2020-2021學(xué)年高二歷史人教版必修3學(xué)案：第11課　物理學(xué)的重大進(jìn)展 Word版含解析

1、第四單元 近代以來世界的科學(xué)發(fā)展歷程第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展知識點(diǎn)一經(jīng)典力學(xué)1經(jīng)典力學(xué)的奠基者伽利略(1)背景：文藝復(fù)興運(yùn)動不僅解放了人們的思想，也對科學(xué)研究產(chǎn)生了重要影響。(2)成就：1604年，伽利略發(fā)現(xiàn)了著名的自由落體定律。自制望遠(yuǎn)鏡觀察天體，證明了哥白尼“日心說”的正確性。(3)意義：開創(chuàng)了以實(shí)驗事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，為后來經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2經(jīng)典力學(xué)的建立(1)標(biāo)志：1687年牛頓出版了自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理。(2)內(nèi)容：萬有引力定律和物體運(yùn)動三大定律。(3)特征：以實(shí)驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式。(4)意義：這一體系對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象，具有決定性意義。后

2、來，根據(jù)萬有引力定律，人們發(fā)現(xiàn)了海王星等。經(jīng)典力學(xué)的歷程知識點(diǎn)二相對論的創(chuàng)立1背景：19世紀(jì)，隨著物理學(xué)研究的進(jìn)展，經(jīng)典力學(xué)無法解釋研究中遇到的一些新問題，面臨著挑戰(zhàn)。2提出：20世紀(jì)初，德國物理學(xué)家愛因斯坦經(jīng)過多年的研究，提出了相對論，包括狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論認(rèn)為，物體運(yùn)動時，質(zhì)量會隨著物體運(yùn)動速度增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運(yùn)動速度的變化而變化，即會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。廣義相對論認(rèn)為，空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。3意義：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)的絕對時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬

3、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)展到一個新的高度。知識點(diǎn)三量子論的誕生與發(fā)展1基礎(chǔ)：19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射線的發(fā)現(xiàn)使人們對物質(zhì)的認(rèn)識深入原子內(nèi)部。2誕生：1900年，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說，宣告了量子論的誕生。3發(fā)展：愛因斯坦利用量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論。4意義：量子論使人類對微觀世界的基本認(rèn)識取得革命性的進(jìn)步，它與相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識宏觀世界和微觀世界方面的不足，推動了物理學(xué)自身的進(jìn)步，開闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識世界的角度和方式。圖示法理解物理學(xué)的發(fā)展師生

4、互動1伽利略用自己制造的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了許多用肉眼看不見的星體，證明了哥白尼提出的“日心說”的正確性。這反映了伽利略怎樣的科學(xué)研究方法？提示：以觀察和實(shí)驗推理論證的研究方法。師生互動2觀察下列圖片(1)概括說明上述圖片中各位科學(xué)家在物理學(xué)上的主要貢獻(xiàn)及影響。(2)指出以上科學(xué)家取得巨大成就的共同原因。提示：(1)伽利略提出自由落體定律，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定基礎(chǔ)；牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)體系，標(biāo)志著近代科學(xué)的形成；愛因斯坦創(chuàng)立相對論，是物理學(xué)的重大革命；普朗克提出量子論，開創(chuàng)了物理學(xué)的新紀(jì)元。(2)勇于探索、執(zhí)著追求；社會進(jìn)步，生產(chǎn)力的發(fā)展。師生互動3牛頓力學(xué)體系的建立標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端嗎？提示：不是。

5、伽利略的杰出成就為牛頓經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。師生互動4文藝復(fù)興之后西方科技為什么能夠迅速發(fā)展？提示：文藝復(fù)興打破了封建神學(xué)的束縛，解放了人們的思想(重視科學(xué)實(shí)驗，反對先驗論，富于探究精神)；這場思想解放運(yùn)動適應(yīng)了資本主義發(fā)展的需要，為近代自然科學(xué)和各種學(xué)術(shù)的發(fā)展清除了思想障礙。愛因斯坦的相對論完全否定了牛頓力學(xué)體系。試一試這種觀點(diǎn)是錯誤的。這種觀點(diǎn)沒有正確理解愛因斯坦的相對論與牛頓力學(xué)體系的關(guān)系。兩者之間的關(guān)系如下：(1)牛頓力學(xué)體系概括了物體機(jī)械運(yùn)動的基本定律，這些定律有一個不容忽視的前提，即物體運(yùn)動在低速情況下，這些定律才適用。(2)1905年和1916年，愛因

