第11课 物理学的重大进展
知识清单 知能储备 一、经典力学 1．经典力学的奠基者——伽利略 （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）成就：1604年，伽利略发现了著名的落体定律。自制望远镜观察天体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。 （3）意义：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。 2.经典力学的建立 （1）标志：1687年牛顿发表了《自然哲学的数学原理》。 （2）内容：万有引力定律和物体运动三大定律。 （3）特征：以实验为基础，以数学为表达形式。 （4）意义：这一体系对解释和预见物理现象，具有决定的意义。后来，根据万有引力定律，人们发现了海王星等。 二、相对论的创立 1．背景：20世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。 2.提出：20世纪初，德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究，提出了相对论，包括狭义相对论和广义相对论。狭义相对论认为，物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增大，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。广义相对论认为，空间和时间的性质仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。 3．意义：相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。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。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。 三、量子论的诞生与发展 1．基础：19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现使人们对物质的认识深入原子内部。 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：爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应，丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。 4．意义：量子论使人类对微观世界的基本认识取得革典题例析 [考题1] 自然科学的发展经历了由古代科学向近代科学的转变过程。意大利著名科学家伽利略被誉为“近代科学之父”，是基于他( ) A．以实验事实为根据并强调严密逻辑体系 B．研究行星运动取得重大成果 C．用数学方法和逻辑体系描述宇宙运动 D．对宇宙的认识动摇宗教神学的基础 [解析]近代科学的基本特征是：以实验事实为根据并强调严密逻辑体系。伽利略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。 [答案]A [考题2] “这一定律体现了天上运动与地上运动的统一性，它把天体运动纳入到根据地面上的实验得到的力学原理之中。这是物理学史上第一次伟大的综合，也是人类认识上一次巨大的飞跃。”“一次巨大的飞跃”指的是( ) A．电磁学理论的建立 B．进化论的出现 C．牛顿力学的建立 D．“日心说”的提出 [解析]牛顿在伽利略对物质运动的研究基础上，确认了物体宏观运动的规律，提出了物体运动三大定律和万有引力定律，建立起了牛顿力学体系，是物理学的一次综合，也是人类认识上一次巨大的飞跃。 [答案]C [考题3] 打破了经典物理学的绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径的成就是（ ） A．相对论的提出 B．自由落体定律的提出 C．量子论的提出 D．万有引力定律的提出 [解析]相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，它创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域，打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证看待世界的途径。 [答案] A [考题4] E=mc2(相对论)和E=hv(量子论)（ ）A．构成了现代物理学的两大支柱，改变了人们认识世界的思维角度和方式 B．否定了牛顿的经典力学，从根本上改变了人命性的进步，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，推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。 方法技巧点拨 四、用表格法总结近代自然科学产生和发展的原因 商品经济的发展和资本主义生产关系的产生、经 发展是近代科技产生的前提和根本动力。新航济 路开辟、殖民扩张、工业革命的进行也使资本方 主义经济得到迅速发展，为科技的进步提供了面 物质基础。 新兴资产阶级要求掌握政治权力，他们需要把政 自然科学作为反对宗教统治争取思想自由的理治 论武器。资产阶级民主政治的建立，为近代科方 技提供了自由发展的空间，大大推动了近代科面 学的问世和发展。 思 想 方 面 思想的解放为近代科技的发展解除了精神枷锁。文艺复兴、宗教改革打破了教会的精神统治，动摇了封建制度的政治思想基础，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件。 精面向现实世界，重视实践、崇尚理性的科研精神 神蔚然成风，有利于科学技术的发明和发展。 科学家注重个人品质修养的培养，献身科学的主勇气、严谨的科学态度、锲而不舍的钻研精神观 为科学技术的进步做出了很大贡献。 五、用综合分析法全面理解牛顿经典力学体系与爱因斯坦相对论的关系 （1）牛顿力学体系正确反映了宏观物体低速运动的客观规律。