物理学的重大进展.docx

物理学的重大进展.docx

《物理学的重大进展.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理学的重大进展.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

物理学的重大进展

第11课　物理学的重大进展

学习目标：

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。

1.重点：

伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。

2.难点：

物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。

教材整理1　经典力学

1．背景：

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．历程

3．意义

（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]　近代科学形成的标志

伽利略发现的自由落体定律不是近代科学形成的标志。

伽利略发现的自由落体定律等物理学定律，开创了近代科学，为经典力学的创立奠定了基础。

牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志。

教材整理2　相对论的创立

1．背景：

19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学面临挑战。

2．创立：

20世纪初，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。

（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。

[深度点拨]　正确认识相对论和经典力学的关系

爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的概括，而不是否定。

爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿经典力学的绝对时空观，并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，牛顿所提出的很多概念，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。

教材整理3　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原子内部。

（2）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，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。

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）它与相对论一起，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）它与相对论的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。

[轻巧识记]　图示法理解物理学的发展

知识网络

史论要旨

1.牛顿创建了万有引力定律和力学三定律，建立了经典力学，改变了自古代中世纪以来人们的认识论和方法论。

2.19世纪末20世纪初，普朗克提出了量子假说，爱因斯坦提出了相对论，改变了人们认识世界的角度和方式，标志着人类迈入现代科学技术时代。

3.量子论和相对论一起，构成了现代物理学的基础。

探究点一　经典力学

史料

解读

史料　牛顿的物理学分析方法现今开始不仅被应用于物质世界，而且被应用于思想知识的整个领域及人类社会。

正如伏尔泰（法国著名的启蒙思想家）所说的：

“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。

”寻找决定人类事物的这些永恒法则，是法国革命之前的所谓的启蒙运动的实质。

——[美]斯塔夫里阿诺斯《全球通史》

史料关键句是第一句，说明了牛顿物理学分析方法对物质世界和人类社会两个层面的影响

【史料应用】

伏尔泰所说的“永恒的法则”指的是什么？

根据史料并结合所学知识，分析牛顿经典力学对启蒙运动产生的影响。

【提示】　“永恒的法则”：

牛顿的万有引力定律。

影响：

受自然界存在着“规律和法则”的启发，启蒙思想家开始了对人类社会发展规律的探究；牛顿经典力学为启蒙思想家探求人类社会的法则提供了科学理论依据。

【史论拓展】　经典力学的特征和意义

（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关系，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）意义

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历史上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牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，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，促进了人类思想的解放。

探究点二　现代物理学的发展

史料

解读

史料一　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

抓住中心句“对宇宙万物有了更深入的了解以后”来分析爱因斯坦的理论及其与牛顿力学的关系

史料二　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》

本史料以句号为界，从两个层面分析了相对论和量子论出现的影响

【史料应用】

（1）史料一中爱因斯坦以什么理论“推翻”了牛顿的理论？

它是对牛顿力学的完全否定吗？

【提示】　相对论。

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）史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”？

【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。

【史论拓展】　量子论和相对论的地位及影响

（1）量子论是研究微观世界粒子运动规律的科学。

量子论在化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，使人类对微观世界的认识有了革命性的进步。

（2）相对论指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化，打破了传统的绝对时空观；相对论发展了牛顿力学，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；相对论打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。

（3）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。

　“他的哲学中承认时间、空间的客观存在，也对暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排，他用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则，他是一位震古烁今的科学巨人。

”材料中的“他”对自然科学的突出贡献是（　　）

【导学号：

71640020】

A．创立经典力学体系　B．开创了近代实验科学

C．成功解释光电效应D．为原子能利用提供科学基础

【解题模板】

抓关键

根据题干中“承认时间、空间的客观存在”“用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则”等信息来判断此人为牛顿

排易误

伽利略开创了近代实验科学，B项错误；爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应，C项错误；爱因斯坦为原子能利用提供科学基础，D项错误

验结论

根据材料“承认时间、空间的客观存在”“用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则”等信息来判断此人为牛顿，牛顿的突出贡献是创立了经典力学体系

【答案】　A

1．1793年，为了纪念举世闻名的伟大科学家牛顿华诞150周年，英国皇家造币厂制造发行了一枚半便士的纪念币。

英国铸币纪念是因为牛顿（　　）

①提出了物体运动三大定律　②提出了量子假说

③指出时间和空间的可变性　④确立了经典力学体系

A．①③B．②③

C．③④D．①④

【解析】　德国物理学家普朗克提出了量子假说；爱因斯坦提出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。

①④是牛顿的贡献。

【答案】　D

2．提出空间和时间都是物质存在的形式的物理学家是（　　）

A．爱因斯坦B．牛顿

C．普朗克D．伽利略

【解析】　1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，相对论的两个基本原理是相对性原理与光速不变原理，即空间和时间都是物质存在的形式，随着物质运动速度变化而变化，A项符合题意。

【答案】　A

3．（2016·广东学业水平测试）和量子论一起构成现代物理学基础的是（　　）

A．经典力学B．电磁学

C．相对论D．信息科学

【答案】　C

4．量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步，成为20世纪重要科学理论，提出量子论假说的是（　　）

【导学号：

71640021】

A．牛顿B．普朗克

C．爱因斯坦D．玻尔

【解析】　19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到原子内部，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明，1900年德国物理学家普朗克提出量子假说。

【答案】　B

5．阅读下列材料，回答问题。

材料一　牛顿（1642～1727年），毕业于剑桥大学，后任该校教授，英国皇家学会会员、会长。

牛顿除了在力学方面的贡献外，还是微积分的发明人之一；同时他发现了太阳光的光谱，发明了反射式望远镜等。

材料二　爱因斯坦（1879～1955年），德国物理学家。

1905年获哲学博士学位。

曾在多所大学任教授，并当选为普鲁士科学院院士。

1921年，他因在光电效应上的贡献获得诺贝尔物理学奖。

1933年，因受纳粹政权迫害，迁居美国。

1940年入美国籍。

材料三　普朗克（1858～1947年），慕尼黑大学哲学博士，慕尼黑大学等校教授，英国皇家学会会员。

因提出量子假说获1918年诺贝尔物理学奖。

（1）材料一中牛顿在物理学方面的突出贡献是什么？

这一成就有什么特点？

（2）材料二中爱因斯坦在物理学方面的突出贡献是什么？

有什么意义？

（3）材料三中普朗克是如何促使物理学有重大进展的？

【答案】　

（1）贡献：

创建经典力学体系，标志近代科学的形成。

特点：

一是注重实验，二是数学化。

（2）贡献：

提出相对论、光量子论。

意义：

揭示时空的本质属性，是物理学领域的一次重大革命；利用量子理论成功解释光电效应出现的现象及光的本质，推动量子论的发展。

（3）提出量子论，开创物理学领域的新纪元，标志着人类认识客观规律由宏观世界深入到了微观世界。