2024-2025學(xué)年高中歷史專題七近代以來科學(xué)技術(shù)的輝煌1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)的奠基人和革命者課程標(biāo)準(zhǔn)素養(yǎng)解讀1．了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，相識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。2．知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，相識其意義。1．從時空觀念角度了解經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的背景。2．從史料實證和歷史說明角度理解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，相識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。3．從史料實證和歷史說明角度識記相對論、量子論的主要內(nèi)容，相識其意義。相識相對論和經(jīng)典力學(xué)之間的關(guān)系以及物理學(xué)理論創(chuàng)新的源泉和方法。4．運用唯物史觀理解近現(xiàn)代物理學(xué)的重大成就，評價其推動社會進步的意義。學(xué)問點一相識史上的飛躍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)時間：17世紀末。(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動的探討基礎(chǔ)上總結(jié)出作用力和反作用力定律。(3)地位：牛頓的運動三定律構(gòu)成了近代力學(xué)體系的基礎(chǔ)，成為整個近代物理學(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，并運用他自己創(chuàng)立的微積分做計算工具，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史上的第一次理論大綜合。它的確立使力學(xué)和天文學(xué)在理論上達到了相當(dāng)完備的程度，同時也在生產(chǎn)和科學(xué)試驗中得到廣泛的應(yīng)用和驗證。經(jīng)典力學(xué)的建立學(xué)問點二驅(qū)走烏云的太陽1．量子理論的誕生與發(fā)展階段時間國家主要成就誕生1879年奧地利斯蒂芬發(fā)覺黑體輻射的總能量與其溫度之間的定量關(guān)系1900年德國普朗克發(fā)覺熱輻射過程中的能量分布規(guī)律，并提出量子概念1900年德國普朗克在《關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論》中闡述量子學(xué)說，標(biāo)記著量子理論的誕生發(fā)展1905年德國愛因斯坦用量子理論勝利說明白光電效應(yīng)1923年法國德布羅意提出物質(zhì)波理論數(shù)年后奧地利、德國物理學(xué)家建立量子力學(xué)2．量子理論的意義(1)指導(dǎo)著人們向物質(zhì)運動的各個層面進行深化探討。(2)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)乃至整個自然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大變革。近現(xiàn)代物理學(xué)成就學(xué)問點三愛因斯坦的“時空”項目狹義相對論廣義相對論創(chuàng)立1905年，愛因斯坦發(fā)表《論動體的電動力學(xué)》1916年，把狹義相對論推廣到加速運動的參考系中內(nèi)容時間和空間都與物質(zhì)的運動有關(guān)，隨著物質(zhì)運動速度的變更而變更物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間是彎曲的，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、時間是物質(zhì)存在的形式意義反映的是物體高速運動的客觀規(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，形成了全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀。②是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠的影響。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(老師用書獨具)經(jīng)典力學(xué)的特征和意義史料一1590年，伽利略在比薩斜塔上做了①“兩個鐵球同時落地”的聞名試驗，從今推翻了亞里士多德“物體落下的速度和重量成比例”的學(xué)說，訂正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。史料二規(guī)則Ⅱ因此，②對同類的自然效果，應(yīng)盡可能歸之于相同的緣由。……規(guī)則Ⅲ③物體的性質(zhì)，它們既不能被增加又不能被減弱，并且屬于所能做的試驗中全部物體的，應(yīng)被認為是物體的普遍性質(zhì)。因為物體的性質(zhì)不能被知道，除非通過試驗，且因此普遍的性質(zhì)是任何與試驗普遍地符合的性質(zhì)；且它們不能被削減亦不能被除去。規(guī)則Ⅳ④在試驗哲學(xué)中，由現(xiàn)象歸納得出的命題，在其他現(xiàn)象使這些命題更加精確或出現(xiàn)例外之前，都應(yīng)被視為完全正確或基本正確的，而不管相反的假設(shè)?！ｎD《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》史料三1781年，人們發(fā)覺了天王星，但它的理論計算位置與實際觀測始終不符。⑤依據(jù)萬有引力理論，人們設(shè)想這可能是由于有一顆未知行星對天王星產(chǎn)生影響的結(jié)果。以后，⑥一些科學(xué)家進行了大量計算，依據(jù)他們的計算結(jié)果，1846年9月，人們最終發(fā)覺了海王星。[解讀](1)史料一說明白伽利略的聞名試驗為經(jīng)典力學(xué)誕生奠定了基礎(chǔ)。