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1、第四单元 近代以来世界的科学发展历程 第11课 物理学的重大进展 课程标准 1.了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论 发展中的历史地位。 2.知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。 重点难点 1.掌握经典力学、相对论和量子论的主要内容，认识其在 近代自然科学理论发展中的历史地位。 2.理解经典力学与相对论及量子论之间的关系。 内容索引 核心素养 达标检测 基础落实 基础落实 一、经典力学 1.背景 (1) 运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。 (2)16世纪末17世纪初，伽利略发现了 等物理学定律，开创了 以 为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学
2、的创立 和发展奠定了基础。 文艺复兴 自由落体定律 实验事实 (1)文艺复兴和启蒙运动解放了人们的思想，对经典力学产生了重要影响。 () (2)伽利略的杰出成就为牛顿经典力学的创立奠定了基础，标志着物理学的真 正开端。() 判断正误 2.建立 (1)提出：1687年，牛顿出版了 一书。 (2)内容：物体运动三大定律和 等。 (3)特征 以 为基础。 以 为表达形式。 3.地位及作用：经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。后 来，根据 ，人们发现了海王星等。 自然哲学的数学原理 万有引力定律 实验 数学 万有引力定律 经典力学 图解历史 二、相对论的创立 1.背景：19世纪，随着物理
3、学研究的进展，经典力学面临着挑战。 2.创立：20世纪初的德国物理学家 提出。 3.内容 (1)狭义相对论：物体运动时， 会随着物体运动速度增大而增加，同时， 空间和时间也会随着物体 的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢 效应。 (2)广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物 质本身的 。 爱因斯坦 质量 运动速度 分布状态 4.意义 (1)相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。 (2)它否定了经典力学的 ，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。 (3)它发展了 ，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个 新的高度。 绝对时空观 牛顿力学 爱因斯坦的相对论并非全面否
4、定了牛顿力学体系。 爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的绝对时空观，并没有否定整个 牛顿力学体系。牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。牛顿力学 是整个力学的基础，至今仍指导着物理学的发展。相对论反映的是物体高速 运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和进一步发展。 思维点拨 三、量子论的诞生与发展 1.背景 (1)19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到 内部。 (2)实验表明，微观的 不能用经典力学的理论来说明。 2.诞生：1900年，德国物理学家 提出量子假说，宣告了量子论的诞 生。 3.发展 (1)爱因斯坦利用量子理论成功地解释了 。 (2)丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量
5、子理论。 (3)20世纪30年代， 建立起来。 原子 粒子运动 普朗克 光电效应 量子力学 爱因斯坦的相对论仍然是对宏观世界的探究与认识，而量子论的提出使人类 对世界的研究进入微观世界。 思维点拨 4.意义 (1)量子论使人类对 的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深 刻、最有成就的科学理论之一。 (2)量子论与 一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识 _和微观世界方面的不足。 (3)量子论与相对论的提出，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度 和方式。 微观世界 相对论 宏观世界 经典力学、相对论与量子论之间的关系 (1)经典力学所适用的主要是我们日常生活中的物理现象，
6、但在宏观的宇宙世 界和微观的粒子世界面前，就显得不太够用了。 (2)量子论的形成标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观 世界，同时，在量子理论基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物 理、固体物理和原子核物理等学科的发展。 (3)相对论的提出否定了经典力学的绝对时空观，从本质上修正了由狭隘经验 建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，推动物理学发展 到一个新的高度。 归纳总结 (4)量子论和相对论弥补了经典力学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现 代物理学的基本理论框架。 n 知识结构 核心素养 1.印证教材观点 材料一哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨
