2024-2025學年高中歷史專題七近代以來科學技術的輝煌第1課近代物理學的奠基人和革命者教案含解析人民版必修3

PAGEPAGE1專題七近代以來科學技術的輝煌課程標準：了解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容，相識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位，知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，相識其意義。一、相識史上的飛躍1．時代背景(1)中世紀亞里士多德的學說長期被教會奉為教條。(2)伽利略創(chuàng)立自由落體定律，推翻了亞里士多德的學說。2．經(jīng)典力學的建立(1)主要內(nèi)容：①牛頓運動三定律：慣性定律、加速度定律、作用力與反作用力定律，構成了近代力學體系的基礎，成為整個近代物理學的重要支柱。②萬有引力定律。(2)建立標記：1687年，《自然哲學的數(shù)學原理》發(fā)表。3．經(jīng)典力學的影響與應用(1)牛頓力學體系完成了人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合。(2)使力學和天文學在理論上達到相當完備的程度，并得到廣泛的應用和驗證。(3)萬有引力定律精確地算出了地球的平均密度和扁平率。(4)正確地說明白潮汐的成因。(5)利用萬有引力定律，科學家發(fā)覺了海王星。二、驅走烏云的太陽1．量子理論的誕生(1)19世紀以來，物理學家定義了一種志向物體——黑體，作為熱輻射探討的標準物體。(2)1879年，奧地利物理學家斯蒂芬通過試驗發(fā)覺了黑體輻射的總能量與其溫度之間的定量關系。(3)1900年，德國物理學家普朗克提出了聞名的量子概念，標記著量子理論的誕生。2．量子力學的建立(1)1905年，愛因斯坦把普朗克的量子理論推廣到光學中，勝利說明白光電效應。(2)1923年，法國物理學家德布羅意又提出物質波理論，認為微觀粒子也具有波動性。(3)數(shù)年之后，奧地利、德國的物理學家建立了量子力學。3．歷史意義(1)量子力學成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導著人們向物質運動的各個層面進行深化探究。(2)量子理論從根本上變更了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發(fā)生了重大變革。三、愛因斯坦的“時空”1．狹義相對論(1)提出：1905年，愛因斯坦發(fā)表了《論動體的電動力學》一文，創(chuàng)立了狹義相對論。(2)內(nèi)容：認為時間與空間都與物質的運動有關，隨著物質運動速度的變更而變更。(3)與經(jīng)典力學的關系：①否定了牛頓的肯定時間和肯定空間，使“以太”概念不再須要。②狹義相對論反映的是物體高速運動狀態(tài)下的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。2．廣義相對論(1)提出：1916年，愛因斯坦把狹義相對論推廣到加速運動的參考系中，建立了廣義相對論。(2)內(nèi)容：①物質存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結構取決于物質的質量及其分布狀況。②空間、時間不是獨立的實在，它們是物質存在的形式。3．歷史意義(1)是對近代物理學理論框架的重大突破，不僅揭示了時間、空間的可變性，而且說明白時空的變更和時空結構同物質的運動和狀態(tài)密不行分。(2)是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學和哲學都產(chǎn)生了極其深遠的影響。1．物理學的奠基人和革命者2．相對論不是對牛頓經(jīng)典力學的否定愛因斯坦的相對論是對牛頓經(jīng)典力學的發(fā)展，而不是否定。愛因斯坦的相對論只否定了牛頓的肯定時空觀，沒有否定整個牛頓力學。牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例。牛頓力學是整個力學的基礎，牛頓所提出的很多概念，至今仍具有指導意義。[史料探究]材料一但是，正是在物理學領域，牛頓進行了最有意義的探討。在這方面，他以伽利略的探討為基礎，將后者的成果發(fā)展到輝煌的頂點?！顾蚶锇⒅Z斯《全球通史》材料二20世紀初，在物理學領域掀起了一場宏大的革命，取得了一系列輝煌成果，愛因斯坦的相對論和普朗克的量子論則是這場革命中最宏大的理論成果。