第11课　物理学的重大进展

第四单元近代以来世界的科学发展历程,第11课物理学的重大进展,一,二,三,一、经典力学1.伽利略的贡献(1)成就:伽利略通过实验,发现了自由落体定律等物理学定律。(2)意义:改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念,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。2.牛顿的贡献(1)成就:1687年,牛顿出版了自然哲学的数学原理一书,提出了物体运动三大定律和万有引力定律等。(2)意义:形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,即经典力学体系。,一,二,三,史料解读杰里本特利等编著的新全球史认为,英国数学家牛顿是新的科学方法的集大成者。他依靠精确观测和数学推理建立了一整套天文学和数学理论。请据此指出“新的科学方法”的基本特点。提示以精确观测为基础,用数学推理证明。,一,二,三,二、相对论的创立1.背景到了19世纪,随着物理学研究的进展,经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题,面临着挑战。2.创立(1)狭义相对论认为,物体运动时,质量会随着物体运动速度增大而增加,同时,空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化,即会发生尺缩效应和钟慢效应。(2)广义相对论认为,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。,一,二,三,3.意义(1)相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。(2)它否定了经典力学的绝对时空观,深刻地揭示了时间和空间的本质属性。(3)它也发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。,自主思考19世纪,经典力学为什么会面临重大危机?相对论进一步发展了经典力学的表现是什么?提示原因:19世纪,随着科学的进步,人们对自然界的认识进一步深化;经典力学的绝对时空观无法解释物理学研究中遇到的新问题。表现:打破了经典力学的绝对化思维模式,为人们提供了辩证地看待世界的途径。,一,二,三,三、量子论的诞生与发展(依据教材内容,自主梳理本知识点),一,二,三,一,二,三,自主思考量子论和相对论的提出有什么共同点?提示都建立在实验的基础之上;都发展了经典力学,弥补了经典力学的不足;都改变了人们思维的角度和方式。,探究点一,探究点二,探究点一牛顿力学体系的意义史料实证牛顿所做的一切成为科学革命的象征,不过这绝不意味着欧洲科学变革的终结。在天文学家和物理学家层出不穷的新发现的鼓舞下,其他领域的科学家也开始放弃古典科学的权威思想,努力以新方法解释自然界。17、18世纪的科学家通过直接观察自然现象来检验自己的理论,并运用数学推理进行解释,从而引发了解剖学、物理学、微生物学、化学和植物学的彻底变革。美杰里本特利、赫伯特齐格勒新全球史,探究点一,探究点二,互动探究(1)根据史料并结合所学知识,说明牛顿在物理学领域的贡献。(2)根据史料,概括指出牛顿为自然科学研究领域带来的新变化。(3)十七八世纪自然科学的发展对社会科学的发展产生了怎样的影响?提示(1)提出了物体运动三大定律和万有引力定律,建立了经典力学体系。(2)形成了以实验为基础、以数学为表达形式的新的科学研究方法;引发了自然科学领域的彻底变革。(3)进一步打破了教会的精神枷锁,推动了人们的思想解放,为启蒙运动创造了条件。,探究点一,探究点二,历史解释(1)促进了物理学的发展。由机械运动的三大定律(惯性定律、加速度与力的关系、作用力与反作用力)和万有引力定律组成的牛顿力学体系,正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律,实现了自然科学的第一次理论性的大综合,这是人类对自然认识的一个飞跃。(2)标志着人类科学时代的开始。