高中历史 专题七 近代以来科学技术的辉煌 第1课 近代物理学的奠基人和革命者教案（含解析）人民版必修3

1、专题七 近代以来科学技术的辉煌课程标准：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，知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。一、认识史上的飞跃1时代背景(1)中世纪亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。(2)伽利略创立自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。2经典力学的建立(1)主要内容：牛顿运动三定律：惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律，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。万有引力定律。(2)建立标志：1687年，自然哲学的数学原理发表。3经典力学的影响与应用(1)牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。(2)使力学和天文学在

2、理论上达到相当完备的程度，并得到广泛的应用和验证。(3)万有引力定律准确地算出了地球的平均密度和扁平率。(4)正确地解释了潮汐的成因。(5)利用万有引力定律，科学家发现了海王星。二、驱走乌云的太阳1量子理论的诞生(1)19世纪以来，物理学家定义了一种理想物体黑体，作为热辐射研究的标准物体。(2)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。(3)1900年，德国物理学家普朗克提出了著名的量子概念，标志着量子理论的诞生。2量子力学的建立(1)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子理论推广到光学中，成功解释了光电效应。(2)1923年，法国物理学家德布罗意又提出

3、物质波理论，认为微观粒子也具有波动性。(3)数年之后，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。3历史意义(1)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索。(2)量子理论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。三、爱因斯坦的“时空”1狭义相对论(1)提出：1905年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学一文，创立了狭义相对论。(2)内容：认为时间与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。(3)与经典力学的关系：否定了牛顿的绝对时间和绝对空间，使“以太”概念不再需要。狭义相对论反映的是物体高速运动状态下的

4、客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。2广义相对论(1)提出：1916年，爱因斯坦把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)内容：物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况。空间、时间不是独立的实在，它们是物质存在的形式。3历史意义(1)是对近代物理学理论框架的重大突破，不仅揭示了时间、空间的可变性，而且说明了时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。(2)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极其深远的影响。1物理学的奠基人和革命者2相对论不是对牛顿经典力学的否定爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的发展，而

5、不是否定。爱因斯坦的相对论只否定了牛顿的绝对时空观，没有否定整个牛顿力学。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，牛顿所提出的很多概念，至今仍具有指导意义。史料探究材料一但是，正是在物理学领域，牛顿进行了最有意义的研究。在这方面，他以伽利略的研究为基础，将后者的成果发展到辉煌的顶点。斯塔夫里阿诺斯全球通史材料二20世纪初，在物理学领域掀起了一场伟大的革命，取得了一系列辉煌成果，爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论则是这场革命中最伟大的理论成果。(1)根据材料一说明，“伽利略的研究”指的是什么？(2)根据材料二并结合所学知识回答，相对论和量子论分别是什么时候提出的？(3

6、)结合所学知识，简要分析经典力学与相对论的关系。提示：(1)自由落体定律。(2)1905年，爱因斯坦提出狭义相对论；1916年，他提出了广义相对论，二者统称为相对论。1900年，普朗克提出量子假说，宣告了量子理论的诞生。(3)相对论否定了牛顿力学的绝对时空观，并把它概括在相对论力学中，是对牛顿的继承和发展。归纳总结经典力学与相对论的关系(1)牛顿力学体系正确反映了宏观物体低速运动的客观规律，概括了物体机械运动的基本定律。这些定律只有在低速运动的情况下才适用。(2)爱因斯坦的相对论否定了经典力学的绝对时空观，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

7、量随运动速度的增大而增加。相对论的提出加深了人们对物质和运动的认识，在科学和哲学上都具有重大意义。(3)爱因斯坦的相对论并没有完全否定牛顿的力学体系，而是发展了牛顿力学，将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。牛顿所创造的概念和定律至今仍然是物理学的重要思想。二者之间的关系是爱因斯坦的相对论继承和发展了牛顿力学体系。对点训练1从牛顿经典力学到爱因斯坦的相对论，说明了()人类对自然的认识是随着时代的前进而不断发展的科学的认识是永无止境的科学成就往往是“站在巨人肩膀上”的发展人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律abc d解析：选b本题考查科学技术的发

8、展对人类认识的影响。深入微观世界认识客观规律的是量子论而不是相对论，排除。说法正确。故选b。史料探究材料一阿尔伯特爱因斯坦的相对论产生了重大影响，该理论表明宇宙有一个空间和时间的结构。根据这一理论，将时间和空间说成是绝对的是没有意义的对于测量者来说，空间和时间是相对的。对于门外汉来说，这些观点通常用不能理解的数学公式解释，这表明科学已经达到了能够被人类所知的界限。杰里本特利新全球史材料二能量子钻进物体的表面层把它的全部能量给予了单个电子一个在物体内部具有动能的电子当它到达物体表面时已经失去了它的一部分能量。此外还必须假设，每个电子在离开物体时还必须为它脱离物体做一定量的功p(这是物体的特性值即

