1、第四單元近代以來世界的 科學發(fā)展歷程 第11課物理學的重大進展,1.通讀課文,勾畫并記憶以下知識點： (1)伽利略的物理學成就和牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學體系。 (2)相對論的提出及其對物理學的發(fā)展。 (3)量子理論的提出和量子力學的建立。 (4)重點掌握相對論和量子理論對物理學的發(fā)展。,2.在掌握近代以來世界科學發(fā)展脈絡的基礎(chǔ)上,探究思考： (1)如何認識經(jīng)典力學在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位? (2)現(xiàn)代物理學的歷史影響是什么? (3)量子理論和相對論的提出有什么共同點?這說明了什么?,一、經(jīng)典力學 1.背景：_不僅解放了人們的思想,也對科學研究 產(chǎn)生了重要影響。 2.伽利略： (1)貢獻。 通

2、過實驗證實,外力并不是維持運動狀態(tài)的原因,只是改變運 動狀態(tài)的原因。 發(fā)現(xiàn)了_等物理學定律。,文藝復興運動,自由落體定律,(2)意義。 改變了古希臘哲學家亞里士多德以來有關(guān)運動的觀念。 開創(chuàng)了以_為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學。 為后來經(jīng)典力學的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。,實驗事實,3.牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學體系： (1)標志：1687年,出版了自然哲學的數(shù)學原理一書,提出 了物體運動三大定律和_等。 (2)特征：以實驗為基礎(chǔ)、以_為表達形式。 (3)意義。 對解釋和預見物理現(xiàn)象,具有決定性意義。 根據(jù)萬有引力定律,人們發(fā)現(xiàn)了海王星等。,萬有引力定律,數(shù)學,二、相對論的創(chuàng)立 1.背景：19世紀,經(jīng)典

3、力學面臨著挑戰(zhàn)。 2.創(chuàng)立：20世紀初的德國物理學家_提出。 3.內(nèi)容： (1)狹義相對論：物體運動時,_會隨著物體運動速度增大 而增加,同時,空間和時間也會隨著物體運動速度的變化而變 化。 (2)廣義相對論：空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動情 況,也取決于物質(zhì)本身的_。,愛因斯坦,質(zhì)量,分布狀態(tài),4.意義： (1)相對論的提出是物理學領(lǐng)域的一次重大革命。 (2)它否定了經(jīng)典力學的_,深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。 (3)發(fā)展了牛頓力學,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。,絕對時空觀,【思維點悟】如何理解相對論是一把雙刃劍? 提示：相對論的提出是物理學上的巨

4、大突破,特別是核能的開發(fā)和利用,它是一把雙刃劍,合理利用核能將造福人類,否則將會威脅世界和平甚至整個人類的生命財產(chǎn)安全。,三、量子論的誕生與發(fā)展 1.背景： (1)19世紀末20世紀初,人們對物質(zhì)的認識深入到了_。 (2)微觀的粒子運動不能用_的理論來說明。 2.過程：,原子內(nèi)部,經(jīng)典力學,量子假說,光電效應,量子力學,3.意義： (1)使人類對_的基本認識取得革命性的進步。 (2)量子論與相對論一起,構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ),彌補了經(jīng) 典力學在認識_和微觀世界方面的不足。 (3)不僅推動了物理學自身的進步,而且開闊了人們的視野,改 變了人們_和方式。,微觀世界,宏觀世界,認識世界的角度,【易錯

5、辨析】量子假說量子力學體系 1900年,為解決熱輻射理論上的疑點,普朗克提出了量子假說。但這并不是量子力學的全部,繼普朗克的量子假說之后,愛因斯坦提出了光的量子理論,丹麥物理學家玻爾提出了原子的量子理論。20世紀30年代研究微觀粒子運動規(guī)律的量子力學體系建立起來。,一、判斷正誤 1.伽利略繼承古希臘哲學家亞里士多德以來有關(guān)運動的觀念, 開創(chuàng)了近代科學。( ) 提示：伽利略通過實驗,發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學定律,大大改變了古希臘哲學家亞里士多德以來有關(guān)運動的觀念,開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學。,2.牛頓在自然哲學的數(shù)學原理一書中提出了微積分的體 系。( ) 提示：牛頓在自

