学年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学案Word下载.docx
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牛顿经典力学体系的建立则标志着近代科学的形成。
二、驱走乌云的太阳
1．诞生和发展
（1）1879年，奥地利物理学家斯蒂芬发现黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。
（2）1900年，普朗克提出了量子概念，并在《关于正常光谱能量分布定律的理论》中对这一思想进行了阐述，标志着量子理论的诞生。
（3）1905年，德国科学家爱因斯坦用量子理论成功地解释了光电效应，得出了光具有波粒二象性的结论。
（4）1923年，法国物理学家德布罗意提出物质波理论。
（5）数年后，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。
2．影响
量子理论让人们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。
判断正误
（1）1900年，普朗克提出了量子概念，标志着量子力学诞生。
（ ×
）
（2）量子力学的发展，表明人类对客观世界的认识从宏观世界走向微观世界。
（ √ ）
三、爱因斯坦的“时空”
1．狭义相对论
（1）创立：
1905年爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，在相对性原理和光速不变原理的基础上，创立了狭义相对论。
（2）内容：
时间和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）与牛顿力学的关系：
否定了牛顿的绝对时空观；
并非全盘否定牛顿力学，牛顿力学反映宏观物体低速运动的客观规律，狭义相对论反映物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。
2．广义相对论
（1）建立：
1916年爱因斯坦把适用于匀速运动体系的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。
物质存在的现实空间是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度；
时空是物质存在的形式。
（3）意义：
广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。
3．相对论的意义
（1）是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，而且说明，无论是空间还是时间都不可能单独发生变化，其改变与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。
（3）相对论同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。
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。
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），须特别提到的另一特点是，它们并不是平行或独立地进行的。
它们互相依赖，连续地一者对另一者起作用。
”
解读 作者主要说明了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世纪以后互相作用，共同推动了世界发展。
针对练 1688年，牛顿发明了反射性望远镜。
基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，牛顿还发现了太阳光的光谱，并发展出了颜色理论。
这些成就（ ）
A．推动了物理学的继续发展
B．标志近代实验科学的开端
C．挑战了封建神学创世说
D．证明了“自然界无跳跃”
答案 A
解析 “1688年，牛顿发明了反射性望远镜”“发现了太阳光的光谱，并发展出了颜色理论”，这些均是物理学的重大发现，推动了物理学向前进步，故A项正确。
1．印证教材观点
材料一 英国著名诗人亚历山大·
蒲伯曾写过一首赞美牛顿的诗：
自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。
上帝说：
“让牛顿去吧！
”于是一切成为光明。
