学年高中历史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教案.docx
《学年高中历史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教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中历史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教案.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
学年高中历史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教案
第四单元近代以来世界的科学发展历程
学习本单元一要抓住近代以来科学技术的发展这一基本线索，从物理学、生物学、
蒸汽机的改进和电气技术的应用、互联网的诞生几个方面掌握本单元的内容；二
要结合物理学、生物学等相关学科的知识，运用科学技术是第一生产力的观点，
全方位剖析科技发展给人类社会带来的巨大进步。
第11课 物理学的重大进展
课程标准
1.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。
2.知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
学习要求
1.了解伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献。
2.认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。
3.体会尊重事实，不迷信权威、勇于探索创新的科学精神。
4.知道爱因斯坦相对论、普朗克量子论的主要内容。
5.认识相对论、量子论的意义。
6.学习爱因斯坦等科学家为科学而不断探索的进取精神。
一、经典力学
1．背景
（1）文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。
（2）16世纪末17世纪初，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。
判断正误
（1）文艺复兴和启蒙运动解放了人们的思想，对经典力学产生了重要影响。
（ × ）
（2）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。
（ √ ）
2．建立
（1）提出：
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
①以实验为基础。
②以数学为表达形式。
3．地位及作用：
经典力学体系对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，人们发现了海王星等。
图解历史
经典力学
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。
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。
思维点拨
爱因斯坦的相对论并非全面否定了牛顿力学体系
爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学体系。
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，至今仍指导着物理学的发展。
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进一步发展。
三、量子论的诞生与发展
1．背景
（1）19世纪末20世纪初，第二次工业革命时期，人们对物质的认识深入到原子内部。
（2）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量子假说，宣告了量子论的诞生。
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。
思维点拨
爱因斯坦的相对论仍然是对宏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。
4．意义
（1）量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
（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宏观世界和微观世界方面的不足。
（3）量子论与相对论的提出，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
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，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。
1．印证教材观点
材料一 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75～76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。
