【金識(shí)源】2014年秋高中歷史 4.11 物理學(xué)的重大進(jìn)展學(xué)案 新人教版必修3

1、物理學(xué)的重大進(jìn)展課程標(biāo)準(zhǔn)：了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。歷史史實(shí)：閱讀理解概念：上帝創(chuàng)世說、哥白尼、伽利略、牛頓、經(jīng)典力學(xué)體系。理解記憶：經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容。歷史解釋：分析西方近代科學(xué)發(fā)展的原因，探討經(jīng)典力學(xué)對(duì)近代自然科學(xué)理論發(fā)展的影響。發(fā)展性選擇：結(jié)合西方近代政治、經(jīng)濟(jì)、文化模塊相關(guān)知識(shí)，探討科技進(jìn)步對(duì)西方社會(huì)的影響。比較此時(shí)期中國與西方科技發(fā)展特征，分析其不同的歷史背景，探討東西方科技的交流及影響。學(xué)習(xí)提綱一、經(jīng)典力學(xué)（一）伽利略對(duì)物理學(xué)和天文學(xué)的貢獻(xiàn)：1、原因：文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)不僅解放了人們的思想，也對(duì)科學(xué)研究產(chǎn)生了重要影響。2、貢獻(xiàn)：物理學(xué)：16世紀(jì)末1

2、7世紀(jì)初，伽利略等人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，為了解自然界，必須進(jìn)行系統(tǒng)的觀察和實(shí)驗(yàn)。伽利略通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。通過實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學(xué)定律，大大改變了古希臘哲學(xué)家亞里士多德以來有關(guān)運(yùn)動(dòng)的觀念，開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)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）天文學(xué)：伽利略是利用望遠(yuǎn)鏡觀察天體并取得大量成果的第一人。他用自己制造的望遠(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。1632年，伽利略因在一本書中宣傳“日心說”，遭到羅馬教會(huì)的迫害。他被教會(huì)判處終身監(jiān)禁，這本書也遭到教會(huì)的查禁。（二

3、）經(jīng)典力學(xué)1、建立：在伽利略研究基礎(chǔ)上，英國科學(xué)家牛頓確認(rèn)了物體宏觀運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。1687年，牛頓出版了自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書，提出了物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬有引力定律等。他把地球上的物體的運(yùn)動(dòng)和天體運(yùn)動(dòng)概括到同一個(gè)理論之中，形成了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)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。2、意義：這一體系對(duì)解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象，具有決定的意義。后來，根據(jù)萬有引力定律，人們發(fā)現(xiàn)了海王星等。3、經(jīng)典力學(xué)在近代科學(xué)理論發(fā)展中的地位：(1)牛頓的發(fā)現(xiàn)以及他開創(chuàng)的科學(xué)研究方法，是人類思想史上偉大成就，對(duì)解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象，具有決定性意義。 (2)牛頓力學(xué)體系是人類對(duì)自然規(guī)律第一次進(jìn)行的理論性概括和總結(jié)

4、，它以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式。 (3)經(jīng)典力學(xué)是近代自然科學(xué)理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系。資料回放我不知道世人對(duì)我是怎樣看的，不過我只覺得自己像是一個(gè)在海濱玩耍的孩子，有幸拾到光滑美麗的石子，但真理的大海，我還沒有發(fā)現(xiàn)。我所以有這樣的成就，是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募绨蛏系木壒省?牛頓歷史縱橫1781年，人們發(fā)現(xiàn)了太陽系的第七大行星天王星，但它的理論位置與實(shí)際觀測(cè)不符。科學(xué)家們?cè)O(shè)想有一顆未知的行星對(duì)它產(chǎn)生了影響。后來，經(jīng)過科學(xué)家的計(jì)算，1846年，人們終于發(fā)現(xiàn)了海王星。二、相對(duì)論的創(chuàng)立1、背景：經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，時(shí)間和空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無關(guān)，存在絕對(duì)的靜止和絕對(duì)的時(shí)間。這與人們的一般看法一致

5、。20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、創(chuàng)立：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(duì)論，包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。3、內(nèi)容：狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增大，同時(shí)空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。廣義相對(duì)論認(rèn)為，空間和時(shí)間的性質(zhì)僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。學(xué)思之窗相對(duì)論的觀點(diǎn)與人們的日常經(jīng)驗(yàn)不一致，但它在物理學(xué)上卻十分合理，并為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。愛因斯坦為了說明時(shí)間的相對(duì)性，曾經(jīng)舉出這樣的例子：把兩個(gè)完全一樣的鐘，分別放在地球的北極和赤道上

6、。由于地球自轉(zhuǎn)的緣故，赤道上的鐘會(huì)比北極的鐘走得慢一些。他的計(jì)算表明：當(dāng)速度增大時(shí)，時(shí)間將會(huì)變慢；當(dāng)速度達(dá)到光速時(shí)，時(shí)間也就停止。你認(rèn)為應(yīng)該怎樣評(píng)價(jià)牛頓和愛因斯坦的貢獻(xiàn)？答案提示：1、牛頓確立了萬有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律，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(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)研究的是宏觀世界。2、愛因斯坦打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，于1905年提出了狹義相對(duì)論和光速不變?cè)恚?916年愛因斯坦完成了廣義相對(duì)論的最終形式。愛因斯坦的相對(duì)論發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。4、意義：相對(duì)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)

