岳麓版必修三：第25課　現(xiàn)代科學(xué)革命【學(xué)案】.doc

第25課現(xiàn)代科學(xué)革命編制 杜以升 審核 高二備課組 時(shí)間 2018/2/28課標(biāo)要求知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識其意義。課前案梳理知識強(qiáng)化雙基一、經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)與愛因斯坦相對論【主干知識】1經(jīng)典物理學(xué)的成就(1)在經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上，19世紀(jì)物理學(xué)領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步，把人類對自然界的認(rèn)識推進(jìn)到前所未有的深度和廣度。(2)人們把以 為代表的經(jīng)典物理學(xué)看做絕對權(quán)威的理論。2經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)(1)19世紀(jì)末，物理學(xué)上出現(xiàn)的一系列新的發(fā)現(xiàn)，無法用經(jīng)典物理學(xué)來解釋，這使得經(jīng)典物理學(xué)陷入了 ，面臨著挑戰(zhàn)。(2)物理學(xué)面臨危機(jī)的同時(shí)，也迎來了一場偉大的革命。3相對論的提出(1)1905年，愛因斯坦發(fā)表論動體的電動力學(xué)一文，完整地提出了 。(2)1916年，又建立了廣義相對論。4相對論的主要內(nèi)容：相對論的兩個(gè)基本原理是 和光速不變原理。時(shí)間和空間都是物質(zhì)存在的形式，時(shí)間、空間、運(yùn)動、質(zhì)量是相對的，可以互相轉(zhuǎn)化。5相對論誕生的意義(1)相對論的提出為物理學(xué)的發(fā)展帶來了革命性的變化，成為現(xiàn)代物理學(xué)的一大支柱，愛因斯坦本人也成為繼牛頓之后的最偉大的科學(xué)家。(2)是物理學(xué)領(lǐng)域最偉大的革命，在很大程度上解決了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，創(chuàng)立了一個(gè)全新的物理學(xué)世界，極大地?cái)U(kuò)展了物理學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域。(3)打破了經(jīng)典物理學(xué) 的思維模式，為人們提供了辯證地看待世界的途徑?！局攸c(diǎn)精講】近代科技產(chǎn)生和發(fā)展的原因（1）經(jīng)濟(jì)：商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和資本主義生產(chǎn)關(guān)系的產(chǎn)生、發(fā)展是近代科技產(chǎn)生的前提和根本動力。（2）政治：資產(chǎn)階級民主政治的建立，為近代科技提供了自由發(fā)展的空間。（3）思想：思想的解放為近代科技的發(fā)展去除了精神枷鎖。文藝復(fù)興、宗教改革和啟蒙運(yùn)動等思想解放運(yùn)動的出現(xiàn)和發(fā)展，都為近代科技的發(fā)展創(chuàng)造了條件。 深度點(diǎn)撥經(jīng)典物理學(xué)的局限性17世紀(jì)牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)，經(jīng)后人不斷補(bǔ)充發(fā)展，日臻完善。但是，經(jīng)典物理學(xué)是以日常生活中常見的低速運(yùn)動的物質(zhì)為研究對象的，在這里，時(shí)間和空間被認(rèn)為是絕對的，是與物質(zhì)運(yùn)動無關(guān)的因素。因此，一旦物理學(xué)研究的這種基礎(chǔ)發(fā)生變化，如所研究的物質(zhì)是以光速或接近光速運(yùn)動時(shí)，經(jīng)典物理學(xué)的某些結(jié)論就變得不準(zhǔn)確了。重點(diǎn)精講120世紀(jì)初，愛因斯坦提出的相對論，并沒有使牛頓力學(xué)失去輝煌。因?yàn)槿魏巫匀豢茖W(xué)都經(jīng)歷了從低級到高級的發(fā)展歷程，相對論是對牛頓力學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)仍是現(xiàn)代物理學(xué)的重要基礎(chǔ)，二者是繼承與發(fā)展的關(guān)系，而不是相互排斥的關(guān)系。2為什么說相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命？它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。