应用1 材料一中“哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道”，体现出经典力学以实验为基础，以数学为表达形式的特点。
材料二 启蒙思想家们相信，如果牛顿可以发现主宰物质世界的自然法则的话，那么用他的方法，他们也可以发现主宰人类社会的自然法则。
——[美]R.R.帕尔默《现代世界史》
应用2 材料二表明牛顿力学打击了神学，促进了人们的思想解放，对人类自身的信心和启蒙运动产生了积极影响。
2．获取材料信息
材料 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》
应用 材料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”？
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。
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．（2018·泰州高二期末）西方科技史专家丹皮尔指出：
伽利略“把吉尔伯特的实验方法和归纳方法与数学的演绎方法结合起来，因而发现、并建立了物理科学的真正方法”。
这里的“真正方法”（ ）
A．引发了近代自然科学的革命
B．为“日心说”的提出提供了依据
C．奠定了近代科学实验的基础
D．成功对自然界的规律进行了总结
答案 C
解析 哥白尼的“日心说”引发了近代自然科学的革命，故A项错误；“日心说”出现在伽利略成就之前，B项不符合逻辑，故B项错误；伽利略“把吉尔伯特的实验方法和归纳方法与数学的演绎方法结合起来”，奠定了近代科学实验的基础，故C项正确；牛顿力学成功对自然界的规律进行了总结，故D项错误。
2．（2018·无锡高二期末）牛顿发现了一个基本的、宇宙的法则，自然界俨然成为一架按照自然法则运行的庞大的机械装置，这一装置可以靠观察、实验、测量及计算被人们认识。
由此类推，支配人类社会的法则依靠人的理性也可以为人们所发现。
牛顿的这一发现（ ）
A．影响了社会科学的发展
B．具有鲜明的理性色彩
C．揭示了宇宙运动的规律
D．摆脱了宗教神学的束缚
答案 A
解析 “牛顿发现了一个基本的、宇宙的法则……由此类推，支配人类社会的法则依靠人的理性也可以为人们所发现”这种发现影响了人们对社会的研究，故A项正确。
3．2017年10月16日，全球多国科学家同步举行新闻发布会，宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，引力波被认为是时空弯曲的一种效应，这种弯曲是因为质量的存在而导致。
下列科学家的理论与之直接相关的是（ ）
A．伽利略B．牛顿
C．普朗克D．爱因斯坦
答案 D
解析 伽利略开创实验科学，故A项错误；牛顿是经典力学的建立者，认为时空是绝对不变的，故B项错误；普朗克在微观世界研究中提出量子论，故C项错误；爱因斯坦相对论揭示了时空的可变性，故D项正确。
4．（2018·宿迁高二第二学期期末）1919年11月英国皇家学会会长汤姆逊致辞说：
“爱因斯坦的相对论……不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想。
”这种说法的主要依据是相对论（ ）
A．成功地解释了物理学中光电效应现象
B．使人们对微观世界认识取得巨大进步
C．对解释和预见物理现象有决定性意义
D．改变了人们对世界认识的角度和方式
答案 D
解析 “解释了物理学中光电效应现象”是爱因斯坦用量子论获得的成果，不是相对论问题，故A项错误；“对微观世界认识取得巨大进步”是量子论的意义，故B项错误；“对解释和预见物理现象有决定性意义”从牛顿经典力学就开始了，故C项错误；相对论否定了时空不变的观念，改变了人们对世界认识的角度和方式，故D项正确。
5．（2018·徐州学业水平模拟测试卷一）1905年，爱因斯坦解释了光电效应，亦即在光的照射下，由金属逸出的电子的能量和光的强度无关，但和波长有关。
这一解释主要是基于（ ）
A．经典力学B．量子论
C．狭义相对论D．广义相对论
答案 B
解析 依据题目可知爱因斯坦解释的光电效应主要是微观世界领域的现象，与此相关的应该是量子论，故正确答案为B项。
6．（2019·南通学业水平测试）2017年9月29日，中国科学家成功实现了世界首次洲际量子保密通信，量子理论的应用将深刻影响人们的生活。
量子论的创立（ ）
A．开创了以实验为基础的近代科学
B．弥补经典力学对时空认识的不足
C．对微观世界的认识取得革命性进步
D．有力挑战了西方的封建神学创世说
答案 C
解析 题目考查量子论的影响，量子论主要拓展了人们对微观世界的认识，属于现代物理学范畴，与时空和封建神学创世说无关，故正确答案为C项。
一、选择题（1～9题基础达标，10～14题能力提升）
1．（2018·苏州高二期末）英国数学家怀特海说：
“近代力学体系的全部发展过程刚好占了两个世纪……伽利略跨出了第一步，找到了正确的思维道路。
”“伽利略跨出了第一步”是指（ ）
A．改变了那个时代人类对宇宙的认识，动摇了“神创论”
B．开创了以实验为依据并具有严密逻辑体系的近代科学
C．奠定了经典物理学和天文学的基础，标志着科学时代开始
