2019_2020学年高中历史第7单元近代世界科学技术的发展第19课物理学的长足进步学案北师大版.docx

第19课物理学的长足进步课程标准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。一、牛顿与经典力学1背景(1)由于封建主义的禁锢，欧洲中世纪科学技术的发展十分缓慢。(2)随着资本主义萌芽的产生、新航路的开辟和殖民扩张的推动，16世纪末，欧洲开始进入近代科学技术的发展时期。(3)17世纪下半叶，牛顿在开普勒发现三大行星运行规律的基础上，总结伽利略的力学研究成果，先后发现了物体运动三定律和万有引力定律。判断正误(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。()2创立：1687年，自然哲学的数学原理出版，标志着以实验为基础、以数字为表达形式的经典力学体系的形成。3主要内容(1)物体运动三定律，是机械运动的基本规律，主要包括惯性定律、加速度定律和作用与反作用定律。(2)万有引力定律则认为，宇宙间的一切物体都有互相吸引的力，并给出计算两个物体之间吸引力的公式。4地位和影响(1)经典力学体系的建立，成为近代科学技术发展史上的一个重要里程碑。(2)牛顿的力学理论，对此后两个世纪科学的发展，产生了深刻的影响。图解历史经典力学二、爱因斯坦和相对论1背景：随着科学实验的进步，经典力学无法解释研究中出现的一些新问题。2创立：20世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出了相对性原理和光速不变原理，进而创立了相对论。3内容(1)狭义相对论：光速是物质运动的极限速度。物体的质量、空间和时间随着物体运动速度的变化而变化，证明了时间和空间是物质运动的基本属性。这就将伽利略和牛顿以来的绝对时空观发展到相对论时空观。(2)广义相对论：揭示了四维时空同物质的统一关系，从而在更深层次上否定了绝对时空观。4意义(1)相对论的创立，为物理学的发展开辟了广阔道路，引起了一场深刻的物理学革命。(2)创立了新的时空观，进一步丰富和发展了经典力学，并把它概括在相对论理论之中。(3)相对论以其新的世界观和方法论，促进了人类的认识能力和思维模式的发展。误区警示爱因斯坦的相对论并未全面否定牛顿力学体系。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。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。三、量子论的创立1背景：随着现代科学的发展，特别是电子和放射线的发现，使人们的研究开始进入原子内部。2发展进程(1)1900年，德国物理学家普朗克提出了著名的“量子假说”。(2)1905年，爱因斯坦提出了光量子论。(3)丹麦物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态。(4)1925年左右，量子力学最终建立。3量子论的意义(1)与相对论等一起，引起了物理学的一场重大革命，并促进了现代科学技术的突破性发展。(2)揭开了微观世界的奥秘，改变了人们对整个物质世界的认识。(3)许多交叉科学都是立足于量子这块基石之上发展起来的。历史认识量子理论及在此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、原子核物理等学科的发展，标志着人类对客观世界的认识，开始从宏观世界深入到微观世界，开创了物理学的新纪元。归纳总结经典力学、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，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。(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。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”，体现出经典力学以实验为基础，以数学为表达形式的特点。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，促进了人们的思想解放，对人类自身的信心和启蒙运动产生了积极影响。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。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”答案A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。1(2018河南三市高二期中)有学者在肯定近代某科学家的成就时说：“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答案D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。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()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瓦特改良蒸汽机答案C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。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构成了现代物理学的基本理论框架答案A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。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答案D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。5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答案A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。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答案B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。课时作业题组1牛顿与经典力学1英国数学家怀特海说：“近代力学体系的全部发展过程刚好占了两个世纪伽利略跨出了第一步，找到了正确的思维道路。”“伽利略跨出了第一步”是指()A提出了量子假说B指出了经典力学绝对时空观的错误C指出了外力是改变运动状态的原因，他是经典力学体系的奠基者D提出了物体运动的三大定律答案C解析A是普朗克的成就，B属于爱因斯坦的相对论，D属于牛顿的贡献。