艺术家笔下的牛顿像神一样在制定宇宙规律
应用1 材料表明牛顿的经典力学完整地解释天体和地球上的一切现象，揭示了自然界的规律。
从此，科学摆脱了神学的束缚向前发展；
同时促进了人们思想的进一步解放。
材料二 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》
应用2 材料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。
2．获取材料信息
材料 在实验观测的基础上，它们以叛逆教会的姿态告诉世人：
没有什么信条不可怀疑，没有什么学说不可改变。
它们作为近代科学革命的两大檄文，是向宗教权威发出的挑战书，也是自然科学借以宣告独立的宣言书，科学作为神学附庸的地位不复存在。
——摘编自肖耀根《世界近代科学革命事件及其意义》
应用 根据材料概括近代科学革命的特点。
提示 特点：
反对宗教神学。
针对练 著名学者斯塔夫里阿诺斯认为，在“光荣革命”到来之前，一个伟大的人发现了解释自然现象的钥匙——理性。
人们觉得，理性也能打开人类事务之门。
对这里的“理性”理解准确的是（ ）
A．以科学精神批判天主教神学
B．用实验方法验证科学理论
C．将“变化”观念引入科学领域
D．用数学方法描述物质运动
答案 D
解析 根据材料时间“‘光荣革命’到来之前”可以确定为17世纪，联系史实可知“一个伟大的人”为牛顿，用数学方法描述物质运动符合“解释自然现象的钥匙——理性”，故D项正确。
1．有人说：
“一个苹果让牛顿吸引了世界，一壶沸水让瓦特转动了世界，一个元素让爱迪生点燃了世界……”其中“一个苹果让牛顿吸引了世界”主要是指牛顿（ ）
A．创立了植物分类学说B．提出了量子力学理论
C．创立了自由落体定律D．提出了万有引力定律
解析 “一个苹果让牛顿吸引了世界”主要是指牛顿的万有引力定律。
2．英国科学史专家丹皮尔在《科学史》中指出，“牛顿摆脱了这些先人之见，实在是一种真正的进步”。
牛顿的进步性主要在于（ ）
A．确立了辩证唯物主义理论
B．为资产阶级革命奠定了理论基础
C．放弃了对宗教的信仰
D．首次对自然规律进行理论性概括
解析 牛顿力学体系对自然界的现象作出了系统、合理的说明，从而完成了人类认识自然界的第一次理论大综合，故D项符合题意；
A、B、C三项均与牛顿的主要贡献不符。
3．19世纪经典物理学被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿堂”，然而到了19世纪末20世纪初它却风光不再。
使“美丽殿堂”风光不再的主要原因是（ ）
A．牛顿力学体系缺乏科学基础
B．它不能解释物理学的所有问题
C．人们不再重视科学研究
D．相对论和量子论的诞生
解析 19世纪末20世纪初牛顿力学体系“风光不再”，动摇它的是量子论和相对论。
相对论否定了经典力学的绝对时空观，将牛顿的力学概括在相对论力学当中；
量子论使人类的认识深入微观世界，与相对论构成了现代物理学的基础。
A、C说法错误；
B不是主要原因。
故选D。
4．“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
解析 抓住“微观世界”这一题眼，结合“克服了经典物理学的危机”这个前提，进行分析判断。
A、C两项属于经典物理学成就；
B项为生物学成就，均可排除。
只有D项正确。
5．“根据这一理论，将时间和空间说成是绝对的是没有意义的，因为对这两种范畴的测量通常随着观察者的运动而改变。
……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——表明科学已经达到了能被人类所知的界限。
”上述“理论”的主要意义是（ ）
A．开创了以实验为基础的近代科学
B．预见海王星存在的准确性
C．弥补经典力学对时空认识的不足
D．发现能量辐射的运动原则
答案 C
解析 题干材料“将时间和空间说成是绝对的是没有意义的”“对这两种范畴的测量通常随着观察者的运动而改变”反映了爱因斯坦的相对论。
A项是伽利略的贡献，B项是牛顿万有引力定律的预见性，C项是相对论对经典力学的发展，D项是量子论的贡献，故选C项。
6．诺贝尔奖得主杨振宁教授近日在中山大学说，20世纪20年代物理学“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”。
爱因斯坦破解的“黄金”及其作用是（ ）
A．相对论改变了人们认识世界的角度
B．相对论否定了经典力学的相对时空观
C．经典力学体系改变了人们的认识论
D．量子论对微观世界认识取得革命性变化
