高中历史 第7单元 近代世界科学技术的发展 第19课 物理学的长足进步学案 北师大版必修3

第19课物理学的长足进步学习目标1了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。2知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义 。1重点：伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。2难点：物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。自 主 预 习探 新 知一、牛顿与经典力学1背景(1)欧洲中世纪的封建时代，由于封建主义的封闭和禁锢，科学技术的发展十分缓慢。(2)14世纪以后，随着资本主义萌芽的产生和新航路的开辟，对科学技术的发展提出了要求。(3)16世纪末，欧洲开始进入近代科学技术的发展时期。2地位经典力学体系的建立，成为近代科学技术发展史上的一个重要里程碑。3主要内容(1)物体运动三定律，是机械运动的基本规律，主要包括惯性定律、加速度定律和作用与反作用定律。(2)万有引力定律则认为，宇宙间的一切物体都有互相吸引的力，并给出计算两个物体之间吸引力的公式。4形成标志1687年出版的自然哲学的数学原理。5意义经典力学体系的建立，成为近代科学技术发展史上的一个重要里程碑。对此后两个世纪科学的发展，产生了深刻的影响。二、爱因斯坦和相对论1背景(1)经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，宇宙中存在着绝对的静止和绝对的时间。(2)随着科学实验的进步，人们发现这种理论无法解释研究中出现的一些新问题，经典力学面临着严峻的挑战。2提出20世纪初，爱因斯坦提出了相对性原理和光速不变原理，进而创立了相对论，包括狭义相对论和广义相对论。3内容(1)狭义相对论：光速是物质运动的极限速度。物体的质量是一个变量，它随着物体运动速度的增加而增加，同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。这就将伽利略和牛顿以来的绝对时空观发展到相对论时空观。(2)广义相对论：它揭示了四维时空同物质的统一关系，从而在更深层次上否定了绝对时空观。4意义(1)相对论的创立，为物理学的发展开辟了广阔道路，引起了一场深刻的物理学革命。(2)否定了传统的绝对时空观念，揭示了时间和空间的辩证关系，把空间、时间和物质联系起来，创立了新的时空观，进一步丰富和发展了经典力学，并把它概括在相对论理论之中。(3)相对论以其新的世界观和方法论，促进了人类的认识能力和思维模式的发展。特别提示相对论和经典力学的关系爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的概括，而不是否定。爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿经典力学的绝对时空观，并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，牛顿所提出的很多概念，至今仍指导着我们的物理学思想。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。图解历史近现代科学理论三、量子论的创立1背景随着现代科学的发展，人类探求自然的奥秘已经进入到微观世界，特别是电子和放射线的发现，使人们的研究开始进入原子内部。2创立(1)1900年，德国物理学家普朗克提出了著名的“量子假说”。(2)1905年，爱因斯坦提出了光量子论，并成功地解释了光电效应。(3)丹麦物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子结构模型，丰富了量子论。(4)到1925年左右，量子力学最终建立。3意义(1)量子论极大地拓展了人类对微观世界的认识，是20世纪人类所取得的最有成就的理论之一。(2)引起物理学的一场重大革命，并促进了现代科学技术的突破性发展。(3)揭开了微观世界的奥秘，改变了人们对整个物质世界的认识。知识网络(教师用书独具)知识精要1.牛顿创建了万有引力定律和力学三定律，建立了经典力学，改变了自古代中世纪以来人们的认识论和方法论。2.19世纪末20世纪初，普朗克提出了量子假说，爱因斯坦提出了相对论，改变了人们认识世界的角度和方式，标志着人类迈入现代科学技术时代。3.量子论和相对论一起，构成了现代物理学的基础。合 作 探 究攻 重 难经典力学史料牛顿的物理学分析方法现今开始不仅被应用于物质世界，而且被应用于思想知识的整个领域及人类社会。正如伏尔泰(法国著名的启蒙思想家)所说的，“整个自然界、所有行星竟会服从永恒的法则这是非常奇异的”。寻找决定人类事物的这些永恒法则，是法国革命之前的所谓的启蒙运动的实质。美斯塔夫里阿诺斯全球通史史料解读史料的主旨是“牛顿的物理学分析方法”，史料关键句是第一句，说明了牛顿的物理学分析方法对物质世界和人类社会两个层面的影响。伏尔泰所说的“永恒的法则”指的是什么？根据史料并结合所学知识，分析牛顿经典力学对启蒙运动产生的影响。【提示】“永恒的法则”：牛顿的万有引力定律。影响：受自然界存在着“规律和法则”的启发，启蒙思想家开始了对人类社会发展规律的探究；牛顿经典力学为启蒙思想家探求人类社会的法则提供了科学理论依据。经典力学的特征和意义1特征(1)注重实验。实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑关系，并由此得出重要的结论。(2)数学化。这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。(3)研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。后来科学发现所揭示的是人们没有直接经验的微观现象，表明人们对物质世界的认识在不断深入。2意义(1)把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类认识自然的历史上对自然规律的第一次总结与概括。(2)形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系，标志着近代科学的形成和人类科学时代的开始。