6、斯坦相繼提出狹義相對論和廣義相對論，否定了牛頓絕對的時空觀，提出了時間和空間的辯證關(guān)系，即時間和空間不是絕對不變的，而是隨物質(zhì)的運(yùn)動而變化，物質(zhì)質(zhì)量隨運(yùn)動速度的增大而增加。相對論的提出加深了人們對物質(zhì)和運(yùn)動的認(rèn)識，在物理學(xué)和哲學(xué)上都具有重大意義。(3)但并不是說，相對論完全否定了牛頓力學(xué)體系，牛頓力學(xué)在歷史上的光輝被相對論抹掉，而應(yīng)該理解為相對論發(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)下的一個特例，牛頓所創(chuàng)造的概念和定律至今仍然是物理學(xué)的重要思想。主題一經(jīng)典力學(xué)的確立、特點(diǎn)、意義材料一：拋射體45度時射程最遠(yuǎn)僅用數(shù)學(xué)便得到如此嚴(yán)格的證明，這使我心中充

7、滿又驚又喜的感覺大炮和迫擊炮轟擊時，最大射程(即炮彈發(fā)射的最遠(yuǎn)距離)，是在仰角45度時獲得的但是要理解為什么發(fā)生這種情況，這比從別人那里得到證據(jù)甚至反復(fù)實(shí)驗得到的證據(jù)重要的多通過探索原因而達(dá)到對某一效應(yīng)的理解會使人頓開茅塞，從而使理解和確證其他事實(shí)無須再借助實(shí)驗，目前的例子恰好證明了這一點(diǎn)伽利略關(guān)于兩門新科學(xué)的對話材料二：長期以來，人們一直認(rèn)為彗星是神秘的，根本不能用科學(xué)來說明。牛頓說，既然彗星也是天體，就必然遵循力學(xué)規(guī)律。他的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是7576年，由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn)1758年這顆彗星果然如期出現(xiàn)，因此被命名為哈雷彗星。

8、百度文庫請分析：(1)根據(jù)材料一及所學(xué)知識指出，伽利略在科學(xué)研究上的重要貢獻(xiàn)是什么？有何重要意義？(2)根據(jù)材料及所學(xué)知識指出，哈雷彗星發(fā)現(xiàn)的重要前提條件有哪些？(3)哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)說明了科學(xué)研究的巨大威力是什么？提示：(1)貢獻(xiàn)：發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué)在科學(xué)研究中的重要作用，開創(chuàng)了實(shí)驗與數(shù)學(xué)相結(jié)合的科學(xué)研究方法。意義：為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。(2)文藝復(fù)興運(yùn)動解放了人們的思想，自然科學(xué)研究開始擺脫教會的束縛。牛頓力學(xué)體系的形成，提出了萬有引力定律。以實(shí)驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的科學(xué)研究方法的出現(xiàn)。(3)對于解釋和預(yù)見物理及天文現(xiàn)象，具有決定性意義。1近代科學(xué)發(fā)展的原因。提示

9、：(1)社會原因：資本主義的發(fā)展為科技發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，這是近代自然科學(xué)創(chuàng)立發(fā)展的社會基礎(chǔ)。(2)思想基礎(chǔ)：文藝復(fù)興、宗教改革和啟蒙運(yùn)動，為近代自然科學(xué)的誕生和發(fā)展奠定了思想基礎(chǔ)。(3)制度基礎(chǔ)：歐洲的民族國家保護(hù)獎勵科技發(fā)明，改革教育制度和專利制度，組織科研機(jī)構(gòu)，推動了近代科學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展。(4)外在因素：中國的四大發(fā)明、阿拉伯文化和希臘自然哲學(xué)傳入西歐，開闊了人們的眼界，并為科學(xué)研究提供了豐富的素材。(5)主觀原因：科學(xué)家的努力探索，促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展。2經(jīng)典力學(xué)的特征和歷史地位及影響。提示：(1)特征注重實(shí)驗。實(shí)驗可以進(jìn)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。數(shù)學(xué)

10、化。這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。研究人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界。后來科學(xué)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(rèn)識在不斷深入。(2)地位和影響把自然界中一切力學(xué)現(xiàn)象囊括在力學(xué)體系中，成為人類在認(rèn)識自然的歷史上對自然規(guī)律的第一次總結(jié)與概括。形成以實(shí)驗為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系，即經(jīng)典力學(xué)體系，標(biāo)志著近代科學(xué)的形成和人類科學(xué)時代的開始。牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了第一次技術(shù)革命，使人類社會進(jìn)入“蒸汽時代”。牛頓用數(shù)學(xué)方法精確描述宇宙運(yùn)行的自然法則，為法國啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)；打擊了神學(xué)，促進(jìn)