解析 爱因斯坦的主要贡献是提出了相对论，由此改变了人们认识世界的角度，打破了原来经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证地认识世界的途径。
课时训练
题组1 认识史上的飞跃
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．瓦特
C．爱迪生D．爱因斯坦
解析 伽利略的实验科学方法为牛顿经典力学的创立奠定了基础，其他三个科学家都生活在牛顿之后。
2．爱因斯坦曾高度评价了伽利略的科学成就，而且欣赏他“竭力反对任何根据权威而产生的教条”的思想。
这反映出伽利略（ ）
A．在力学方面有巨大成就
B．肯定通过实验可以得出真理
C．开启了近代实验科学
D．把科学作为理论的唯一来源
答案 B
解析 据材料“爱因斯坦曾高度评价了伽利略的科学成就……竭力反对任何根据权威而产生的教条”可以得出，肯定伽利略通过实验可以得出真理，故B项正确。
3．英国天文学家埃德蒙·
哈雷在诗作《致人杰》中写道：
“天空最深处的秘密被揭示，使最外面的天球旋转的力不再隐藏……我们看到，数学驱散云雾……”据此判断这篇诗作是歌颂（ ）
A．伽利略B．牛顿
C．爱因斯坦D．普朗克
解析 “天球旋转的力不再隐藏”说明牛顿的万有引力定律对天体运行规律作了合理解释，“数学驱散云雾”说明了牛顿力学的特征，故B项正确。
4．“他认为一个物理宇宙就是一个巨大的时钟，其中每一个部分都起着特殊的作用，每一种运动和变化都能由运行规律来解释。
”由此可见“他”的贡献主要体现在（ ）
A．奠定了经典力学的基础
B．开创了近代自然科学
C．总结了物体运动的规律
D．阐述了相对论的价值
解析 由“每一种运动和变化都能由运行规律来解释”可推断此段材料涉及牛顿的经典力学，故A项错误；
材料强调的并不是牛顿经典力学的意义，故B项错误；
牛顿经典力学总结了物体运动的规律，并将其扩展到整个宇宙，故C项正确；
材料与相对论无关，故D项错误。
题组2 驱走乌云的太阳
5．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，而像是田野中跳跃的袋鼠。
”该理论（ ）
A．挑战封建神创说
B．揭示宇宙运行规律
C．否定经典力学绝对时空观
D．深化微观世界认识
解析 19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到了原子内部，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，与材料中“物质的基本粒子其运动”相符，故D项正确。
6．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！
这里的“它”是指（ ）
A．经典力学B．进化论
C．量子理论D．相对论
解析 使人类的认识深入到微观世界的是量子理论的出现。
题组3 爱因斯坦的“时空”
7．1919年英国《泰晤士报》曾刊登标题文章——“科学革命”，两个副标题是“宇宙新理论”“牛顿观念的破产”。
具有“科学革命”意义的理论是（ ）
A．“日心说”B．量子论
C．相对论D．经典力学
解析 从材料中的信息“1919年”“牛顿观念的破产”，可判断该理论应是爱因斯坦的相对论，故选C。
8．《世界：
一部历史》对一种科学现象这样描述道：
“物质和能量可以互相转换，双胞胎以不同的速度衰老，平行线可以交叉……直觉的观念荡然无存，就像进入了《爱丽斯漫游奇境记》中的兔子洞一样。
”其中所说的将人们思想认识带进“兔子洞”的是（ ）
A．经典力学理论B．进化论
C．量子论D．相对论
解析 相对论广泛解释了不同运动状态下的物质，题干中“物质和能量可以互相转换……直觉的观念荡然无存”是爱因斯坦相对论揭示的现象，故选D。
9．1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代》周刊评选为“世纪伟人”。
被公认为是自伽利略、牛顿以来最伟大的科学家、物理学家。
爱因斯坦对于人类的重大贡献在于（ ）
A．深刻改变了人类对微观世界的认识
B．让人类发现了更遥远的天体
C．使人类深刻了解了时空的本质属性
D．提供了新的宇宙起源的解释
解析 爱因斯坦把时空不变的三维空间发展到时空可变的四维空间——相对论力学，使人类更深刻地了解时空的本质属性，故C项正确。
10．（2019·
乐山高二检测）19世纪末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．放弃了经典物理学的思想方法和科学理论
