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讲义 人民版必修3
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近代物理学的奠基人和革命者•科学——指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。
•技术——泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。
●科学线索:1、伽利略(1564——1642)近代科学之父,是经典力学奠基者,他的落体定律和匀速、加速运动概念,标志着物理学的真正开端。
2、牛顿(1642——1727)是经典力学的建立者,他的物体机械运动三大定律和万有引力定律,标志着近代物理学的形成,近代自然科学的形成。
3、爱因斯坦(1879——1955)的相对论和普朗克(1858——1947)的量子论,是物理学思想的一次重大革命。
相对论否定了经典力学的绝对时空观,深刻地揭示时间和空间的本质属性,即时空的可变性及时空变化的联系性,树立起新的时空观、运动观和物质观。
量子论及在其基础上发展起来的量子力学,促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学分支的发展,使人类对客观物质世界的认识,由宏观世界深入到微观世界。
4、以物理学革命为先导,带动了化学、生物学、天文学、地理学等学科的理论也都发生了革命性的突破。
5、生物进化论诞生,破解了生命起源之迷,给基督教神学以致命打击,在科学界和思想界产生了巨大深远震动。
●技术线索:主要讲了近代以来的三次科技革命。
1、蒸汽时代。
瓦特改良的蒸汽机,被称为万能蒸汽机,是工业革命中最伟大的发明,他解决了工业发展的动力问题,从此工业革命轰轰烈烈的开展起来,人类社会进入“蒸汽时代”。
轮船、火车的出现,把原来彼此隔离的世界联系起来,改变了世界的格局。
2、电气时代。
电气技术的应用,引发了第二次工业革命,人类社会进入“电气时代”。
电力成为工业发展的主要动力。
电灯、电话、电报、电车、电影、无线电、广播电台的相继问世,改善了信息交流,便捷了交通运输,加强了世界各地联系,丰富了人们的娱乐生活,使世界面貌大为改观。
3、信息时代。
互联网的诞生,标志着信息时代到来,人类进入信息化社会。
第一课近代物理学的奠基人和革命者【自主收获】1.阅读教材第一子目,了解经典力学的主要内容。
2.阅读教材第二子目,指出量子力学诞生的标志和意义。
3.阅读教材第三子目,分别指出狭义相对论、广义相对论的内容和意义。
4.多渠道了解科技给人类社会带来的变化?【合作探究】材料一:我不知道在别人看来,我是什么样的人,但在我自己看来,我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。
——[英]牛顿(1)结合教材第一子目,指出牛顿捡到了那些“美丽的贝壳”和“光滑的卵石”?材料二:随着资本主义经济的发展、文艺复兴和宗教改革运动的开展,欧洲的先哲们从怀疑教会推崇的“地心说”开始……他们通过观察和实验,提出新的理论,促使了近代物理学的产生与发展。
……天文学由于明显的实用价值而得到认真的研究。
……1662年英王查理二世颁发特许状,成立了“伦敦皇家自然知识促进会”。
材料三:我并无特别过人的智慧,有的只是坚持不懈的思索精力而已。
人一旦确立了自己的目标,就不应该再动摇为之奋斗的决心。
我所做成了的事,都是由于我耐心的思考。
如果说我比别人看得远些,那是因为站在巨人肩上的缘故。
——牛顿(2)根据材料二、三材料,分角度概括牛顿取得重大成就的原因?材料四:三百年前,人类的思想还充斥着迷信和恐惧,水为什么往低处流?太阳为什么升起落下?这些今天看来简单之极的问题,在当时却是根本无法认识和把握的。
直到牛顿出现,人类才终于结束了这种状态。
——《大国崛起》解说词材料五:牛顿缔造了工业革命的钥匙,瓦特拿着这把钥匙打开了工业革命的大门。
——《大国崛起》解说词材料六:当英国皇家学会还在以观察来验证科学概念的方法时,而牛顿则将实验作为得出科学概念的主要途径,这种研究方法被后人总结为“归纳——演绎”法。
……他使用并倡导的科学方法,武装了一代代科学家,至今还在发挥作用。
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含解析人民版必修34第1课近代物理学的奠基人和革命者[学习目标]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。
问题思考材料下面是两枚纪念牛顿的邮票思考图一反映了牛顿力学的什么成果?图二体现了这一成果的运用所取得的成就是什么?说明了什么?提示图一反映的是万有引力定律。
图二是指海王星的发现。
说明了牛顿力学具有惊人的预见性和巨大的理论指导意义。
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。
一近代物理学的奠基人和革命者目标导航知识点一D.开创了从实验中认识自然的方法答案:D解析:本题考查学生的分析能力。
伽利略的科学研究善于运用实验。
