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1、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,1.通读课文,勾画并记忆以下知识点： (1)伽利略的物理学成就和牛顿创立经典力学体系。 (2)相对论的提出及其对物理学的发展。 (3)量子理论的提出和量子力学的建立。 (4)重点掌握相对论和量子理论对物理学的发展。,2.在掌握近代以来世界科学发展脉络的基础上,探究思考： (1)如何认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位? (2)现代物理学的历史影响是什么? (3)量子理论和相对论的提出有什么共同点?这说明了什么?,一、经典力学 1.背景：_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： (1)贡献。
2、 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_等物理学定律。,文艺复兴运动,自由落体定律,(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_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。,实验事实,3.牛顿创立经典力学体系： (1)标志：1687年,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_等。 (2)特征：以实验为基础、以_为表达形式。 (3)意义。 对解释和预见物理现象,具有决定性意义。 根据万有引力定律,人们发现了海王星等。,万有引力定律,数学,二、相对论的创立 1.背景：19世纪,
3、经典力学面临着挑战。 2.创立：20世纪初的德国物理学家_提出。 3.内容： (1)狭义相对论：物体运动时,_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。 (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 况,也取决于物质本身的_。,爱因斯坦,质量,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_,深刻地揭示了时间和空间的本质属性。 (3)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。,绝对时空观,【思维点悟】如何理解相对论是一把双刃剑? 提示：相对论的提出是物理学上
4、的巨大突破,特别是核能的开发和利用,它是一把双刃剑,合理利用核能将造福人类,否则将会威胁世界和平甚至整个人类的生命财产安全。,三、量子论的诞生与发展 1.背景： (1)19世纪末20世纪初,人们对物质的认识深入到了_。 (2)微观的粒子运动不能用_的理论来说明。 2.过程：,原子内部,经典力学,量子假说,光电效应,量子力学,3.意义： (1)使人类对_的基本认识取得革命性的进步。 (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 典力学在认识_和微观世界方面的不足。 (3)不仅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_和方式。,微观世界,宏观世界,认识世界的角度,【
5、易错辨析】量子假说量子力学体系 1900年,为解决热辐射理论上的疑点,普朗克提出了量子假说。但这并不是量子力学的全部,继普朗克的量子假说之后,爱因斯坦提出了光的量子理论,丹麦物理学家玻尔提出了原子的量子理论。20世纪30年代研究微观粒子运动规律的量子力学体系建立起来。,一、判断正误 1.伽利略继承古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念, 开创了近代科学。( ) 提示：伽利略通过实验,发现了自由落体定律等物理学定律,大大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。,2.牛顿在自然哲学的数学原理一书中提出了微积分的体 系。( ) 提示：牛顿
6、在自然哲学的数学原理一书中,提出了物体运 动三大定律和万有引力定律等,而非微积分的体系。 3.德国物理学家普朗克独自一人创立并完善了量子理论。( ) 提示：1900年,德国物理学家普朗克提出了量子假说,宣告了量 子论的诞生,为量子理论奠定了基石。后来,经过爱因斯坦与玻 尔的发展完善,20世纪30年代,量子力学建立起来。,4.相对论和量子论的出现是现代物理学的伟大贡献。( ) 提示：相对论和量子论发现人们日常经验之外的宏观世界和微观世界的物质运动规律,推动了物理学的进步。,二、问题思考 1.西方文艺复兴之后科技为什么能够迅速发展? 提示：西方文艺复兴打破了封建神学的束缚,解放了人们的思想(重视科
7、学实验,反对先验论,富于探究精神);这场思想解放运动适应了资本主义发展的需要,为近代自然科学和各种学术的发展清除了思想障碍。,2.牛顿力学体系的建立为什么会引起人类认识上的巨大飞跃? 提示：(1)牛顿的力学体系对自然界的力学现象作出了系统、合理的说明,完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。 (2)适用于整个太阳系、一切天体运动以及宇宙中的所有物体。 (3)使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度,同时也在生产和科学实践中得到广泛的应用和验证。 (4)使科学摆脱了神学的束缚,向前发展。,3.与现实不相符合的相对论被人们接受说明什么问题? 提示：(1)深奥的抽象理论可能与人们的日常生活常
8、识相距甚远不被认知,甚至与日常经验相矛盾而遭到质疑。 (2)物理学上的抽象理论必须经过精确而理想的条件下的实验来证明,真理要由事实证明,真理最终会改变人们看世界的角度和方式。 (3)理论一旦应用于实际,会直接推动整个社会生产力的发展,从而根本上改变人类的物质生活。,主题一 经典力学体系的确立及其意义 【探究讨论】 材料一 1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验,从此推翻了亚里士多德“物体落下的速度和重量成比例”的学说,纠正了这个持续了1 900年之久的错误结论。,材料二 1781年,人们发现了天王星,但它的理论计算位置与实际观测始终不符。根据万有引力理论,人们设想这可
