人民版历史必修三专题七近代以来科学技术的辉煌第一课 近代物理学的奠基人和革命者 导学案（有答案）【学习目标】课程标准重点难点1.了解经典力学的主要内容。2.认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。3.知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。重点：经典力学、相对论和量子论的主要内容。难点：掌握经典力学、相对论、量子论的历史地位及意义。【自主学习】一、认识史上的飞跃1.背景：意大利科学家伽利略创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。2.创立(1)17世纪末，英国科学家牛顿得出了惯性定律和加速度定律，又总结出作用力和反作用力定律。牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。(2)牛顿成功地导出了万有引力定律。(3)1687年，牛顿撰写的自然哲学的数学原理出版，标志着经典力学体系的初步建立。3.意义(1)牛顿的力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。(2)它的确立使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。易混易错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，标志着近代物理学的真正开端。伽利略因而被誉为“近代科学之父”。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。历史认识量子理论及在此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、原子核物理等学科的发展，标志着人类对客观世界的认识，开始从宏观世界深入到微观世界，开创了物理学的新纪元。三、爱因斯坦的“时空”1.主要内容(1)狭义相对论：1905年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学一文，创立了狭义相对论。认为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。(2)广义相对论：1916年，爱因斯坦建立了广义相对论。第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。2.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。易混易错爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学。牛顿力学是力学体系的基础，是相对论力学在低速状态下的一个特例。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。爱因斯坦的相对论和牛顿力学之间具有怎样的关系。提示(1)牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而相对论反映的是物体高速运动的客观规律；(2)相对论否定了牛顿力学的绝对时空观，同时也继承和发展了牛顿力学，将其概括在相对论之中。【课堂探究】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，2019年6月10日，联合国大会召开第58次会议，鼓掌通过了2019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)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)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。【当堂测试】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.爱因斯坦答案A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.“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答案C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。3.罗素写道：“几乎所有现代世界与古代世界之间的区别，都得归功于在十七世纪取得最辉煌成就的科学。”“十七世纪取得最辉煌成就的科学”指的是 ()A.经典力学 B.物质波理论C.量子理论 D.相对论答案A解析B项物质波理论诞生于20世纪；C项和D项也都诞生在20世纪。4.(2019九江一中高二月考)德意志诗人诺瓦利斯(17721801年)认为，哲学是全部科学之母，科学的发展又会推动哲学的进步。他能够举出的最佳论据是 ()A.牛顿的自然哲学的数学原理 B.但丁的神曲C.卢梭的论人类不平等的起源和基础 D.卢梭的社会契约论答案A解析题干强调哲学与科学的相互作用，最佳选项为A项，牛顿力学体系的建立，标志着近代科学的形成。5.“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，也是人类认识史上一次巨大的飞跃。”引文中“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”的提出答案C解析牛顿力学的建立标志着近代物理学的建立，是人类认识史上的一次巨大飞跃。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.量子论 D.相对论答案C解析使人类的认识深入到微观世界的是量子论的出现。7.(2019绵阳高二检测)人类对客观规律的认识开始从宏观世界深入到微观世界的标志是 ()A.量子力学 B.广义相对论C.经典力学 D.狭义相对论答案A解析量子力学研究的是微观世界，B、C、D三项是宏观世界。8.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途径的成就是 ()A.自由落体定律的提出 B.相对论的提出C.量子论的提出 D.万有引力定律的提出答案B解析相对论解决了经典力学的困境，故选B。A、D属于经典力学的范畴；C研究的是微观领域。9.2019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。爱因斯坦获此殊荣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答案C解析C是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。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答案C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.英国科学家怀特海说：“近代力学体系的全部发展过程从伽利略开始跨出了第一步。”伽利略“跨出了第一步”是指 ()A.利用数学方法描述宇宙 B.认为物体因外力而运动C.正式创立自由落体定律 D.注重定量实验研究方法答案C解析伽利略认为如果运动的物体不受阻碍，它将速度不变地持续运动下去，由此创立了自由落体定律，故C项符合题意；A、D两项均与牛顿相关，B项是亚里士多德的学说。第 2 页