11、人類思想不斷解放。例1牛頓曾經(jīng)說過：“我所以有這樣的成就，是因為我站在巨人們的肩膀上的緣故?！庇捎谫だ浴㈤_普勒等前人的努力，牛頓才有可能用已經(jīng)準(zhǔn)備好了的材料建立起一座宏偉的經(jīng)典力學(xué)大廈，這座大廈建立起來的標(biāo)志是()a力學(xué)中的哲學(xué)原理的發(fā)表b科學(xué)的經(jīng)典力學(xué)原理的發(fā)表c力學(xué)和數(shù)學(xué)的原理的發(fā)表d自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的發(fā)表解析本題考查對牛頓經(jīng)典力學(xué)建立標(biāo)志的掌握。由上圖可知牛頓的經(jīng)典力學(xué)是建立在伽利略的成就之上的，其標(biāo)志是自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的發(fā)表。答案d主題二相對論和量子論對物理學(xué)的發(fā)展材料一：(英國)皇家學(xué)會會長湯姆遜致辭說：“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?！?/p>

12、1921年，愛因斯坦獲得了諾貝爾獎。這獎來得十分不易。當(dāng)時有不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲的獎?wù)?，結(jié)果評選委員會找到了一個辦法，讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者而得獎，相對論始終沒有獲諾貝爾獎。吳國盛科學(xué)的歷程材料二：能量子鉆進(jìn)物體的表面層把它的全部能量給予了單個電子一個在物體內(nèi)部具有動能的電子當(dāng)它到達(dá)物體表面時已經(jīng)失去了它的一部分能量。此外還必須假設(shè)，每個電子在離開物體時還必須為它脫離物體做一定量的功p(這是物體的特性值即逸出功)。那些表面上朝著垂直方向被激發(fā)的電子，將以最大法線速度離開物體。愛因斯坦文集請分析：(1)材料一為什么說相對論是“最偉大的成就

13、之一”？“相對論始終沒有獲諾貝爾獎”說明了什么問題？(2)根據(jù)材料二回答，愛因斯坦這一研究的理論基礎(chǔ)是什么？在這方面他有何貢獻(xiàn)？(3)為什么說相對論和量子論使人類對自然世界的科學(xué)探索又躍上了一個新的高度？提示：(1)原因：相對論否定了經(jīng)典力學(xué)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(yùn)動觀和物質(zhì)觀；發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對論力學(xué)之中，將物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。問題：相對論脫離人們的正常思維和感受，不被人們理解和接受。(2)理論基礎(chǔ)：普朗克于1900年提出的量子假說，量子論宣告誕生。貢獻(xiàn)：用量子理論成功解釋了光電效應(yīng)。(3)相對論和量子論彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識宏觀世

14、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(rèn)識世界的角度和方式。1教材p56學(xué)思之窗你認(rèn)為應(yīng)該怎樣評價牛頓和愛因斯坦的貢獻(xiàn)？提示：牛頓確立了萬有引力定律和運(yùn)動三大定律，之后光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)進(jìn)一步統(tǒng)一，大大推動了物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)研究的是宏觀世界。愛因斯坦打破了牛頓以后傳統(tǒng)的絕對時空觀，于1905年提出了狹義相對論和光速不變原理，1916年愛因斯坦完成了廣義相對論的最終形式。愛因斯坦的相對論發(fā)展了牛頓力學(xué)，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)展到一個新的高度。2量子論和相對論的地位及影響。提示：(1)地位：量子論和相對論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。(2)影響量子論是研究

15、微觀世界粒子運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。量子論對化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、考古學(xué)、古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域都產(chǎn)生了重大影響，帶來了許多劃時代的技術(shù)創(chuàng)新，使人類對微觀世界的認(rèn)識有了革命性的進(jìn)步。相對論指出了時間、空間和物體的質(zhì)量不是絕對不變的，而是隨著物體的運(yùn)動而發(fā)生變化，打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀；相對論發(fā)展了牛頓力學(xué)，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)展到一個新的高度；相對論打破了經(jīng)典物理學(xué)絕對化的思維，為人們提供了辯證地看待世界的途徑。量子論和相對論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)的缺陷，掀起了物理學(xué)的革命，對物理學(xué)本身，對自然科學(xué)，對整個人類生活與思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。例2(2018·江蘇卷)牛頓

