高二历史必修3学案及答案解析高二历史学案：7-1《近代物理学的奠基人和革命者》学案（有解析） （人民版必修3）.doc

近代物理学的奠基人和革命者课标要求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，认识其意义目标分解1. 掌握牛顿经典力学体系的出现、主要内容、意义以及实践2. 掌握量子理论的发现过程、标志、发展以及意义3. 掌握爱因斯坦相对论的提出、内容以及意义孙中山高度评价牛顿：“达尔文发明物种进化之理，而学者多称之为时间之大发明，与牛顿之摄力为空间之大发明相媲美。”他还把牛顿的科学理论作为他的“建国方略之心理建设”的一个思想基础。牛顿力学的主要成就是什么？有何意义？之后，物理学在此基础上又有何发展？建议本课以自主探究的学习方式为主，辅以教师的讲解。教师讲解的过程中，注意准确把握科技成就的核心内容和对历史的巨大作用，注意结合学生学习生活实际，为学生创设问题情景，引导学生积极思考，主动参与课堂教学，汲取科学巨匠成功的研究方法和创新精神。另外要帮助学生理解近代科学的特点以及与传统科技之间的区别，理解牛顿的经典力学、量子理论和相对论之间的关系。注意向学生强调科技自身在发展过程中的继承与发展之间的辩证关系，也可以用材料比较和阅读法概括物理学发展的线索。一、巨人肩上的思索新-课 -标-第 -一 -网1.中世纪欧洲教会教条以及所遇到的冲击：（1）教条：亚里士多德的学说。（2）冲击：伽利略学说中自由落体运动定律，推翻了这一学说。2.牛顿经典力学体系的建立：（1）运动三定律及意义：惯性定律、加速度定律和作用力与反作用力定律。这些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。（2）其他成就：万有引力定律。（3）著作：自然哲学的数学原理，书中总结他的力学体系及在数学、天文学方面的研究成果。二、认识史上的飞跃1.牛顿经典力学体系的地位和意义：（1）牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上第一次理论大综合。（2）使力学和天文学在理论上达到相当完备的程度，也在生产和科学实验中得到广泛应用和验证；使科学摆脱神学的束缚向前发展。2.牛顿经典力学理论的科学性和预见性：（1）根据万有引力定律，人们准确地算出了地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。（2）19世纪上半期，人们发现天王星附近的另一颗行星海王星的存在及位置。结合所学知识分析，牛顿的经典力学体系为什么具有划时代的意义？【答案】 牛顿经典力学的建立在近代科学发展史上具有划时代的意义。第一，为力学学科确定了基本概念和基本定律，使力学形成系统化和理论化的知识体系且达到成熟和完善，并带动了其他学科的发展。第二，把天上和地上的运动统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次大综合。第三，把人们对机械运动的认识从运动学的水平提高到动力学的水平。第四，把对物体运动状态的描述从变化的结果提高到对变化过程的认识。w w w .x k b 1.c o m三、驱走乌云的太阳1.普朗克量子理论的诞生：（1）过程：1879年，奥地利物理学家斯蒂芬发现了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。19世纪末，普朗克发现热辐射过程中能量分布规律；1900年普朗克提出量子概念。（2）标志：在关于正常光谱能量分布定律的理论中阐述这一思想，标志量子理论诞生。2.量子理论的发展：（1）1905年，爱因斯坦运用量子理论得出光具有波粒二象性结论。w!w!w.!x!k!b!1.com（2）1923年，德布罗意提出物质波理论。之后建立量子力学。四、爱因斯坦的“时空”1.爱因斯坦相对论的提出：（1）1905年，爱因斯坦创立了狭义相对论。（2）1916年，爱因斯坦把适用于匀速运动体系的狭义相对论推广到加速运动的参考系中，建立了广义相对论。2.爱因斯坦相对论建立的意义：（1）这是对近代物理学理论框架重大突破，是人类思想发展史中一次根本性变革。（2）揭示空间、时间可变性及时空变化和结构同物质运动状态密不可分，对自然科学和哲学产生深远影响。（3）同量子理论一起构成现代物理学基本理论框架。现代物理学的两大支柱量子理论和相对论：量子理论和相对论一起共同构成物理学的基础。经典物理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中和微观的粒子世界面前，就显得不太够用了。量子理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科学的发展。相对论的提出否定了经典力学的绝对时空论，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。