D．改变了人们对人类和其他生物在生物界中位置的看法
答案 B
解析 改变了那个时代人类对宇宙的认识，动摇了“神创论”是哥白尼的贡献，故A项错误；开创了以实验为依据并具有严密逻辑体系的近代科学是伽利略的贡献，故B项正确；奠定了经典物理学和天文学的基础，标志科学时代开始是牛顿的贡献，故C项错误；改变了人们对人类和其他生物在生物界中位置的看法是达尔文的贡献，故D项错误。
2．（2018·镇江高二期末）某一时期，西欧诸国出现了一系列科学发明，科学家常常将其科学著作冠以“新”字，如培根的《新科学》、开普勒的《新天文学》、伽利略的《两种新科学》等。
这反映了（ ）
A．科学取代宗教的时代要求
B．工业时代科学与技术结合
C．个人的价值得到高度崇拜
D．启蒙思想在社会全面渗透
答案 A
解析 由材料中科学家将科学著作冠以“新”字，意在说明近代科学与天主教会宣扬的神学不同，因而这一举措体现了科学取代宗教的时代要求，故A项正确。
3．启蒙思想家伏尔泰把牛顿称作有史以来最伟大的人，主要是因为牛顿（ ）
A．通过实验发现了自由落体定律
B．科学回答了物质运动与时空之间的关系
C．极大冲击了基督教神学创世说
D．其科学理性推动了思想解放和社会进步
答案 D
解析 伽利略通过实验发现了自由落体定律等物理学定律，故A项错误；相对论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，故B项错误；达尔文的进化论冲击了基督教神学创世说，故C项错误。
4．（2018·盐城高二期末）爱因斯坦曾夸赞一位伟人：
“他伟大而清晰的观念，作为自然哲学领域里整个近代概念结构的基础，将永远保持它独特的意义。
”材料中“他”（ ）
A．发现自由落体定律B．发表了相对论
C．提出万有引力定律D．提出量子假说
答案 C
解析 万有引力定律是牛顿提出的，其代表作《自然哲学的数学原理》作为自然哲学领域里整个近代概念结构的基础，将永远保持它独特的意义，故C项正确。
5．（2018·盐城高二期末）到20世纪30年代，早期科学概念的每一种主要的假设——原子是构成自然的坚固的、不毁的、独立的砌块，空间和时间是独立的绝对，一切现象具有严格的机械的因果关系，对自然进行客观的观察是可能的——实际上都遭到了反驳。
造成这种现象出现的主要因素是（ ）
A．经典力学体系对自然界进行理论综合
B．《物种起源》发表改变了人们世界观
C．相对论揭示了时间和空间的本质属性
D．量子论建立起对物体研究的宏观视角
答案 C
解析 经典力学体系认为“空间和时间是独立的绝对”，与“遭到了反驳”无关，故A项错误；《物种起源》介绍生物界进化论思想，与“空间和时间是独立的绝对”无关，故B项错误；相对论揭示了时间和空间的本质属性，反驳了经典力学体系的观点——“空间和时间是独立的绝对”，故C项正确；量子论研究微观领域，故D项错误。
6．（2018·泰州姜堰区学业水平期末考试）“现在，时间能够伸长收缩，不是在宇宙的任何地点都是均匀的，而是与运动状态与引力相关的。
”这一描述反映的科学理论是（ ）
A．万有引力B．相对论
C．量子论D．生物进化论
答案 B
解析 依据材料“时间能够伸长收缩”“与运动状态与引力相关”等信息可知时间与时空变化有关，故与爱因斯坦的相对论相关，故正确答案为B项。
7．（2018·宿迁高二期末考试）《寻找薛定谔的猫》是英国学者约翰·格里宾所著的科普图书。
以下是该书第二章的目录：
“19世纪的原子论·爱因斯坦的原子论·电子·离子·X射线·放射性·原子的内部。
”该章主要论述的是（ ）
A．经典力学B．相对论
C．进化论D．量子论
答案 D
解析 依据材料中“原子论”“电子·离子”等关键信息可知是微观世界领域，故正确答案为D项。
8．（2019·南京学业水平模拟）近年来，我国量子科学研究成绩斐然。
京沪量子保密通信、量子计算机、量子卫星“墨子号”交付使用……中国量子卫星首席科学家潘建伟院士更是因中国在量子通信和量子计算机上的突破，在2017年12月登上了《自然》杂志封面。
诞生百余年的量子理论正在中国绽放风采。
一百多年前，首次提出量子假说的是（ ）
A．牛顿B．爱因斯坦
C．普朗克D．达尔文
答案 C
解析 依据题目首次提出量子假说的设问，结合所学知识，可知是普朗克，故正确答案为C项。
9．（2018·无锡学业水平期末测试）英国物理学家开尔文在展望20世纪物理学前景时讲道：
“……现在它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，第一朵乌云出现在光的波动理论上，第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦－玻尔兹曼理论上。
”不久，这两朵乌云酿成了两场风暴。
与这两场风暴有关的物理学成就分别是（ ）
A．相对论与量子论
B．量子论与光电效应
C．经典力学体系与相对论
D．自由落体定律与万有引力定律
答案 A
解析 依据材料中“光的波动理论”“能量均分”“两场风暴”等信息可知有关的物理学成就分别是相对论和量子论，故正确答案为A项。
10．（2018·海门一模）中世纪的基督教自然神学认为：
凭靠人的理性从各种自然现象通过类比而推知上帝的存在及其某些属性。
包括牛顿在内科学家都坚信这种中世纪的神学观。
据此推断（ ）
A．基督教神学有利于近代科学的发展
