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学案1 近代物理学的奠基人和革命者,专题七 近代以来科学技术的辉煌,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。,课标要求,学习探究区,反馈训练区,教材问题解答,学习探究区,一、认识史上的飞跃,1.背景：意大利科学家伽利略创立了 ，推翻了亚里士多德的学说。 2.创立 (1)17世纪末，英国科学家牛顿得出了惯性定律和加速度定律，又总结出作用力和反作用力定律。牛顿的 构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。 (2)牛顿成功地导出了万有引力定律。 (3)1687年，牛顿撰写的 出版，标志着经典力学体系的初步建立。,历史叙述,答案,自由落体定律,运动三定律,自然哲学的数学原理,答案,3.意义 (1)牛顿的力学体系完成了人类对 认识史上的第一次理论大综合。 (2)它的确立使 和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。,自然界,力学,概念释义,“牛顿经典力学”：牛顿经典力学体系是一个以实验为基础、以数学为表达形式的力学体系。牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统的、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。,重点精讲,牛顿力学体系的特征及其局限性是什么？ (1)特征 注重实验。实验可以进一步揭示客观现象和过程之间的逻辑关系，并由此得出重要的结论。力学体系的数学化。主要运用他创立的微积分做计算工具，这种数学化源于自然界内在的数学关系。 (2)局限性：牛顿经典力学体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上。在牛顿力学体系中，存在着绝对的静止和绝对的时间。这种绝对的时空观符合人们的日常经验，但无法解释高速运动的物体运动的规律和微观世界中的粒子，这说明牛顿力学体系面临着危机和挑战。,关键点拨,牛顿力学体系是人类对自然规律进行的第一次理论性概括和总结，它以实验为基础、以数学为表达形式，是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。,深化探究,答案,探究点1 伽利略和牛顿对物理学的贡献 材料 但是，正是在物理学领域，牛顿进行了最有意义的研究。在这方面，他以伽利略的研究为基础，将后者的成果发展到辉煌的顶点。牛顿的一个朋友叙述了这位伟大的科学家是如何在观察果园里的苹果从树上掉下来时，受到解决这一难题的暗示的。 思考 据材料分析“伽利略的研究”是指什么？牛顿是如何将其“发展到辉煌的顶点”的？ 答案 伽利略的研究：发现自由落体定律。牛顿的发展：发现万有引力定律。,二、驱走乌云的太阳,历史叙述,1.量子理论的诞生 (1)基础：奥地利物理学家 对黑体的研究成果。 (2)诞生：1900年，德国物理学家 提出了量子概念，他在关于正常光谱能量分布定律的理论中阐述了这一思想，标志着量子理论的诞生。 2.量子理论的发展 (1)德国科学家爱因斯坦：将量子理论推广到光学中，成功地解释了 ，得出光具有波粒二象性的结论。 (2)法国物理学家德布罗意：提出 理论。 (3)奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。,斯蒂芬,普朗克,光电效应,物质波,答案,答案,3.量子论和量子力学的意义 (1)量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。 (2)量子理论让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念，使物理学乃至整个 的观念都发生了重大变革。 量子理论及在此基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理、原子核物理等学科的发展，标志着人类对客观世界的认识，开始从宏观世界深入到微观世界，开创了物理学的新纪元。,历史认识,自然科学,答案,深化探究,探究点2 量子理论的诞生 材料 英国著名物理学家汤姆生在展望20世纪物理学前景时讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。”他所说的第二朵“乌云”，尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。 思考 (1)驱走第二朵“乌云”的太阳是指什么？谁提出来的？ 答案 指物理学上的量子理论。它是由普朗克在1900年提出的。,答案,(2)这一理论的提出有何重大意义？ 答案 量子理论提出的意义：一是使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步；二是对化学、生物学等科学领域都产生了重大影响，推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活；三是它们不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了深远影响。,三、爱因斯坦的“时空”,历史叙述,1.主要内容 (1)狭义相对论：1905年，爱因斯坦发表了 一文，创立了 。认为时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。 (2)广义相对论：1916年，爱因斯坦建立了 。第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。,答案,论动体的电动力学,狭义相对论,广义相对论,答案,2.意义 (1)是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了 的可变性，而且说明，无论是空间还是时间都不可能单独发生变化，其改变与物质的运动和状态密不可分。 (2)是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生 了极其深远的影响。 (3)相对论同 一起，构成了现代物理学的基本理论框架。 相对论：爱因斯坦相对论包括狭义相对论和广义相对论。认为时间、空间和物体的质量随着物体运动速度的变化而变化，空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布。,概念释义,空间、时间,量子理论,重点精讲,为什么说相对论的提出是物理学领域的一次重大革命？ 