总之，量子理论和相对论弥补了经典物理学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。xkb1牛顿是英国伟大的物理学家、数学家和天文学家。他由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。他所创立的经典力学体系不仅总结了前人研究的力学成就，而且说明了以前的理论所不能解释的物理事实，并且他在研究物理问题的同时创立了科学的研究方法和思维方法。牛顿经典力学体系的主要内容及意义：（1）牛顿经典力学体系主要包括牛顿运动三定律和万有引力定律。其中牛顿运动三定律是指惯性定律、加速度定律和作用力与反作用力定律。（2）牛顿力学体系的建立标志着近代自然科学的形成。它的确立使力学和天文学等理论达到了相当完备的程度，同时在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证，使科学从此摆脱了神学的束缚而向前发展。牛顿力学体系对自然界的力学现象作了系统合理的说明，从而完成了人类历史上人类对自然界认识的第一次理论大综合，海王星的发现体现了惊人的科学预见性和巨大的理论指导意义。【探究拓展】牛顿经典力学最显著的特征之一就是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论；另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学先驱们深信不疑的真理。例实现了自然科学第一次理论性大综合的是A. 哈维的血液循环学说B. 法拉第的电磁感应理论C. 牛顿的经典力学体系D. 爱因斯坦的相对论【解析】 主要利用记忆法了解掌握自然科学形成的标志。【答案】 C下列关于牛顿力学的说法不正确的是（）A. 包括惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律三大定律B. 进一步打击了神学思想体系C. 万有引力定律适用于整个太阳系D. 运动三定律是近代力学体系的基础【解析】 牛顿力学体系包括惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律以及万有引力定律。【答案】 A爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二象性本质，为量子力学的建立奠定了基础，为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。爱因斯坦相对论与牛顿力学体系间的关系：爱因斯坦相对论是对牛顿力学的继承和发展。因为牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本规律，这些规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。1905年和1916年，爱因斯坦相继提出狭义相对论和广义相对论，否定了牛顿绝对的时空观，指出了时间和空间的辩证关系，并提出质能转化原理，奠定了利用原子能的理论基础，在科学和哲学领域都具有重要意义。X|k |B| 1 . c |O |m因此，相对论发展了牛顿力学，把牛顿力学概括在相对论力学之中，牛顿力学只是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。但并不是说，牛顿在历史上的光辉被相对论抹掉。牛顿创立的力学体系，至今仍然是物理学的重要思想。【探究拓展】相对论是物理学思想的一次重大革命，它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，深刻揭示了时间和空间的本质属性。同时相对论发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学进入一个新的时期。例爱因斯坦相对论的提出，是物理思想的一场大革命。它A. 揭示了时间、空间并非绝对不变的属性B. 借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说C. 否定了牛顿的力学原理D. 修正了能量、质量互相转化的理论【解析】 判断选择。从相对论的认识和评价入手即可得出结论。【答案】 A指出“物质存在的现实空间不是平坦的”是（）A. 牛顿力学理论B. 万有引力理论C. 广义相对论D. 狭义相对论【解析】 材料所述的内容符合爱因斯坦的广义相对论理论的内容。【答案】 C 对应学生用书起始页码P71一、选择题1. 创立了自由落体定律，从而推翻了亚里士多德的学说的是（）A. 伽利略B. 牛顿C. 爱因斯坦D. 普朗克【解析】 伽利略的突出成就是创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。