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第四單元 近代以來世界的科學(xué)發(fā)展歷程 第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展 課標(biāo)要求了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容 認(rèn)識其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位 知道相對論 量子論的主要內(nèi)容 認(rèn)識其意義 一 經(jīng)典力學(xué)1 背景 1 的影響 不僅解放了人們的思想 也對科學(xué)研究產(chǎn)生了重要影響 2 伽利略的貢獻(xiàn) 通過實(shí)驗證實(shí) 外力并不是維持運(yùn)動狀態(tài)的原因 只是改變運(yùn)動狀態(tài)的原因 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理 知識 點(diǎn)撥 文藝復(fù)興運(yùn)動 發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學(xué)定律 開創(chuàng)了以為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué) 為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 2 建立 1 標(biāo)志 1687年 牛頓出版了 一書 2 內(nèi)容 物體運(yùn)動和等 3 特征 以為基礎(chǔ) 以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式 實(shí)驗事實(shí) 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 三大定律 萬有引力定律 實(shí)驗 3 意義 1 這一體系對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象 具有決定性意義 2 根據(jù)萬有引力定律 人們發(fā)現(xiàn)了等 海王星 誤區(qū)警示伽利略的杰出成就為牛頓經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ) 標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端 牛頓力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成 是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ) 二 相對論的創(chuàng)立1 背景 19世紀(jì) 隨著物理學(xué)研究的進(jìn)展 無法解釋研究中遇到的一些新問題 面臨著挑戰(zhàn) 2 創(chuàng)立 20世紀(jì)初的德國物理學(xué)家提出了相對論 3 內(nèi)容 1 狹義相對論 物體運(yùn)動時 質(zhì)量會隨著物體運(yùn)動速度增大而增加 同時 空間和時間也會隨著物體運(yùn)動的變化而變化 即會發(fā)生和鐘慢效應(yīng) 經(jīng)典力學(xué) 愛因斯坦 速度 尺縮效應(yīng) 2 廣義相對論 空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的情況 也取決于物質(zhì)本身的狀態(tài) 4 意義 1 相對論的提出是領(lǐng)域的一次重大革命 2 它否定了的絕對時空觀 深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性 3 它也發(fā)展了牛頓力學(xué) 將其概括在相對論力學(xué)之中 推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度 運(yùn)動 分布 物理學(xué) 經(jīng)典力學(xué) 誤區(qū)警示正確認(rèn)識相對論和牛頓力學(xué)的關(guān)系 愛因斯坦的相對論只否定了牛頓的絕對時空觀 沒有否定整個牛頓力學(xué) 牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個特例 牛頓力學(xué)是整個力學(xué)的基礎(chǔ) 牛頓所提出的概念 至今仍指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想 相對論發(fā)展了牛頓力學(xué) 打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀 三 量子論的誕生與發(fā)展1 背景 1 19世紀(jì)末20世紀(jì)初 電子和放射線的發(fā)現(xiàn) 人們對物質(zhì)的認(rèn)識深入到了原子內(nèi)部 2 大量的實(shí)驗表明 運(yùn)動不能用經(jīng)典力學(xué)的理論來說明 微觀的粒子 2 誕生 年 德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說 認(rèn)為輻射像物質(zhì)一樣 是由具有能量的基本單位來實(shí)現(xiàn)的 3 發(fā)展 1 愛因斯坦利用量子理論成功地解釋了 2 丹麥物理學(xué)家提出了有關(guān)原子的量子理論 3 20世紀(jì)30年代 建立起來 1900 量子 光電效應(yīng) 玻爾 量子力學(xué) 4 意義 1 使人類對的基本認(rèn)識取得革命性的進(jìn)步 2 與一起 構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ) 彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識宏觀世界和微觀世界方面的不足 3 推動了物理學(xué)自身的進(jìn)步 而且開闊了人們的視野 改變了人們認(rèn)識世界的 微觀世界 相對論 角度和方式 誤區(qū)警示愛因斯坦的相對論仍然是對宏觀世界的探究與認(rèn)識 