9、能是由于有一颗未知行星对天王星产生影响的结果。以后,一些科学家进行了大量计算,根据他们的计算结果,1846年9月,人们终于发现了海王星。,请分析： 1.根据材料一和所学知识指出伽利略在科学研究上的主要贡献是什么。有何意义? 提示：贡献：(1)伽利略通过实验证实,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。(2)通过实验,他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。 意义：为牛顿经典力学的创立和发展奠定了基础。,2.据材料二,人类为什么能够发现海王星? 提示：(1)文艺复兴运动解放了人们的思想,自然科学研究开始摆脱教会的束缚。 (2)牛顿力学体
10、系的形成,提出了万有引力定律。 (3)以实验为基础,以数学为表达形式的科学研究方法的出现。,【要点归纳】 经典力学的特征和影响 1.特征： (1)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。 (2)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的先驱们深信不疑的真理。 (3)研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。后来科学发现所揭示的是人们没有直接经验的微观现象,表明人们对物质世界的认识在不断深入。,2.影响： (1)把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中,成为人类在认识自然的历史上对自然规律的第一次总结与概括。 (2)形成以实验为
11、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,促进人类思想不断解放。,主题二 20世纪初物理学的发展 【探究讨论】 材料一 17世纪牛顿创立的经典力学符合人们的日常经验,也被认为是天经地义的。但是到19世纪末,物理学遇到了被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题。 材料二 爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一,也许就是最伟大的成就。 英皇家学会会长汤
12、姆逊 材料三 普朗克认为,牛顿力学并没有解决所有的问题,尤其是不能适用于原子范围。,请分析： 1.材料一中“晴空上漂浮着两朵乌云”是什么?后来驱散“两朵乌云”的是哪些新理论? 提示：“乌云”：19世纪末,物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界,另一方面扩展到整个宇宙。这些研究,已超出了经典物理学的范围。物理学遇到了被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题。 新理论：量子理论和相对论。,2.据材料二,为什么说相对论是“最伟大的成就之一”? 提示：相对论否定了经典力学的绝对时空观,深刻揭示了时间和空间的本质属性,提出了全新的时空观、运动观和物质观;发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学
13、之中,将物理学发展到一个新的高度。,3.材料三中普朗克怎样解决“原子范围”内的问题?有何意义? 提示：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。 意义：标志着量子论的诞生,使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。,4.为什么说相对论和量子论使人类对自然世界的科学探索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。,【要点归纳】 经典力学、量子论和相对论之间的关系 1.牛顿经典力学的创立改变了自古以来人们的认识论和方法论,为相对论的提出奠定了基础。 2.量子论和
14、相对论的提出,使人们对物质世界的认识深入到微观世界和宏观世界。相对论反映的是物体高速运动的客观规律,而量子论则是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子论和相对论一起,构成了现代物理学的基本理论框架,开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。,3.相对论是对牛顿力学的继承和发展,否定了牛顿力学的绝对时空观,但并非全盘否定。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律,是相对论的一种特例,包含在相对论力学之中。,1.(2013江苏学业水平测试)科学家拉格朗日把自然哲学的数学原理誉为人类心灵的最高产物,并说：“因为宇宙只有一个,而在世界历史上也只有一个人能做它的定律的解释者。”拉格朗日所褒誉的这
15、个人是( ) A.伽利略 B.牛顿 C.达尔文 D.普朗克 【解析】选B。本题考查学生再认再现能力。1687年,牛顿出版了著名的力学著作自然哲学的数学原理,建立起一个完整的力学体系。,2.(2013天津学业水平测试)经过科学家的计算,1846年人们终于发现了海王星。其计算的理论依据是( ) A.哥白尼“日心说” B.伽利略自由落体定律 C.牛顿万有引力定律 D.爱因斯坦相对论 【解析】选C。本题考查学生对于牛顿力学体系的理解应用能力。17世纪,牛顿创立经典力学体系,这一体系对于解释和预见物理现象,具有决定性意义。后来,根据万有引力定律,人们发现了海王星。,3.古语曰：“涛之起也,随月盛衰。”能对这一自然现象作出科学解释的是( ) A.石氏星表 B.近代经典力学体系 C.量子力学 D.狭义相对论 【解析】选B。材料表明的是潮汐现象,是由天体引力所致。近代经典力学体系包含了万有引力定律,能对这一自然现象作出科学解释。,4.(2013济南高二检测)牛顿和爱因斯坦在科学上获得巨大成就的相同原因是( ) 都经过长期思考、勤奋学习得来 都有政府的大力协助 都吸收前人研究成果 都不畏艰难勇于创新 A. B. C. D. 【解析】选C。结合所学知识可知正确,与史实不符,故选C。,5.(2013辽宁学业水平测试)现代物理学的两大支柱是( ) 经典力学 进化论 相对论