(1)依據(jù)材料一說明，“伽利略的探討”指的是什么？(2)依據(jù)材料二并結合所學學問回答，相對論和量子論分別是什么時候提出的？(3)結合所學學問，簡要分析經(jīng)典力學與相對論的關系。提示：(1)自由落體定律。(2)1905年，愛因斯坦提出狹義相對論；1916年，他提出了廣義相對論，二者統(tǒng)稱為相對論。1900年，普朗克提出量子假說，宣告了量子理論的誕生。(3)相對論否定了牛頓力學的肯定時空觀，并把它概括在相對論力學中，是對牛頓的繼承和發(fā)展。[歸納總結]經(jīng)典力學與相對論的關系(1)牛頓力學體系正確反映了宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，概括了物體機械運動的基本定律。這些定律只有在低速運動的狀況下才適用。(2)愛因斯坦的相對論否定了經(jīng)典力學的肯定時空觀，指出了時間和空間的辯證關系，即時間和空間不是肯定不變的，而是隨著物質的運動而變更，物質質量隨運動速度的增大而增加。相對論的提出加深了人們對物質和運動的相識，在科學和哲學上都具有重大意義。(3)愛因斯坦的相對論并沒有完全否定牛頓的力學體系，而是發(fā)展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，牛頓力學只是相對論力學在低速運動狀態(tài)下的一個特例。牛頓所創(chuàng)建的概念和定律至今仍舊是物理學的重要思想。二者之間的關系是愛因斯坦的相對論繼承和發(fā)展了牛頓力學體系。[對點訓練]1．從牛頓經(jīng)典力學到愛因斯坦的相對論，說明白()①人類對自然的相識是隨著時代的前進而不斷發(fā)展的②科學的相識是永無止境的③科學成就往往是“站在巨人肩膀上”的發(fā)展④人類起先從宏觀世界深化微觀世界相識客觀規(guī)律A．①②B．①②③C．①②④D．②③④解析：選B本題考查科學技術的發(fā)展對人類相識的影響。深化微觀世界相識客觀規(guī)律的是量子論而不是相對論，解除④。①②③說法正確。故選B。[史料探究]材料一阿爾伯特·愛因斯坦的相對論產(chǎn)生了重大影響，該理論表明宇宙有一個空間和時間的結構。依據(jù)這一理論，將時間和空間說成是肯定的是沒有意義的……對于測量者來說，空間和時間是相對的。對于門外漢來說，這些觀點通常用不能理解的數(shù)學公式說明，這表明科學已經(jīng)達到了能夠被人類所知的界限?！芾铩け咎乩缎氯蚴贰凡牧隙芰孔鱼@進物體的表面層……把它的全部能量賜予了單個電子……一個在物體內(nèi)部具有動能的電子當它到達物體表面時已經(jīng)失去了它的一部分能量。此外還必需假設，每個電子在離開物體時還必需為它脫離物體做肯定量的功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》(1)歸納材料一中杰里·本特利的觀點。(2)依據(jù)材料二分析，愛因斯坦這一探討的理論基礎是什么？為什么說相對論和量子論使人類對自然世界的探究又躍上了一個新的高度？提示：(1)材料一說明，愛因斯坦提出相對論，主見時間和空間是相對的，這就打破了牛頓經(jīng)典力學的肯定時空觀。表明科學達到了能夠被人類所知的界限。(2)理論基礎：量子論的誕生。緣由：相對論和量子論彌補了經(jīng)典力學在相識宏觀世界和微觀世界方面的不足，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式。[歸納總結](1)地位：量子論和相對論一起構成了現(xiàn)代物理學的基礎。它們不僅對物理學本身，對自然科學，對整個人類的生活、思維都產(chǎn)生了不行磨滅的影響。(2)影響①量子論是探討微觀世界粒子運動規(guī)律的科學理論。量子論對化學、生物學、醫(yī)學、考古學、古生物學和地質學等學科領域都產(chǎn)生了重大影響，帶來了很多劃時代的技術創(chuàng)新，使人類對微觀世界的相識有了革命性的進步。②相對論指出了時間、空間和物體的質量不是肯定不變的，而是隨著物體的運動而發(fā)生變更，打破了傳統(tǒng)的肯定時空觀；相對論發(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；相對論打破了經(jīng)典物理學的肯定化思維，為人們供應了辯證地看待世界的途徑。③量子論和相對論彌補了經(jīng)典物理學的缺陷，掀起了物理學的革命，構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。