高中历史必修三人教版:第11课 物理学的重大进展

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(2)标志着近代自然科学的形成。牛顿力学最显著的特征,一是注重实验,实验 可以进一步揭示客观现象和过程之间的内在逻辑关系,并由此得出重要结论;二是 它的数学化,自然的数学结构是近代科学先驱深信不疑的真理。因此,牛顿力学体 系的建立标志着近代科学的形成。
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第11课 物理学的重大进展
探究点一 探究点二
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2.1999年,美国《时代》周刊推出世界风云人物,并对其中一位评价如下:“他为20 世纪的科学思想洒下了种子,为现在的科技年代开辟道路。……不但对科学界造 成巨大震撼,对人文主义、文化和政治也带来重大影响。从此以后,无人再相信世 界上有绝对的东西。”“他”是( ) A.牛顿 B.法拉第 C.普朗克 D.爱因斯坦 解析:从“20世纪”这一时间信息可以排除A、B两项;从材料中“无人再相信世界上 有绝对的东西”可推断出,这是指爱因斯坦的相对论,故C项错误,D项正确。 答案:D
观点——通常用不能理解的数学公式解释——表明科学已经达到了能够被人类
所知的界限。
——[美]杰里·本特利、赫伯特·齐格勒《新全球史》
互动探究(1)据史料,概括指出爱因斯坦相对论的主要内容及其在科学发展史
上的地位。
(2)据史料并结合所学知识,指出爱因斯坦的理论与牛顿力学理论最明显的区
别。
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探究点一 探究点二
提示(1)主要内容:时间和空间是相对的。地位:表明科学已经发展到被人类所 知的高度。
(2)牛顿力学理论的时空观是绝对的,爱因斯坦的时空观是相对的。 (3)相对论一方面否定了牛顿力学的绝对时空观,揭示了时间和空间的本质属性; 另一方面也发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中,把物理学推进到一个新 的高度。
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相对论的创立
1.背景 到了19世纪,随着物理学研究的进展,经典力学无法解释研究中遇到的一些新 问题,面临着挑战。 2.创立 (1)狭义相对论认为,物体运动时,质量会随着物体运动速度增大而增大,同时空 间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化,即会发生尺缩效应和钟慢效应。 (2)广义相对论认为,空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况,也取决于 物质本身的分布状态。
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典例分析
“在这篇具有划时代意义的论文中,他将天体、地球联系在一起,并将其放到整 个宇宙体系中进行研究……认为整个宇宙中的物体都遵守这一定律,并运用数学 推理证明这套理论适用于世界上一切运动中的物体。”“这一定律”是指( )
A.哥白尼的太阳中心说 B.牛顿的万有引力定律 C.爱因斯坦的相对论学说 D.普朗克的量子论假说
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5.阅读下列材料,回答问题。 (英国)皇家学会会长汤姆逊致辞说:“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的 成就之一,也许就是最伟大的成就,它不是发现了一个孤岛,而是发现新的科学思想 的新大陆”……1921年,爱因斯坦获得了诺贝尔奖。这奖来的十分不易。 材料中说“相对论是人类思想史上最伟大的成就之一,也许就是最伟大的成就”,你 是否同意?请说明理由。
答案:B
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牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系
史料导入
阿尔伯特·爱因斯坦的相对论产生了重大影响……根据这一理论,将时间和空
间说成是绝对的是没有意义的,因为对这两种范畴的测量通常随着观察者的运动
而改变。也就是说,对于测量者来说,空间和时间是相对的。对于门外汉来说,这些
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题目立意:本题旨在通过对牛顿经典力学特征的认识,考查从材料中提取有效信 息并分析历史问题的能力。
解题指导:解答本题,首先要从材料中提取“划时代”“定律”“数学推理”等有效信 息。在此基础上,再对题目涉及的理论进行筛选。牛顿把地球上的物体运动和天 体的运动概括在同一理论之中,开创性地提出了万有引力定律,形成了一个以实验 为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系。因此,B项符合题意。
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3.意义 (1)相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。 (2)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。 (3)它也发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。 自主思考19世纪,经典力学为什么会面临重大危机?相对论进一步发展了经典力 学的表现是什么? 提示:原因:19世纪,随着科学的进步,人们对自然界的认识进一步深化;经典力学 的绝对时空观无法解释物理学研究中遇到的新问题。表现:打破了经典力学的绝 对化思维模式,为人们提供了辩证地看待世界的途径。
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典例分析
“本来,亚里士多德的逻辑、欧几里德的数学和牛顿的物理学共同构成了欧洲
人的宇宙观,现在看来,它坍塌了。”直接导致欧洲人的宇宙观“坍塌”的是( )
A.启蒙运动的发展
B.工业革命的拓展
C.爱因斯坦相对论的提出 D.世界市场的形成
题目立意:本题旨在通过对爱因斯坦相对论影响的理解和认识,考查分析和解
-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-
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量子论的诞生与发展
1.背景:19世纪末20世纪初,电子和放射线的发现,打开了原子的大门,人们对物 质的认识深入到了原子内部。
2.过程 (1)1900年,德国物理学家普朗克提出了量子假说,宣告了量子论的诞生。 (2)爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应,丹麦物理学家玻尔提出了有 关原子的量子理论。 (3)20世纪30年代,量子力学建立起来。
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名师精讲
(1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律,这些定律有一个不容忽视的 前提,即物体运动是在低速情况下,这些定律才适用。相对论力学出现后,牛顿力学 并未失去光辉。当物体运动的速度远远低于光速时,相对论力学定律就趋近于牛 顿的经典力学定律。
