高中历史 第四单元 第11课 物理学的重大进展学案(新人教版)必修

1、第11课物理学的重大进展课标要求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、经典力学1背景(1)文艺复兴运动的影响：不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。(2)伽利略的贡献通过实验证实，外力并不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因。发现了自由落体定律等物理学定律，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，为经典力学的创立和发展奠定了基础。2建立(1)标志：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：以实验为基础。以数学为表达形式。3意义(

2、1)这一体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。(2)根据万有引力定律，人们发现了海王星等。误区警示伽利略的杰出成就为牛顿经典力学的创立奠定了基础，标志着物理学的真正开端；牛顿力学体系的建立标志着近代科学的形成，是经典物理学的基础。二、相对论的创立1背景：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：20世纪初的德国物理学家爱因斯坦提出了相对论。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化而变化，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情

3、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，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。误区警示正确认识相对论和牛顿力学的关系：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，牛顿所提出的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。三、量子论的诞生与发展1背景(1)19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，人们对物质的认识深入

4、到了原子内部。(2)大量的实验表明，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了量子假说，认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。3发展(1)爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应。(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年代，量子力学建立起来。4意义(1)使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。(2)与相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。(3)推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。误区警示爱因斯坦的相对论仍然是对宏

5、观世界的探究与认识，而量子论的提出使人类对世界的研究进入微观世界。主题一牛顿经典力学1为什么说伽利略是经典力学的奠基者？伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，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经典力学的历史地位(1)把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类认识自然的过程中对自然规律的第一次总结与概括。(2)形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系，标志着近代科学的形成和人类科学时代的开始。(3)牛顿力学和热力学引发了第一次工业革命，使人类社会进入蒸汽时代。(4)牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为

6、法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础，打击了神学，促使人类思想不断解放。3西方近代科技的特点(1)科学研究主要运用实验方法，运用概念进行判断推理。(2)科学研究的重点是对事物及规律的探索。(3)出现了科学应用，建立起了物理、化学学科体系。4科技发展、思想解放、资本主义发展三者之间的关系(1)思想解放促进了科技发展，科技发展又推动了思想解放。(2)资本主义发展是科技发展的物质基础，科技发展又推动了经济的迅速发展。材料一伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端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。这就是伽利略的发

7、现的重大意义。爱因斯坦物理学的进化材料二长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现1758年这颗彗星果然如期出现，因此被命名为哈雷彗星。百度文库(1)依据材料一，结合所学知识指出爱因斯坦所说的“伽利略的发现”是什么？分析这一发现的意义。答案发现了自由落体定律，确定匀速运动和匀加速运动这两个新概念。意义：为经典力学的建立奠定了基础，标志着物理学的真正开端。(2)材料二中的牛顿力学是牛顿何时创立的，其内容有哪些？答案牛顿

8、力学是牛顿在1687年出版的自然哲学的数学原理一书中提出来的。其内容包括物体运动三大定律和万有引力定律等。(3)材料二中“哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道”，这体现出经典力学的什么特点？答案以实验为基础；以数学为表达形式。(4)结合材料说明经典力学的创立有什么意义？答案经典力学体系对解释和预见物理及天文现象，具有决定性意义。如根据万有引力定律，人们发现了海王星等。形象理解万有引力定律苹果落地，牛顿思考它的原因牛顿从苹果落地这一日常现象发现地球引力作用，从而发现了万有引力定律。主题二现代物理学的发展1相对论和量子论产生的意义(1)量子论与相对论一起，构成了现代物理学的两大支柱。经典

9、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。(3)相对论的提出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，推动物理学发展到一个新的高度。(4)总之，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，构成了现代物理学的基本理论框架。2牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系(1)爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对

10、时空论，并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义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发展。(2)牛顿、爱因斯坦都为物理学的发展作出了巨大贡献，推动了近现代自然科学的发展。材料一牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的巅峰。但是，当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。爱因斯坦材料二20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索又跃上了一个新的高度。世界文化简史(1)