[對點訓練]2．1919年11月9日美國《紐約時報》頭版文章有如下標題：“天之光歪斜”“科學家急迫等待著日蝕觀測的結果”“恒星不是在它們好像應當所在的或被計算出來的位置上，但不必擔憂”。這些文章介紹的科學理論應當是()A．經(jīng)典力學B．狹義相對論C．廣義相對論D．量子理論解析：選C本題考查對近現(xiàn)代科技理論發(fā)展過程的理解。經(jīng)典力學發(fā)表于1687年；狹義相對論發(fā)表于1905年；廣義相對論發(fā)表于1915年；量子理論發(fā)表于1900年。故選C。命題角度：1.牛頓經(jīng)典力學建立的標記。2．牛頓力學體系對啟蒙運動的影響。[典題例析][例1](2024·江蘇高考)英國哲學家培根提倡一絲不茍地記錄閱歷性的試驗，促進科學的發(fā)展；法國哲學家笛卡爾主見用數(shù)學法則作為表述人類理性的最高法則，從事科學探討。17世紀一位科學家承襲了他們的傳統(tǒng)，他創(chuàng)立的理論體系()A．揭示了基本的宇宙法則B．奠定了現(xiàn)代物理學理論基礎C．確立了太陽中心說理論D．闡明白時間空間的本質屬性[解題思路]選項分析推斷A依據(jù)材料可知“17世紀”的這位科學家承襲了前人的傳統(tǒng)(培根的試驗方法、笛卡爾的數(shù)學法則)，可推斷這位科學家是牛頓，他創(chuàng)立了以試驗為基礎、以數(shù)學為表達形式的經(jīng)典力學，揭示了基本的宇宙法則√B奠定現(xiàn)代物理學理論基礎的是20世紀初提出的量子論和相對論×C確立太陽中心說理論的是哥白尼×D愛因斯坦的相對論闡明白時間空間的本質屬性×[答案]A[題組沖關]1．“他以神一般的力氣……完成了人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合?！边@位科學家()A．發(fā)覺了自由落體定律B．出版《自然哲學的數(shù)學原理》C．計算并發(fā)覺了海王星D．對微觀世界的相識取得革命性進步解析：選B由題干“完成了……第一次理論大綜合”可以推斷他是牛頓，因此選B。A項是伽利略，C項是牛頓之后的科學家，D項是普朗克。2．閱讀下列材料，回答問題。材料一牛頓的《原理》公認是科學史上最宏大的著作。在對當代和后代思想的影響上，無疑沒有什么別的杰作可以同《原理》相媲美。二百多年來，它始終是全部天文學和宇宙學思想的基礎……無怪乎牛頓力學的非凡勝利甚至給諸如心理學、經(jīng)濟學和社會學等各個不同領域的工作者也留下了極其深刻的印象，以致他們試圖在解決各種問題時以力學或準力學為楷模。——《十六、十七世紀科學、技術和哲學史》材料二啟蒙思想家們在牛頓革命的啟發(fā)、激勵下進行了種種思索。伏爾泰曾寫道：“假如全部自然界，一切行星，都要聽從永恒的規(guī)律，而有一個小動物，五尺來高，卻可以不把這些定律放在眼中，完全隨意地為所欲為，那就太驚奇了?！钡捎谂ｎD學說本身的機械確定論性質，充溢機械唯物論精神的啟蒙思想也不行避開地帶有形而上學的武斷(主要是忽視了人的心靈的困難性)。——《世界文明史》(1)牛頓說：“假如我看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上?！苯Y合所學學問，指出牛頓生活的時代特征，并列舉兩位影響了牛頓的“巨人”。(2)依據(jù)上述材料并結合所學學問，指出牛頓學說對近代社會發(fā)展的主要影響。解析：第(1)問，第一小問結合牛頓力學體系誕生的時間，從經(jīng)濟、思想、科技等方面說明；其次小問依據(jù)所學學問干脆回答。第(2)問，依據(jù)材料中“始終是全部天文學和宇宙學思想的基礎”“啟蒙思想家們在牛頓革命的啟發(fā)、激勵下進行了種種思索”等信息，運用一分為二的觀點，從科學探討、科學思維、思想啟蒙等方面進行概括。答案：(1)時代特征：資本主義的不斷發(fā)展；啟蒙思想的興起與傳播；近代科學不斷取得進展。巨人：哥白尼、開普勒、伽利略、笛卡爾、巴羅。(寫出其中兩人即可)(2)在物理學、數(shù)學、天文學等領域作出杰出貢獻，并確立了相關學科的科學體系和科學的探討與思維方法；為心理學、經(jīng)濟學和社會學等學科樹立了楷模；推動了啟蒙運動的發(fā)展。機械確定論對啟蒙思想及某些社會科學探討產(chǎn)生了肯定的負面影響。命題角度：1.量子論誕生的影響。2．愛因斯坦相對論建立的意義。[典題例析][例2]20世紀上半期，有科學家認為：假如宇宙中全部的物質都消逝了，時間和空間會與物質一同消逝。支撐其觀點的科學理論是()A．自由落體定律B．天演論C．相對論D．