(3)牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。(4)牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础；打击了神学，促进了人类思想的解放。近代科学发展的原因项目原因社会原因资本主义的发展为科技发展奠定了物质基础，这是近代自然科学创立发展的社会基础思想基础文艺复兴、宗教改革和启蒙运动，为近代自然科学的诞生和发展奠定了思想基础制度基础欧洲资本主义国家保护、奖励科技发明，改革教育制度和专利制度，组织科研机构，推动了近代科学的创立和发展外在因素中国的四大发明、阿拉伯文化和希腊自然哲学传入西欧，开阔了人们的眼界，并为科学研究提供了丰富的素材主观原因科学家的努力探索，促进了科学的发展当 堂 达 标固 双 基1伽利略指出：“科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。”这说明了() 【导学号：14322324】A伽利略否定了古代圣人的研究成果B伽利略论证了哥白尼的“日心说”C伽利略重视实验在科学研究中的作用D伽利略的成就为相对论的创立奠定了基础C根据题干中的“应该在实验中和以实验为基础的理论中去找”可知，伽利略重视实验的作用，开始用实验开辟前所未有的实验科学时代，故选C项。2大国崛起解说词指出：“三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么会往低处流？太阳为什么会升起落下？这些今天看来简单至极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的”。这些“当时却是根本无法认识和把握”的问题，终于被人类破解的标志性科学成就是() 【导学号：14322325】A牛顿的经典力学B达尔文进化论C爱因斯坦相对论 D普朗克量子论A牛顿的经典力学体系展现了宏观世界自然和人类社会的关系，万有引力定律可以解释材料中的现象，故选A项。3牛顿在自然哲学的数学原理序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象。”据此，牛顿注重()A总结前人的理论研究成果B实验和数学运算的有机结合C实验、理论和应用相结合D运用哲学原理解释自然现象C根据材料中“从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象”得出牛顿注重实践，不是前人的理论研究成果，故A项错误；材料中没有涉及对数学运算的论述，故B项错误；根据材料中“从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象”得出牛顿注重的是理论和应用相结合，故C项正确；材料中强调的是哲学的任务，不是运用哲学原理解释自然现象，故D项错误。4量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步，成为20世纪重要的科学理论，提出量子论假说的是() 【导学号：14322326】A牛顿 B普朗克C爱因斯坦 D玻尔B19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到原子内部，微观的粒子运动不能用经典论的理论来说明，1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说。5爱因斯坦说自己是站在牛顿的肩上取得了科学成就。下列关于牛顿力学体系与爱因斯坦相对论关系的说法，不正确的是() 【导学号：14322327】A牛顿力学体系是相对论在低速状态下的一个特例B相对论出现后，牛顿力学体系失去了其存在的价值C相对论否定了牛顿力学体系的绝对时空观D相对论继承和发展了牛顿力学体系B爱因斯坦相对论是对牛顿力学体系的继承和发展，牛顿力学体系是相对论在低速状态下的一个特例，因此不能说牛顿力学体系失去了其存在的价值，故B项错误。 620世纪最深刻的科学革命是量子论和相对论的建立。这两个理论的共同之处有() 【导学号：14322328】突破了经典物理理论否定了传统狭隘观念论证了质能转换关系扩大了人类认识领域A BC DC突破了经典物理理论是量子论和相对论的共同之处，故正确；量子论使人们的研究从宏观领域深入到微观领域，相对论打破了牛顿的绝对时空观，都是对传统观念的否定，故正确；论证了质能转换关系的是相对论，量子论没有这个内容，故错误；量子论和相对论都扩大了人类的认识领域，故正确；C项符合题意。7阅读下列材料，回答问题。 【导学号：14322329】材料一人文主义哲学运动内在的推动力也就是对崭新的世界知识的迫切需求，这种需求最后在自然科学的建立和自然科学按原则而扩展的过程中获得了实现。但是，此事发生的方式和赖以完成的思想形式，在所有重要观点上，都表现出依赖于由于吸收了希腊哲学而产生的刺激因素。德文德尔班哲学史教程材料二在牛顿描述的世界中，处处充满着井然有序的规律和法则于是更多的人开始建立这样一种世界观：既然物质世界有着如此的自然规律，那么在人类社会的发展中，也应该有类似的规律存在，只要能将牛顿破解自然之谜的科学方法，运用于人类社会，那么社会发展的规律也能被掌握。电视纪录片大国崛起(1)根据材料一，指出“人文主义运动”的内在推动力及其与近代自然科学的关系。(2)概括材料二的核心观点，并说明十七八世纪的欧美思想家从牛顿科学体系中获得启发或借鉴后，进行的历史实践。解析第(1)问的第一小问，由“吸收了希腊哲学而产生的刺激因素”可知，推动力是文艺复兴运动。第二小问“关系”根据材料中的“在自然科学的建立和自然科学按原则而扩展的过程中获得了实现”即可分析作答。第(2)问的第一小问，“观点”根据材料中的“既然物质世界有着如此的自然规律，那么在人类社会的发展中，也应该有类似的规律存在”进行概括即可。第二小问由“社会发展的规律也能被掌握”和十七八世纪的欧美思想家可知，该实践是启蒙运动。答案(1)内在推动力：对崭新的世界知识的迫切需求。关系：文艺复兴运动推动了自然科学的诞生。(2)核心观点：科学改变了人的世界观；科学解放了人们的思想。思想家们的实践：启蒙运动。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375