它也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度?！局攸c(diǎn)精講】光速不變原理在狹義相對論中，指的是無論在何種慣性系中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個(gè)常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運(yùn)動而改變。二、量子理論中的微觀世界【主干知識】1提出和發(fā)展(1)1900年， 提出了量子假說。(2) 提出了光的量子理論，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了原子的量子理論。在此基礎(chǔ)上，量子力學(xué)建立起來了。2意義(1)量子理論是現(xiàn)代物理學(xué)的另一大支柱，是20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一，使人類對 的基本認(rèn)識有了革命性的進(jìn)步。(2)量子力學(xué)對許多科學(xué)領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大影響，帶來了許多劃時(shí)代的技術(shù)創(chuàng)新，直接推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活。教材互補(bǔ)量子力學(xué)成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導(dǎo)著人們向物質(zhì)運(yùn)動的各個(gè)層面進(jìn)行深入探討。量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大革命。(人民版)核心比較經(jīng)典力學(xué)、量子理論和相對論之間的關(guān)系(1)牛頓力學(xué)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(xué)的繼承和發(fā)展，否定了牛頓力學(xué)的絕對時(shí)空觀，將牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中，推動物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。(3)量子理論和相對論的提出，使人們對物質(zhì)世界的認(rèn)識深入到微觀領(lǐng)域和宏觀宇宙世界。量子理論和相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，開闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識世界的角度和方式。歸納總結(jié)量子理論及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子力學(xué)，極大地促進(jìn)了原子物理、固體物理、原子核物理等學(xué)科的發(fā)展，標(biāo)志著人類對客觀世界的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到微觀世界，開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。歸納總結(jié)牛頓定律與愛因斯坦相對論的關(guān)系(1)相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。(2)相對論同時(shí)也發(fā)展了牛頓力學(xué)，把牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中，牛頓力學(xué)只是相對論力學(xué)在低速運(yùn)動狀態(tài)時(shí)的一個(gè)特例。狹義相對論是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。課中案合作探究突破重難探究點(diǎn)一 經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)材料 愛因斯坦與牛頓的對話(虛擬)：愛因斯坦：你真?zhèn)ゴ?，你建立了牛頓力學(xué)框架體系，相對論中存在的問題都被你指了出來。牛 頓：你比我更偉大，相對論在許多學(xué)科中有著廣泛的應(yīng)用，它和量子力學(xué)一起，已成為近代物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論，相對論包容了我的三條運(yùn)動定律及萬有引力定律。愛因斯坦：你我的理論都有瑕疵。牛 頓：哪有十全十美的理論，大家不用我們的理論，他們沒有別的理論可用，圣人、神仙也要犯錯(cuò)誤，你我都是凡人，你我的身軀已經(jīng)融入了自然界，但是，你我的靈魂還留在人間。毛民義：相對論網(wǎng)站(1)根據(jù)材料探究牛頓力學(xué)體系與愛因斯坦相對論的關(guān)系。