把研究的事物理想化,就可以更加突出事物的主要特征,化繁为简,易于认识其规律。
伽利略的这一自然科学新方法,有力地促进物理学的发展,他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。
3.有学者指出:“当人们谈及最近几代人中被传入日本等东方国家的西方文明时,我们不是指希腊罗马哲学和人文主义思想,也不是指日本的基督教化,而是指在17世纪后半叶开始改变西方面貌的科学、思维模式和文明的所有工具。
”这里的“开始改变……的所有工具”包括( )A.瓦特的改良蒸汽机B.达尔文的生物进化论C.牛顿的经典力学体系D.爱因斯坦的相对论答案:C解析:解答本题需注意时间限定“17世纪后半叶”,而A、B、D三项发生在18—20世纪,不属于该时间范围。
经典力学体系的建立是近代科学形成的标志,为工业革命提供了科学理论依据,而自然科学的发展进一步解放了人们的思想。
故答案为C。
知识点二驱走乌云的太阳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步”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.量子论的提出答案:D解析:本题考查学生的理解能力。
量子论是现代物理学的两大基石之一。
量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法,揭示了微观物质世界的基本规律,为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。
5.20世纪初,提出光量子假说,解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是( ) A.普朗克B.麦克斯韦C.玻尔 D.爱因斯坦答案:D解析:本题主要考查学生的识记能力。
爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应。
6.索尔维国际物理学化学研究会是由比利时企业家索尔维于1912年创办的一个学会,致力于研究物理学和化学中突出的前沿问题。
右面是第一届索尔维物理学会议召开的照片,这次会议最有可能讨论的主题是( )A.潮汐现象 B.行星运动C.电、磁 D.辐射与量子理论答案:D解析:根据题干信息可知,索尔维物理学会议主要致力于研究物理学中突出的前沿问题。
专题七ZHUANTIQI近代以来科学技术的辉煌一近代物理学的奠基人和革命者课后篇巩固探究一、选择题1W.C.技史家W.C.丹皮尔在《科学史及其与哲学和宗教的关系·绪论》中写道:“科学可以越出自己的天然领域,对当代思想的某些别的领域以及神学家用来表示自己的信仰的某些教条,提出有益的批评。
”下列哪些科学家的成就达到了丹皮尔所描绘的境界( )A.托勒密B.哥白尼C.普朗克D.法拉第尼提出“日心说”,否定教会宣扬的“地心说”,故选B项。
其他三项中科学家的贡献均与题意不符,故排除。
2.下图中的情景能够说明的问题是( )伽利略面对教会的审判A.伽利略的思想理论为后来经典力学的创立和发展奠定了基础B.文艺复兴解放了思想,对科学研究产生了重要影响C.伽利略时代人们的思想仍然受到教会的严厉禁锢D.伽利略认识到要了解自然就必须进行系统的观察和实验,由此可推断出当时教会对人们思想的禁锢,对具有新思想的人的迫害。
3.根据国际天文学联合会大会投票5号决议,冥王星被排除在行星行列之外,正式从九大行星中除名,被列入“矮行星”之列。
当时冥王星的发现是根据( )A.哥白尼“日心说”的推算B.牛顿力学的推算C.法拉第定律的推算D.爱因斯坦的相对论4.英国哲学家怀特海在《宗教与科学》中指出:“伽利略说地球是动的,太阳是固定的;宗教法庭则说地球是固定的,太阳是动的,而牛顿派的天文学家则采取了一种绝对空间的理论,认为地球与太阳都是动的。
”作者意在说明( )A.宗教法庭曾经热衷于科学研究B.地球与太阳的运动关系难以判断C.科学家继承了宗教法庭的观点D.科学家与宗教法庭的观点难以调和5.马文·佩里在《西方文明史》中写道:“虽然伏尔泰在巴黎了解了一些启蒙新文化,然而,只是在1726年到了伦敦以后,诗人伏尔泰才成为启蒙思想家伏尔泰。
在英国,伏尔泰接受了……艾萨克·牛顿的思想。
”他从牛顿的着作中看到的是( )A.如何以实验为主要方式,证实外力是改变事物运动状态的原因B.如何以数学为表达形式,运用理智建立普遍法则来解释物质世界C.如何以推理为主要方式,提出空间和时间的性质取决于物质运动D.如何以数学为表达形式,假说辐射是由具有能量的量子来实现的,故A项错误;牛顿在近代数学和物理学方面的成就为启蒙思想的产生奠定了科学的基础,提供了一种认识世界的新方法,即理智的科学的方法,故B项正确;C 项是现代相对论的分析方法,故错误;D项是现代热辐射理论,故错误。
第1课近代物理学的奠基人和革命者[课标要求] 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;知道相对论、量子论的主要内容,认识其意义。
一、认识史上的飞跃1.背景01亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。