6、然哲學的數(shù)學原理一書中,提出了物體運 動三大定律和萬有引力定律等,而非微積分的體系。 3.德國物理學家普朗克獨自一人創(chuàng)立并完善了量子理論。( ) 提示：1900年,德國物理學家普朗克提出了量子假說,宣告了量 子論的誕生,為量子理論奠定了基石。后來,經(jīng)過愛因斯坦與玻 爾的發(fā)展完善,20世紀30年代,量子力學建立起來。,4.相對論和量子論的出現(xiàn)是現(xiàn)代物理學的偉大貢獻。( ) 提示：相對論和量子論發(fā)現(xiàn)人們?nèi)粘＝?jīng)驗之外的宏觀世界和微觀世界的物質(zhì)運動規(guī)律,推動了物理學的進步。,二、問題思考 1.西方文藝復興之后科技為什么能夠迅速發(fā)展? 提示：西方文藝復興打破了封建神學的束縛,解放了人們的思想(重視科學實

7、驗,反對先驗論,富于探究精神);這場思想解放運動適應了資本主義發(fā)展的需要,為近代自然科學和各種學術(shù)的發(fā)展清除了思想障礙。,2.牛頓力學體系的建立為什么會引起人類認識上的巨大飛躍? 提示：(1)牛頓的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,完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。 (2)適用于整個太陽系、一切天體運動以及宇宙中的所有物體。 (3)使力學和天文學在理論上達到了相當完備的程度,同時也在生產(chǎn)和科學實踐中得到廣泛的應用和驗證。 (4)使科學擺脫了神學的束縛,向前發(fā)展。,3.與現(xiàn)實不相符合的相對論被人們接受說明什么問題? 提示：(1)深奧的抽象理論可能與人們的日常生活常識相

8、距甚遠不被認知,甚至與日常經(jīng)驗相矛盾而遭到質(zhì)疑。 (2)物理學上的抽象理論必須經(jīng)過精確而理想的條件下的實驗來證明,真理要由事實證明,真理最終會改變?nèi)藗兛词澜绲慕嵌群头绞健?(3)理論一旦應用于實際,會直接推動整個社會生產(chǎn)力的發(fā)展,從而根本上改變?nèi)祟惖奈镔|(zhì)生活。,主題一 經(jīng)典力學體系的確立及其意義 【探究討論】 材料一1590年,伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗,從此推翻了亞里士多德“物體落下的速度和重量成比例”的學說,糾正了這個持續(xù)了1 900年之久的錯誤結(jié)論。,材料二1781年,人們發(fā)現(xiàn)了天王星,但它的理論計算位置與實際觀測始終不符。根據(jù)萬有引力理論,人們設(shè)想這可能是由于

9、有一顆未知行星對天王星產(chǎn)生影響的結(jié)果。以后,一些科學家進行了大量計算,根據(jù)他們的計算結(jié)果,1846年9月,人們終于發(fā)現(xiàn)了海王星。,請分析： 1.根據(jù)材料一和所學知識指出伽利略在科學研究上的主要貢獻是什么。有何意義? 提示：貢獻：(1)伽利略通過實驗證實,外力并不是維持運動狀態(tài)的原因,只是改變運動狀態(tài)的原因。(2)通過實驗,他發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學定律,開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學。 意義：為牛頓經(jīng)典力學的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。,2.據(jù)材料二,人類為什么能夠發(fā)現(xiàn)海王星? 提示：(1)文藝復興運動解放了人們的思想,自然科學研究開始擺脫教會的束縛。 (2)牛頓力學體系的形成

