2024-2025學年高中歷史專題七近代以來科學技術的輝煌一近代物理學的奠基人和革命者學案含解析人民版必修3

PAGE近代以來科學技術的輝煌專題七近代以來科學技術的輝煌一近代物理學的奠基人和革命者學問點一相識史上的飛躍1．背景(1)在中世紀的歐洲，亞里士多德的學說長期被教會奉為教條。(2)近代科學誕生后，亞里士多德的力學不斷受到質(zhì)疑。(3)伽利略在視察、試驗和推理的基礎上，創(chuàng)立了自由落體定律，推翻了亞里士多德的學說。2．內(nèi)容(1)17世紀末，英國科學家牛頓得出了慣性定律和加速度定律。(2)總結出作用力和反作用力定律。(3)用微積分做計算工具導出萬有引力定律。(4)1687年牛頓撰寫的《自然哲學的數(shù)學原理》出版，書中總結了他的力學體系以及在數(shù)學、天文學方面的探討成果。3．意義(1)牛頓的運動三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)完成了人類對自然界相識史上的第一次理論大綜合。萬有引力定律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。經(jīng)典力學學問點二驅(qū)走烏云的太陽1．背景(1)19世紀的物理學領域，以牛頓力學為基礎，形成了完整的理論體系。(2)19世紀末，黑體輻射問題成為物理學界的重大探討課題。2．發(fā)展過程(1)奧地利斯蒂芬：1879年發(fā)覺黑體輻射的總能量與其溫度之間的定量關系。(2)德國普朗克：發(fā)覺了熱輻射過程中的能量分布規(guī)律。1900年提出量子概念，標記著量子理論誕生。(3)德國愛因斯坦：1905年利用量子理論說明eq\o(□,\s\up4(10))光電效應，得出光具有波粒二象性的結論。(4)法國德布羅意：1923年提出eq\o(□,\s\up4(11))物質(zhì)波理論，將量子論發(fā)展到一個新的高度。(5)奧地利、德國物理學家：建立eq\o(□,\s\up4(12))量子力學。3．意義(1)量子力學成為反映自然界基本規(guī)律的eq\o(□,\s\up4(13))理論體系，指導著人們向物質(zhì)運動的各個層面進行深化探討。(2)變更了近代物理學中的eq\o(□,\s\up4(14))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?！疽谆煲族e】量子理論同愛因斯坦的相對論一起構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架，但愛因斯坦的相對論的提出比普朗克的量子理論要晚。學問點三愛因斯坦的“時空”1．主要內(nèi)容(1)狹義相對論：1905年，愛因斯坦發(fā)表了《論動體的電動力學》一文，認為時間和空間都與物質(zhì)的eq\o(□,\s\up4(15))運動有關，隨著物質(zhì)運動速度的變更而變更。創(chuàng)立了狹義相對論。(2)廣義相對論：1916年，愛因斯坦建立了廣義相對論。第一次闡述了eq\o(□,\s\up4(16))四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。2．意義(1)是對近代物理學理論框架的重大突破，不僅揭示了空間、時間的可變性，而且說明它們都不行能單獨發(fā)生變更，其變更與物質(zhì)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。(3)相對論同eq\o(□,\s\up4(17))量子理論一起，構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架?！疽谆煲族e】愛因斯坦的相對論只是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，牛頓所創(chuàng)建的概念，至今仍指導著我們的物理學思想。相對論發(fā)展了牛頓力學，打破了傳統(tǒng)的肯定時空觀。[探討溝通1]伽利略曾說“科學的真理不應在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應當在試驗中和以試驗為基礎的理論中去找?！闭f明白什么問題？提示：伽利略重視試驗在科學探討中的作用。[探討溝通2]依據(jù)上圖的提示思索：牛頓為什么被稱為“宇宙規(guī)律的發(fā)覺者”？提示：《自然哲學的數(shù)學原理》的問世，標記著牛頓已經(jīng)建立起一個完整的力學理論體系，把天地間萬物的運動規(guī)律概括在一個嚴密的統(tǒng)一理論中。因此，牛頓成為“宇宙規(guī)律的發(fā)覺者”。[探討溝通3]視察下面漫畫：孿生兄弟的宇航難題該漫畫生動地說明白愛因斯坦的哪一理論？提示：相對論。[探討溝通4]量子理論和經(jīng)典物理學所運用的范圍有何主要不同？提示：經(jīng)典物理學所適用的主要是我們?nèi)粘Ｉ钪械奈锢憩F(xiàn)象，量子理論使人們對客觀規(guī)律的相識，從宏觀世界深化到微觀世界，指向物質(zhì)運動的各個層面。