(1)在中世纪的欧洲,□(2)近代科学诞生后,亚里士多德的力学不断受到质疑。
02自由落体定律,推翻了亚里士多德(3)伽利略在观察、实验和推理的基础上,创立了□的学说。
2.内容(1)牛顿的运动三定律,即惯性定律、□03加速度定律、作用力和反作用力定律。
04万有引力定律。
(2)牛顿从研究地球对月球的引力入手,成功地导出了□(3)著作:1687年,《自然哲学的数学原理》出版,标志着牛顿力学体系的形成。
3.意义(1)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)牛顿的力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明,完成了人类对自05理论大综合。
然界认识史上的第一次□(3)万有引力定律的确立使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度,并在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。
它准确地算出了地球的平均密度和扁平率,正确地解释了潮汐的成因。
概念阐释近代科学近代科学是在搜集材料的基础上,从现象深入到本质,从经验定律上升为系统的科学理论。
它是建立在观察、试验基础上的实验科学,并广泛应用数学方法使科学知识日益精确化;同时发展了以实验事实为根据和以归纳推理为主要手段的研究方法,确立了一系列定量的科学定律。
思维点拨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.背景(1)19世纪的物理学领域,以□01牛顿力学为基础,形成了完整的理论体系。
(2)19世纪末,□02黑体辐射问题成为物理学界的重大研究课题。
2.量子理论的诞生与发展3.量子理论的影响(1)指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。
(2)从根本上改变了近代物理学的传统观念,使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。
三、爱因斯坦的“时空” 1.相对论的创立 2.影响(1)是对近代物理学理论框架的重大突破,揭示了空间、时间的可变性,说明了时空的变化和时空结构同□05物质的运动和状态密不可分。
(2)形成全新的时空观、□06运动观和物质观,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深远的影响。
07量子理论一起,构成了现代物理学的基本理论框架。
(3)相对论同□思维点拨爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿的绝对时空观,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,牛顿所创造的概念,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。
知识点一牛顿经典力学体系ZHISHIDIAN材料一下面是两幅有关牛顿的图片材料二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。
(1)材料一的两幅图中,图一反映了牛顿力学的什么成果?图二体现了这一成果的运用所取得的成就是什么?说明了什么?提示:图一反映的是万有引力定律;图二是指海王星的发现。
说明了牛顿力学具有惊人的预见力和巨大的理论指导意义。
(2)为什么说牛顿以前“自然和自然界的规律,隐藏在黑暗里”?牛顿是怎样让“一切成为光明”的?提示:牛顿以前的中世纪欧洲,基督教神学统治一切,实行愚民政策;人们普遍认为一切都是由上帝创造的,都是不可知的。
牛顿的经典力学将天体的运动和地球上物体的运动概括在同一理论之中,能够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,同时也打击了神学,促进了人们思想的进一步解放。
牛顿经典力学体系的特征、贡献和局限性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的逻辑关系,并由此得出重要的结论。
(2)力学体系的数学化:牛顿主要运用他创立的微积分做计算工具,这种数学化源于自然界内在的数学关系。
2.贡献(1)建立起一个完整的力学理论体系,实现了物理学史上的第一次大飞跃。
(2)牛顿力学体系以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来,对人类解释与预见物理现象具有决定性的意义。
(3)到19世纪,在经典力学的基础上,光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足发展,把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。
3.局限性:牛顿力学体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上。