C是对伽利略科技成果及作用的正确表述。2如果学者斯塔夫里阿诺斯真的能够栖身月球观看17世纪晚期人类历史演进的剧目，那么他在1687年能看到的精彩一幕是()A克隆普顿发明了“骡机”B英荷两国之间爆发第一次战争C英国议会通过权利法案D牛顿撰写自然哲学的数学原理答案D解析骡机于1779年由英国工人克隆普顿发明，故A项错误；1652年英荷之间爆发第一次战争，故B项错误；1689年，英国议会通过权利法案，故C项错误；1687年，牛顿撰写自然哲学的数学原理，故D项正确。3“他以超乎常人的智力，第一个证明了行星的运动与形状，彗星的轨道与海洋的潮汐。”材料中“他”的伟大贡献是()A提出了“日心说”B提出了相对论C提出了量子论D提出了物体运动三大定律和万有引力定律答案D解析由“第一个证明了行星的运动与形状，彗星的轨道与海洋的潮汐”等信息可知，材料中的“他”指的是牛顿。牛顿的伟大贡献是提出了物体运动三大定律和万有引力定律。4他的墓志铭上写着这样的话：他以超乎寻常人的智力，用他所发明的数学方式，第一个证明了“行星的运动和图像，彗星的轨道和大海的潮汐”。此人可能是()A哥白尼B牛顿C达尔文D普朗克答案B解析牛顿力学定律以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来，对人类解释与预见物理现象具有决定性的意义，如解释了彗星的轨道和大海的潮汐。海王星的发现是证明牛顿力学和万有引力定律有效性的最成功范例，本题选B项。题组2爱因斯坦和相对论5(2018广安高二期中)1905年堪称科学史上的“奇迹年”，爱因斯坦在这一年的贡献推动了整个科学史的发展。爱因斯坦“在这一年的贡献”是()A创立了自由落体定律B创立了狭义相对论C建立了近代力学体系D建立了广义相对论答案B解析1905年爱因斯坦创立了狭义相对论，推动了近代物理学和整个科学史的发展，故B项正确。6科学家利用高能加速器把电子的速度提高到十分接近光速的程度，这时候，尺变短，钟变慢、物体变重的奇迹就展现在科学家们眼前了。这一实验可以证实()A哥白尼的“日心说”B牛顿的经典力学C爱因斯坦的相对论D普朗克的量子论答案C解析由材料可得出“奇迹”分别为尺缩效应、钟慢效应、质能守恒等现象，这属于相对论的内容，故本题选C。7计算表明，GPS卫星搭载原子钟每天比赤道上用户的钟快38s(微秒)，也就是说，如果不进行修正而直接采用G钟的读数，用户终端上的结果每天就会累积11.4Km的误差。可以解释“出现G钟时间比赤道时间快”这一现象的科学理论是()A惯性定律B加速度定律C万有引力定律D相对论答案D解析相对论认为时间、空间具有相对性，与题干中“GPS卫星搭载原子钟每天比赤道上用户的钟快38s(微秒)”，即时间会随着物体运动速度的变化而变化，故D项正确。8(英国)皇家学会会长汤姆逊说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”爱因斯坦相对论的提出是物理学思想的一场重大革命。因为相对论()A否定了牛顿的力学原理B借鉴了德国科学家普朗克的学说C揭示了时间、空间并非绝对不变的属性D修正了能量质量互相转化的理论答案C解析结合所学可知，相对论揭示了时空与物质的本质属性，可以广泛地解释不同状态下的物质运动，创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域，同时，相对论也打破了经典力学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的新途径，因此相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，故C项正确。题组3量子论的创立9它打开了人类认识微观世界的大门，深刻地改变了人们的生活、生产和观念标志着一个新纪元的到来！这里的“它”是指()A经典力学B进化论C量子论D相对论答案C解析使人类的认识深入到微观世界的是量子论的出现。10英国物理学家秦斯说：“物质的基本粒子其运动不像是铁道上平滑走过的火车，而像是田野中跳跃的袋鼠。”该理论()A挑战封建神创说B揭示宇宙的运行规律C否定经典力学绝对时空观D深化对微观世界的认识答案D解析题意中提及物质的基本粒子运动“像是田野中跳跃的袋鼠”，联系所学知识可知，普朗克假设物体在发射辐射与吸收辐射时能量的交换或变化，是以连续的方式进行的，是以一定数量的整倍数跳跃式变化的。其理论深化了对微观世界的认识，D项正确。11(2018周口高二期末)西方科技史专家丹皮尔指出：伽利略“把吉尔伯特的实验方法和归纳方法与数学的演绎方法结合起来，因而发现、并建立了物理科学的真正方法”。这里的“真正方法”()A引发了近代自然科学的革命B为“日心说”的提出提供了依据C奠定了近代科学实验的基础D成功对自然界的规律进行了总结答案C解析伽利略“把吉尔伯特的实验方法和归纳方法与数学的演绎方法结合起来”，奠定了近代科学实验的基础，故C项正确。12牛顿在自然哲学的数学原理序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象。”据此，牛顿注重()A总结前人的理论研究成果B实验和数学运算的有机结合C实验、理论和应用相结合D运用哲学原理解释自然现象答案C解析由材料中“从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象”得出牛顿注重的是实验、理论和应用相结合，故C项正确。1319世纪经典物理学被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿堂”，然而到了19世纪末20世纪初它却风光不再。使“美丽殿堂”风光不再的主要原因是()A牛顿力学体系缺乏科学基础B它不能解释物理学的所有问题C人们不再重视科学研究D相对论和量子论的诞生答案D解析19世纪末20世纪初牛顿力学体系“风光不再”，动摇它的是相对论和量子理论。相对论否定了经典力学的绝对时空观，将牛顿的力学概括在相对论力学当中；量子论使人类的认识深入微观世界，与相对论构成了现代物理学的基础。A、C说法错误；B不是主要原因。故选D。14(2018邯郸高二期末)1907年7月，普朗克在致爱因斯坦的信中说：“相对论原理的倡导者仅仅形成了一个不大的圈子。”这反映了()A普朗克不接受相对论B相对论不符合时人固有的思维观念C相对论遭到众人抵制D爱因斯坦的相对论存在重大缺陷答案B解析因为相对论改变了对时间空间的认识，不符合时人固有的思维观念，因此“仅仅形成了一个不大的圈子”，支持者很少，故B项正确。15(2018眉山高二期末)19世纪末，实验物理发现了一些用经典物理无法解释的新现象，如黑体辐射普朗克在维恩、瑞利研究热辐射的基础上提出了自己的辐射定律，创立了量子理论。这说明(