2024-2025版高中歷史專題七近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌一近代物理學(xué)的奠基人和革命者學(xué)案含解析人民版必修3

PAGE一近代物理學(xué)的奠基人和革命者學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)空坐標(biāo)1.了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容。2.相識(shí)經(jīng)典力學(xué)在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。3.知道相對論、量子論的主要內(nèi)容,相識(shí)現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的重大意義。必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)一、相識(shí)史上的飛躍1.背景:近代科學(xué)的誕生以及伽利略自由落體定律的創(chuàng)立,沖擊了亞里士多德學(xué)說的統(tǒng)治地位。2.牛頓力學(xué)三定律:(1)時(shí)間:17世紀(jì)末。(2)內(nèi)容:牛頓在探討伽利略自由落體定律的基礎(chǔ)上,得出了慣性定律和加速度定律,又在笛卡爾等人對碰撞運(yùn)動(dòng)的探討基礎(chǔ)上總結(jié)出作用力和反作用力定律。(3)地位:牛頓的運(yùn)動(dòng)三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ),成為整個(gè)近代物理學(xué)的重要支柱。3.萬有引力定律:從探討地球?qū)υ虑虻囊θ胧?綜合了開普勒等人有關(guān)天體力學(xué)方面的探討成果,并運(yùn)用他自己創(chuàng)立的微積分做計(jì)算工具,勝利地導(dǎo)出了萬有引力定律。4.著作:《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,總結(jié)了他的力學(xué)體系以及在數(shù)學(xué)、天文學(xué)方面的探討成果。5.意義:(1)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,從而完成了人類對自然界相識(shí)史上的第一次理論大綜合。(2)它的確立使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達(dá)到了相當(dāng)完備的程度,同時(shí)也在生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用和驗(yàn)證。二、驅(qū)走烏云的太陽1.背景:19世紀(jì)的物理學(xué)領(lǐng)域,在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上,形成了完整的理論體系,19世紀(jì)末,物理學(xué)界的重大探討課題是黑體輻射問題。2.量子理論的誕生:1900年,德國物理學(xué)家普朗克提出了量子概念,《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》的發(fā)表,標(biāo)記著量子理論的誕生。3.量子力學(xué)的建立:(1)1905年德國科學(xué)家愛因斯坦利用量子理論勝利說明白光電效應(yīng),得出光具有波粒二象性的結(jié)論。(2)1923年法國物理學(xué)家德布羅意提出物質(zhì)波理論,將量子論發(fā)展到一個(gè)新的高度。(3)奧地利、德國的物理學(xué)家建立了量子力學(xué)。4.意義:(1)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(dòng)的各個(gè)層面進(jìn)行深化探討。(2)量子理論讓人們從根本上變更了近代物理學(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)生了重大變革。三、愛因斯坦的“時(shí)空”項(xiàng)目狹義相對論廣義相對論創(chuàng)立1905年,愛因斯坦發(fā)表《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》1916年,把狹義相對論推廣到加速運(yùn)動(dòng)的參考系中內(nèi)容時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān),隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變更而變更物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間是彎曲的,空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布狀況;空間、時(shí)間是物質(zhì)存在的形式意義反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律,是對牛頓力學(xué)的繼承與發(fā)展第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