9、逸出功)。那些表面上朝着垂直方向被激发的电子，将以最大法线速度离开物体。爱因斯坦文集(1)归纳材料一中杰里本特利的观点。(2)根据材料二分析，爱因斯坦这一研究的理论基础是什么？为什么说相对论和量子论使人类对自然世界的探索又跃上了一个新的高度？提示：(1)材料一说明，爱因斯坦提出相对论，主张时间和空间是相对的，这就打破了牛顿经典力学的绝对时空观。表明科学达到了能够被人类所知的界限。(2)理论基础：量子论的诞生。原因：相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。归纳总结(1)地位：量子论和相对论一起构成了现代物理学的基础。它们不

10、仅对物理学本身，对自然科学，对整个人类的生活、思维都产生了不可磨灭的影响。(2)影响量子论是研究微观世界粒子运动规律的科学理论。量子论对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等学科领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，使人类对微观世界的认识有了革命性的进步。相对论指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化，打破了传统的绝对时空观；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，推动物理学发展到一个新的高度；相对论打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。量子论和相对论弥补了经典物理学的缺陷，掀起了物理学的革命，构成了现

11、代物理学的基本理论框架。对点训练21919年11月9日美国纽约时报头版文章有如下标题：“天之光歪斜”“科学家急切等待着日蚀观测的结果”“恒星不是在它们似乎应该所在的或被计算出来的位置上，但不必担心”。这些文章介绍的科学理论应该是()a经典力学b狭义相对论c广义相对论 d量子理论解析：选c本题考查对近现代科技理论发展过程的理解。经典力学发表于1687年；狭义相对论发表于1905年；广义相对论发表于1915年；量子理论发表于1900年。故选c。命题角度：1.牛顿经典力学建立的标志。2牛顿力学体系对启蒙运动的影响。典题例析 例1(2017江苏高考)英国哲学家培根倡导一丝不苟地记录经验性的实验，促进科

12、学的发展；法国哲学家笛卡尔主张用数学法则作为表述人类理性的最高法则，从事科学研究。17世纪一位科学家承袭了他们的传统，他创立的理论体系()a揭示了基本的宇宙法则b奠定了现代物理学理论基础c确立了太阳中心说理论d阐明了时间空间的本质属性解题思路选项分析判断a根据材料可知“17世纪”的这位科学家承袭了前人的传统(培根的实验方法、笛卡尔的数学法则)，可判断这位科学家是牛顿，他创立了以实验为基础、以数学为表达形式的经典力学，揭示了基本的宇宙法则b奠定现代物理学理论基础的是20世纪初提出的量子论和相对论c确立太阳中心说理论的是哥白尼d爱因斯坦的相对论阐明了时间空间的本质属性答案a题组冲关1“他以神一般的

13、力量完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。”这位科学家()a发现了自由落体定律b出版自然哲学的数学原理c计算并发现了海王星d对微观世界的认识取得革命性进步解析：选b由题干“完成了第一次理论大综合”可以判断他是牛顿，因此选b。a项是伽利略，c项是牛顿之后的科学家，d项是普朗克。2阅读下列材料，回答问题。材料一牛顿的原理公认是科学史上最伟大的著作。在对当代和后代思想的影响上，无疑没有什么别的杰作可以同原理相媲美。二百多年来，它一直是全部天文学和宇宙学思想的基础无怪乎牛顿力学的非凡成功甚至给诸如心理学、经济学和社会学等各个不同领域的工作者也留下了极其深刻的印象，以致他们试图在解决各种问题时以

14、力学或准力学为楷模。十六、十七世纪科学、技术和哲学史材料二启蒙思想家们在牛顿革命的启发、激励下进行了种种思考。伏尔泰曾写道：“如果全部自然界，一切行星，都要服从永恒的规律，而有一个小动物，五尺来高，却可以不把这些定律放在眼中，完全任意地为所欲为，那就太奇怪了。”但由于牛顿学说本身的机械决定论性质，充满机械唯物论精神的启蒙思想也不可避免地带有形而上学的武断(主要是忽视了人的心灵的复杂性)。世界文明史(1)牛顿说：“假如我看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”结合所学知识，指出牛顿生活的时代特征，并列举两位影响了牛顿的“巨人”。(2)根据上述材料并结合所学知识，指出牛顿学说对近代社会发展的主要影