10、,提出了萬有引力定律。 (3)以實驗為基礎(chǔ),以數(shù)學為表達形式的科學研究方法的出現(xiàn)。,【要點歸納】 經(jīng)典力學的特征和影響 1.特征： (1)注重實驗,實驗可以進一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系,并由此得出重要的結(jié)論。 (2)數(shù)學化,這種數(shù)學化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學關(guān)系。自然的數(shù)學結(jié)構(gòu)是近代科學的先驅(qū)們深信不疑的真理。 (3)研究人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界。后來科學發(fā)現(xiàn)所揭示的是人們沒有直接經(jīng)驗的微觀現(xiàn)象,表明人們對物質(zhì)世界的認識在不斷深入。,2.影響： (1)把自然界中一切力學現(xiàn)象囊括在力學體系中,成為人類在認識自然的歷史上對自然規(guī)律的第一次總結(jié)與概括。 (2)形成以實驗為基礎(chǔ)、以

11、數(shù)學為表達形式的牛頓力學體系,即經(jīng)典力學體系,標志著近代科學的形成和人類科學時代的開始。 (3)牛頓力學和熱學引發(fā)了第一次工業(yè)革命,使人類社會進入“蒸汽時代”。 (4)牛頓用數(shù)學方法精確描述宇宙運行的自然法則,為法國啟蒙思想和唯物主義哲學奠定了科學基礎(chǔ);打擊了神學,促進人類思想不斷解放。,主題二 20世紀初物理學的發(fā)展 【探究討論】 材料一17世紀牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學符合人們的日常經(jīng)驗,也被認為是天經(jīng)地義的。但是到19世紀末,物理學遇到了被稱為“晴空上漂浮著兩朵烏云”的兩個無法解釋的難題。 材料二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。 英皇家學會會長湯姆遜 材料三

12、普朗克認為,牛頓力學并沒有解決所有的問題,尤其是不能適用于原子范圍。,請分析： 1.材料一中“晴空上漂浮著兩朵烏云”是什么?后來驅(qū)散“兩朵烏云”的是哪些新理論? 提示：“烏云”：19世紀末,物理學的研究一方面深入到物質(zhì)內(nèi)部的微觀世界,另一方面擴展到整個宇宙。這些研究,已超出了經(jīng)典物理學的范圍。物理學遇到了被稱為“晴空上漂浮著兩朵烏云”的兩個無法解釋的難題。 新理論：量子理論和相對論。,2.據(jù)材料二,為什么說相對論是“最偉大的成就之一”? 提示：相對論否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀,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

13、發(fā)展到一個新的高度。,3.材料三中普朗克怎樣解決“原子范圍”內(nèi)的問題?有何意義? 提示：普朗克提出了量子假說,認為輻射像物質(zhì)一樣,是由具有能量的基本單位量子來實現(xiàn)的。 意義：標志著量子論的誕生,使人類對微觀世界的基本認識取得革命性的進步。,4.為什么說相對論和量子論使人類對自然世界的科學探索又躍上了一個新的高度? 提示：相對論和量子論彌補了經(jīng)典力學在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足,開闊了人們的視野,改變了人們認識世界的角度和方式。,【要點歸納】 經(jīng)典力學、量子論和相對論之間的關(guān)系 1.牛頓經(jīng)典力學的創(chuàng)立改變了自古以來人們的認識論和方法論,為相對論的提出奠定了基礎(chǔ)。 2.量子論和相對論的提出,

14、使人們對物質(zhì)世界的認識深入到微觀世界和宏觀世界。相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律,而量子論則是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學。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,改變了人們認識世界的角度和方式。,3.相對論是對牛頓力學的繼承和發(fā)展,否定了牛頓力學的絕對時空觀,但并非全盤否定。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律,是相對論的一種特例,包含在相對論力學之中。,1.(2013江蘇學業(yè)水平測試)科學家拉格朗日把自然哲學的數(shù)學原理譽為人類心靈的最高產(chǎn)物,并說：“因為宇宙只有一個,而在世界歷史上也只有一個人能做它的定律的解釋者?！崩窭嗜账u的這個人是() A