①表明伽利略推翻了亞里士多德的錯誤結(jié)論，對近代科學(xué)探討做出了重大貢獻。(2)史料二從牛頓力學(xué)體系理論角度說明白經(jīng)典力學(xué)體系的特征。②③④表明白近代科學(xué)探討方法是歸納推理和試驗論證。(3)史料三反映了牛頓力學(xué)體系對天文學(xué)探討的影響。⑤⑥主要說明海王星被發(fā)覺是依據(jù)萬有引力定律。[思索](1)依據(jù)史料一及所學(xué)學(xué)問指出伽利略在科學(xué)探討上的主要貢獻。有何意義？(2)依據(jù)史料二，結(jié)合所學(xué)學(xué)問，分析17世紀的科學(xué)探討方法的“革命”對啟蒙運動產(chǎn)生了怎樣的影響。(3)依據(jù)史料三及所學(xué)學(xué)問，分析人類能夠發(fā)覺海王星的緣由。【提示】(1)貢獻：①伽利略通過試驗證明，外力并不是維持運動狀態(tài)的緣由，只是變更運動狀態(tài)的緣由。②通過試驗，他發(fā)覺了自由落體定律等物理學(xué)定律，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(xué)。意義：為牛頓經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。(2)科學(xué)革命中形成的科學(xué)理念和方法，解放了人們的思想，為啟蒙運動創(chuàng)建了條件。(3)文藝復(fù)興運動解放了人們的思想，自然科學(xué)探討起先擺脫教會的束縛；牛頓力學(xué)體系形成，提出了萬有引力定律；以試驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達形式的科學(xué)探討方法的出現(xiàn)。經(jīng)典力學(xué)的特征和意義1．特征(1)注意試驗：試驗可以進一步揭示客觀現(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。(2)數(shù)學(xué)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。(3)探討人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界。后來科學(xué)發(fā)展所揭示的是人們沒有干脆閱歷的微觀現(xiàn)象，表明人們對物質(zhì)世界的相識在不斷深化。2．意義(1)自然科學(xué)角度①把自然界中力學(xué)現(xiàn)象囊括在同一體系中，是人類相識自然歷史上對自然規(guī)律的第一次總結(jié)與概括。②有助于人類說明和預(yù)見物理現(xiàn)象，是經(jīng)典物理學(xué)、天文學(xué)、現(xiàn)代工程力學(xué)等的理論基礎(chǔ)。③標(biāo)記著近代科學(xué)的形成和人類科學(xué)時代的起先。(2)哲學(xué)角度①打擊了神學(xué)，促進了人類思想的進一步解放。②為法國啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。經(jīng)典力學(xué)、相對論與量子論之間的關(guān)系史料一①17世紀牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)符合人們的日常閱歷，也被認為是天經(jīng)地義的。但是到②19世紀末，物理學(xué)遇到了被稱為“晴空上漂移著兩朵烏云”的兩個無法說明的難題，后來這“兩朵烏云”被驅(qū)散了。史料二在量子理論誕生之前，以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)已趨于完善，牛頓力學(xué)在當(dāng)時是肯定權(quán)威的“頂峰”理論，人們普遍認為，整個物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，剩下的只是些修修補補的工作了。然而，德國物理學(xué)家普朗克卻不滿意于當(dāng)時的定論，他大膽地認為③牛頓力學(xué)并沒有解決全部的問題，尤其是不能適用于原子范圍。－－徐志榮等《醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展和創(chuàng)新》史料三④20世紀初，相對論和量子論出現(xiàn)，它們掀起了物理學(xué)革命，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，并對其他學(xué)科產(chǎn)生了歷史性的影響。人類對自然世界的科學(xué)探究又躍上了一個新的高度。[解讀](1)史料一主要指出了牛頓經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和不足，側(cè)面反映了愛因斯坦相對論誕生的必定性。①說明牛頓經(jīng)典力學(xué)只適用于現(xiàn)實宏觀世界低速運動現(xiàn)象的說明。②表明牛頓經(jīng)典力學(xué)無法說明宏觀世界高速運動以及微觀世界的現(xiàn)象。(2)史料二說明白經(jīng)典力學(xué)的缺陷及量子論誕生的必定性。③主要反映了普朗克提出量子論，探討范圍深化到微觀世界，是對物理學(xué)的突破與發(fā)展。(3)史料三主要說明白相對論和量子論兩大物理學(xué)成就的地位和影響。④表明相對論和量子論是對牛頓力學(xué)體系的探討突破，它們一起成為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱。[思索](1)指出史料一中所說的“晴空上漂移著兩朵烏云”是什么。(2)依據(jù)史料二及所學(xué)學(xué)問，指出普朗克是怎樣解決“原子范圍”內(nèi)的問題的。有何意義？(3)依據(jù)史料三分析為什么說現(xiàn)代物理學(xué)“兩大支柱”的形成使“人類對自然世界的科學(xué)探究又躍上了一個新的高度”?！咎崾尽?1)19世紀末，物理學(xué)的探討一方面深化到物質(zhì)內(nèi)部的微觀世界，另一方面擴展到整個宇宙。這些探討，已超出了經(jīng)典物理學(xué)的范圍。(2)普朗克提出了量子假說，認為輻射像物質(zhì)一樣，是由具有能量的基本單位量子來實現(xiàn)的。意義：標(biāo)記著量子論的誕生，使人類對微觀世界的基本相識取得革命性的進步。