在牛顿力学中,时间和空间被视为是与物质运动无关而独立存在的,是绝对的。
这种绝对的时空观符合人们的日常经验,但无法解释高速运动的物体和微观世界中的粒子运动的规律。
知识点二量子论和相对论ZHISHIDIAN材料一(英国)皇家学会会长汤姆逊致辞说:“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一,也许就是最伟大的成就。
”……1921年……爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖,但相对论始终没有获诺贝尔奖。
——吴国盛《科学的历程》材料二能量子钻进物体的表面层……把它的全部能量给予了单个电子……一个在物体内部具有动能的电子当它到达物体表面时已经失去了它的一部分能量。
——《爱因斯坦文集》(1)材料一为什么说相对论是“最伟大的成就之一”?“相对论始终没有获诺贝尔奖”说明了什么问题?提示:原因:相对论否定了经典力学的绝对时空观,深刻揭示了时间和空间的本质属性,提出了全新的时空观、运动观和物质观;发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中,将物理学发展到一个新的高度。
问题:相对论超出了人们的日常思维、经验和感受,很难被人们理解和接受。
(2)根据材料二,爱因斯坦这一研究的理论基础是什么?他在这一方面有何贡献?提示:理论基础:普朗克于1900年提出的量子假说,量子论宣告诞生。
贡献:用量子理论成功解释了光电效应。
(3)为什么说相对论和量子论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。
相对论和量子理论在物理学上的影响相对论和量子理论一起构成了现代物理学的基础,弥补了经典物理学的不足,掀起了物理学的革命。
这具体表现在:1.相对论指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的,而是随着物体运动速度的变化而变化的,打破了传统的绝对时空观。
相对论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。
2.量子理论是研究微观世界粒子运动规律的理论,对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等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。
1.发现了自由落体定律并为近代经典力学的创立和发展奠定基础的科学家是( )A.伽利略B.哥白尼C.牛顿D.普朗克答案 A解析伽利略发现了自由落体定律,为牛顿创立了经典力学体系奠定了基础。
故选A 项。
2.“八月涛声吼地来,头高数丈触山回。
须臾却入海门去,卷起沙堆似雪堆。
”钱塘潮潮高浪急,吸引了历史上无数的文人墨客,有人歌咏其恢弘的气势,也有人探究其成因。
钱塘潮的形成,符合( )A.量子力学原理B.电磁感应原理C.万有引力原理D.重力加速度原理答案 C解析量子力学主要揭示微观世界粒子运动的规律,排除A项;电磁感应原理揭示的是因磁通量变化产生感应电动势的现象,排除B项;潮汐现象指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动,牛顿万有引力作了科学解释,故选C项;重力加速度原理是一个物体受重力作用的情况下所具有的加速度,不符合题意,排除D项。
3.19世纪后期,科学家们发现很多物理现象无法用经典物理学理论解释,尤其是在研究黑体辐射时遇到了巨大的困难。
此“困难”最终促成了( )A.光电效应的提出B.量子假说的提出C.时空弯曲的产生D.相对论的形成答案 B解析根据材料“19世纪后期”“研究黑体辐射”并结合所学知识可知,德国科学家马克斯·普朗克在1900年提出量子假设,它解释了所观测到的热体的发射率,故B项正确。
光电效应属于量子理论的组成部分,故A项排除;C、D两项是相对论,排除。
4.“(它)是一门奇妙的理论,提供了精确一致地解决关于原子、激光、X射线、超导性以及其他无数事情的能力,几乎完全使古老的经典物理理论失去了光彩。
”这一理论( )A.对预见物理现象具有决定性意义B.对微观世界的认识取得了革命性进步C.打破了神学对人们的思想禁锢D.揭示了时间和空间的本质属性答案 B解析材料信息反映的是量子论。
量子论使人类对微观世界的基本认识取得了革命性进步,弥补了经典力学在认识微观世界方面的不足。
故选B项。
牛顿的经典力学体系对预见物理现象具有决定性意义,排除A项;达尔文的生物进化论打破了神学对人们的思想禁锢,排除C项;爱因斯坦的相对论揭示了时间和空间的本质属性,排除D项。
5.2017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解析依据所学知识可知,材料信息“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”和爱因斯坦的广义相对论密切相关,故D项正确。
伽利略发现了自由落体定律,和材料无关,故A项错误;牛顿确立了牛顿力学体系,故B项错误;普朗克提出了量子论,和材料也无关,故C项错误。