15、.伽利略 B.牛頓 C.達爾文 D.普朗克 【解析】選B。本題考查學生再認再現(xiàn)能力。1687年,牛頓出版了著名的力學著作自然哲學的數(shù)學原理,建立起一個完整的力學體系。,2.(2013天津?qū)W業(yè)水平測試)經(jīng)過科學家的計算,1846年人們終于發(fā)現(xiàn)了海王星。其計算的理論依據(jù)是() A.哥白尼“日心說” B.伽利略自由落體定律 C.牛頓萬有引力定律 D.愛因斯坦相對論 【解析】選C。本題考查學生對于牛頓力學體系的理解應用能力。17世紀,牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學體系,這一體系對于解釋和預見物理現(xiàn)象,具有決定性意義。后來,根據(jù)萬有引力定律,人們發(fā)現(xiàn)了海王星。,3.古語曰：“濤之起也,隨月盛衰?！蹦軐@一自然現(xiàn)象作出

16、科學解釋的是() A.石氏星表 B.近代經(jīng)典力學體系 C.量子力學 D.狹義相對論 【解析】選B。材料表明的是潮汐現(xiàn)象,是由天體引力所致。近代經(jīng)典力學體系包含了萬有引力定律,能對這一自然現(xiàn)象作出科學解釋。,4.(2013濟南高二檢測)牛頓和愛因斯坦在科學上獲得巨大成就的相同原因是() 都經(jīng)過長期思考、勤奮學習得來都有政府的大力協(xié)助都吸收前人研究成果都不畏艱難勇于創(chuàng)新 A. B. C. D. 【解析】選C。結(jié)合所學知識可知正確,與史實不符,故選C。,5.(2013遼寧學業(yè)水平測試)現(xiàn)代物理學的兩大支柱是() 經(jīng)典力學 進化論 相對論 量子論 A. B. C. D. 【解析】選A。本題考查學生再認

17、再現(xiàn)能力。20世紀初愛因斯坦提出相對論,普朗克等人創(chuàng)立量子論,它們共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ),是現(xiàn)代物理學的兩大支柱。,6.(2013洛陽高二檢測)相對論和量子論對人們思維最大的影響是() A.改變了人們看世界的角度和方式 B.大大開闊了人們的視野 C.告訴人們要與時俱進 D.使人們有了對微觀世界的認識 【解析】選A。量子論從根本上改變了近代物理學傳統(tǒng)觀念,從宏觀世界深入到微觀世界;相對論提出全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀,故A正確。,7.閱讀下列材料： 材料一2013年7月5日,歐洲天文學家表示,太陽系外行星研究領(lǐng)域日新月異對太空的探索要追溯到14-17世紀歐洲天文學家突破對傳統(tǒng)“天”的認識

18、材料二某校計劃在實驗樓走廊上張貼兩位中外科技界名人的畫像。以下為可供選擇的人物清單：牛頓、愛因斯坦、列寧、李時珍、孫中山。,材料三1933年,愛因斯坦在為英國一刊物撰稿時寫道“科學是一種強有力的工具,如何使用它,它是給人賜福還是給人降禍,取決于人本身,而不是取決于工具。刀子對人生活是有用的,但是它能夠用來殺人。我們的唯一希望在于,拒絕任何有助于戰(zhàn)爭準備或戰(zhàn)爭意圖的行為”。 請回答： (1)材料一中,歐洲天文學家突破對傳統(tǒng)“天”的認識,其表現(xiàn)是什么?有什么意義? (2)請從材料二所提供的人物清單中選出符合要求的兩位人物并說明其成就。 (3)根據(jù)材料三,概括愛因斯坦的主要觀點。,【解析】第(1)題14-17世紀,歐洲天文學家突破了對傳統(tǒng)“天”的認識,哥白尼提出“日心說”。其意義在于改變了人類對宇宙的認識,從根本上動搖了歐洲中世紀宗教神學的理論基礎(chǔ)。第(2)題能夠回答出牛頓、愛因斯坦、李時珍等的貢獻即可。第(3)題愛因斯坦認為：科學是一種強有力的工具,如何使用它,它是給人賜福還是給人降禍,取決于人本身;反對將科學成果用于戰(zhàn)爭。,答案：(1)哥白尼提出“日心說”。