而量子論的提出使人類對世界的研究進(jìn)入微觀世界 課堂講義理解 深化 探究 主題一牛頓經(jīng)典力學(xué)1 為什么說伽利略是經(jīng)典力學(xué)的奠基者 伽利略發(fā)現(xiàn)了自由落體定律等物理學(xué)定律 開創(chuàng)了以實(shí)驗事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué) 為后來經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 2 經(jīng)典力學(xué)的歷史地位 1 把自然界中一切力學(xué)現(xiàn)象囊括在力學(xué)體系中 成為人類認(rèn)識自然的過程中對自然規(guī)律的第一次總結(jié)與概括 2 形成以實(shí)驗為基礎(chǔ) 以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系 即經(jīng)典力學(xué)體系 標(biāo)志著近代科學(xué)的形成和人類科學(xué)時代的開始 3 牛頓力學(xué)和熱力學(xué)引發(fā)了第一次工業(yè)革命 使人類社會進(jìn)入蒸汽時代 4 牛頓用數(shù)學(xué)方法精確描述宇宙運(yùn)行的自然法則 為法國啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ) 打擊了神學(xué) 促使人類思想不斷解放 3 西方近代科技的特點(diǎn) 1 科學(xué)研究主要運(yùn)用實(shí)驗方法 運(yùn)用概念進(jìn)行判斷推理 2 科學(xué)研究的重點(diǎn)是對事物及規(guī)律的探索 3 出現(xiàn)了科學(xué)應(yīng)用 建立起了物理 化學(xué)學(xué)科體系 4 科技發(fā)展 思想解放 資本主義發(fā)展三者之間的關(guān)系 1 思想解放促進(jìn)了科技發(fā)展 科技發(fā)展又推動了思想解放 2 資本主義發(fā)展是科技發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ) 科技發(fā)展又推動了經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 探問題材料一伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法 是人類思想史上最偉大的成就之一 而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端 伽利略對科學(xué)的貢獻(xiàn)就在于毀滅直覺的觀點(diǎn)而用新的觀點(diǎn)來代替它 這就是伽利略的發(fā)現(xiàn)的重大意義 愛因斯坦 物理學(xué)的進(jìn)化 材料二長期以來 人們一直認(rèn)為彗星是神秘的 根本不能用科學(xué)來說明 牛頓說 既然彗星也是天體 就必然遵循力學(xué)規(guī)律 他的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道 指出它的回歸周期是75 76年 由此預(yù)言它將在1758年再次出現(xiàn) 1758年這顆彗星果然如期出現(xiàn) 因此被命名為哈雷彗星 百度文庫 1 依據(jù)材料一 結(jié)合所學(xué)知識指出愛因斯坦所說的 伽利略的發(fā)現(xiàn) 是什么 分析這一發(fā)現(xiàn)的意義 答案 發(fā)現(xiàn)了自由落體定律 確定勻速運(yùn)動和勻加速運(yùn)動這兩個新概念 意義 為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ) 標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端 2 材料二中的牛頓力學(xué)是牛頓何時創(chuàng)立的 其內(nèi)容有哪些 答案 牛頓力學(xué)是牛頓在1687年出版的 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 一書中提出來的 其內(nèi)容包括物體運(yùn)動三大定律和萬有引力定律等 3 材料二中 哈雷用牛頓力學(xué)算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道 這體現(xiàn)出經(jīng)典力學(xué)的什么特點(diǎn) 答案以實(shí)驗為基礎(chǔ) 以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式 4 結(jié)合材料說明經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立有什么意義 答案經(jīng)典力學(xué)體系對解釋和預(yù)見物理及天文現(xiàn)象 具有決定性意義 如根據(jù)萬有引力定律 人們發(fā)現(xiàn)了海王星等 教方法形象理解萬有引力定律 蘋果落地 牛頓思考它的原因 牛頓從蘋果落地這一日?，F(xiàn)象發(fā)現(xiàn)地球引力作用 從而發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律 主題二現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展1 相對論和量子論產(chǎn)生的意義 1 量子論與相對論一起 構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱 經(jīng)典物理學(xué)所適用的主要是我們?nèi)粘Ｉ钪械奈锢憩F(xiàn)象 但在宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界面前 就顯得不太夠用了 2 量子論的形成標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識 開始從宏觀世界深入到微觀世界 同時在量子論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子力學(xué) 極大地促進(jìn)了原子物理 固體物理和原子核物理等科學(xué)的發(fā)展 