(2)牛頓說“你我的靈魂還留在人間”，他們留給人類的“靈魂”是什么？探究點(diǎn)二 愛因斯坦及其相對論材料一 愛因斯坦說過這樣的名言：“一個(gè)人對社會的價(jià)值首先取決于他的感情、思想和行動對增進(jìn)人類利益有多大作用?！?20世紀(jì)最后一期的時(shí)代周刊也將其評選為“世紀(jì)人物”，稱他為“天才、政治難民、人道主義者、原子和宇宙謎的開啟者”“以其偉大的思想和無與倫比的形象獨(dú)占鰲頭”。材料二 當(dāng)原子彈從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦痛心地說：“早知如此，我寧可當(dāng)個(gè)修表匠！”愛因斯坦的懊悔，代表了人類良知的高度，是人類良心發(fā)出的最強(qiáng)音。(1)依據(jù)材料一及所學(xué)知識，闡述這位偉大人物對人類的貢獻(xiàn)。(2)探究材料二中愛因斯坦關(guān)于原子彈的觀點(diǎn)。(3)從愛因斯坦話中分析，應(yīng)如何對待科學(xué)的發(fā)展？探究點(diǎn)三 量子理論產(chǎn)生的背景材料：19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開了原子的大門，使人們對物質(zhì)的認(rèn)識深入到了原子內(nèi)部。但大量實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動不能用通常的宏觀物體運(yùn)動規(guī)律來描述。經(jīng)典物理學(xué)所研究的是具有相當(dāng)?shù)闹庇^性，全都看得見、摸得著的所謂宏觀物體，無法正確描述原子內(nèi)部世界里的各種粒子?？茖W(xué)家們?yōu)榱丝偨Y(jié)熱輻射的規(guī)律，推導(dǎo)出了兩個(gè)公式。但這兩個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果總是和實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符合。 加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光思考：上述材料說明經(jīng)典物理學(xué)在19世紀(jì)末20世紀(jì)初面臨怎樣的“尷尬”？是怎樣解決的？探究點(diǎn)四 量子理論的主要內(nèi)容和意義材料一有人認(rèn)為：“量子力學(xué)成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導(dǎo)著人們向物質(zhì)運(yùn)動的各個(gè)層面進(jìn)行深入探討。”材料二普朗克提出了量子理論假說后，因?yàn)樗枷虢┗坏桓蚁嘈抛约旱睦碚摚炊炎约禾岢龅睦碚撌栈厝ァ?900年，43歲的普朗克發(fā)表了他劃時(shí)代的革命性的量子假說。但是他“想方設(shè)法要把量子假說納入經(jīng)典物理學(xué)理論中去，然而終歸徒勞”。這些徒勞無益的做法持續(xù)了許多年，花費(fèi)了他不少心血。思考：(2)你同意材料一中的觀點(diǎn)嗎？為什么？(3)從材料二中你可以得到怎樣的啟發(fā)？對新與舊的事物我們應(yīng)該采取怎樣的一種態(tài)度？課后案應(yīng)用拓展能力提升一、選擇題1.哥白尼、牛頓和愛因斯坦被稱為近代以來最偉大的科學(xué)家,其理論的共同之處是()a.動搖了歐洲中世紀(jì)宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)b.改變了人類對自然界的認(rèn)識c.推動了技術(shù)的重大突破d.科學(xué)地概括出物質(zhì)運(yùn)動的定律2.1931年1月31日在洛杉磯舉行了城市之光首映式,卓別林和愛因斯坦在一起,面對歡呼的人群,藝術(shù)之星對科學(xué)之星說:“大家歡迎我是因?yàn)樗麄兌寄芾斫馕?大家歡迎你是因?yàn)樗麄兌疾焕斫饽??！边@句話的含義是()a.絕大多數(shù)人盲目歡迎愛因斯坦b.相對論有悖于人們的日常經(jīng)驗(yàn)c.物理學(xué)理論與人們的日常生活相距很遠(yuǎn)d.偉大的科學(xué)家不如著名的藝術(shù)家3.19世紀(jì)末20世紀(jì)初,科學(xué)家們認(rèn)為“人們距離可知世界的邊界已經(jīng)不遙遠(yuǎn)”。打破這種認(rèn)識的是()a.經(jīng)典力學(xué)b.生物進(jìn)化論c.相對論和量子理論d.電力的發(fā)明4.1945年,日本的廣島和長崎遭到了美國原子彈的打擊,傷亡慘重。愛因斯坦聞知后,認(rèn)為“人類打開了潘多拉魔匣”。人類打開“潘多拉魔匣”的鑰匙是()a.牛頓經(jīng)典力學(xué)b.相對論c.量子力學(xué)d.自由落體定律5.從理論上來說,蟲洞不僅可以切割空間,還能切割時(shí)間。美國天體物理學(xué)家艾瑞克w.戴維斯曾在美國航空航天學(xué)會期刊上發(fā)表文章,提出了利用蟲洞或可能穿越回過去的觀點(diǎn)。