(3)愛因斯坦揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性，將牛頓力學(xué)概括在相對論之中；普朗克的量子論發(fā)覺了微觀物質(zhì)的運動規(guī)律。這兩大成就為現(xiàn)代自然科學(xué)和技術(shù)革命供應(yīng)了理論基礎(chǔ)。經(jīng)典力學(xué)、相對論與量子論之間的關(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，就顯得不太夠用了。2．量子論的形成標(biāo)記著人類對客觀規(guī)律的相識，起先從宏觀世界深化到微觀世界；同時，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)的肯定時空觀，從本質(zhì)上修正了由狹隘閱歷建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性，推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度。4．量子論和相對論彌補了經(jīng)典物理學(xué)的缺點，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。近代自然科學(xué)興起的緣由和經(jīng)典力學(xué)建立的條件1．近代自然科學(xué)興起的緣由項目緣由社會緣由資本主義的發(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)思想基礎(chǔ)文藝復(fù)興、宗教改革和啟蒙運動，為近代自然科學(xué)的誕生和發(fā)展奠定了思想基礎(chǔ)制度基礎(chǔ)歐洲資本主義國家愛護、嘉獎科技獨創(chuàng)，改革教化制度和專利制度，組織科研機構(gòu)，推動了近代科學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展外在因素中國的四大獨創(chuàng)、阿拉伯文化和古希臘自然哲學(xué)傳入西歐，開闊了人們的眼界，并為科學(xué)探討供應(yīng)了豐富的素材主觀緣由科學(xué)家的努力探究，促進了科學(xué)的發(fā)展2．經(jīng)典力學(xué)建立的條件(1)具備了較好的經(jīng)濟基礎(chǔ)。當(dāng)時英國資本主義經(jīng)濟的快速發(fā)展，為牛頓的科學(xué)探討創(chuàng)建了條件。(2)具備了較好的學(xué)問條件，特殊是伽利略的試驗視察法和培根所提倡的唯物主義的科學(xué)探討方法。(3)英國資本主義制度確立后，資本主義生產(chǎn)的快速發(fā)展對力學(xué)提出了迫切的要求。(4)牛頓在科學(xué)領(lǐng)域的探究精神和不畏艱辛、勇于奉獻的思想品質(zhì)。[課堂小結(jié)](老師用書獨具)時空坐標(biāo)答題術(shù)語1．伽利略通過試驗，發(fā)覺了自由落體定律等物理學(xué)定律，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(xué)，為經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2．牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的發(fā)表，標(biāo)記著經(jīng)典力學(xué)體系的初步建立，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。3．20世紀初，普朗克提出了量子假說，愛因斯坦提出了相對論，變更了人們相識世界的角度和方式，標(biāo)記著人類邁入現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)時代。量子理論和相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。1．羅素寫道：“幾乎全部現(xiàn)代世界與古代世紀之間的區(qū)分，都得歸功于在十七世紀取得最輝煌成就的科學(xué)?！薄笆呤兰o取得最輝煌成就的科學(xué)”指的是()A．經(jīng)典力學(xué) B．日心說C．相對論 D．量子論A[1687年，牛頓出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書，提出了物體運動三大定律和萬有引力定律等，故選A項；16世紀哥白尼提出了日心說，20世紀初愛因斯坦提出了相對論，1900年，為了解決熱輻射理論上的疑點，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說，這一假說宣告了量子論的誕生，故解除B、C、D三項。]2．人類進步離不開科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。下列科學(xué)家與其探討成果對應(yīng)正確的是()A．伽利略－－量子論B．牛頓－－物體運動三大定律C．普朗克－－相對論D．愛因斯坦－－自由落體定律B[結(jié)合所學(xué)學(xué)問可知，牛頓發(fā)覺了物體運動的三大定律，故選B項；量子論是普朗克的成就，而非伽利略，解除A項；相對論是愛因斯坦的理論貢獻，而非普朗克，解除C項；伽利略發(fā)覺了自由落體定律，而非愛因斯坦，解除D項。]3．“它打開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(biāo)記著一個新紀元的到來！”這里的“它”是指()A．經(jīng)典力學(xué) B．進化論C．量子理論 D．相對論C[從材料中“打開了人類相識微觀世界的大門”信息可知，C項符合題意。]4．為解決熱輻射理論上的疑點，普朗克提出量子理論，其中“量子”的含義是()A．微觀世界的各種粒子 B．比原子更小的粒子C．微觀粒子的能量 D．能量的基本單位D[本題考查學(xué)生對歷史概念的相識。依據(jù)所學(xué)學(xué)問可知“量子”即能量子，是能量的基本單位，故選D項。]5．19世紀末和20世紀初，科學(xué)家們認為“人們距離可知世界的邊界已經(jīng)不遙遠”。打破這種相識的是()A．經(jīng)典力學(xué) B．生物進化論C．相對論和量子理論 D．電力的獨創(chuàng)C[相對論和量子理論打開了人類相識世界的新視角，故選C項。]6．相對論和量子理論的創(chuàng)立是物理學(xué)的一場革命，它們都()A．打開了原子的大門B．將牛頓力學(xué)概括在其中C．使人的相識深化到宏觀世界D