和歷史說明角度識記相對論、量子論的主要內(nèi)容，相識其意義。相識相對論和經(jīng)典力學之間的關(guān)系以及物理學理論創(chuàng)新的源泉和方法。4．運用唯物史觀理解近現(xiàn)代物理學的重大成就，評價其推動社會進步的意義。授課提示：對應(yīng)學生用書第67頁一、相識史上的飛躍——牛頓力學體系1．背景(1)在中世紀的歐洲，亞里士多德的學說長期被教會奉為教條。(2)伽利略在視察、試驗和推理的基礎(chǔ)上，創(chuàng)立了自由落體定律，推翻了亞里士多德的學說。2．內(nèi)容(1)牛頓的運動三定律，即慣性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。(2)牛頓從探討地球?qū)υ虑虻囊θ胧?，勝利地得出了萬有引力定律。(3)著作：1687年，《自然哲學的數(shù)學原理》出版，標記著牛頓力學體系的形成。3．意義(1)牛頓的運動三定律構(gòu)成了近代力學體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學的重要支柱。(2)牛頓的力學體系對自然界的力學現(xiàn)象做出了系統(tǒng)的、合理的說明，完成了人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合。(3)萬有引力定律的確立，使力學和天文學在理論上達到了相當完備的程度，并在生產(chǎn)和科學試驗中得到廣泛的應(yīng)用和驗證。二、驅(qū)走烏云的太陽——量子力學與量子論1．背景(1)19世紀的物理學領(lǐng)域，以牛頓力學為基礎(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界的重大探討課題。2．發(fā)展過程(1)奧地利斯蒂芬：1879年發(fā)覺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)覺了熱輻射過程中的能量分布規(guī)律。1900年提出量子概念，標記著量子理論誕生。(3)德國愛因斯坦：1905年利用量子理論說明光電效應(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、德國物理學家：建立量子力學。3．意義(1)量子力學成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導著人們向物質(zhì)運動的各個層面進行深化探討。(2)變更了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發(fā)生了重大變革。三、愛因斯坦的“時空”——相對論1．相對論的創(chuàng)立狹義相對論廣義相對論創(chuàng)立1905年，愛因斯坦發(fā)表《論動體的電動力學》1916年，愛因斯坦把狹義相對論推廣到加速運動的參考系中，建立了廣義相對論內(nèi)容時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變更而變更空間、時間不是獨立的實在，是物質(zhì)存在的形式意義反映了物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展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.影響(1)是對近代物理學理論框架的重大突破，揭示了空間、時間的可變性，說明白時空的變更和時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運動和狀態(tài)密不行分。(2)形成全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學和哲學都產(chǎn)生了深遠的影響。(3)相對論同量子理論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。eq\a\vs4\al(微小點撥)[圖解識記]近代物理學成就[名師指津]牛頓力學體系的特征(1)注意試驗。試驗可以進一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間的邏輯關(guān)系，并由此得出重要的結(jié)論。(2)力學體系的數(shù)學化。主要運用牛頓自己創(chuàng)立的微積分做計算工具，這種數(shù)學化源于自然界內(nèi)在的數(shù)學關(guān)系。[圖解識記]現(xiàn)代物理學成就[家國情懷]從牛頓經(jīng)典力學體系、量子理論到相對論的提出，相識近代自然科學的宏大成就和科學家探究自然的科學精神。[易錯提示]愛因斯坦的相對論只是否定了牛頓的肯定時空觀，沒有否定整個牛頓力學。牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例。牛頓力學是整個力學的基礎(chǔ)，牛頓所創(chuàng)建的概念，至今仍指導著我們的物理學思想。相對論發(fā)展了牛頓力學，打破了傳統(tǒng)的肯定時空觀。[學習思索]牛頓力學體系的建立為什么會引起人類相識上的巨大飛躍？