牛顿力学最显著的特征,一是注重实验,实验可以进一步揭示客观现象和过程之间的内在逻辑关系,并由此得出重要结论;二是它的数学化,自然的数学结构是近代科学先驱深信不疑的真理。因此,牛顿力学体系的建立标志着人类科学时代的开始。,探究点一,探究点二,(3)为启蒙运动的兴起创造了条件。由于牛顿证明了地上的力学也能应用于天上的星球,从而昭示了一种简单而统一的自然规律的存在。由此人们发现,原来整个错综复杂、扑朔迷离的自然界,不过是一个按某种法则运转的巨大的机械装置,而且没有上帝的地盘。于是,传统的宗教信仰被动摇,唯物主义思潮开始盛行。到18世纪后期,欧洲的知识精英大多对基督教持怀疑态度,这种情况在法国尤其突出。启蒙思想家在牛顿启发、激励下所进行的种种思考,在历史上曾起过非常积极的作用,有力地推动了现代文明的发展和人类社会的进步。,探究点一,探究点二,史家论断美国史学家阿德勒认为,牛顿提出了一种新的宇宙观,他认为一个物理宇宙就是一个巨大的时钟,其中的每一个部分都起着特殊的作用,每一种运动和变化都能由运行规律来解释。发现这些运行规律,并且深入了解上帝创造的这个宇宙的核心,乃是人类引以为豪的责任和特权。,探究点一,探究点二,典例剖析【例题1】与法国启蒙运动通过社会科学,以浪漫、激进的立场进一步张扬人文主义思潮相比,牛顿的立场是温和的和保守的。“牛顿的立场是温和的和保守的”主要是指他()A.从事科学研究未公开批判宗教权威和封建专制B.生活在英国缺乏提出激进社会主张的客观环境C.科学研究成果卓著但在政治上是极端的保守派D.热衷以自然科学的思维论证君主立宪的合理性题目立意本题旨在通过对牛顿“温和”“保守”立场的解释,考查历史学科的核心素养之一历史解释的能力。,探究点一,探究点二,解题指导牛顿是一位科学家,他通过物理学革命阐发人文主义,其成就使教会学说的根基变得不攻自破。虽然他没有公开反对宗教权威和封建专制制度,以温和的立场进一步发展了人文主义思想,但是他所做出的贡献对冲破教会的束缚作用是巨大的,对人类的影响是深远的。因此,A项是符合题目要求的正确答案。答案:A,探究点一,探究点二,探究点二牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系史料实证阿尔伯特爱因斯坦的相对论根据这一理论,将时间和空间说成是绝对的是没有意义的,因为对这两种范畴的测量通常随着观察者的运动而改变。也就是说,对于测量者来说,空间和时间都是相对的。对一个门外汉来说,这些观点通常用令人费解的数学公式来表达意味着科学已经达到了能够被人类所确知的极限。美杰里本特利、赫伯特齐格勒新全球史,探究点一,探究点二,互动探究(1)根据史料,概括指出爱因斯坦相对论的主要内容及其在科学发展史上的地位。(2)根据史料并结合所学知识,指出爱因斯坦的理论与牛顿力学理论最明显的区别。(3)根据史料并结合所学知识,说明爱因斯坦相对论与牛顿力学体系的关系。提示(1)主要内容:时间和空间是相对的。地位:表明科学已经发展到被人类所知的高度。(2)牛顿力学理论的时空观是绝对的,爱因斯坦的时空观是相对的。(3)相对论一方面否定了牛顿力学的绝对时空观,揭示了时间和空间的本质属性;另一方面也发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中,把物理学推进到一个新的高度。,探究点一,探究点二,历史解释(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。相对论力学出现后,牛顿力学并未失去光辉。当物体运动的速度远远低于光速时,相对论力学定律就趋近于牛顿的经典力学定律。(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。爱因斯坦还提出质能转化原理,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。,探究点一,探究点二,典例剖析【例题2】“一个清楚明白的宇宙已经消失,代之而来的是一个全新的宇宙。在这个宇宙中,现实或真实仅仅是一系列精神概念。”以上评论针对的是()A.哥白尼的太阳中心说B.牛顿的经典力学体系C.爱因斯坦的相对论学说D.普朗克的量子假说,探究点一,探究点二,题目立意从史料中提取有效信息,作为重构历史的可靠