主題一經(jīng)典力學材料一：拋射體45度時射程最遠——僅用數(shù)學便得到如此嚴格的證明，這使我心中充溢又驚又喜的感覺……大炮和迫擊炮轟擊時，最大射程(即炮彈放射的最遠距離)，是在仰角45度時獲得的……但是要理解為什么發(fā)生這種狀況，這比從別人那里得到證據(jù)甚至反復試驗得到的證據(jù)重要的多……通過探究緣由而達到對某一效應的理解會使人頓開茅塞，從而使理解和確證其他事實無須再借助試驗，目前的例子恰好證明白這一點……——伽利略《關于兩門新科學的對話》材料二：長期以來，人們始終認為彗星是神奇的，根本不能用科學來說明。牛頓說，既然彗星也是天體，就必定遵循力學規(guī)律。他的好友哈雷用牛頓力學算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回來周期是75～76年，由此預言它將在1758年再次出現(xiàn)……1758年這顆彗星果真如期出現(xiàn)，因此被命名為哈雷彗星?！栋俣任膸臁氛埛治觯?1)依據(jù)材料一及所學學問指出，伽利略在科學探討上的重要貢獻是什么？有何重要意義？(2)依據(jù)材料及所學學問，哈雷彗星發(fā)覺的重要前提條件有哪些？(3)哈雷彗星的發(fā)覺說明白科學探討的巨大威力是什么？提示：(1)①貢獻：發(fā)覺了數(shù)學在科學探討中的重要作用，開創(chuàng)了試驗與數(shù)學相結合的科學探討方法。②意義：為經(jīng)典力學的建立奠定了基礎，標記著物理學的真正開端。(2)①文藝復興運動解放了人們的思想，自然科學探討起先擺脫教會的束縛。②牛頓力學體系的形成，提出了萬有引力定律。③以試驗為基礎，以數(shù)學為表達形式的科學探討方法的出現(xiàn)。(3)對于說明和預見物理及天文現(xiàn)象，具有確定性意義。1．近代自然科學產(chǎn)生和發(fā)展的社會條件提示：(1)經(jīng)濟條件：隨著資本主義生產(chǎn)方式的產(chǎn)生和發(fā)展，技術改造與機器采納漸漸增多，人們須要自然科學的進步以解決提高生產(chǎn)力水平的問題。因而，資本主義經(jīng)濟發(fā)展成為近代科學產(chǎn)生的物質(zhì)基礎和根本動力。(2)政治條件：資產(chǎn)階級民主制度的建立，為近代科學的持續(xù)發(fā)展供應了較為自由的空間。歐洲先進國家實行嘉獎科技獨創(chuàng)、改革教化制度、完善專利法規(guī)等政策，為近代科學的創(chuàng)立和發(fā)展供應了良好的政治環(huán)境。(3)思想條件：隨著文藝復興、宗教改革和啟蒙運動的發(fā)展，資產(chǎn)階級打破了天主教會的精神統(tǒng)治，動搖了封建制度的政治思想基礎，為把自然科學從神學中解放出來創(chuàng)建了必要條件。(4)技術條件：資本主義生產(chǎn)方式的發(fā)展，不僅為自然科學提出了大量的探討課題，還供應了豐富的試驗材料和新的科學試驗條件。(5)主觀條件：科學家群體不僅具備勇于科學探究、敢于追求真理和堅持不懈的珍貴精神，而且得以貫徹和體現(xiàn)。2．經(jīng)典力學的歷史地位及影響提示：(1)把自然界中一切力學現(xiàn)象囊括在力學體系中，成為人類在相識自然的歷史上對自然規(guī)律的第一次總結與概括。(2)形成以試驗為基礎、以數(shù)學為表達形式的牛頓力學體系，即經(jīng)典力學體系，標記著近代科學的形成和人類科學時代的起先。(3)牛頓力學和熱學引發(fā)了第一次技術革命，使人類社會進入“蒸汽時代”。(4)牛頓用數(shù)學方法精確描述宇宙運行的自然法則，為法國啟蒙思想和唯物主義哲學奠定了科學基礎；打擊了神學，促進人類思想不斷解放。[例1]英國科學史專家丹皮爾在《科學史》中指出，牛頓擺脫了“先人之見，實在是一種真正的進步”。牛頓的進步性主要在于()A．確立了辯證唯物主義理論B．為資產(chǎn)階級革命奠定理論基礎C．放棄了對宗教的信仰D．首次對自然規(guī)律進行理論性概括[解析]牛頓力學體系對自然界的現(xiàn)象作出了系統(tǒng)、合理的說明，從而完成了人類相識自然界的第一次理論大綜合，故D項符合題意；A、B、C三項均與牛頓的主要貢獻不符。[答案]D主題二相對論和量子論對物理學的發(fā)展材料一：(英國)皇家學會會長湯姆遜致辭說：“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?！薄?921年，愛因斯坦獲得了諾貝爾獎。這獎來得非常不易。當時有不少德國的諾貝爾獎獲得者威逼說，假如給相對論授獎，他們就要退回已獲的獎章，結果評比委員會找到了一個方法，讓愛因斯坦作為光電效應理論的建立者而得獎，相對論始終沒有獲諾貝爾獎?！獏菄ⅰ犊茖W的歷程》材料二：能量子鉆進物體的表面層……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?！稅垡蛩固刮募氛埛治觯?1)材料一為什么說相對論是“最宏大的成就之一”？