概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有个不容忽视的前提，即物体在低速运动情况下，这些定律才适用。 （2）德国物理学家爱因斯坦20世纪初提出了相对论。爱因斯坦的相对论否定了经典力学的绝对时空观，指出了时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的。而是随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的增大而增加。相对论的提出加深了人们对物质和运动的认识，在科学和哲学上都具有重大意义。 （3）但爱因斯坦的相对论并没有完全否定牛顿的力学体系，而应理解为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，牛顿力学只是相对力学在低速运动状态下的一个特例。牛顿所创造的概念和定律至今仍然是物理学的重要思想。二者之间的关系是爱因斯坦的相对论既否定又发展了牛顿力学体系。 创新探究提升 类的物质生活 C．标志着人类认识深入到微观领域 D．标志着人类认识进入到宏观宇宙世界 [解析]相对论和量子论从宏观和微观上解释物理学现象，成为现代物理学的两大支柱，改变了人们认识世界的思维角度和方式。 [答案]A [考题5] 17世纪近代数学兴起、牛顿力学体系创立等，这是人类在自然科学领域取得巨大突破的时期。其取得重大突破原因不包括（ ） A.资本主义经济发展的要求 B.科学家艰苦的实验钻研 C.人文主义的推动 D.工业资本主义的发展 [解析]解答此题，抓住题干时间要求“17世纪”，可以判断出工业资本主义是在18世纪中期以后，不符合17世纪的时间限定。答案为D。 [答案]D [考题6]近代自然科学是以天文学革命为开端的，其最主要的原因是（ ） A.新航路的开辟证明了地圆学说的正确性 B.天文学整合了各科知识，具有代表性 C.天文观测技术居领先地位 D.天文学传统理论基础被动摇 [解析] 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，天文学传统理论基础被动摇。 [答案]D [考题7]爱因斯坦说自己是站在牛顿的肩上取得了科学成就。下列关于牛顿经典力学与爱因斯坦相对论关系的说法不正确的是（ ） A．牛顿力学是相对论在低速状态下的一个特例 B．相对论出现后，牛顿力学体系失去了其存在的价值 C．相对论否定了牛顿力学体系的绝对时空观 D．相对论继承和发展了牛顿力学体系 [解析] 爱因斯坦继承和发展了牛顿的力学原理，进一步揭示了物质运动时空并非绝对不变的属性。否定的是牛顿力学体系的绝对时空观，但没有完全否定牛顿力学体系。牛顿力学体系是相对论在低速状态下的一个特例。 [答案] B [考题8] 阅读下列材料： 六、【命题视角】物理学的重大进展 角度 1. 牛顿经典力学体系的建立及意义 2. 爱因斯坦相对论的内容及其影响，量子论的诞生与发展 “科技是第一生产力”，近代自然科学的成就极大地改变了世界的面貌，推动了人类立意 社会发展。我国的社会主义现代化建设也必须高度重视科技的作用 例：（2010年福建高考）图9是一张历史研究性学习活动宣传海报的配图。据此判断．下列标题中最适合于这份海报的是（ ） A．“超越时空的梦想” B．“探索与发现：海王星” C．“普朗克的假说与验证” D．“比萨斜塔——亚里士多德力学学说的终结” [解析]此题融历史、地理、物理学知识与研究性学习于一体。对图片信息的解读要求较高，第一层信息月亮受地球引力影响绕着地球转，第二层信息月亮运行同时还受其它星体引力的影响，科学家们正是根据万有引力定律预测和计算才发现了海王星，故选B。此题也可用排除法作答。 [答案] B 【反思归纳】伽利略、牛顿、普朗克、爱因斯坦都是资产阶级兴起和思想解放的潮流催生出的科学巨匠。围绕这些著名科学家的贡献为命题视角，有较大的命题空间。备考时要重点把握经典力学体系的内容和意义、相对论的内容及其影响、量子论的内容和意义。从近几年高考来看，经典力学和相对论考查的较多，备考时要格外关注。 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。 请回答： (1)材料一中的“物理学大厦落成”指的是什么?它是在怎样的背景下落成的? (2)20世纪初，物理学理论有什么新发展?其发展的原因是什么? (3)物理学理论的新发展在当时有什么意义? [解析]本题主要考察了19世纪末20世纪初经典物理学向现代物理学过渡的背景、内容及意义。结合材料和所学相关知识回答即可。 [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的解放了人们的思想；自然科学从神学的束缚中解脱出来。 （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）相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，极大地扩展了物理学应用的领域。同时，相对论也打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。 教材习题解答
人教版必修三第四单元第11课 P56【学思之窗】
思路点拨：牛顿创立经典力学，爱因斯坦提出相对论。
参考答案：牛顿确立了万有引力定律和运动三定律，之后光学、电磁学等与力学进一步统一，大大推动了物理学的发展，牛顿力学研究的是宏观世界。爱因斯坦打破了牛顿以来传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理，1916年爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。爱因斯坦的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。 P57【本课测评】
思路点拨：相对论和量子论与经典力学的不同处。
参考答案：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，
2017-2018学年人教版高二历史必修三学案：第11课 物理学的重大进展