3 相對論的提出否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀 深刻揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性 推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度 4 總之 量子論和相對論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)的缺陷 掀起了物理學(xué)的革命 構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架 2 牛頓力學(xué)體系與愛因斯坦相對論的關(guān)系 1 愛因斯坦的相對論否定了牛頓的絕對時空論 并非全盤否定牛頓力學(xué) 牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動的客觀規(guī)律 而狹義相對論反映的是物體高速運(yùn)動的客觀規(guī)律 是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展 2 牛頓 愛因斯坦都為物理學(xué)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn) 推動了近現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展 探問題材料一牛頓先生 很抱歉推翻了您的理論 不過您的成就是您那個時代一個人的智力和創(chuàng)造力所能達(dá)到的巔峰 但是 當(dāng)我們對宇宙萬物有了更深入的了解以后 這些觀念將會被一些更抽象的新觀念所取代 愛因斯坦 材料二20世紀(jì)初 相對論和量子理論出現(xiàn) 它們掀起了物理學(xué)革命 構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱 并對其他學(xué)科產(chǎn)生了歷史性的影響 人類對自然世界的科學(xué)探索又躍上了一個新的高度 世界文化簡史 1 材料一中愛因斯坦以什么理論 推翻 了牛頓的理論 這一理論的內(nèi)容是什么 是對牛頓力學(xué)的完全否定嗎 答案 相對論 內(nèi)容 物體運(yùn)動時 質(zhì)量會隨著物體運(yùn)動速度增大而增加 同時 空間和時間也會隨著物體運(yùn)動速度的變化而變化 即會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng) 不是 相對論只是否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀 它發(fā)展了牛頓力學(xué) 牛頓力學(xué)是相對論力學(xué)在低速狀態(tài)下的一個特例 2 材料二為什么說這兩大支柱的形成使 人類對自然世界的科學(xué)探索又躍上了一個新的高度 答案相對論和量子論彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識宏觀世界和微觀世界方面的不足 開闊了人們的視野 改變了人們認(rèn)識世界的角度和方式 3 量子力學(xué)的產(chǎn)生和相對論的產(chǎn)生有什么共同點(diǎn) 這說明了什么 答案 共同點(diǎn) 從背景上看 19世紀(jì)末 物理學(xué)的新發(fā)現(xiàn)對經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀提出了挑戰(zhàn) 從產(chǎn)生過程看 第一 都是科學(xué)大師們敢于向權(quán)威挑戰(zhàn) 追求真理的結(jié)果 第二 都經(jīng)歷了一個產(chǎn)生 發(fā)展 完善的過程 說明 社會意識是一定的社會存在的反映 任何事物的產(chǎn)生和發(fā)展都要經(jīng)歷一個曲折的過程 教方法圖示法理解物理學(xué)的發(fā)展 當(dāng)堂檢測鞏固 應(yīng)用 反饋 1 牛頓力學(xué)體系的誕生創(chuàng)造了一個新的時代 牛頓說 假如我看得遠(yuǎn)些 那是因為我站在巨人們的肩膀上 為牛頓經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定基礎(chǔ)的科學(xué)家是 1 2 3 4 5 6 A 伽利略B 愛因斯坦 C 愛迪生D 瓦特 解析伽利略為牛頓經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ) 其他三個科學(xué)家都生活在牛頓之后 答案A 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 2 隨著美國蘋果公司CEO史蒂夫 喬布斯的離世 一句網(wǎng)絡(luò)帖子迅速走紅 上帝有三個蘋果 一個誘惑了夏娃 一個砸醒了牛頓 一個被喬布斯咬了一口 牛頓的偉大貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了 A 經(jīng)典力學(xué)B 進(jìn)化論C 量子力學(xué)D 相對論 1 2 3 4 5 6 解析牛頓的偉大貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了牛頓力學(xué)體系 即經(jīng)典力學(xué) B C D三項非牛頓創(chuàng)立 答案A 3 根據(jù)國際天文學(xué)聯(lián)合會大會投票5號決議 冥王星被排除在行星行列之外 正式從九大行星中除名 而將其列入 矮行星 冥王星的發(fā)現(xiàn)當(dāng)時是根據(jù) A 哥白尼日心說的推算B 牛頓力學(xué)的推算C 法拉第定律的推算D 愛因斯坦的相對論 1 2 3 4 5 6 解析根據(jù)牛頓天體力學(xué) 1930年2月18日美國天文學(xué)家湯博發(fā)現(xiàn)了太陽系第九大行星冥王星 冥王星的出現(xiàn)引起了人們的歡呼 被認(rèn)為是牛頓力學(xué)的偉大成果 答案B 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 4 經(jīng)典物理學(xué)所面臨的危機(jī) 