“相對論始終沒有獲諾貝爾獎”說明白什么問題？(2)依據(jù)材料二回答，愛因斯坦這一探討的理論基礎是什么？在這方面他有何貢獻？(3)為什么說相對論和量子論使人類對自然世界的科學探究又躍上了一個新的高度？提示：(1)緣由：相對論否定了經(jīng)典力學的肯定時空觀，深刻揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性，提出了全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀；發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，將物理學發(fā)展到一個新的高度。問題：相對論脫離人們的正常思維和感受，不被人們理解和接受。(2)理論基礎：普朗克于1900年提出的量子假說，量子論宣告誕生。貢獻：用量子理論勝利說明白光電效應。(3)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。牛頓經(jīng)典力學、相對論和量子論三者之間的關系提示：(1)牛頓力學的創(chuàng)立為相對論的提出奠定了基礎。(2)相對論是對牛頓力學的繼承和發(fā)展，否定了牛頓力學的肯定時空觀，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。(3)量子論和相對論的提出，使人們對物質(zhì)世界的相識深化到微觀領域和宏觀宇宙世界，彌補了經(jīng)典物理學的缺點。量子論和相對論一起，構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式。(4)三者是繼承與發(fā)展的關系，一起推動了物理學的發(fā)展。[例2](江蘇單科)“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，因為對這兩種范疇的測量通常隨著視察者的運動而變更。……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——表明科學已經(jīng)達到了能被人類所知的界限?！鄙鲜觥袄碚摗钡闹饕饬x是()A．開創(chuàng)了以試驗為基礎的近代科學B．預見海王星存在的精確性C．彌補經(jīng)典力學對時空相識的不足D．發(fā)覺能量輻射的運動原則[解析]從材料中的“將時間和空間說成是肯定的是沒有意義的”可知，材料反映的是愛因斯坦的相對論，它彌補了經(jīng)典力學對時空相識的不足。A項是伽利略的成就，B項是牛頓的貢獻，D項指的是量子力學，解除A、B、D三項。故選C項。[答案]C1．愛因斯坦認為：“伽利略的發(fā)覺以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最宏大的成就之一，而且標記著物理學的真正開端?！边@主要是因為伽利略(B)A．捍衛(wèi)哥白尼日心說 B．奠定試驗科學基礎C．獨創(chuàng)了天文望遠鏡 D．發(fā)覺自由落體定律解析：伽利略運用科學的推理及視察試驗的科學方法，奠定了試驗科學的基礎，標記著物理學的開端。故B項正確。2．視察下圖，據(jù)圖可以得出西方近代自然科學發(fā)展的主要特點是(C)A．生活實踐閱歷的總結B．好用性技術應用性強C．科學視察、試驗的探討方法D．重視閱歷綜合，輕視理論探討解析：伽利略在比薩斜塔所做的物體落地試驗和牛頓視察蘋果落地都是科學視察、試驗的探討方法，C項正確；A、B、D三項符合中國古代科技發(fā)展的特點，均可解除。3．19世紀經(jīng)典物理學被譽為“一座莊重宏偉的建筑體系和動人心弦的漂亮殿堂”，然而到了19世紀末20世紀初它卻風光不再。使“漂亮殿堂”風光不再的主要緣由是(D)A．牛頓力學體系缺乏科學基礎B．它不能說明物理學的全部問題C．人們不再重視科學探討D．相對論和量子論的誕生解析：19世紀末20世紀初牛頓力學體系“風光不再”，動搖它的是量子論和相對論。相對論否定了經(jīng)典力學的肯定時空觀，將牛頓的力學概括在相對論力學當中；量子論使人類的相識深化微觀世界，與相對論構成了現(xiàn)代物理學的基礎。A、C說法錯誤；B不是主要緣由。故選D。4．“使人類克服了經(jīng)典物理學的危機，對微觀世界的基本相識有了革命性的進展”指的是(D)A．牛頓力學體系的建立 B．進化論的提出C．自由落體定律的提出 D．量子論的提出解析：抓住“微觀世界”這一題眼，結合“克服了經(jīng)典物理學的危機”這個前提，進行分析推斷。A、C兩項屬于經(jīng)典物理學成就，B項為生物學成就，均可解除，只有D項正確。5．《宇宙探險》一書認為，由于科學家“揭示了時間、空間與物質(zhì)分布、運動之間的辯證關系，提出了新的宇宙觀，同時使得現(xiàn)代物理學和天文學如此結合而產(chǎn)生了天體物理學，為人類探討和探究宇宙供應了新的更廣泛的途徑。”你認為為此作出最重要貢獻的是(B)A．創(chuàng)立萬有引力的牛頓 B．創(chuàng)立