想①是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破,形成了全新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀和物質(zhì)觀②是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革,對整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響③相對論同量子理論一起,構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架【核心概念】近代科學(xué)近代科學(xué)是在搜集材料的基礎(chǔ)上,從現(xiàn)象深化到本質(zhì),從閱歷定律上升為系統(tǒng)的科學(xué)理論。它是建立在視察、試驗(yàn)基礎(chǔ)上的試驗(yàn)科學(xué),并廣泛應(yīng)用數(shù)學(xué)方法使科學(xué)學(xué)問日益精確化;同時(shí)發(fā)展了以試驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)和以歸納推理為主要手段的探討方法,確立了一系列定量的科學(xué)定律?！緢D解識(shí)記】【易錯(cuò)點(diǎn)撥】伽利略開創(chuàng)了以試驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué),標(biāo)記著近代物理學(xué)的真正開端。牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立則標(biāo)記著近代科學(xué)的形成?！疽族e(cuò)點(diǎn)撥】愛因斯坦的相對論仍舊是對宏觀世界的探究和相識(shí),而量子論的提出訪人類對世界的探討進(jìn)入微觀世界。【圖解識(shí)記】“物理學(xué)的重大發(fā)展”【易錯(cuò)點(diǎn)撥】1.相對論發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學(xué),而不是否定經(jīng)典力學(xué),相對論將經(jīng)典力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中,推動(dòng)了物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。2.愛因斯坦的相對論只否定了牛頓的肯定時(shí)空觀,沒有否定整個(gè)牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個(gè)特例。牛頓力學(xué)是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ),牛頓所提出的許多概念,至今仍具有指導(dǎo)意義。【圖解識(shí)記】近現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展關(guān)鍵實(shí)力·素養(yǎng)探究【史論闡釋】一、經(jīng)典力學(xué)的歷史地位(1)把自然界中一切力學(xué)現(xiàn)象囊括在力學(xué)體系中,成為人類相識(shí)自然的過程中對自然規(guī)律的第一次總結(jié)與概括。(2)形成以試驗(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,標(biāo)記著近代科學(xué)的形成和人類科學(xué)時(shí)代的起先。(3)牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了第一次工業(yè)革命,使人類社會(huì)進(jìn)入蒸汽時(shí)代。(4)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),促使人類思想不斷解放。二、經(jīng)典力學(xué)、相對論與量子理論之間的關(guān)系(1)經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是我們?nèi)粘Ｉ钪械奈锢憩F(xiàn)象,但在宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界面前,就明顯存在諸多不足之處。(2)量子理論的形成標(biāo)記著人類對客觀規(guī)律的相識(shí),起先從宏觀世界深化到微觀世界;同時(shí),在量子理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子力學(xué),極大地促進(jìn)了原子物理、固體物理和原子核物理等的發(fā)展。(3)相對論的提出否定了經(jīng)典力學(xué)的肯定時(shí)空觀,從本質(zhì)上修正了由狹隘閱歷建立起來的時(shí)空觀,深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性,推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。