終于在20世紀(jì)初被物理學(xué)發(fā)展史上的兩場偉大的革命所解決 這兩場革命使人類 A 擁有了研究宏觀世界和微觀世界的理論體系B 放棄了經(jīng)典物理學(xué)的思想方法和科學(xué)理論C 否定了此前物理學(xué)取得的一系列成果D 轉(zhuǎn)變了人們的思維方式和社交方式 1 2 3 4 5 6 解析注意時間 20世紀(jì)初 這兩場革命分別是愛因斯坦的相對論和普朗克的量子理論 分別使人們對宏觀和微觀世界的認(rèn)識有了革命性的進(jìn)步 答案A 5 在科學(xué)上 沒有哪個理論能夠得到完全的 證明 當(dāng)它出現(xiàn)時 總是有待進(jìn)一步檢驗和審視 正是這一不斷自我糾錯與完善的特性 使科學(xué)成為人類理解自然機(jī)制最為嚴(yán)謹(jǐn)最為有效的手段 下列史實(shí)符合該論述的是 從亞里士多德學(xué)說到自由落體定律 從經(jīng)典力學(xué)到相對論 從萬有引力定律到電磁感應(yīng)理論 從量子理論到光電效應(yīng)的成功解釋 1 2 3 4 5 6 A B C D 解析自由落體定律是對亞里士多德學(xué)說的否定 相對論是對經(jīng)典力學(xué)的完善 光電效應(yīng)的成功解釋是對量子理論的完善 不符合題意 答案B 1 2 3 4 5 6 6 閱讀下列材料 材料一19世紀(jì)末 正當(dāng)物理學(xué)家在慶賀 物理學(xué)大廈 落成之際 科學(xué)實(shí)驗卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的事實(shí) 首先是世紀(jì)之交物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn) 電子 X射線和放射性現(xiàn)象 其次是經(jīng)典物理學(xué)的萬里晴空中出現(xiàn)了兩朵 烏云 以太漂移 的 零結(jié)果 和黑體輻射的 紫外災(zāi)難 1 2 3 4 5 6 材料二20世紀(jì)初 愛因斯坦發(fā)表了具有劃時代意義的論文 為物理學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn) 為紀(jì)念這一奇跡100周年 2004年6月10日 聯(lián)合國大會召開第58次會議鼓掌通過了2005年為 國際物理年 的決議 1 2 3 4 5 6 請回答 1 材料一中的 物理學(xué)大廈 落成指的是什么 它是在怎樣的背景下落成的 解析本題主要考查了19世紀(jì)末20世紀(jì)初經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)過渡的背景 內(nèi)容及意義 結(jié)合材料和課本相關(guān)知識回答即可 1 2 3 4 5 6 答案經(jīng)典物理學(xué) 背景 資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 人文主義的興起和發(fā)展極大地解放了人們的思想 自然科學(xué)從神學(xué)的束縛中解脫出來 1 2 3 4 5 6 2 20世紀(jì)初 物理學(xué)理論有什么新發(fā)展 其發(fā)展的原因是什么 答案由經(jīng)典物理學(xué)發(fā)展到相對論 原因 科技革命的推動 經(jīng)典物理學(xué)出現(xiàn)危機(jī) 科學(xué)理論有了重大突破 1 2 3 4 5 6 3 物理學(xué)理論的新發(fā)展在當(dāng)時有什么意義 答案相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域最偉大的革命 在很大程度上解決了19世紀(jì)末出現(xiàn)的經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī) 極大地擴(kuò)展了物理學(xué)應(yīng)用的領(lǐng)域 同時 相對論也打破了經(jīng)典物理學(xué)絕對化的思維 為人們提供了辯證地看待世界的途徑 1 2 3 4 5 6 教材問題解答答疑 釋惑 應(yīng)用 學(xué)思之窗提示牛頓確立了萬有引力定律和物體運(yùn)動三大定律 之后光學(xué) 電磁學(xué)等與力學(xué)進(jìn)一步統(tǒng)一 大大推動了物理學(xué)的發(fā)展 牛頓力學(xué)研究的是宏觀世界 愛因斯坦打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀 于1905年提出了狹義相對論和光速不變原理 1916年愛因斯坦的廣義相對論發(fā)展了牛頓力學(xué) 將牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中 推動物理學(xué)發(fā)展到一個新的高度 探究學(xué)習(xí)總結(jié)一 本課測評提示 1 量子論和相對論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)的缺點(diǎn) 掀起了物理學(xué)的革命 構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論框架 2 量子論和相對論的創(chuàng)立使人們的認(rèn)識深入到新的層次和領(lǐng)域 特別是發(fā)現(xiàn)了微觀物質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律 為現(xiàn)代自然科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)革命提供了重要的理論基礎(chǔ) 3 它們的提出 不僅推動了物理學(xué)自身的進(jìn)步 而且開闊了人們的視野 改變了人類認(rèn)識世界的角度和方式 在人類思想史上占有極其重要的地位 二 學(xué)習(xí)延伸提示二戰(zhàn)期間 德國法西斯與美國競相發(fā)展核武器 1945年 美國在日本投放原子彈 蘇聯(lián)也在1949年試驗成功原子彈 1957年蘇聯(lián)建成核電站 1964年中國制造出了原子彈 核能的研究 一方面使人類處在核戰(zhàn)爭的陰影之下 另一方面 核能的和平開發(fā)與利用 又給人們帶來了生活的便利