這一觀點(diǎn)提出的科學(xué)依據(jù)主要是()a.相對論b.量子論c.牛頓力學(xué)d.太陽中心論6.世界:一部歷史對某一科學(xué)理論這樣描述道:“物質(zhì)和能量可以互相轉(zhuǎn)換,雙胞胎以不同的速度衰老,平行線可以交叉直覺的觀念蕩然無存,就像進(jìn)入了愛麗斯漫游奇境記中的兔子洞一樣?！逼渲?將人們的思想認(rèn)識帶進(jìn)“兔子洞”的是()a.經(jīng)典力學(xué)理論b.進(jìn)化論c.相對論d.量子論7.你認(rèn)為可以采用什么理論來解釋下圖所示現(xiàn)象()a.相對論b.量子理論c.萬有引力定律d.質(zhì)量不變理論8.愛因斯坦的相對論修正了經(jīng)典力學(xué)體系,并非否定。在相對論中,牛頓三大定律依然正確,只不過在分析問題時(shí)還要考慮到相對論的效應(yīng)而已。由以上闡述判斷,相對論與經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系是()a.各自獨(dú)立b.繼承與發(fā)展c.否定與對立d.完全一致9.在普朗克提出量子假說之后,愛因斯坦意識到普朗克量子假說的革命性意義,并進(jìn)一步發(fā)展了普朗克的能量子概念,使量子理論進(jìn)入到一個(gè)新階段。愛因斯坦對普朗克能量子概念的發(fā)展表現(xiàn)在()a.提出狹義相對論b.提出光的量子理論c.提出廣義相對論d.提出原子的量子理論10.下列科學(xué)家與其科學(xué)成就的對應(yīng)關(guān)系中,不正確的是()a.伽利略近代科學(xué)之父b.愛因斯坦標(biāo)志人類進(jìn)入科學(xué)時(shí)代c.達(dá)爾文提出了生物進(jìn)化論d.普朗克宣告了量子論的誕生11.帕爾默在現(xiàn)代世界史中寫道:“二百年來,此定律一直是不可動搖的,總為每個(gè)新的相關(guān)發(fā)現(xiàn)所證實(shí)。只是在近一個(gè)世紀(jì)內(nèi),才發(fā)現(xiàn)它有局限性在亞原子結(jié)構(gòu)的微觀世界里,或在整個(gè)物質(zhì)宇宙的宏觀世界中,這個(gè)定律并不適用。”這評價(jià)的是()a.生物進(jìn)化論b.經(jīng)典力學(xué)c.量子理論d.相對論12. 1933年希特勒上臺后,猶太科學(xué)家愛因斯坦最終選擇移民美國,放棄愿意為他提供避難所的歐洲國家。悉知該消息時(shí),法國科學(xué)家保羅朗之萬評價(jià)道:“這是一件大事,它的重要性就如同梵蒂岡從羅馬搬到新大陸一樣。”在此,朗之萬()a.譴責(zé)納粹德國迫害猶太科學(xué)家b.擔(dān)心歐洲大陸的戰(zhàn)爭威脅日益臨近c(diǎn).意識到世界科學(xué)中心即將轉(zhuǎn)移d.覺察到科學(xué)家全球流動為大勢所趨二、非選擇題13.閱讀材料,完成下列要求。材料一19世紀(jì)末,正當(dāng)物理學(xué)家慶賀“物理學(xué)大廈”落成之際,科學(xué)實(shí)驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的事實(shí)。首先是世紀(jì)之交物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn):電子、x射線和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其次是經(jīng)典物理學(xué)的萬里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”:“以太漂移”的“零結(jié)果”和黑體輻射的“紫外災(zāi)難”。材料二20世紀(jì)初,愛因斯坦發(fā)表了一篇具有劃時(shí)代意義的論文,為物理學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。為紀(jì)念這一奇跡100周年,聯(lián)合國大會召開的第58次會議鼓掌通過了2005年為“國際物理年”的決議。(1)材料一中的“物理學(xué)大廈”指的是什么?它是在怎樣的背景下落成的?(2)根據(jù)材料二,20世紀(jì)初,物理學(xué)理論有什么新發(fā)展?其發(fā)展的原因是什么?(3)物理學(xué)理論的新發(fā)展在當(dāng)時(shí)有什么意義?14.閱讀圖片,完成下列要求。(1)圖1、圖2、圖3中的人物各是誰?各有何突出貢獻(xiàn)?(2)有人認(rèn)為,人類可以認(rèn)識比已知事物更高層次的事物,但我們永遠(yuǎn)不能認(rèn)識宇宙的全部。你認(rèn)為這種說法正確嗎?請結(jié)合物理學(xué)理論上的巨大變化,談?wù)勀愕恼J(rèn)識。(3)結(jié)合所學(xué)知識,你認(rèn)為上述三人能取得偉大成就的原因是什么?