(4)量子理論和相對論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)的缺點(diǎn),掀起了物理學(xué)的革命,構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架?！舅仞B(yǎng)探究】史料一下面是兩幅有關(guān)牛頓的圖片。(1)史料一的兩幅圖中,圖一反映了牛頓力學(xué)的什么成果?圖二體現(xiàn)了這一成果的運(yùn)用取得的什么成就?說明白什么?(唯物史觀、歷史說明)提示:圖一反映的是萬有引力定律;圖二是指海王星的發(fā)覺。說明白牛頓力學(xué)具有驚人的預(yù)見力和巨大的理論指導(dǎo)意義。史料二英國聞名詩人亞歷山大·蒲伯曾寫過一首贊美牛頓的詩:自然和自然界的規(guī)律,隱藏在黑暗里。上帝說:“讓牛頓去吧!”于是一切成為光明。(2)為什么說牛頓以前“自然和自然界的規(guī)律,隱藏在黑暗里”?牛頓是怎樣讓“一切成為光明”的?(歷史說明)提示:牛頓以前的中世紀(jì)歐洲,基督教神學(xué)統(tǒng)治一切,實(shí)行愚民政策;人們普遍認(rèn)為一切都是由上帝創(chuàng)建的,都是不行知的。牛頓的經(jīng)典力學(xué)將天體的運(yùn)動(dòng)和地球上物體的運(yùn)動(dòng)概括在同一理論之中,能夠完整地說明天體和地球上的一切現(xiàn)象,揭示了自然界的規(guī)律。從今,科學(xué)擺脫了神學(xué)的束縛向前發(fā)展,同時(shí)也打擊了神學(xué),促進(jìn)了人們思想的進(jìn)一步解放。史料三(英國)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長湯姆遜致辭說:“愛因斯坦的相對論是人類思想史上最宏大的成就之一,或許就是最宏大的成就。”……1921年……愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者而得獎(jiǎng),但相對論始終沒有獲諾貝爾獎(jiǎng)。——吳國盛《科學(xué)的歷程》(3)史料三為什么說相對論是“最宏大的成就之一”?“相對論始終沒有獲諾貝爾獎(jiǎng)”說明白什么問題?(歷史說明)提示:緣由:相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的肯定時(shí)空觀,深刻揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性,提出了全新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)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(gè)新的高度。問題:相對論超出了人們的日常思維、閱歷和感受,很難被人們理解和接受。課堂檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(2024·浙江學(xué)業(yè)考)自然科學(xué)理論具有驚人的預(yù)見力和巨大的指導(dǎo)意義,近代萬有引力定律的發(fā)覺和確立,即是一種證明。若細(xì)析之,其作用體現(xiàn)在 ()①揭示了空間、時(shí)間的可變性②精確地算出了地球的平均密度和扁平率③正確地說明白潮汐的成因④發(fā)覺、算出并找到海王星的位置A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④【解析】選B。牛頓經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為空間、時(shí)間的肯定性,故①不符合題意;萬有引力定律在生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中得到廣泛的應(yīng)用與驗(yàn)證,精確地算出了地球的平均密度和扁平率,正確地說明白潮汐的成因,還發(fā)覺、算出并找到海王星的位置,故②③④符合題意。故選B。2.杰里·本特利在《新全球史》中贊揚(yáng)一位科學(xué)家將地球、天體聯(lián)系在一起,將其放在宇宙中進(jìn)行探討。他指的是 ()A.伽利略發(fā)覺自由落體定律B.哥白尼提出“日心說”C.牛頓出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》D.普朗克提出量子假說【解析】選C。伽利略的自由落體定律探討的是地球上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,不包括天體運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤,解除;哥白尼的“日心說”探討的是天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,不包括地球上的物體運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤,解除;結(jié)合“將地球、天體聯(lián)系在一起,將其放在宇宙中進(jìn)行探討”,可知其指的是牛頓的力學(xué)體系,C正確;普朗克的量子假說是關(guān)于微觀物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】“1687年,他出版了聞名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書,用數(shù)學(xué)方式說明白哥白尼的學(xué)說和天體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,提出了物體運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬有引力定律等?！