物理学的重大进展

1 / 11 物理学的重大进展 高二历史必修三物理学的重大进展 一、学法指导 1轻松记忆 （ 1）经典力学 内容 特征 意义 运动三大定律、万有引力定律 实验、数学化 统一（天上、地下的运动），标志（近代科学形成） （ 2）相对论 内容 特征 意义 广义、狭义 打破绝对时空观 物理学的革命，对牛顿力学的既否定又发展 （ 3）量子论 诞生 发展 意义 2 / 11 量子假说 量子力学 微观世界 2重点拓展 （ 1）伽利略最早倡导并以实践实验加数学的方法，他所谓的实验室理想化的实验。牛顿的方法是 “ 归纳演绎 ”法，与从前的演绎法所不同的是，牛顿认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证。在二位大师这里，实验观察和数学演绎紧密的结合在一起，成为近代科学产生和发展的重要标志。 （ 2）爱因斯坦的相对论，在我们平时日常生活中是很难理 解的，因为我们日常所接触的都是远远小于光速的运动，根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应：长度变短、时钟变慢。但是如果接近光速的运动能变成现实的话，一个以这样速度运动的人，在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。 （ 3）牛顿力学（经典力学）的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。 20 世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观。指出时间和空间随着物质的运动而变化。要注意理解相对论是对牛顿力学的既否定又发展。相对论发展概括了牛顿力学 ，牛顿力学仅是相对论中物体低速运动下的一个特例，对物体高速运动下的时空观，则无法解释，但是他3 / 11 仍然有存在的必要和价值。 二、知识结构 三、重难点分析 1 17 世纪物理学取得重大成就的历史条件 （ 1） 14 16 世纪的文艺复兴，反对盲从和迷信，提倡去创造、去发现，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件； （ 2）宗教改革进一步摧毁天主教会的精神独裁，对科学革命发生了巨大的影响； （ 3）地理大发现又以实践证明 了地缘学说，为建立新的天文学和地理学奠定了基础。 2经典力学 （ 1）重要奠基者 伽利略（ 16 世纪末 17 世纪初） 贡献：发现了自由落体定律等物理学定律。 物理学：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律。 天文学：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的 “ 日心说 ” 。 意义：开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展奠定了基础。 （ 2）创立者 牛顿（ 17 世纪） 标志：自然 哲学的数学原理。 4 / 11 主要内容：万有引力定律和运动三定律。 显着特征：注重实验，数学化。 应用：海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。 适用范围：只适用于宏观物体（宏观世界）的运动；只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论。 3相对论 （ 1）背景：经典物理学的危机 19 世纪末三大发现： x 射线、放射性和电子。 经典力学无法解释研究中的新问题，如：黑体辐射、光电效应等等。 (2)相对论的提出及主要内容： 1905 年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。 1916 年，他完成了广义相对论的最终形式。 （ 3）与牛顿力学的关系 相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观。 相对论并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义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发展。 牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。 （ 4）相对论建立的意义 5 / 11 相对论的提出是对近代物理学思想的一次重大革命。 它否定经典力学的绝对时空论，深刻地揭示了空间、时间的本质属性。 它发展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。 4量子论 （ 1）背景： 19 世纪末 20 世纪初，电子和放射性的发现。 实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。 （ 2）过程 1900 年，德国普朗克提出量子假说。 爱因斯坦提出了光的量子理论。 玻尔提出有关原子的量子理论。 （ 3）意义 20 世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。 标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界。 在量子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科学的发展。 