【答案】 A2. 牛顿运动三定律提出的科学基础是（）伽利略自由落体定律笛卡尔等人对碰撞运动的研究x k b 1 . c o m量子论A. B. C. D. 【解析】 量子论是现代物理学的内容。【答案】 C3. 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是在（）A. 17世纪B. 18世纪C. 19世纪D. 20世纪【解析】 19世纪随着牛顿经典物理学的提出，各门自然科学相继建立。【答案】 C4. 整个近代物理学的重要支柱是（）A. 万有引力定律B. 牛顿运动三定律C. 相对论D. 量子论【解析】 C、D两项是现代物理学的两大支柱，牛顿运动三定律是牛顿力学的基础，因此是近代物理学的重要支柱。【答案】 B5. 提出黑体辐射的总能量与温度之间定量关系的是（）A. 牛顿B. 普朗克C. 斯蒂芬D. 德布罗意【解析】 1879年奥地利物理学家斯蒂芬提出黑体辐射的总能量与温度之间的定量关系。【答案】 C6. 爱因斯坦相对论的提出是在（）A. 17世纪B. 18世纪C. 19世纪D. 20世纪【解析】 爱因斯坦于1905年、1916年分别提出狭义相对论和广义相对论。即在20世纪初。【答案】 D二、非选择题7. 阅读下列图片图一18世纪讽刺牛顿万有引力的一幅漫画图二艺术家笔下的牛顿像神一样在制定宇宙规律请回答：（1）你能从上述两幅图中得到哪些信息？对此，你是如何认识的？（2）应如何评价牛顿在科学史上的地位？【解析】 图片性题目注意从材料中提取信息，尤其是图片的注释。图一反映了当时人们对万有引力定律的不理解，图二反映了人们对牛顿以及科学成就的认可和尊重。第（2）问主要是回答牛顿科学成就的意义。【答案】 （1）图一反映出在宗教神学统治下的时代，牛顿的力学理论并不被人们接受。图二则反映出牛顿被人们看作是像神一样的科学家，说明了人们对他的崇拜。认识：科学发展的道路是曲折的，新事物的出现往往要遭受种种非议和阻挠；科学家也是人而非神，牛顿也是在大量实验的基础上才发现了著名的万有引力定律和牛顿力学三大定律。（2）牛顿是一位伟大的科学家。他所著的自然哲学的数学原理一书，建立起了一个完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次飞跃。他的力学体系以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来，对人类科学预见和解释物理现象具有决定性意义，奠定了经典物理学、天文学、现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。http:/ www.x 一、选择题1. 下图行星的发现是根据（）海王星A. 哥白尼日心说的推算B. 牛顿理论的推测C. 法拉第学说的计算D. 爱因斯坦对时间、空间属性的揭示【解析】 海王星的发现主要是根据牛顿的万有引力定律发现的。【答案】 B2. 经典力学体系倡导新的自然观和方法论，相关叙述不正确的是（）A. 注重实验B. 以数字化为特征C. 强调理论体系概括和总结D. 利用理论进行推理【解析】 自16世纪以来，人类进入实验科学时代，实验可以揭示客观规律之间的内在逻辑关系。而D项与这一特征不符。【答案】 D3. 对量子论的产生和发展作出过重大贡献的科学家是（）牛顿爱因斯坦普朗克德布罗意A. B. C. D. 【解析】 普朗克于1900年提出量子概念；后来，爱因斯坦运用量子理论得出光具有波粒二象性结论；之后，德布罗意提出物质波理论；而牛顿创立了经典力学体系，与之无关。【答案】 B4. 关于量子论的叙述，正确的是（）量子是一种重量单位揭示了微观物质的运动规律冲击了经典物理理论揭示了时间、空间的本质属性A. B. C. D. 【解析】 量子是一种能量单位，项是爱因斯坦相对论体系的意义。【答案】 C5. 关于爱因斯坦相对论力学体系的叙述，不正确的是（）A. 是物理学思想的重大革命B. 是对经典力学的全盘否定C. 揭示了时间、空间的本质属性D. 否定了绝对时空论【解析】 牛顿力学是相对论力学的一个特例，相对论力学是牛顿力学的继承与发展。【答案】 B二、非选择题6. 阅读下列材料研究运动的本性，自然不得不从这种运动的最低的、最简单的形式开始，然后才能对说明更高级的和复杂的形式做出某些成就。所以我们看到：在自然科学的历史发展过程中，最先产生的是关于简单的位置变动的理论，即天体和地上的物体的力学，随后是关于分子运动的理论，即物理学，紧跟着，是关于原子运动的科学，即化学。只有在这些关于支配着无生命的自然界的运动形式的不同知识部门达到高度的发展以后，才能成功地阐明各种显示生命过程的运动过程。摘自马克思恩格斯选集请回答：（1）恩格斯指出研究运动本性的规律是什么？(不得摘抄原文)（2）举出有关对物质运动研究的成果，证明恩格斯思想理论