2024-2025学年高中历史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学案含解析新人教版必修3

PAGEPAGE1第11课物理学的重大进展课程标准1.了解经典力学的主要内容，相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，相识其意义。重点难点1.驾驭经典力学、相对论和量子论的主要内容，相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、经典力学1.背景(1)文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学探讨产生了重要影响。(2)16世纪末17世纪初，伽利略发觉了自由落体定律等物理学定律，开创了以试验事实为依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。推断正误(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，标记着物理学的真正开端。(√)2.建立(1)提出：1687年，牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书。(2)内容：物体运动三大定律和万有引力定律等。(3)特征①以试验为基础。②以数学为表达形式。3.地位及作用：经典力学体系对说明和预见物理现象，具有确定性意义。后来，依据万有引力定律，人们发觉了海王星等。图解历史经典力学二、相对论的创立1.背景：19世纪，随着物理学探讨的进展，经典力学面临着挑战。2.创立：20世纪初的德国物理学家爱因斯坦提出。3.内容(1)狭义相对论：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更而变更，即会发生尺缩效应和钟慢效应。(2)广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的运动状况，也取决于物质本身的分布状态。4.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确定时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。(3)它发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。思维点拨爱因斯坦的相对论并非全面否定了牛顿力学体系。爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的确定时空观，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进一步发展。三、量子论的诞生与发展1.背景(1)19世纪末20世纪初，人们对物质的相识深化到原子内部。(2)试验表明，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。2.诞生：1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，宣告了量子论的诞生。3.发展(1)爱因斯坦利用量子理论胜利地说明白光电效应。(2)丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。(3)20世纪30年头，量子力学建立起来。思维点拨爱因斯坦的相对论仍旧是对宏观世界的探究与相识，而量子论的提出访人类对世界的探讨进入微观世界。4.意义(1)量子论使人类对微观世界的基本相识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。(2)量子论与相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在相识宏观世界和微观世界方面的不足。(3)量子论与相对论的提出，开阔了人们的视野，变更了人们相识世界的角度和方式。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)量子论的形成标记着人类对客观规律的相识，起先从宏观世界深化到微观世界，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确定时空观，从本质上修正了由狭隘阅历建立起来的时空观，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，指出它的回来周期是75～76年，由此预言它将在1758年再次出现……1758年这颗彗星果真如期出现，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”，体现出经典力学以试验为基础，以数学为表达形式的特点。材料二启蒙思想家们信任，假如牛顿可以发觉主宰物质世界的自然法则的话，那么用他的方法，他们也可以发觉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，对人类自身的信念和启蒙运动产生了主动影响。2.获得材料信息材料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究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究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相识宏观世界和微观世界方面的不足，开阔了人们的视野，变更了人们相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)，须特殊提到的另一特点是，它们并不是平行或独立地进行的。它们相互依靠，连续地一者对另一者起作用。”解读作者主要说明白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世纪以后相互作用，共同推动了世界发展。针对练1688年，牛顿独创了反射性望远镜。基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的视察，牛顿还发觉了太阳光的光谱，并发展出了颜色理论。这些成就()A.推动了物理学的接着发展B.标记近代试验科学的开端C.挑战了封建神学创世说D.证明白“自然界无跳动”答案A解析“1688年，牛顿独创了反射性望远镜”“发觉了太阳光的光谱，并发展出了颜色理论”这些均是物理学的重大发觉，推动了物理学向前进步，故A项正确。1.(2024·河南三市高二期中)有学者在确定近代某科学家的成就时说：“他认为经不起试验检验的理论不是科学，一种理论，必需具有简洁而完备的逻辑形式，必需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，它依据当时自然科学的榜样和模式树立了自己的志向”。这个“自然科学的榜样和模式”指()A.哥白尼的日心说 B.伽利略的试验科学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，是人类相识自然界的进步，但不是真正科学的理论，故A项错误；伽利略的试验科学推动物理起先走上科学的道路，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.能精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相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解析依据“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”并结合所学学问可推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，能精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.