(教材P121)牛頓力學體系對自然界的力學現(xiàn)象作出了系統(tǒng)、合理的說明，使科學擺脫了神學的束縛而不斷發(fā)展；隨著牛頓力學體系在生產(chǎn)和科學試驗中的廣泛應(yīng)用，其驚人的科學預見力和巨大的理論指導意義得到體現(xiàn)。這就從理論和實踐兩個角度推動了人類相識的巨大飛躍。[學習思索]有人說，人類可以相識比已知事物更高層次上的事物，但我們恒久不能相識宇宙的全部。你認為這種說法正確嗎？請結(jié)合你了解的學問，談?wù)勛约旱目捶ā?教材P123)提示：這種說法是正確的。19世紀在牛頓力學體系的基礎(chǔ)上，聲學、光學、電磁學和熱學等新興學科取得了長足的進步，將人類對自然界的相識推動到前所未有的高度，經(jīng)典物理學達到了頂峰。但是19世紀末，物理學的一系列新發(fā)覺，無法用經(jīng)典力學來說明，相對論和量子理論的提出，使人類的認知領(lǐng)域又進一步拓寬，發(fā)展到探討宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界。人類的相識從已知的事物發(fā)展到更高層次的事物，但是宇宙未知的事物是無限的，因此我們恒久不能相識宇宙的全部。授課提示：對應(yīng)學生用書第68頁探究主題一牛頓經(jīng)典力學體系史料愛因斯坦說：“牛頓第一個勝利地找到了一個用公式清晰表達的基礎(chǔ)。從這基礎(chǔ)動身，他用數(shù)學的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣的現(xiàn)象并且同閱歷相符合?！碧骄奎c：據(jù)史料及所學學問，牛頓最突出的貢獻是什么？其理論體系有何特點？提示：貢獻：牛頓運動三定律及萬有引力定律，完成了人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合。特點：以試驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學為表達形式，具有嚴密邏輯體系。辨證相識牛頓力學體系的貢獻及其局限性(1)貢獻：①建立起一個完整的力學理論體系，實現(xiàn)了物理學史上的第一次大飛躍。②牛頓力學體系以嚴格的數(shù)學方法和邏輯體系把宇宙間的運動統(tǒng)一起來，對人類說明與預見物理現(xiàn)象具有確定性的意義。③到19世紀，在經(jīng)典力學的基礎(chǔ)上，光學、熱力學、電磁學、天體物理學等新興學科取得了長足發(fā)展，把人類對自然界的相識推動到前所未有的深度和廣度。(2)局限性：①牛頓力學體系建立在日常生活中常見的低速運動的物質(zhì)之上，時間和空間被視為與物質(zhì)運動無關(guān)而獨立存在，是肯定的。②無法說明高速運動的物體運動的規(guī)律和微觀世界中的粒子。探究主題二量子論和相對論史料一(英國)皇家學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宏大的成就之一，或許就是最宏大的成就?！薄?921年……愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者而得獎，但相對論始終沒有獲諾貝爾獎?！獏菄ⅰ犊茖W的歷程》探究點一：史料一為什么說相對論是“最宏大的成就之一”？“相對論始終沒有獲諾貝爾獎”說明白什么問題？提示：(1)緣由：相對論否定了經(jīng)典力學的肯定時空觀，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，將其概括在相對論力學之中，將物理學發(fā)展到一個新的高度。問題：相對論超出了人們的日常思維、閱歷和感受，很難被人們理解和接受。史料二能量子鉆進物體的表面層……把它的全部能量賜予了單個電子……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?！稅垡蛩固刮募诽骄奎c二：據(jù)史料二回答，愛因斯坦這一探討的理論基礎(chǔ)是什么？他在這一方面有何貢獻？提示：理論基礎(chǔ)：普朗克于1900年提出的量子假說，量子論宣告誕生。貢獻：用量子理論勝利說明白光電效應(yīng)。探究點三：為什么說相對論和量子論使人類對自然世界的科學探究又躍上了一個新的高度？提示：相對論和量子論彌補了經(jīng)典力學在相識宏觀世界和微觀世界方面的不足，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式。1．量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱(1)量子理論和相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)。經(jīng)典物理學所適用的主要是我們?nèi)粘Ｉ钪械奈锢憩F(xiàn)象，但在宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界面前，就顯得不太夠用了。(2)量子理論的形成標記著人類對客觀規(guī)律的相識，起先從宏觀世界深化到微觀世界；同時，在量子理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子力學，極大地促進了原子物理、固體物理和原子核物理等科學的發(fā)展。