7、道，指出它的回 归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现1758年这颗彗 星果然如期出现，因此被命名为哈雷彗星。 应用1材料一中“哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道” ，体现出经典力学以 为基础，以 为表达形式的特点。 史料实证 实验数学 材料二启蒙思想家们相信，如果牛顿可以发现主宰物质世界的自然法则的 话，那么用他的方法，他们也可以发现主宰人类社会的自然法则。 美R.R.帕尔默现代世界史 应用2材料二表明牛顿力学打击了神学，促进了人们的 ，对人类 自身的信心和启蒙运动产生了积极影响。 思想解放 2.获取材料信息 材料20世纪初，相对论和量子理论出现，它们掀起了物理学革
8、命，构成了 现代物理学的两大支柱，并对其他学科产生了历史性的影响。人类对自然世 界的科学探索又跃上了一个新的高度。世界文化简史 应用材料为什么说这两大支柱的形成使“人类对自然世界的科学探索又跃 上了一个新的高度”？ 提示相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不 足，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。 科学革命、工业革命及政治革命之间的相互关系 斯塔夫里阿诺斯在全球通史中写道：“关于这些革命(科学革命、工业革 命和政治革命)，须特别提到的另一特点是，它们并不是平行或独立地进行 的。它们互相依赖，连续地一者对另一者起作用。” 解读作者主要说明了历史发展中的各个要
9、素是相互作用、相互影响的。科 学革命、工业革命以及政治革命在17、18世纪以后互相作用，共同推动了世 界发展。 历史解释 针对练1688年，牛顿发明了反射性望远镜。基于对三棱镜将白光发散成可见 光谱的观察，牛顿还发现了太阳光的光谱，并发展出了颜色理论。这些成就 A.推动了物理学的继续发展 B.标志近代实验科学的开端 C.挑战了封建神学创世说 D.证明了“自然界无跳跃” 解析“1688年，牛顿发明了反射性望远镜”“发现了太阳光的光谱，并发展 出了颜色理论”这些均是物理学的重大发现，推动了物理学向前进步，故A项 正确。 达标检测 123456 1.(2018河南三市高二期中)有学者在肯定近代某科学
10、家的成就时说：“他认为 经不起实验检验的理论不是科学，一种理论，必须具有简单而完美的逻辑形 式，必须具有相应的数学形式，才称得上是科学理论，这一思想宣判传统科 学和经院哲学的非科学性，为近代科学开创了新的方法论原则。”该“科学 家”应是 A.否定宗教神学的哥白尼 B.颠覆经院哲学的达尔文 C.揭示时空观本质的牛顿 D.经典力学奠基人伽利略 123456 解析经典力学的奠基人伽利略开创了新的方法论，以数学为表达形式，故D 项正确。 123456 2.“18世纪没有跟着以往的哲学学说中的那种思维方式亦步亦趋；相反，它按 照当时自然科学的榜样和模式树立了自己的理想”。这个“自然科学的榜样 和模式”指
11、 A.哥白尼的日心说 B.伽利略的实验科学 C.牛顿力学体系 D.瓦特改良蒸汽机 解析哥白尼日心说的提出突破了地心说，是人类认识自然界的进步，但不 是真正科学的理论，故A项错误； 伽利略的实验科学推动物理开始走上科学的道路，故B项错误； 牛顿力学体系为近代自然科学奠基，故C项正确； 瓦特改良蒸汽机属于技术革新层面，故D项错误。 123456 3.“这部巨著表明，一切能够计时与测量的运动，无论是在地球上的还是在太 阳系内的，都可用相同的数学公式来加以描述。”这部巨著的产生 A.能准确算出地球的平均密度和扁平率 B.揭示了时间与空间的本质属性 C.人类对微观世界的基本认识取得了革命性进步 D.构成
12、了现代物理学的基本理论框架 解析根据“无论是在地球上的还是在太阳系内的，都可用相同的数学公式 来加以描述”并结合所学知识可判断这部巨著是牛顿的自然哲学的数学原 理。这部巨著提出了物体运动三大定律和万有引力定律等，能准确算出地 球的平均密度和扁平率，故A项正确。 123456 4.钟慢效应是指“运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的 越慢，接近光速时，钟就几乎停止了”。由此可知，“钟慢效应”理论 A.科学地解释了万有引力的存在 B.是对自由落体理论的新发展 C.奠定了光电效应的理论基础 D.颠覆了人们传统的时空观念 解析材料“运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越
13、慢，接近光速时，钟就几乎停止了”，揭示了时间、空间、速度、质量间的 相对关系，颠覆了人们传统的绝对时空观，故D项正确。 123456 5.(2017宣城高二期末)水平伸开的布是平坦的，而当你在布上放一个铅球，布 面就会弯曲了，这时再放一个小玻璃球在布上，它就会滚向中央的铅球。同 理，星球的质量使周围的时空弯曲，“引力”实际上是一个时空弯曲的现 象。材料所描述的理论 A.拓展了对宏观世界的认识 B.推动欧洲启蒙运动进程 C.发现能量辐射的运动规律 D.准确预见海王星的存在 解析根据“时空弯曲”等信息可判断该理论为爱因斯坦的相对论。相对论 深刻地揭示了时间和空间的本质属性，拓展了对宏观世界的认识，故A项正 确。 123456 6.(2018大连高二期末)诺贝尔奖得主杨振宁教授曾在中山大学说：20世纪20年 代物理学“遍地黄金”，爱因斯坦26岁时一年写出三篇震惊世界的文章，“ 因为物理学几大原则问题正在等待破解”。爱因斯坦的贡献是 A.经典力学体系，描述了宇宙运行的法则 B.相对论，改变了人们对世界的认识角度 C.量子论，对微观世界认识有革命性进步 D.以太说，否定了传统以来光的传播理论 解析爱因斯坦提出相对论，改变了人们对世界的认识角度，故B项正确。