7、的絕對(duì)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(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。三、量子論的誕生與發(fā)展（一）背景：1、19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射線的發(fā)現(xiàn)，打開了原子的大門，人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。2、大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀的粒子運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典力學(xué)的理論來說明。（二）誕生：1900年，為了解決熱輻射理論卜的疑點(diǎn)，德國物理學(xué)家普朗克提山了量子假說。他認(rèn)為：輻射像物質(zhì)一樣，是由具有能量的基本單位量子來實(shí)現(xiàn)的。這一假說宣告了量子論的誕生。普朗克做出了一個(gè)大膽的假設(shè) 物體在發(fā)射輻射與吸收輻射時(shí)能量的交換或變化是以不連續(xù)的方式進(jìn)行的，是以一定數(shù)量值

8、的整數(shù)倍跳躍式要化的，在輻射的發(fā)射和吸收過程中。能量不是無限可分的，而是有一個(gè)最小的份額單元。這個(gè)最小的能量單元普朗克稱之為“能量子”或“量子”。他因提出量子假說，獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。（三）發(fā)展：1、量子論與物理學(xué)界幾百年來信奉的“自然界無跳躍”的原則發(fā)生沖突，遭到許多物理學(xué)家的反對(duì)，但也得到了一些科學(xué)家的支持。愛因斯坦利用量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)。2、丹麥物理學(xué)家玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論。3、20世紀(jì)30年代，量子力學(xué)建上起來。（四）意義：1、量子論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)取得革命性的進(jìn)步，成為20世紀(jì)最深刻、最有成效的科學(xué)理論之一。2、它與相對(duì)論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的

9、基礎(chǔ)。相對(duì)論和量子論彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)宏觀世界和微觀世界方面的不足。3、它們的提出，不僅推動(dòng)丁物理學(xué)自身的進(jìn)步而且開闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。（五）量子論和相對(duì)論的共同點(diǎn)：(1)從背景上看，都是在經(jīng)典物理學(xué)的某些領(lǐng)域已經(jīng)十分完善但在另外的領(lǐng)域卻遭遇重重問題的情況下，作為一種解釋提出。(2)從產(chǎn)生過程看，兩種理論剛開始時(shí)知識(shí)作為假說，但后來都是得到精確地證明。(3)從影響上看，對(duì)修正經(jīng)典物理學(xué)的不足和謬誤之處都起到了關(guān)鍵作用，成為現(xiàn)代物理學(xué)得支柱；體現(xiàn)了科學(xué)大師們敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)、追求真理的精神。四、歸納近代西方科技產(chǎn)生、發(fā)展的原因。(1)經(jīng)濟(jì)：資本主義生產(chǎn)關(guān)系的產(chǎn)生、發(fā)展

10、是近代科技產(chǎn)生的前提和根本推動(dòng)力。(2)政治：資產(chǎn)階級(jí)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（文藝復(fù)興、宗教改革、啟蒙運(yùn)動(dòng)）為近代科技的發(fā)展掃清了精神枷鎖。(4)風(fēng)氣：面向現(xiàn)實(shí)，重視實(shí)踐，崇尚理性的科研精神也有利于科技的發(fā)明和發(fā)展。(5)個(gè)人：科學(xué)家們的不懈努力。五、近代自然科學(xué)發(fā)展的四個(gè)階段1近代自然科學(xué)的產(chǎn)生階段(1516世紀(jì))(1)原因：資本主義工商業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展為近代自然科學(xué)的產(chǎn)生奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；人文主義思潮的影響使人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了革命性的變化；中世紀(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累為技術(shù)能力的提高提供了條件。(2)標(biāo)志：天文學(xué)領(lǐng)域的革命。2近代自然科學(xué)形成和發(fā)展階段(1718世紀(jì)中期)(1)原因：新航路的開辟促進(jìn)了西歐資本主義工商業(yè)的發(fā)展；手工工場(chǎng)的發(fā)展促進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步；早期資產(chǎn)階級(jí)革命的成功。(2)標(biāo)志：牛頓力學(xué)體系的創(chuàng)立。3自然科學(xué)的迅速發(fā)展階段(18世紀(jì)末19世紀(jì)中期) (1)原因：隨著該時(shí)期西方主要國家工業(yè)革命的進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)科學(xué)提出了更高的要求。(2)標(biāo)志：電磁學(xué)的新成就、道爾頓的科學(xué)原子論、細(xì)胞學(xué)說和達(dá)爾文的生物進(jìn)化論等。4自然科學(xué)的重大突破和系統(tǒng)化階段(19世紀(jì)末20世紀(jì)初)(1)原因：第二次工業(yè)革命的進(jìn)行和資本主義經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。(2)標(biāo)志：電的發(fā)明與應(yīng)用，門捷列夫元