云南省宜良县第一中学高中历史 专题七 近代物理学的奠基人和革命者导学案 人民版必修3.doc

云南省宜良县第一中学高中历史 专题七 近代物理学的奠基人和革命者导学案 人民版必修3【大成目标】（目标解读2分钟）1、掌握经典力学的三大定律、量子理论、和相对论等基础知识；2、掌握牛顿、普朗克、爱因斯坦等著名科学家的主要事迹，理解科学进步中继承与发展的关系；3、重点：伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。难点：物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。【使用说明】1、预习导学案内容，结合课本知识，完成基础案和巩固案；2、合作探究，大胆质疑，踊跃展示。注重学法，激情投入；3、建议使用一个课时，一节课完成基础案与升华案；一节课完成巩固案与课堂小结。基础案（10分钟）课前30分钟自主完成，课中用10分钟完成展示和点评。一、巨人肩上的思索1背景：近代科学的诞生以及自由落体定律的创立，冲击了亚里士多德学说的统治地位。2牛顿力学三定律时间：17世纪末内容：牛顿在研究伽利略自由落体定律的基础上，得出了惯性定律和加速度定律，又在笛卡尔等人对碰撞运动研究的基础上总结出作用力与反作用力定律。地位：牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。3万有引力定律提出：从研究地球对月球的引力入手，综合了开普勒等人有关天体力学方面的研究成果，并运用他自己创立的微积分做计算工具，成功地导出了万有引力定律。4著作：自然哲学的数学原理，总结了力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果。思维升华 ： 牛顿力学建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上。时间和空间被视为与物质运动无关而独立存在，是绝对的。这虽然能符合日常经验，但无法解释高速运动的物体运动的规律和微观世界中的粒子，牛顿力学体系面临着危机和挑战。二认识史上的飞跃1牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。它的确立使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。2使科学摆脱了神学的束缚，近代科学进入了全面繁荣的时代，各门自然科学的理论体系纷纷建立起来。3海王星的发现，体现了自然科学所具有的惊人的预见力和巨大的理论指导意义。思维升华 ： 多角度分析牛顿取得成就的原因。具备了较好的经济基础。当时英国资本主义经济的迅速发展，为牛顿在科学方面的贡献创造了条件。具备了较好的知识条件。开普勒和伽利略的研究成果，特别是伽利略的实验观察法和培根所倡导的唯物主义的科学研究法。英国资本主义确立后，资本主义生产力的迅速发展对力学提出了迫切的要求。牛顿在科学领域的探索精神和不畏艰辛，勇于牺牲的思想品质。三驱走乌云的太阳1量子论提出的背景：19世纪末，黑体辐射问题成为物理学界的重大研究课题。2量子理论的诞生过程1879年，奥地利物理学家斯蒂芬通过实验发现了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。德国物理学家普朗克发现了热辐射过程中的能量分布规律。1900年，普朗克提出了著名的量子概念。普朗克的关于正常光谱能量分布定律的理论发表，标志着量子理论的诞生。3发展1905年，爱因斯坦运用量子理论成功地解释了光电效应，得出了光具有波粒二象性的结论。1923年，法国物理学家德布罗意提出物质波理论，将量子论发展到一个新的高度。在量子理论基础上，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。4意义：量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。从根本上改变了近代物理学中的传统观念，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。思维升华 ： 量子理论的产生与相对论的产生的共同点：从背景上看，都是经典物理学在某些领域已经十分完善但在另外的领域却遭遇重重问题的情况下，作为一种解释提出的；从产生过程看，两理论刚开始只是作为假说，但后来都得到精确的证明，并对修正经典物理学的不足和谬误之处起到了关键作用，成为现代物理学的支柱，并且都是科学大师们敢于向权威挑战、追求真理的结果。从量子理论和相对论产生的共同点来看，说明新事物的出现都是需要时间和过程的，人类的认识是一个不断前进的过程，是不断遭遇困惑和不断看清事实、寻找真理的过程。四爱因斯坦的“时空”项目狭义相对论广义相对论创立1905年，爱因斯坦发表论动体的电动力学一文1916年，把狭义相对论推广到加速运动的参考系中内容时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化物质存在的现实空间是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况；空间、时间是物质存在的形式意义反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承与发展第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想影响是对近代物理学理论框架的重大突破，形成了全新的时空观、运动观和物质观。是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了深远影响。相对论同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。思维升华： 相对论的提出是物理学上的巨大贡献，促进了核能的开发和利用。