加速度定律[解題思路]選項分析推斷A自由落體定律是伽利略提出的，揭示了物體下落的速度與物體的質量無關，材料沒有涉及×B天演論是把生物學理論運用在社會學領域，材料沒有涉及×C“假如宇宙中全部的物質都消逝了，時間和空間會與物質一同消逝”，揭示了時空的物質屬性，與愛因斯坦的相對論的科學理論一樣√D加速度定律的內(nèi)容是物體在受到合外力的作用時會產(chǎn)生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小正比于合外力的大小，與物體的慣性質量成反比，材料內(nèi)容沒有涉及×[答案]C[題組沖關]3．“它打開了人類相識微觀世界的大門，深刻地變更了人們的生活、生產(chǎn)和觀念……標記著一個新紀元的到來！”與“它”的創(chuàng)立相關的人物是()A．愛因斯坦B．普朗克C．玻爾D．愛迪生解析：選B“打開了人類相識微觀世界的大門”指的是量子論的誕生，開創(chuàng)者是普朗克，故B項正確。4．某科學家在闡釋愛因斯坦的廣義相對論時說：“并不是物體存在于空間中，而是這些物體具有空間廣延性。這樣看來，關于‘一無全部的空間’的概念就失去了意義。”該科學家認為，廣義相對論主見()A．空間的無限性B．空間的物質性C．空間的微觀性D．空間的獨立性解析：選B依據(jù)題目中“并不是物體存在于空間中，而是這些物體具有空間廣延性”得出空間具有物質性，故B項正確；其他三項均不符合題意，故解除。17世紀至19世紀之關鍵詞——經(jīng)濟發(fā)展助推科技進步，物理革命催生科學巨匠[文化上](1)牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學體系，完成了人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合，推動了近代自然科學的發(fā)展。(2)普朗克創(chuàng)立的量子理論使人類對物理的探討由宏觀領域進入微觀領域。(3)愛因斯坦先后創(chuàng)立了狹義相對論和廣義相對論，繼承并發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學體系。[政治上](1)18－19世紀，歐洲各國普遍爆發(fā)資產(chǎn)階級革命，確立了資本主義制度。(2)英國君主立憲制進一步完善，18世紀中葉建立責任內(nèi)閣制，英國成為真正意義上的君主立憲制國家。(3)美國、法國、德國在18、19世紀確立了資產(chǎn)階級代議制，推動了各國資本主義經(jīng)濟的發(fā)展。[經(jīng)濟上](1)近代科學誕生于資本主義生產(chǎn)方式的產(chǎn)生和發(fā)展過程中，資本主義的發(fā)展為科技發(fā)展供應了物質基礎。(2)18世紀，隨著資本主義的發(fā)展和大國的崛起，新的科學技術不斷在生產(chǎn)和科學試驗中得到廣泛的應用和驗證，從而促進了近代物理學的不斷發(fā)展。課下實力提升(二十一)一、選擇題(每小題4分，共32分)1．愛因斯坦在其著作《物理學的進化》中評價“伽利略對科學的貢獻就在于毀滅直覺的觀點而用新的觀點來代替它”。愛因斯坦所說的“新的觀點”指的是()A．進行系統(tǒng)的視察和試驗B．發(fā)覺了自由落體定律C．研制勝利了天文望遠鏡D．奠定經(jīng)典力學的基礎解析：選A本題主要考查伽利略在物理學發(fā)展過程中的貢獻。其中A、B、C三項是其貢獻，D項是其意義，首先解除D項。結合題中關鍵信息“毀滅直覺”可知其成果在于不信任直覺，而是通過視察、試驗等科學手段開創(chuàng)了以試驗事實為依據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學。B項是該新觀點的成果，C項是工具，只有A項是對該新觀點的精確描述，A項正確。2．他用剛性的、機械的“力”取代天體運行中的神奇因素，以數(shù)學公式表述其規(guī)律，得到閱歷的有力證明，取得了巨大勝利。“他”是()A．亞里士多德B．牛頓C．普朗克D．愛因斯坦解析：選B亞里士多德認為物體只有在外力推動下才能運動，外力停止，運動也就停止，不符合材料中的機械力，故A項錯誤；據(jù)材料“機械的‘力’取代天體運行中的神奇因素，以數(shù)學公式表述其規(guī)律”可知是牛頓的萬有引力定律，故B項正確；普朗克提出的是量子假說，故C項錯誤；愛因斯坦提出的是相對論，故D項錯誤。3．“這部巨著表明，一切能夠計時與測量的運動，無論是在地球上的或是在太陽系內(nèi)的，都可用相同的數(shù)學公式來加以描述?！边@部巨著的產(chǎn)生()A．