边@句話中的“他”是 ()A.伽利略B.牛頓C.愛因斯坦D.普朗克【解析】選B。依據(jù)關(guān)鍵信息“物體運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬有引力定律”,即可得出答案為B。3.(2024·石家莊高二檢測)通過伽利略的比薩斜塔試驗(yàn)和牛頓視察蘋果落地的試驗(yàn)可以得出西方近代自然科學(xué)發(fā)展的主要特點(diǎn)是 ()A.生活實(shí)踐閱歷的總結(jié)B.好用性技術(shù)應(yīng)用性強(qiáng)C.科學(xué)視察、試驗(yàn)的探討方法D.重視閱歷綜合,輕視理論探討【解析】選C。西方近代自然科學(xué)發(fā)展的主要特點(diǎn)是通過科學(xué)視察和試驗(yàn)的方法得出結(jié)論。4.“組成光束的每一個(gè)量子所擁有的能量等于頻率乘以普朗克常數(shù)。假如光子的頻率大于某極限頻率,則這光子擁有足夠能量來使得一個(gè)電子逃逸?！边@一科學(xué)論述的意義在于 ()A.否定了肯定的時(shí)空觀 B.首次深化微觀世界C.勝利說明白光電效應(yīng) D.標(biāo)記著量子理論誕生【解析】選C。結(jié)合所學(xué)學(xué)問,否定肯定時(shí)空觀的是愛因斯坦的相對論,與題意無關(guān),故A錯(cuò)誤;首次探入微觀世界的成就是1900年普朗克量子理論的誕生,與題意無關(guān),故B、D錯(cuò)誤;依據(jù)題目中的關(guān)鍵信息“光子擁有足夠能量來使得一個(gè)電子逃逸”,故C正確。5.科學(xué)巨人愛因斯坦被稱為“20世紀(jì)的哥白尼”。閱讀材料,回答問題。材料一19世紀(jì)30年頭,法拉第的發(fā)覺激起了一系列獨(dú)創(chuàng)的浪潮并最終引發(fā)了電氣技術(shù)革命,愛因斯坦的父親和叔叔也投身其中。1882年,他們在國際電氣技術(shù)展覽會(huì)上推出了自己的發(fā)電機(jī)和新式電話。在家里,愛因斯坦每天都能聽到父親工廠里“汽笛鳴叫”奏響的勞動(dòng)序曲,電樞和線圈成了這個(gè)正在成長的孩子手中的寵物。同時(shí),他通過瘋狂閱讀駕馭了物理學(xué)和哲學(xué)的概貌,并在父輩工廠和中學(xué)、高校試驗(yàn)室獲得了實(shí)際相識(shí)。凡此,在他那個(gè)時(shí)代,有哪位物理學(xué)家曾在攀登頂峰之前將如此眾多的必備前提集于一身?——整理自[德]于爾根·奈佛《愛因斯坦傳》材料二1905年被稱為愛因斯坦的“奇跡年”。他在《物理學(xué)紀(jì)事》連續(xù)發(fā)表文章。此后,物理學(xué)再也不是原來的物理學(xué)?！蠖鄶?shù)狀況下,前任的著作中冒出來的新問題總是要由下一代的年輕學(xué)者來解決。哥白尼之后是開普勒,伽利略之后是牛頓,法拉第之后是麥克斯韋?！?而)愛因斯坦既是自己的前任又是自己的后繼者。他就像一個(gè)馬拉松運(yùn)動(dòng)員,到達(dá)目的地之后確定再跑一次?！訹德]于爾根·奈佛《愛因斯坦傳》(1)閱讀材料一,概述傳記作者所認(rèn)為的愛因斯坦成才的“必備前提”。(2)依據(jù)材料二及所學(xué)學(xué)問,指出1905年愛因斯坦創(chuàng)建的物理學(xué)理論“奇跡”,綜合概括愛因斯坦的科學(xué)精神?！窘馕觥康?1)題前提:題目要求“閱讀材料一”概述。由材料一中的“19世紀(jì)30年頭,法拉第的發(fā)覺激起了一系列獨(dú)創(chuàng)的浪潮并最終引發(fā)了電氣技術(shù)革命”可得出人類社會(huì)進(jìn)入電氣時(shí)代;由“他通過瘋狂閱讀駕馭了物理學(xué)和哲學(xué)的概貌”可得出廣泛閱讀科學(xué)著作,打開探討視野;由“愛因斯坦的父親和叔叔也投身其中”“他們在國際電氣技術(shù)展覽會(huì)上推出了自己的發(fā)電機(jī)和新式電話”等可以得出家庭影響;由“在父輩工廠和中學(xué)、高校試驗(yàn)室獲得了實(shí)際相識(shí)”可得出父輩工廠與學(xué)校試驗(yàn)室的實(shí)際體驗(yàn)。第(2)題“奇跡”:須要結(jié)合愛因斯坦的成就回答,依據(jù)所學(xué)現(xiàn)代物理學(xué)的內(nèi)容可知,1905年愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對論,并勝利說明白光電效應(yīng)。精神:依據(jù)愛因斯坦的成就超越前人可以得出其勇于創(chuàng)新的精神;另外,全部科學(xué)家在進(jìn)行科學(xué)探討時(shí)都應(yīng)當(dāng)具有實(shí)事求是的精神。答案:(1)前提:人類社會(huì)進(jìn)入電氣時(shí)代;廣泛閱讀科學(xué)著作,打開探討視野;家庭影響;父輩工廠與學(xué)校試驗(yàn)室的實(shí)際體驗(yàn)。(2)“奇跡”:創(chuàng)立狹義相對論;勝利說明光電效應(yīng)