但核能是一把双刃剑，合理的利用核能将极大地造福人类，否则将会威胁世界和平甚至整个人类的生命财产安全。至今仍有许多国家违背国际公约，大搞核试验，威胁着世界和平。升华案（18分钟）8分钟自主学习思考，合作探究；8分钟完成展示点评；2分钟由学科班长进行总结。探究一 近代自然科学兴起的原因第一，资本主义生产的发展需要科技知识，又为科技发展奠定了物质基础，这是近代自然科学创立发展的社会前提。第二，文艺复兴、宗教改革和资产阶级启蒙运动，为近代自然科学的诞生和发展奠定了思想基础。第三，1617世纪，伽利略、培根、笛卡儿等唯物主义思想家为近代自然科学研究创立了一般规律和经典方法。第四，中国的四大发明、阿拉伯文化和希腊自然哲学传入西欧，开阔了人们的眼界，并为科学研究提供了丰富的材料。第五，欧洲先进国家保护奖励科技发明，改革教育制度和专利制度，组织科研机构，推动了近代科学的创立和发展。由此可见，科技的进步离不开物质生产的发展、学术思想的自由、研究手段的进步、国家的重视。探究二 牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系如何？（1）牛顿以天体运动和物体运动的规律为基础，提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，它正确反映了宏观物体低速运动的规律。（2）爱因斯坦在新的力学与电磁学的基础上，提出了包括宏观和微观世界在内的范围更为广阔的物质运动规律。他的理论既适用于低速运动物质，又适用于光速运动或接近光速运动的物质。（3）爱因斯坦不仅否定了牛顿绝对的时空观，而且提出了质能转化原理，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，在科学、哲学上都具有重大意义。但并不是说，牛顿力学的光辉由此被抹掉，相反，牛顿力学的理论、牛顿的科学思想和方法仍然在广阔的领域发挥着指导作用。探究三 从量子论和相对论的创立中我们可以得到什么启示？（1）尊重事实，不迷信权威、勇于探索创新的科学精神。（2）认识科学发展并不是一帆风顺的，但科学终将战胜愚昧和迷信。（3）提醒我们不要被常识和日常经验所蒙蔽，要学会辩证地看问题。（4）告诉人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程。（5）没有学术的民主和思想的自由，科学就不会繁荣。课堂巩固案（10分钟）20分钟由学生在课前自主完成，8分钟进行展示点评，2分钟完成课堂小结。【实战演练】一、选择题a级1、（10年天津卷）20世纪初，提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是（ d）a.普朗克 b.麦克斯韦 c.玻尔 d.爱因斯坦2、（10年福建卷）图9是一张历史研究性学习活动宣传海报的配图。据此判断下列标题中最适合于这份海报的是（b）a“超越时空的梦想” b“探索与发现：海王星” c“普朗克的假说与验证” d“比萨斜塔亚里士多德力学学说的终结”3、（10年江苏卷）“把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主要是由下列哪一问题引起的？ （a）a研究热辐射 b揭示时空本质属性 c解释光电效应 d预测未知行星方位4、（2009高考广东单科）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”这个原理“是（ b ）a日心说 b相对论 c量子假说 d万有引力定律b级5、（2010年金考卷历史二）“奠基人”常用来形容在某个领域或事业初创过程中作出过重大贡献的人。那么，现代物理学的奠基人是（ b ）a牛顿 b爱因斯坦 c普朗克 d达尔文6、“爱因斯坦是一个造物者！”这是著名华裔物理学家诺贝尔奖得主杨振宁对爱因斯坦的评价。杨振宁在这里高度评价爱因斯坦，主要依据是爱因斯坦提出的相对论（ c ）a否定了牛顿经典力学b解释了微观粒子现象c揭示了时间、空间并非绝对不变的属性d指出了宏观物体的运动规律7、近代物理学的发展，经历了从经典力学到相对论、量子论的发展过程，这表明（ b ）科学的发展是无止境的 任何科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现 人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律 人类对自然界的认识是随着时代前进而不断发展的。a b c dc级9、（2010高考信息卷一）2009年，在诺贝尔奖各奖项即将揭晓之际，诺贝尔基金会评出了诺贝尔奖百余年历史上“最受尊崇的”三位获奖者。其中之一是1921年物理学奖得主阿尔伯特爱因斯坦。“爱因斯坦是一个造物者！”这是著名华裔物理学家、诺贝尔奖得主杨振宁对爱因斯坦的评价。杨振宁在这里高度评价爱因斯坦，主要依据是他（ d ）a否定了牛顿理学体系 b创立了现代物理学c改变了人们的思维模式 d提出了相对论10、（2010高考信息卷二）2009年10月1日国庆阅兵仪式44个地面方队中的“压轴”方队是核导弹方队通过天安门广场（右图）。这支诞生于1966年的第二炮兵部队，是新中国为应对核威胁、打破核垄断、维护国家安全，被迫作出的历史性选择，是中国实施战略威慑的核心力量。核武器研究的理论依据主要是（ d ）a达尔文的进化论 b牛顿的经典力学c普朗克的量子论 d爱因斯坦的相对论二、（b级）材料题11、阅读下列材料材料一 材料二 伽利略（1564-1642） 牛顿（1642-1727）材料三 材料四 爱因斯坦（1879-1955） 普朗克（1858-1947）请回答：概括说明各位科学家在物理学上的主要贡献及其影响。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，被誉为“近代科学之父”，为经典力学的建立奠定了基础；