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3.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论, 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。这表明( ) A.科学是可以不断突破前人的成就而向前发展的 B.科学是沿着否定之否定规律向前发展的 C.经典力学在牛顿时期是绝对正确的 D.经典力学在爱因斯坦时期是一种错误 解析:相对论是在突破了经典力学的局限而向前发展的,故A项说法正确。科学的 发展并非全都是在后者否定前者的基础上发展的,故B项说法错误;C、D两种说法 明显错误。 答案:A
重大影响。
3.认识经典力学在近代
自然科学理论发展中
的历史地位,分析经典
力学与相对论之间的
关系。
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经典力学
1.伽利略的贡献 (1)成就:伽利略通过实验,发现了自由落体定律等物理学定律。 (2)意义:改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念,开创了以实验 事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,为后来经典力学的创立和发展奠定 了基础。 2.牛顿的贡献 (1)成就:1687年,牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书,提出了物体运动三 大定律和万有引力定律等。 (2)意义:形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,即经 典力学体系。
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牛顿力学体系的意义 史料导入
牛顿所做的一切成为科学革命的象征,不过这绝不意味着欧洲科学变革的终结。 在天文学家和物理学家层出不穷的新发现的鼓舞下,其他领域的科学家也开始放 弃古典科学的权威思想,努力以新方法解释自然界。17、18世纪的科学家通过直 接观察自然现象来检验自己的理论,并运用数学推理进行解释,从而引发了解剖学、 物理学、微生物学、化学和植物学的彻底变革。
(3)为启蒙运动的兴起创造了条件。由于牛顿证明了地上的力学也能应用于天 上的星球,从而昭示了一种简单而统一的自然规律的存在。由此人们发现,原来整 个错综复杂、扑朔迷离的自然界,不过是一个按某种法则运转的巨大的机械装置, 而且没有上帝的地盘。于是,传统的宗教信仰被动摇,唯物主义思潮开始盛行。到 18世纪后期,欧洲的知识精英大多对基督教持怀疑态度,这种情况在法国尤其突出。 启蒙思想家在牛顿启发、激励下所进行的种种思考,在历史上曾起过非常积极的 作用,有力地推动了现代文明的发展和人类社会的进步。
——[美]杰里·本特利、赫伯特·齐格勒《新全球史》
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互动探究(1)据史料并结合所学知识,说明牛顿在物理学领域的贡献。 (2)据史料,概括指出牛顿为自然科学研究领域带来的新变化。 (3)17、18世纪自然科学的发展对社会科学的发展产生了怎样的影响? 提示(1)提出了物体运动三大定律和万有引力定律,建立了经典力学体系。 (2)形成了以实验为基础、以数学为表达形式的新的科学研究方法;引发了自然 科学领域的彻底变革。 (3)进一步打破了教会的精神枷锁,推动了人们的思想解放,为启蒙运动创造了条 件。
第11课 物理学的重大进展
第四单元 近代以来世界的科学发展历程
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第11课 物理学的重大进展
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第11课 物理学的重大进展
学习目标
思维脉络
1.识记经典力学、相对
论和量子论的主要发
展历程和主要内容。
2.理解近代物理学取得
突出成就的历史条件,
分析相对论和量子论
诞生的主要原因及其
(2)20世纪初,爱因斯坦提出相对论,否定了牛顿的绝对时空观,指出了时间和空 间的辩证关系,即时间和空间不是绝对不变的,而是随着物质的运动而变化,物质质 量随运动速度的变化而变化。爱因斯坦还提出质能转化原理,奠定了利用原子能 的理论基础,加深了人们对物质和运动的认识,在哲学和科学上都具有重大意义。
(3)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。
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第11课 物理学的重大进展
探究点一 探究点二
名师精讲
(1)促进了物理学的发展。由机械运动的三大定律(惯性定律、加速度与力的 关系、作用力与反作用力)和万有引力定律组成的牛顿力学体系,正确地反映了宏 观物体低速运动的客观规律,实现了自然科学的第一次理论性的大综合,这是人类 对自然认识的一个飞跃。
决历史问题的能力。
解题指导:1905年,爱因斯坦提出了相对论,揭示了时间和空间的本质属性,从根
本上打破了牛顿的绝对时空观,引发了物理学领域的一场革命,这导致了欧洲人宇
宙观的革命性变化。
答案:C
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1.伽利略被称为“近代科学之父”,主要是因为他( ) A.开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学 B.用实验的方法证明了哥白尼“日心说”的正确性 C.通过研究发现了自由落体定律等物理学定律 D.否定了古希腊以来关于物体大小决定下降速度的认识 答案:A
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3.意义 (1)量子论使人类对微观世界的基本认识取得了革命性的进步,成为20世纪最深 刻、最有成就的科学理论之一。 (2)相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足,它 们构成了现代物理学的基础。 (3)量子论和相对论的提出,不仅推动了物理学自身的进步,而且开阔了人们的视 野,改变了人们认识世界的角度和方式。 自主思考量子论和相对论的提出有什么共同点? 提示:都建立在实验的基础之上;都发展了经典力学,弥补了经典力学的不足;都 改变了人们思维的角度和方式。
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第11课 物理学的重大进展
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4.1900年,普朗克提出了一个重要的物理学常数——普朗克常数,以调和经典物理 学理论研究热辐射规律时遇到的矛盾。基于普朗克常数的假设,他推导出黑体辐 射的普朗克公式,圆满地解释了实验现象。这个成就的主要意义是 ( ) A.揭开量子力学的序幕 B.提出了光量子理论 C.建立了量子力学 D.提出了原子理论 解析:提出光量子理论的是爱因斯坦,提出原子理论的是玻尔,量子力学的建立是 在20世纪30年代,故B、C、D三项说法均错误。普朗克提出的量子假说揭开了量 子力学的序幕,故选A项。 答案:A
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