B．否定了此前物理学取得的一系列成果
C．拥有了研究宏观世界和微观世界的理论体系
D．转变了人们的思维方式和社交方式
解析 “20世纪初物理学发展史上的两场伟大的革命”是指相对论和量子论的提出，相对论和量子论是现代物理学的两大支柱，解决了经典物理学在宏观世界及微观领域方面所面临的问题，改变了人们看世界的方式和角度，它们不仅对物理学本身、对自然科学，而且对人类的思维都产生了重大影响。
11．如图为苹果公司最初的LOGO，图片外框写着“牛顿，一个永远孤独地航行在陌生思想海洋中的灵魂”。
该公司做此选择最可能的理由是牛顿的经典力学理论（ ）
A．首次将人置于世界和社会的中心
B．使人类对微观世界的认识取得革命性进步
C．深刻揭示了时间和空间的本质属性
D．用数学方法精确描述了宇宙运行规律
解析 A项是古希腊智者运动的意义；
B项是量子力学的意义；
C项是相对论的意义。
D项准确地概括了牛顿的经典力学理论。
12．（2018·
衡阳第一次联考）伏尔泰说：
“整个自然界、所有行星竟会服从永恒的法则……这是非常奇异的。
”伏尔泰所说的“永恒的法则”（ ）
A．准确预见了海王星的存在
B．揭示了时间和空间的本质
C．成为启蒙运动的核心思想
D．推动近代实验科学的诞生
解析 《自然哲学的数学原理》提出了物体运动的三大定律和万有引力定律等，把地球上的物体的运动和天体的运动概括到牛顿力学体系中，按照牛顿的理论，准确预见了海王星的存在，故A项正确。
13．有科学家在评价《自然哲学的数学原理》时说：
“而今人们却……证明天体也按照伽利略和牛顿根据地面上的实验和归纳所得到的力学原理，处在这个巨大的数学和谐之内。
”这一评价揭示了牛顿时代的“科学革命”（ ）
A．构筑了现代物理学基本理论框架
B．催生了近代自然科学的形成
C．引领人们对自然进行理性地认识
D．为启蒙运动奠定了理论基础
解析 牛顿时代的“科学革命”在科学方法方面改变了人与自然对话的方式，即用数学语言描述自然，用实验手段研究自然。
在人类意识方面，人类对自然的认识不再是不问究竟地顶礼膜拜，而是进行科学研究。
而题干强调的就是人们已经开始用科学和实验的手段认识和研究自然。
故选C项。
14．“这些哲人受被牛顿证实的万有引力定律的影响很大，相信存在着不仅控制物质世界、而且控制人类社会的自然法则。
”该论述反映了科学（ ）
A．改变了人类的宗教信仰B．摆脱了宗教神学的束缚
C．影响了人类的思想观念D．直接推动社会制度变革
解析 材料突出了万有引力定律对人们认识自然与社会的影响，故选C。
15．分别生活于17世纪和20世纪的两位伟大物理学家牛顿和爱因斯坦，他们在科学史上有着相似的贡献。
他们都（ ）
解析 结合所学知识可知，牛顿和爱因斯坦两人都用数学方法描述物质运动，故D项正确；
爱因斯坦没有批判天主教神学，故A项排除；
用实验方法验证科学理论的是伽利略，故B项排除；
将“变化”观念引入科学领域的理论是生物进化论，故C项排除。
16．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射线和放射性现象的发现。
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，为物理学的发展做出了重要贡献。
为纪念这一奇迹诞生100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。
材料三 牛顿，请原谅我，你发现了你那个时代唯一的路，只有具备最深邃思想和创造力的人才能找到的路。
你创建的那些概念，甚至直到今天还在引导着物理学中的思考，虽然我们如今知道，它们将被其他一些从直接经验中脱离开来的观念替代。
——爱因斯坦（1946年）
请回答：
（1）材料一中的“物理学大厦”指的是什么？
它是在怎样的背景下落成的？
（2）据材料二，20世纪初，物理学领域有什么新发展？
其发展的原因是什么？
（3）材料三中爱因斯坦请求牛顿原谅，有人说是因为爱因斯坦完全否定了牛顿的理论，你认为这种说法对吗？
为什么？
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放出来。
（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）不对。
爱因斯坦是在尊重和继承牛顿科学发现的基础上提出相对论的，他否定的只是牛顿经典力学中的绝对时空观，不是完全否定。
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