第25課現(xiàn)代科學(xué)革命課前案梳理知識強(qiáng)化雙基牛頓力學(xué)、危機(jī)、狹義相對論、相對性原理、絕對化、普朗克、愛因斯坦、微觀世界課中案合作探究突破重難探究點(diǎn)一 經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)提示：(1)牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動的客觀規(guī)律，而相對論反映的是物體高速運(yùn)動的客觀規(guī)律；相對論是對牛頓力學(xué)的繼承與發(fā)展。(2)科學(xué)探究精神。探究點(diǎn)二 愛因斯坦及其相對論提示：(1)他創(chuàng)立的相對論為科學(xué)發(fā)展帶來了革命性的變化；根據(jù)相對論得出的質(zhì)量能量公式為原子彈的研制提供了理論依據(jù)；他提出的光量子假說推動了量子力學(xué)的發(fā)展，奠定了現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。(2)原子彈用于戰(zhàn)爭給人類的生存造成威脅；原子彈的威脅使人類在國際事務(wù)中更加注重秩序，不敢輕易發(fā)動戰(zhàn)爭。(3)科學(xué)理論對科學(xué)的發(fā)展有巨大的推動作用，但科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟悾苿由a(chǎn)力水平的提高，但如果運(yùn)用不當(dāng)，也能危害人類。探究點(diǎn)三 量子理論產(chǎn)生的背景答案：尷尬：微觀粒子的運(yùn)動不能用經(jīng)典物理學(xué)的原理說明，經(jīng)典物理學(xué)存在局限性，面臨著危機(jī)和挑戰(zhàn)。解決：1900年，德國物理學(xué)家普朗克提出量子假說，后來，愛因斯坦提出了光的量子理論，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了原子的量子理論。使人類對微觀世界的基本認(rèn)識取得了革命性的進(jìn)步。探究點(diǎn)四 量子理論的主要內(nèi)容和意義答案： (1)同意。因?yàn)榱孔永碚撌谷祟悓ξ⒂^世界的基本認(rèn)識有了革命性的進(jìn)步，彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)的不足，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式；量子理論不僅對物理科學(xué)本身，對自然科學(xué)，而且對整個(gè)人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。(2)啟發(fā)：勇于創(chuàng)新，堅(jiān)持真理等。態(tài)度：辯證分析新舊事物的優(yōu)劣之處，堅(jiān)持和發(fā)揚(yáng)好的一面，摒棄壞的一面。課后案應(yīng)用拓展能力提升1.答案:b2.解析:人們不理解愛因斯坦是指不理解相對論,因?yàn)橄鄬φ撆c日常經(jīng)驗(yàn)不符。答案:b3.解析:相對論和量子理論沖破了原有的科學(xué)理論束縛,打開了人類認(rèn)識世界的新視角。答案:c4.解析:愛因斯坦的相對論揭示了質(zhì)量和能量的關(guān)系,這就為原子彈的制造提供了理論依據(jù)。答案:b5.解析:解讀材料關(guān)鍵信息,“蟲洞不僅可以切割空間,還能切割時(shí)間”,根據(jù)愛因斯坦的相對論,時(shí)間和空間不是絕對的,在一定條件下,人類可以實(shí)現(xiàn)時(shí)空的穿越。盡管蟲洞從未被證實(shí)存在,但愛因斯坦的廣義相對論已經(jīng)預(yù)測了這些通過時(shí)空的理論上存在的通道。故選a項(xiàng)。答案:a6.解析:“物質(zhì)和能量可以互相轉(zhuǎn)換”等信息反映的是愛因斯坦的相對論。答案:c7.解析:漫畫反映的是愛因斯坦的相對論。答案:a8.解析:相對論只是否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時(shí)空觀,它也發(fā)展了牛頓力學(xué),將其概括在相對論力學(xué)之中。b項(xiàng)符合題意。答案:b9.解析:根據(jù)題干信息“量子理論”,可知,a、c兩項(xiàng)不符合題意;原子的量子理論是由丹麥物理學(xué)家玻爾提出的;愛因斯坦提出了光的量子理論,把量子理論推進(jìn)到一個(gè)新階段。故選b項(xiàng)。答案:b10.解析:標(biāo)志人類進(jìn)入科學(xué)時(shí)代的是牛頓的力學(xué)體系。答案:b11.答案:b12.解析:從題干中可以看出,朗之萬的話與譴責(zé)納粹德國之間沒有關(guān)系,故a項(xiàng)錯(cuò)誤;題干中的話并不能體現(xiàn)出歐洲大陸戰(zhàn)爭威脅日益臨近,故b項(xiàng)錯(cuò)誤;愛因斯坦是繼牛頓之后最偉大的科學(xué)家,他當(dāng)時(shí)在科學(xué)界處于舉