科学地说明白万有引力的存在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，颠覆了人们传统的确定时空观，故D项正确。5.(2024·宣城高二期末)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，它就会滚向中心的铅球。同理，星球的质量使四周的时空弯曲，“引力”事实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相识B.推动欧洲启蒙运动进程C.发觉能量辐射的运动规律D.精确预见海王星的存在答案A解析依据“时空弯曲”等信息可推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相识，故A项正确。6.(2024·大连高二期末)诺贝尔奖得主杨振宁教授曾在中山高校说：20世纪20年头物理学“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，变更了人们对世界的相识角度C.量子论，对微观世界相识有革命性进步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，变更了人们对世界的相识角度，故B项正确。课时训练题组1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.指出了经典力学确定时空观的错误C.指出了外力是变更运动状态的缘由，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.假如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.克隆普顿独创了“骡机”B.英荷两国之间爆发第一次斗争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独创，故A项错误；1652年英荷之间爆发第一次斗争，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.罗素写道：“几乎全部现代世界与古代世界之间的区分，都得归功于在十七世纪取得最辉煌成就的科学。”“十七世纪取得最辉煌成就的科学”指的是()A.经典力学 B.物质波理论C.量子理论 D.相对论答案A解析B项物质波理论诞生于20世纪；C项和D项也都诞生在20世纪。4.他的墓志铭上写着这样的话：他以超乎寻常人的智力，用他所独创的数学方式，第一个证明白“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，对人类说明与预见物理现象具有确定性的意义，如说明白彗星的轨道和大海的潮汐。海王星的发觉是证明牛顿力学和万有引力定律有效性的最胜利范例，本题选B项。题组2相对论的创立5.(2024·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.(2024·南京六校联合体高二期末)2024年6月16日，美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)宣布再次探测到引力波信号，开启了全新的引力波天文学时代。在物理学中，引力波是指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量，早在100年前引力波就被科学家预言。引力波最可能被哪位学者预言()A.牛顿B.爱因斯坦C.达尔文D.普朗克答案B解析材料中涉及的时间“2024年6月16日”“早在100年前”是1916年爱因斯坦提出广义相对论的时间，故B项正确。7.计算表明，GPS卫星搭载原子钟每天比赤道上用户的钟快38μs(微秒)，也就是说，假如不进行修正而干脆采纳G钟的读数，用户终端上的结果每天就会累积±11.4Km的误差。可以说明“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38μs(微秒)”，即时间会随着物体运动速度的变更而变更，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宏大的成就之一，或许就是最宏大的成就，它不是发觉一个孤岛，而是发觉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、空间并非确定不变的属性D.修正了能量质量相互转化的理论答案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，可以广泛地说明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确定化的思维，为人们供应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宏大的成就之一，故C项正确。题组3量子论的诞生与发展9.它打开了人类相识微观世界的大门，深刻地变更了人们的生活、生产和观念……标记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解析使人类的相识深化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，而像是田野中跳动的袋鼠。”该理论()A.挑战封建神创说B.揭示宇宙的运行规律C.否定经典力学确定时空观D.深化对微观世界的相识答案D解析题意中提及物质的基本粒子运动“像是田野中跳动的袋鼠”，联系所学学问可知，普朗克假设物体在放射辐射与汲取辐射时能量的交换或变更，是以连续的方式进行的，是以确定数量的整倍数跳动式变更的。其理论深化了对微观世界的相识，D项正确。11.(2024·周口高二期末)西方科技史专家丹皮尔指出：伽利略“把吉尔伯特的试验方法和归纳方法与数学的演绎方法结合起来，因而发觉、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”的提出供应了依据C.奠定了近代科学试验的基础D.胜利对自然界的规律进行了总结答案C解析伽利略“把吉尔伯特的试验方法和归纳方法与数学的演绎方法结合起来”，奠定了近代科学试验的基础，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探讨各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象。”据此，牛顿注意()A.总结前人的理论探讨成果B.试验和数学运算的有机结合C.试验、理论和应用相结合D.运用哲学原理说明自然现象答案C解析由材料中“从各种运动现象来探讨各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象”得出牛顿注意的是试验、理论和应用相结合，故C项正确。13.伏尔泰认为：“1660年以来英国人几乎在各方面都比过去任何时期更快向完备之境前进。人们对政治问题不感爱好，只间或谈起克伦威尔，不再提白玫瑰斗争，然而却长年累月地探讨牛顿学说。”伏尔泰认为()A.政治革命促进了科学革命发生B.科学革命比政治革命更重要C.启迪民智是一个艰难的过程D.重视科学是英国胜利的重要因素答案D解析英国人更加关注牛顿力学带来的科学革命，可见重视科学是英国胜利的重要因素，故D项正确。14.(2024·邯郸高二期末)1907年7月，普朗克在致爱因斯坦的信中说：“相对论原理的提倡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解析因为相对论变更了对时间空间的相识，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.(2024·眉山高二期末)19世纪末，试验物理发觉了一些用经典物理无法说明的新现象，如黑体辐射……普朗克在维恩、瑞利探讨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()A.物理学科是一门纯试验科学B.普朗克是德国最宏大的科学家C.量子理论产生是历史的必定D.量子论开启物理学的