(3)相對論的提出否定了經(jīng)典力學的肯定時空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘閱歷建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。(4)量子理論和相對論彌補了經(jīng)典物理學的缺點，掀起了物理學的革命，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。2．牛頓經(jīng)典力學、相對論和量子論三者之間的關(guān)系(1)牛頓力學的創(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的繼承和發(fā)展，否定了牛頓力學的肯定時空觀，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(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)世界的相識深化到微觀領(lǐng)域和宏觀宇宙世界，彌補了經(jīng)典物理學的缺點。量子論和相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式。(4)三者是繼承與發(fā)展的關(guān)系，一起推動了物理學的發(fā)展。自我測評(教材P124)簡述牛頓的主要科學成就及其影響。思路點撥：主要從牛頓力學體系的內(nèi)容及其地位、影響等方面進行回答。答案提示：牛頓的主要科學成就是建立牛頓力學體系，包括：慣性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律及萬有引力定律。影響：①牛頓的運動三定律構(gòu)成了近代力學體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學的重要支柱。②牛頓的力學體系對自然界的力學現(xiàn)象做出了系統(tǒng)的、合理的說明，從而完成了人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合。材料閱讀與思索(教材P124)材料中說“相對論是人類思想史上最宏大的成就之一”。你同意這一說法嗎？為什么？思路點撥：先答出觀點，然后用相對論的重要意義來說明。答案提示：同意。緣由：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，可以廣泛地說明不同運動狀態(tài)的物質(zhì)，創(chuàng)立了一個全新的物理學世界，極大地擴展了物理學應(yīng)用的領(lǐng)域。②它打破了經(jīng)典物理學肯定化的思維模式，為人們供應(yīng)了辯證地看待世界的途徑。③它不僅對物理學本身，而且對自然科學和整個人類的思維都產(chǎn)生了不行磨滅的影響，是人類思想發(fā)展史上的一次重大變革。[隨堂訓練]對應(yīng)學生用書第69頁題組1相識史上的飛躍1．發(fā)覺了自由落體定律并為近代經(jīng)典力學的創(chuàng)立和發(fā)展奠定基礎(chǔ)的科學家是()A．伽利略 B．哥白尼C．牛頓 D．普朗克解析：伽利略在視察試驗和推理的基礎(chǔ)上，創(chuàng)立了自由落體定律。答案：A2．“1687年，他出版了聞名的《自然哲學的數(shù)學原理》一書，用數(shù)學方式說明白哥白尼的學說和天體運動現(xiàn)象，提出了物體運動的三大定律和萬有引力定律等?！边@句話中的“他”是()A．伽利略 B．牛頓C．愛因斯坦 D．普朗克解析：依據(jù)關(guān)鍵信息“物體運動的三大定律和萬有引力定律”，即可得出B項正確。答案：B3．視察下圖，據(jù)圖可以得出西方近代自然科學發(fā)展的主要特點是()A．生活實踐閱歷的總結(jié)B．好用性技術(shù)，應(yīng)用性強C．科學視察、試驗的方法D．重閱歷綜合，輕視理論探討解析：伽利略通過試驗得出了自由落體運動規(guī)律。牛頓通過視察蘋果落地的現(xiàn)象，起先思索，最終得出了萬有引力定律。答案：C題組2驅(qū)走烏云的太陽4．為解決熱輻射理論上的疑點，普朗克提出量子理論，其中“量子”的含義是()A．微觀世界的各種粒子 B．比原子更小的粒子C．微觀粒子的能量 D．能量的基本單位解析：本題考查學生對歷史概念的相識。依據(jù)所學學問可知“量子”即能量子，是能量的基本單位。答案：D5．“它打開了人類相識微觀世界的大門，深刻地變更了人們的生活、生產(chǎn)和觀念……標記著一個新紀元的到來！”這里的“它”是指()A．經(jīng)典力學 B．進化論C．量子論 D．相對論解析：從材料中“打開了人類相識微觀世界的大門”信息可知，C項符合題意。答案：C題組3愛因斯坦的“時空”6．“依據(jù)這一理論，將時間和空間說成是肯定的是沒有意義的，因為對這兩種范疇的測量通常隨著視察者的運動而變更”。這一理論是()A．日心說 B．經(jīng)典力學C．進化論 D．相對論解析：從題干材料時間和空間不是肯定、“隨著視察者的運動而變更”可知是愛因斯坦的相對論，故選D項。答案：D7．2017年10月16