11、材料一中爱因斯坦以什么理论“推翻”了牛顿的理论？这一理论的内容是什么？是对牛顿力学的完全否定吗？答案相对论。内容：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。不是。相对论只是否定了经典力学的绝对时空观，它发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。(2)材料二为什么说这两大支柱的形成使“人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度”？答案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。(3)量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点？这

12、说明了什么？答案共同点：从背景上看，19世纪末，物理学的新发现对经典力学的绝对时空观提出了挑战。从产生过程看，第一，都是科学大师们敢于向权威挑战，追求真理的结果。第二，都经历了一个产生、发展、完善的过程。说明：社会意识是一定的社会存在的反映；任何事物的产生和发展都要经历一个曲折的过程。图示法理解物理学的发展1牛顿力学体系的诞生创造了一个新的时代。牛顿说：“假如我看得远些，那是因为我站在巨人们的肩膀上。”为牛顿经典力学的创立奠定基础的科学家是()A伽利略B爱因斯坦C爱迪生D瓦特答案A解析伽利略为牛顿经典力学的建立奠定了基础，其他三个科学家都生活在牛顿之后。2随着美国苹果公司CEO史蒂夫乔布斯的离

13、世，一句网络帖子迅速走红：“上帝有三个苹果，一个诱惑了夏娃，一个砸醒了牛顿，一个被乔布斯咬了一口”牛顿的伟大贡献是创立了()A经典力学B进化论C量子力学D相对论答案A解析牛顿的伟大贡献是创立了牛顿力学体系，即经典力学。B、C、D三项非牛顿创立。3根据国际天文学联合会大会投票5号决议，冥王星被排除在行星行列之外，正式从九大行星中除名，而将其列入“矮行星”。冥王星的发现当时是根据()A哥白尼日心说的推算B牛顿力学的推算C法拉第定律的推算D爱因斯坦的相对论答案B解析根据牛顿天体力学，1930年2月18日美国天文学家汤博发现了太阳系第九大行星冥王星。冥王星的出现引起了人们的欢呼，被认为是牛顿力学的伟大

14、成果。4经典物理学所面临的危机，终于在20世纪初被物理学发展史上的两场伟大的革命所解决。这两场革命使人类()A拥有了研究宏观世界和微观世界的理论体系B放弃了经典物理学的思想方法和科学理论C否定了此前物理学取得的一系列成果D转变了人们的思维方式和社交方式答案A解析注意时间“20世纪初”，这两场革命分别是爱因斯坦的相对论和普朗克的量子理论，分别使人们对宏观和微观世界的认识有了革命性的进步。5“在科学上，没有哪个理论能够得到完全的证明，当它出现时，总是有待进一步检验和审视。正是这一不断自我纠错与完善的特性，使科学成为人类理解自然机制最为严谨最为有效的手段。”下列史实符合该论述的是()从亚里士多德学说

15、到自由落体定律从经典力学到相对论从万有引力定律到电磁感应理论从量子理论到光电效应的成功解释ABCD答案B解析自由落体定律是对亚里士多德学说的否定，相对论是对经典力学的完善，光电效应的成功解释是对量子理论的完善。不符合题意。6阅读下列材料：材料一19世纪末，正当物理学家在庆贺“物理学大厦”落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。材料二20世纪初，爱因斯坦发表了具有划时代意义的论文，为物理学的发展作出了重要贡献。为纪念这一奇迹1

16、00周年，2004年6月10日，联合国大会召开第58次会议鼓掌通过了2005年为“国际物理年”的决议。请回答：(1)材料一中的“物理学大厦”落成指的是什么？它是在怎样的背景下落成的？(2)20世纪初，物理学理论有什么新发展？其发展的原因是什么？(3)物理学理论的新发展在当时有什么意义？答案(1)经典物理学。背景：资本主义经济的发展；人文主义的兴起和发展极大地解放了人们的思想；自然科学从神学的束缚中解脱出来。(2)由经典物理学发展到相对论。原因：科技革命的推动；经典物理学出现危机；科学理论有了重大突破。(3)相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机