15、响。解析：第(1)问，第一小问结合牛顿力学体系诞生的时间，从经济、思想、科技等方面说明；第二小问根据所学知识直接回答。第(2)问，依据材料中“一直是全部天文学和宇宙学思想的基础”“启蒙思想家们在牛顿革命的启发、激励下进行了种种思考”等信息，运用一分为二的观点，从科学研究、科学思维、思想启蒙等方面进行概括。答案：(1)时代特征：资本主义的不断发展；启蒙思想的兴起与传播；近代科学不断取得进展。巨人：哥白尼、开普勒、伽利略、笛卡尔、巴罗。(写出其中两人即可)(2)在物理学、数学、天文学等领域作出杰出贡献，并确立了相关学科的科学体系和科学的研究与思维方法；为心理学、经济学和社会学等学科树立了楷模；推动

16、了启蒙运动的发展。机械决定论对启蒙思想及某些社会科学研究产生了一定的负面影响。命题角度：1.量子论诞生的影响。2爱因斯坦相对论建立的意义。典题例析 例220世纪上半期，有科学家认为：假如宇宙中所有的物质都消失了，时间和空间会与物质一同消失。支撑其观点的科学理论是()a自由落体定律b天演论c相对论 d加速度定律解题思路选项分析判断a自由落体定律是伽利略提出的，揭示了物体下落的速度与物体的质量无关，材料没有涉及b天演论是把生物学理论运用在社会学领域，材料没有涉及c“假如宇宙中所有的物质都消失了，时间和空间会与物质一同消失”，揭示了时空的物质属性，与爱因斯坦的相对论的科学理论一致d加速度定律的内容是

17、物体在受到合外力的作用时会产生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小正比于合外力的大小，与物体的惯性质量成反比，材料内容没有涉及答案c题组冲关3“它打开了人类认识微观世界的大门，深刻地改变了人们的生活、生产和观念标志着一个新纪元的到来！”与“它”的创立相关的人物是()a爱因斯坦 b普朗克c玻尔 d爱迪生解析：选b“打开了人类认识微观世界的大门”指的是量子论的诞生，开创者是普朗克，故b项正确。4某科学家在阐释爱因斯坦的广义相对论时说：“并不是物体存在于空间中，而是这些物体具有空间广延性。这样看来，关于一无所有的空间的概念就失去了意义。”该科学家认为，广义相对论主张()a空间的无限性

18、 b空间的物质性c空间的微观性 d空间的独立性解析：选b根据题目中“并不是物体存在于空间中，而是这些物体具有空间广延性”得出空间具有物质性，故b项正确；其他三项均不符合题意，故排除。17世纪至19世纪之关键词经济发展助推科技进步，物理革命催生科学巨匠文化上(1)牛顿创立经典力学体系，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，推动了近代自然科学的发展。(2)普朗克创立的量子理论使人类对物理的研究由宏观领域进入微观领域。(3)爱因斯坦先后创立了狭义相对论和广义相对论，继承并发展了牛顿的经典力学体系。政治上(1)1819世纪，欧洲各国普遍爆发资产阶级革命，确立了资本主义制度。(2)英国君主立宪制

19、进一步完善，18世纪中叶建立责任内阁制，英国成为真正意义上的君主立宪制国家。(3)美国、法国、德国在18、19世纪确立了资产阶级代议制，推动了各国资本主义经济的发展。经济上(1)近代科学诞生于资本主义生产方式的产生和发展过程中，资本主义的发展为科技发展提供了物质基础。(2)18世纪，随着资本主义的发展和大国的崛起，新的科学技术不断在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证，从而促进了近代物理学的不断发展。课下能力提升(二十一)一、选择题(每小题4分，共32分)1爱因斯坦在其著作物理学的进化中评价“伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它”。爱因斯坦所说的“新的观点”指的是()a进

20、行系统的观察和实验b发现了自由落体定律c研制成功了天文望远镜d奠定经典力学的基础解析：选a本题主要考查伽利略在物理学发展过程中的贡献。其中a、b、c三项是其贡献，d项是其意义，首先排除d项。结合题中关键信息“毁灭直觉”可知其成果在于不相信直觉，而是通过观察、实验等科学手段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。b项是该新观点的成果，c项是工具，只有a项是对该新观点的精确描述，a项正确。2他用刚性的、机械的“力”取代天体运行中的神秘因素，以数学公式表述其规律，得到经验的有力证实，取得了巨大成功。“他”是()a亚里士多德b牛顿c普朗克 d爱因斯坦解析：选b亚里士多德认为物体只有在外力推