B．近代科学建立的途径是神学启示
C．近代科学注重采用实验的研究方法
D．近代科学强化了天主教会的权威
答案 A
解析 据材料“凭靠人的理性从各种自然现象通过类比而推知上帝的存在及其某些属性”结合所学知识可知，“人的理性”有利于近代科学的探索和发展，故A项正确；近代科学建立的途径是科学家的探索，不是神学启示，故B项错误；材料并未涉及近代科学实验的研究方法，故C项错误；近代科学一定程度上弱化了天主教会的权威，故D项错误。
11．（2019·扬州调研）斯塔夫里阿诺斯在《全球通史》中写道：
伽利略发现，运动中的物体若无一定的外力使它转向，便作匀速直线运动；这一发现要求人们必须能解释：
为什么行星不以直线飞离，而趋于落向太阳，结果形成其椭圆形的运行轨道；为什么月亮同样地趋于落向地球。
对材料理解不正确的是（ ）
A．运动的物体若无“外力”作用便作匀速直线运动
B．行星不“飞离”曾经被教会解释为是上帝的原因
C．牛顿在解释行星不坠落的原因时发现了三大定律
D．牛顿的解释影响了整个思想文化领域及人类社会
答案 C
解析 本题要求选出错误的选项。
牛顿在解释行星不坠落的原因时发现了万有引力定律，故C项正确；故A、B、D项错误。
12．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．冲破宗教神学束缚B．揭示宇宙运行规律
C．颠覆经典力学体系D．深化微观世界认识
答案 D
解析 秦斯对物质粒子运动的描述，显然有利于深化那个时代人们对微观世界的认识，故D项正确。
13．（2018·南京三模）霍金在《时间简史》中写道：
“他提出了革命性的思想，即引力不像其他种类的力，它只不过是时空不是平坦的这一事实的结果，而早先人们假定时空是平坦的。
”文中的“他”（ ）
A．建立了以实验为基础的近代科学
B．揭示自然界物体运动的基本规律
C．奠定了现代物理科学研究的基础
D．开创物理学进入微观世界的研究
答案 C
解析 相对论的提出是物理学领域的一次重大革命，否定了经典力学的绝对时空观，与量子论一起，构成了现代物理学的基础，与材料中“他提出了革命性的思想”“时空不是平坦的这一事实”相符，故C项正确。
14．（2018·南通一模）1905年，爱因斯坦引入了粒子概念，认为在空间传播的电磁波是由一个不可分割的“能量子”组成的，后来定名为光子。
爱因斯坦的这一成就（ ）
A．属于人类对宏观世界的认识
B．否定了经典力学的时空观
C．标志着量子力学体系的建立
D．是对量子理论的成功运用
答案 D
解析 爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应，与材料中“引入了粒子概念”“能量子”相符，故D项正确。
二、判断题（正确的填A，错误的填B）
15．（2018·徐州学业水平模拟测试卷二）爱因斯坦曾评价说：
“要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子及支配它们变化的能量过程的有用理论。
”这一“发现”是指量子论。
（ ）
答案 A
解析 量子论拓展了人们对微观领域的认识，将物理学推进到微观领域，故题目说法正确。
16．（2019·无锡模拟）爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的否定，与量子理论一起构成现代物理学的基础。
（ ）
答案 B
解析 相对论是对牛顿经典力学的继承和发展，不是否定，故本题错误。
三、材料题
17．阅读下列材料，回答问题。
材料一 牛顿最突出的贡献是在力学方面，他在前人的研究基础上，总结出了机械运动的三个基本定律，还发现了万有引力定律，把地球上物体的力学和天体学统一到一个基本的力学体系之中，创立了经典力学体系。
材料二 空间、时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布……物质的存在会使四维时空发生弯曲，万有引力并不是真正的力，而是时空弯曲的表现。
如果物质消失，时空就回到平直状态。
——爱因斯坦《相对论》
材料三 他是德国著名物理学家……于1900年提出了量子假说，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。
量子论成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
请回答：
（1）根据材料一，指出牛顿对建立经典力学做出的主要贡献。
（2）爱因斯坦相对论由哪两个部分组成？
根据材料二，结合所学知识，指出相对论对经典力学有何新发展。
（3）材料三中的“他”是谁？
“他”的理论是怎样发展完善的？
这一理论对牛顿经典力学的发展之处是什么？
答案
（1）贡献：
提出了物体运动三大定律和万有引力定律，创立了经典力学体系。
（2）狭义相对论和广义相对论。
发展：
弥补了经典力学在认识宏观世界上的不足，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，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。
（3）普朗克。
爱因斯坦解释光电效应，玻尔提出关于原子的量子理论。
将人们对世界的认识深入到微观世界。
升级会员 