能精確算出地球的平均密度和扁平率B．揭示了時間與空間的本質屬性C．人類對微觀世界的基本相識取得了革命性進步D．構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架解析：選A依據(jù)“無論是在地球上的或是在太陽系內(nèi)的，都可用相同的數(shù)學公式來加以描述”并結合所學學問可推斷這部巨著是牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》。牛頓在《自然哲學的數(shù)學原理》這部巨著中提出了物體運動的三大定律和萬有引力定律等，能精確算出地球的平均密度和扁平率，故A項正確；愛因斯坦的相對論揭示了時間與空間的本質屬性，故B項錯誤；量子論使人類對微觀世界的基本相識取得了革命性進步，故C項錯誤；量子論與相對論構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架，故D項錯誤。4．1864年9月23日，德國柏林天文臺的天文學家伽勒發(fā)覺了太陽系中第八顆行星海王星，它是唯一利用數(shù)學預料而非有安排的觀測發(fā)覺的行星。這一成果的取得主要得益于()A．牛頓的萬有引力定律B．哥白尼的“日心說”C．伽利略的自由落體定律D．愛因斯坦的相對論解析：選A牛頓的萬有引力定律以嚴格的數(shù)學方法和邏輯體系把宇宙間的運動統(tǒng)一起來，對人類說明和預見物理現(xiàn)象具有確定性的意義，故A項正確；哥白尼的“日心說”闡述的僅僅是“太陽為宇宙中心”這個觀點，與數(shù)學預料并沒有干脆關系且觀點本身也是錯的，故B項錯誤；自由落體定律與天體運行明顯沒有干脆關聯(lián)，故C項錯誤；愛因斯坦的相對論提出于20世紀初，時間上與材料不符，故D項錯誤。5．“站在世界的最前排，和宇宙對話，以先賢的名義，做前無古人的事業(yè)?！边@是在“感動中國2024年度人物”頒獎典禮上，獻給因在量子信息試驗探討領域做出開拓性貢獻的中科院院士潘建偉的頒獎詞。在這一領域的先賢和奠基者是()A．伽利略B．牛頓C．愛因斯坦D．普朗克解析：選D伽利略是牛頓經(jīng)典力學的奠基者，不是量子論的先賢和奠基者，故A項錯誤；牛頓是經(jīng)典力學的創(chuàng)立者，沒有在量子領域做出貢獻，故B項錯誤；愛因斯坦是相對論的創(chuàng)立者，不是量子領域的先賢和奠基者，故C項錯誤；普朗克在1900年提出了量子假說理論，他是這一領域的先賢和奠基者，故D項正確。6．愛因斯坦高度評價某一物理學成就時說：“這一發(fā)覺成為二十世紀物理學探討的基礎，從那個時候起幾乎完全確定了物理學的發(fā)展。要是沒有這一發(fā)覺，那就不行能建立起分子、原子以及支配它們變更的能量過程的有用理論。”下列有關“這一發(fā)覺”的表述正確的是()A．有助于說明光電效應B．揭示了時間和空間的本質屬性C．證明白牛頓經(jīng)典力學的錯誤D．促進了人們深化相識宏觀世界解析：選A從題干信息“二十世紀物理學探討的基礎”“建立起分子、原子以及支配它們變更的能量過程的有用理論”，可知“這一發(fā)覺”是量子論。故選A項。7．如圖反映的是20世紀一項宏大的科學理論，該理論()A．是探討宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律B．構成了近代物理學的基本理論框架C．完成人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合D．第一次闡述了四維時空和物質分布相聯(lián)系的思想解析：選D材料反映的是相對論，反映宏觀物體低速運動規(guī)律的是牛頓經(jīng)典力學，故A項錯誤；相對論奠定了現(xiàn)代物理學的基礎，故B項錯誤；牛頓完成人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合，故C項錯誤；依據(jù)材料“實際位置”“相對位置”，可推斷是愛因斯坦的相對論，故D項正確。8．愛因斯坦曾言：“在我之前，人們都認為，假如把全部的東西都從宇宙中拿走，那剩下的就是時間和空間，我卻證明，假如把全部的東西都拿走了，什么都剩不下?！睈垡蛩固沟睦碚?)A．建立的信息網(wǎng)絡大大縮小時空距離B．大大加強了人類對微觀世界的探討C．變更了人們相識世界的角度和方式D．主要論證時間和空間可以單獨變更解析：選C愛因斯坦的理論是相對論，沒有建立信息網(wǎng)絡，信息技術建立了信息網(wǎng)絡，故A項錯誤；大大加強了人類對微觀世界的探討是普朗克的量子論，故B項錯誤；愛因