21、动下才能运动，外力停止，运动也就停止，不符合材料中的机械力，故a项错误；据材料“机械的力取代天体运行中的神秘因素，以数学公式表述其规律”可知是牛顿的万有引力定律，故b项正确；普朗克提出的是量子假说，故c项错误；爱因斯坦提出的是相对论，故d项错误。3“这部巨著表明，一切能够计时与测量的运动，无论是在地球上的或是在太阳系内的，都可用相同的数学公式来加以描述。”这部巨著的产生()a能准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认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解析：选a根据“无论是在地球上的或是在太阳系内的，都可用相同的数学公式来加以描述”并结合

22、所学知识可判断这部巨著是牛顿的自然哲学的数学原理。牛顿在自然哲学的数学原理这部巨著中提出了物体运动的三大定律和万有引力定律等，能准确算出地球的平均密度和扁平率，故a项正确；爱因斯坦的相对论揭示了时间与空间的本质属性，故b项错误；量子论使人类对微观世界的基本认识取得了革命性进步，故c项错误；量子论与相对论构成了现代物理学的基本理论框架，故d项错误。41864年9月23日，德国柏林天文台的天文学家伽勒发现了太阳系中第八颗行星海王星，它是唯一利用数学预测而非有计划的观测发现的行星。这一成果的取得主要得益于()a牛顿的万有引力定律b哥白尼的“日心说”c伽利略的自由落体定律d爱因斯坦的相对论解析：选a牛

23、顿的万有引力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，对人类解释和预见物理现象具有决定性的意义，故a项正确；哥白尼的“日心说”阐述的仅仅是“太阳为宇宙中心”这个观点，与数学预测并没有直接关系且观点本身也是错的，故b项错误；自由落体定律与天体运行显然没有直接关联，故c项错误；爱因斯坦的相对论提出于20世纪初，时间上与材料不符，故d项错误。5“站在世界的最前排，和宇宙对话，以先贤的名义，做前无古人的事业。”这是在“感动中国2016年度人物”颁奖典礼上，献给因在量子信息实验研究领域做出开拓性贡献的中科院院士潘建伟的颁奖词。在这一领域的先贤和奠基者是()a伽利略 b牛顿c爱因斯坦 d普朗克

24、解析：选d伽利略是牛顿经典力学的奠基者，不是量子论的先贤和奠基者，故a项错误；牛顿是经典力学的创立者，没有在量子领域做出贡献，故b项错误；爱因斯坦是相对论的创立者，不是量子领域的先贤和奠基者，故c项错误；普朗克在1900年提出了量子假说理论，他是这一领域的先贤和奠基者，故d项正确。6爱因斯坦高度评价某一物理学成就时说：“这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。”下列有关“这一发现”的表述正确的是()a有助于解释光电效应b揭示了时间和空间的本质属性c证实了牛顿经典力学的错误d促

25、进了人们深入认识宏观世界解析：选a从题干信息“二十世纪物理学研究的基础”“建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论”，可知“这一发现”是量子论。故选a项。7如图反映的是20世纪一项伟大的科学理论，该理论()a是研究宏观物体低速运动的客观规律b构成了近代物理学的基本理论框架c完成人类对自然界认识史上的第一次理论大综合d第一次阐述了四维时空和物质分布相联系的思想解析：选d材料反映的是相对论，反映宏观物体低速运动规律的是牛顿经典力学，故a项错误；相对论奠定了现代物理学的基础，故b项错误；牛顿完成人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，故c项错误；根据材料“实际位置”“相对位置”，可判断是爱因斯坦的相对论，故d项正确。8爱因斯坦曾言：“在我之前，人们都认为，如果把所有的东西都从宇宙中拿走，那剩下的就是时间和空间，我却证明，如果把所有的东西都拿走了，什么都剩不下。”爱因斯坦的理论()a建立的信息网络大大缩小时空距离b大大加强了人类对微观世界的研究c改变了人们认识世界的角度和方式d主要论证时间和空间可以单独变化解析：选c爱因斯坦的理论是相对论，没有建立信息网络，信息技术建立了信息网络，故a项错误；大大加强了人类对微观世界的研究是普朗克的量子论，故b项错误；爱因斯坦的理论否定了牛顿的绝对时空观，也改变了人们认识世界的角度和方式，故c