它否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。它也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到 一个新的高度。 牛顿经典力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例(物体低速运动状态)，包含在相对论体系中。量子论则是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子论与相对论一起构成了现代物理学的基础。,归纳总结,答案,深化探究,探究点3 相对论的创立 材料 思考 (1)爱因斯坦是怎样推翻牛顿的理论的？ 答案 爱因斯坦打破了牛顿以来传统的绝对时空观，提出了狭义相对论和广义相对论，发展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。,答案,(2)如何理解牛顿的这番话？ 答案 相对论是在经典物理学基础上发展起来的，两者之间是继承与发展而不是相互排斥的关系。相对论只否定了牛顿力学的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学。相对论发展了牛顿力学，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，牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。,返回,课堂小结,反馈训练区,1,2,3,4,5,6,解析答案,1.爱因斯坦认为：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”这主要是因为伽利略( ) A.捍卫哥白尼日心说 B.奠定实验科学基础 C.发明了天文望远镜 D.发现自由落体定律 解析 伽利略运用科学的推理及观察实验的科学方法，奠定了实验科学的基础，标志着物理学的开端。,B,解析答案,1,2,3,4,5,6,2.英国天文学家埃德蒙哈雷在诗作致人杰中写道：“天空最深处的秘密被揭示，使最外面的天球旋转的力不再隐藏。现在已知骇人的彗星走过的弯曲路径；扫帚星的天象不再令人惊奇。我们看到，数学驱散云雾”据此判断这篇诗作是歌颂( ) A.伽利略 B.牛顿 C.爱因斯坦 D.达尔文 解析 从材料中“天空最深处的秘密被揭示，使最外面的天球旋转的力不再隐藏”、“数学驱散云雾”等信息可知诗作歌颂的是牛顿。,B,解析答案,1,2,3,4,5,6,3.如图是1970年英国发行的D系列1英镑纸币上的图案。牛顿身后是一根开花的苹果树枝，身边的桌上是他自制的第一架反射式望远镜。纸币背面左半部分的主要图案是各种椭圆形的天体运行轨道。纸币上纪念牛顿的贡献除反射式望远镜外还有( ) A.物体运动三大定律 B.万有引力定律 C.微积分 D.发现冥王星,1,2,3,4,5,6,解析 “椭圆形的天体运行轨道”说明了物体之间引力的存在。因而符合题目要求的为B项。 答案 B,解析答案,1,2,3,4,5,6,4.“黑体(能全部吸收外来辐射能的物体)腔壁由无数能量不连续的带电谐振子组成，它们所带的能量是一个最小能量单元的整倍数，这些带电谐振子通过吸收和辐射电磁波，与腔内辐射场交换能量。”下列与这一理论有关的说法正确的是( ) A.是实验科学，是近代科学形成的标志 B.时空的性质跟物质本身的分布状态有关 C.在一定程度上弥补了经典力学对微观世界认识的不足 D.与“自然界无跳跃”的原则基本一致 解析 从题干材料的描述可以看出，其涉及的是普朗克的量子论。量子论主要研究的是微观世界物质运动的情况，这弥补了经典力学对微观世界认识不足的局限。,C,解析答案,1,2,3,4,5,6,5.宇宙探险一书认为，由于科学家“揭示了时间、空间与物质分布、运动之间的辩证关系，提出了新的宇宙观，同时使得现代物理学和天文学如此结合而产生了天体物理学，为人类研究和探索宇宙提供了新的更广泛的途径。”你认为为此作出最重要贡献的应是( ) A.创立万有引力的牛顿 B.创立相对论的爱因斯坦 C.提出量子假说的普朗克 D.提出太阳中心说的哥白尼 解析 从材料“揭示了时间、空间与物质分布、运动之间的辩证关系”可以很容易地推断出答案为B。,B,解析答案,返回,1,2,3,4,5,6,6.经典物理学所面临的危机，终于在20世纪初被物理学发展史上的两场伟大的革命所解决。这两场革命使人类( ) A.拥有了研究宏观世界和微观世界的理论体系 B.放弃了经典物理学的思想方法和科学理论 C.否定了此前物理学取得的一系列成果 D.转变了人们的思维方式和社交方式 解析 注意时间“20世纪初”，这两场革命分别是爱因斯坦的相对论和普朗克的量子理论，分别使人们对宏观和微观世界的认识有了革命性的进步。,A,教材问题解答,解答,学习思考 1.牛顿力学体系的建立为什么会引起人类认识上的巨大飞跃？ 解答 (1)牛顿的力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。 (2)适用于整个太阳系、一切天体运动以及宇宙中的所有物体。 (3)使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。 (4)使科学摆脱了神学的束缚，向前发展。,解答,2.有人说，人类可以认识比已知事物更高层次上的事物，但我们永远不能认识宇宙的全部。你认为这种说法正确吗？请结合你了解的知识，谈谈自己的看法。 解答 正确。提示：人的生命是有限的，而宇宙是无限的。,自我测评 简述牛顿的主要科学成就及其影响。 解答 牛顿的主要科学成就是牛顿力学体系的建立，包括：惯性定律；加速度定律；作用力和反作用力定律；万有引力定律。影响：牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱；对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合；成为近代科学形成的标志。,解答,解答,返回,材料阅读与思考 材料中说“相对论是人类思想史上最伟大的成就之一”。你同意这一说法吗？为什么？ 解答 同意。因为相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空观，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。同时，也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。因此，相对论是人类思想史上最伟大的成就之一。,
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