16、認(rèn)為宇宙是按照可測量的、可描述的機(jī)械原理進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的。1927年，德國物理學(xué)家海森堡提出了測不準(zhǔn)原理：沒有人能夠確知一個電子的運(yùn)動軌跡，因為通過光來觀測電子這個行為本身將會擾亂電子的位置。與這一認(rèn)識變化相關(guān)的是()a經(jīng)典力學(xué)的誕生b進(jìn)化論的傳播c電氣革命的出現(xiàn) d量子論的提出解析人們認(rèn)識電子的運(yùn)動軌跡以及光與電子運(yùn)動規(guī)律間關(guān)系的基礎(chǔ)，與量子論的提出密切相關(guān)，故d項正確；經(jīng)典力學(xué)是17世紀(jì)牛頓提出的，揭示了宏觀物體的運(yùn)動規(guī)律，與電子運(yùn)動無關(guān)，故a項錯誤；進(jìn)化論是19世紀(jì)中期達(dá)爾文提出的，反映的是生物進(jìn)化理論，故b項錯誤；電氣革命是第二次工業(yè)革命的成果，不屬于理論物理學(xué)的范疇，故c項錯誤。答案d1有

17、學(xué)者指出：現(xiàn)在美國遺產(chǎn)詞典將“科學(xué)”定義為“對自然現(xiàn)象的觀察、鑒定、描述、實(shí)驗研究與理論分析”。從本質(zhì)上來說，這就是伽利略的方法。對該學(xué)者這種說法的理解正確的是(b)a我們今天科學(xué)研究的具體方法仍然超越不了伽利略b伽利略的貢獻(xiàn)在于開創(chuàng)了現(xiàn)代科學(xué)研究的基本方法c自從有了伽利略，人類才開始進(jìn)行科學(xué)研究d伽利略已經(jīng)給“科學(xué)”下了精確的定義解析：伽利略開創(chuàng)了用實(shí)驗和數(shù)學(xué)研究的科學(xué)研究方法，對后世科學(xué)研究產(chǎn)生了重大影響，b項正確；a、c、d三項說法明顯不對。2觀察下圖，據(jù)圖可以得出西方近代自然科學(xué)發(fā)展的主要特點(diǎn)是(c)a生活實(shí)踐經(jīng)驗的總結(jié)b實(shí)用性技術(shù)應(yīng)用性強(qiáng)c科學(xué)觀察、實(shí)驗的研究方法d重視經(jīng)驗綜合，輕視

18、理論研究解析：比薩斜塔昭示著實(shí)驗的方法，而牛頓蘋果落地，則是觀察法，c項正確；材料信息與生活實(shí)踐經(jīng)驗無關(guān)，實(shí)用性也不強(qiáng)，但背后體現(xiàn)著理論探討，a、b、d三項錯誤。3牛頓的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為“跳出了神秘的黑匣子，用理性的光芒照亮了人類”。這是因為牛頓力學(xué)體系的創(chuàng)立(c)a開啟了人類文明史上的蒸汽時代b標(biāo)志著人類科學(xué)時代的開始c從根本上沖擊了宗教神學(xué)的基礎(chǔ)d是人類對自然界認(rèn)識的飛躍解析：“神秘的黑匣子”指教會的說教。瓦特改良蒸汽機(jī)開啟了人類文明史上的蒸汽時代，故a項錯誤；牛頓力學(xué)標(biāo)志著人類科學(xué)時代的開始，但與材料無關(guān)，故b項錯誤；牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)的、合理的說明，從而使自然科學(xué)研究建

19、立在科學(xué)的基礎(chǔ)之上，這是對基督教神學(xué)世界觀的挑戰(zhàn)，徹底否定了上帝創(chuàng)世說，故c項正確；牛頓力學(xué)是人類對自然界認(rèn)識的飛躍，但與材料無關(guān)，故d項錯誤。4下面框內(nèi)對話中所論及“新的宇宙”緣于(c)甲：“我們總應(yīng)該對這個偉大宇宙的突然滅亡而更為痛心一點(diǎn)吧?！币遥骸笆裁从钪妫俊奔祝骸白蛱斓挠钪嫜?，牛頓的宇宙，迄今為止，各種各樣的宇宙系統(tǒng)都是我們的頭腦可以理解的，這個新的宇宙卻令人無法捉摸，在普通人看來，它大謬不然，這也正是它的偉大之處?！盿牛頓的力學(xué)體系b達(dá)爾文的進(jìn)化論c愛因斯坦相對論 d普朗克的量子論解析：愛因斯坦的相對論否定牛頓力學(xué)的絕對時空觀，故選c項。5著名導(dǎo)演史蒂夫·諾蘭的科幻大作星際穿越公映，迅速風(fēng)靡全球，引發(fā)了學(xué)習(xí)物理知識的熱潮，“黑洞”“蟲洞”“五維空間”成為人們熱議的名詞，如果人類能夠?qū)崿F(xiàn)星際穿越，其理論來自于哪一位科學(xué)家(a)a愛因斯坦 b普朗克c伽利略 d牛頓解析：題目中的“黑洞”“蟲洞”“五維空間”顛覆了傳統(tǒng)空間觀念，屬于愛因斯坦的