17、，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物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。解析本题主要考查了19世纪末20世纪初经典物理学向现代物理学过渡的背景、内容及意义。结合材料和课本相关知识回答即可。基础巩固11846年某日，德国天文学家加勒在根据某科学定律推算出的位置上找到了一颗后来被命名为海王星的行星，这一天被人们评价为某理论“最辉煌的一天”。该理论是()A牛顿力学B普朗克量子理论C达尔文进化论D爱因斯坦相对论答案A解析根据信息“根据某科学定律推算出的位置上找到了一颗后来被命名为海王星的行星”可知，这一“科学定律”是万有引力定律。故“该理论”是牛顿力学。2“月亮既

18、不会掉下来，也不会离去，那是因为它的运动正好抵消了地球的引力。”说这句话的科学家是()A牛顿B波义耳C拉瓦锡D哥白尼答案A解析据题干材料中的“引力”这一关键词可知为“万有引力定律”。3打破了经典物理学的绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径的成就是()A相对论的提出B自由落体定律的提出C量子论的提出D万有引力定律的提出答案A解析相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，它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，打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证地看待世界的途径。4电视连续剧天仙配中有这样的情节：唐朝张百胜因孝道而升天成为玉皇大帝，而后他的年龄基本上是恒定的

19、，七仙女亦然，永葆青春。假设此情景成立，其科学依据最有可能的是()A相对论B量子论C转基因理论D进化论答案A解析根据爱因斯坦的相对论，时间、质量等都不是固定不变的，而是处在不断的变化中。5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()A日心说B相对论C量子假说D万有引力定律答案B解析普朗克的观点主要是高度评价爱因斯坦的科学成就。日心说是哥白尼的学说，量子假说是普朗克首先提出的，万有引力定律是牛顿经典力学的组成部分。故排除A、C、D三项。6“使人类克服了经典物理学的危机，对微观世界的基本认识有了革命性

20、的进展”指的是()A牛顿力学体系的建立B进化论的提出C自由落体定律的提出D量子论的提出答案D解析经典物理学研究的是宏观世界，量子理论研究的是微观世界。能力提升7史学家在评论某位科学家时说，他“已经向人们展示了理性的强大力量，那么已获启蒙的人即可循此途径依靠理性来发现所有的人类制度都应遵循的自然规律”。这位科学家应该是()A亚里士多德B伽利略C牛顿D爱因斯坦答案C解析材料反映了科学发展对思想解放运动的启蒙作用。牛顿的经典力学改变了自古代中世纪以来人们的认识论和方法论，启发人们以理性来认识世界。牛顿的科学革命为启蒙运动提供了理论基础。81919年11月9日美国纽约时报头版文章有如下标题：“天之光歪

21、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量子理论答案C解析经典力学的发表是在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。9阅读下列材料：材料一在自然哲学的数学原理的序言里，牛顿写道：理性力学应当是研究任何力所引起的运动和产生任何运动的力的科学。因此，本书被命名为自然哲学的数学原理。因为，自然哲学的一切难题都涉及通过各种运动现象来研究自然力，再通过这些自然力来解释其他现象。材料二爱因斯坦与牛顿的对话(虚拟)爱因斯坦：你真伟大，你建立了牛顿力学框架体系，相对论中存在的问题都被你指了出来。牛顿：你比我更伟大，相对论在许多学科中有着广泛的应用，它和量子力学一起，已成为现代物理学的两大基础理论，相对论包容了我的三条运动定律及万有引力定律。爱因斯坦：你我的理论都有瑕疵。牛顿：哪有十全十美的理论，大家不用我们的理论，他们没有别的理论可用，圣人、神仙也要犯错误，你我都是凡人，你我的身躯已经融入了自然界，但是，你我的灵魂还留在人间。毛民义：相对论网站请回答：(1)材料一中牛顿的伟大发现是什么？牛顿的“众多发现”在人类文明史上产生了怎样巨大的历史作用？(2)根据材料二并结合所学知识，指出牛顿力学体系与爱因