对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，这直接推动了社会生产力的6 / 11 发展，从根本上改变了人类的物质生活。 5相对论与牛顿力学的关系 (1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。 (2)20 世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观，指出了时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的，而是随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的变化而变化，并提出质能转化原理，奠定了利用原子能的理论基础，加深了人们对物质和运动的认识，在哲学和科学上都具有重大意义。 (3)相对论发展了牛顿力学，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，牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。牛顿在科学史上做出了杰出的贡献。 四、易混易错点辨析 例一：经典力学的产生归根结蒂是（） A生产力发展的结果 B资本主义民主政治建立的结果 c思想解放的结果 D牛顿不懈努力的结果 答案： A。 辨析：生产力的不断进步对科学技术提出新的要求，推7 / 11 动着科学技术的发展。故答案为 A。 例二：物理学的真正开端是（） A牛顿创立的经典力学体系 B爱因斯坦提出相对论 c普朗克提出量子假说 D伽利略的发现及他开始的科学研究方法 答案： D。 辨析：伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。故答案为 D。 例三： “ 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分布状态。 ” 这是哪个科学家提出的（） A伽利略 B牛顿 c爱因斯坦 D普朗克 答案： c 辨析：这段论述符合爱因斯坦的广义相对论。故答案为c。 例四：下列对牛顿力学体系的认识不正确的是（） A牛顿力学体系是爱因斯坦相对论中的一种特殊情况下的理论 B牛顿力学体系标志着近代自然科学的形成 c牛顿力学体系正确反映了宏观物体低速运动的客观规律 8 / 11 D牛顿力学体系不能适用于整个客观世界，相对论兴起后，应该否定 答案： D 辨析：爱因斯坦只是否定了经典力学的绝对时空观，但是并没有否 定牛顿力学理论，因为该理论是当运动速度远低于光速的时候适用的一种理论，因此牛顿力学体系是相对论的一种特殊情况。牛顿提出的关于物体运动三大定律，是整个力学的基础，牛顿所创造的概念仍指导着今天的物理学思想。故答案为 D。 例五：相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，突出表现在相对论（） 否定了经典力学的绝对时空观 深刻的揭示了时间和空间的本质属性 推动物理学发展到一个新高度 使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界 A B c D 答案： A。 辨析： 是对量子论意义的表述，不符合题意。故答案为 A。 五、体验高考 例一：（ XX 广东历史卷， 21）普朗克曾这样评论爱因斯坦的科学成就： “ 这个原理在物理世界观上所引起的革命，只有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。 ” 文中的9 / 11 “ 这个原理 ” 是 A日心说 B相对论 c量子假说 D万有引力定律 答案： B 辨析：本题用排除法。日心说是哥白尼提出的，量子假说是普朗克首先提出的，万有引力定律是牛顿经典力学的 组成部分。爱因斯坦的主要学说是相对论，它的提出是物理学思想的一次革命，它否定了经典力学的绝对时空观，把物理学发展到一个新高度，普朗克高度评价爱因斯坦即基于此。故答案为 B。 例二： (XX 年高考海南卷 )20 世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它（） A否定了经典力学体系 B打破了绝对时空观 c彻底解决了 19 世纪以来物理学面临的危机 D标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界 答案： B。 辨析： 相对论是对经典力学的发展而非否定， c 项错在“ 彻底解决 ” ，标志着对物质世界的认识进入微观世界的是量子理论。故答案为 B。 例三： (XX 年上海高考 )“ 月亮既不会掉下来，也不会离去，那是因为它的运动正好抵消了地球的引力 ” 。说这句10 / 11 话的科学家是（） A牛顿 B波义耳 c拉瓦锡 D哥白尼 答案： A 辨析：注意题干中的 “ 引力 ” ，应该考查的是万有引力定律。故答案为 A。 例四：（ XX 年江苏单科 15）一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文： “ 他以神一般的力量 第一个说明了行星的运动和图像。 ” 这位科学家应该是（） A伽利略 B牛顿 c爱因斯坦 D普朗克 答案： B。 辨析：伽利略自制望远镜，观测到一些肉眼看不见的行星，证明了 “ 日心说 ” 的正确性，但是并没有说明行星的运动和图像；爱因斯坦主要贡献是相对论，打破了牛顿的经典力学体系；普朗克主要是提出了 “ 量子假说 ” 。牛顿提出了物理学