广东省惠阳区中山中学高中历史必修三导学案：专题7第一课《近代物理学的奠基人和革命者》

必修三 专题七

编写：丘继业 审核：王新华

一 近代物理学的奠基人和革命者

【自主学习】

一、学习目标

1、了解经典力学的三大定律、量子理论、相对论等基础知识。

2、牛顿、普朗克、爱因斯坦等著名科学家的主要事迹，学会观察，培养敏锐的洞察力。

3、理解科学进步中继承与发展的关系。

二、重点难点

1、重点：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。

2、难点：如何理解物理学各阶段发展的原因？

三、学法指导

依据预习案通读教材，进行知识梳理；勾画书中重点语句，弄清知识结构。

四、要点透析

基础知识梳理 问题导学

一、近代科技革命

1、背景

①资本主义经济的产生和发展，奠定了物质基础；

②文艺复兴、宗教改革和启蒙思想解放了人们的思想；

③欧洲出现了许多科学巨匠。

2、近代天文学

①哥白尼：波兰人，日心说，改变了那个时代人类对宇宙的认识，根本动摇宗教神学的理论基础。

②伽利略：“近代科学之父”，用自制望远镜证实日心说的正确性。标志着物理学的真正开端。

3、牛顿力学产生前的学说

①亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。 物理学的发展给了我们什么样的启示？（尊重事实，不迷信权威，敢于质疑，勇于探索创新，实践出真知……）

课 前

先学案 ②伽利略的贡献：创立了 定律。

4、牛顿经典力学

①诞生：1687年《 》

②内容：包括 定律和牛顿力学三定律(惯性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律)

③意义：

理论的综合：牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。

实践的验证：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王星。

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，标志着近代科学的形成。海王星的发现是证明牛顿力学有效性的最成功范例。

二、现代科技革命

1、经典物理学的危机（原因）：经典力学无法解析高速运动的微观粒子发生的现象。

19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，促进人们对物质的认识深入到了原子内部。但大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。这就需要人们对微观世界开展研究。

2、爱因斯坦与相对论

①提出：1905年，爱因斯坦发表了《 》提出“狭义相对论”；1916年，完成“ ”。

②内容：

狭义相对论认为时间和空间都与物质运动有关；时间和空间随着物质运动速度的变化而变化。

广义相对论认为，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。

爱因斯坦的狭义相对论是建立在两个基本假设基础之上的。第一个假设是相对性原理，即物体运动状态的改变与选择任何一个参照系无关；第二个假设是光速不变原理，即对任何一个参照系而言，光速都是相同的。从两个基本假设出发，爱因斯坦得出如下新的结论：运动物体在运动方向上长度缩短；运动着的时钟要

变慢；任何物体的运动速度都不可能超过光速；同时性是相对的，在一个惯性系中同时发生的事情，在另一个运动着的惯性系中测量便不是同时发生的；如果物质速度比光速小得多，相对论力学就变为牛顿力学，比起牛顿力学来，相对论力学具有更普遍的意义。物体的能量等于物体的惯性质量乘以光速的平方。

③意义：

相对论的提出是物理学领域最伟大的革命；很大程度上解决了经典物理学的危机；第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想；为人们提供了辩证看待世界的途径。

否认了牛顿力学的绝对时空观；继承和发展了牛顿力学；奠定了利用原子能的理论基础。

爱因斯坦相对论的建立，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，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，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。

④相对论与牛顿力学的关系：

相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义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发展。牛顿力学是相对论的一种特例(物体低速运动状态)，包括在相对论体系中。

3、量子理论的诞生与发展

①诞生：1900年德国人 提出“量子假说”；

②发展：1905年，爱因斯坦提出了光具有波粒二象性的结论，提出光的量子理论；波尔提出原子的量子理论。1923年，法国物理学家德布罗意提出物质波理论；量子力学的提出。

③成熟：在这个基础上，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。

④影响：是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，是人类对微观世界的认识有了革命性的进步。

量子理论弥补了经典物理学在微观的粒子世界方面认识的空缺，把人类对客观规律的认识从宏观世界推进到微观世界，改变了人们看世界的角度和方式；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。 4、量子理论和相对论的意义：共同构成了现代物理学的基础。

量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。

五、预习思考

1．恩格斯称赞一位近代科学家的研究成就是“自然科学的独立宣言”，他指的应是( )

A．哥白尼的“日心说”否定了宗教神学崇信的“地心说”

B．伽利略创立的实验科学推动了近代科学的发展

C．牛顿创立经典力学完成了科学史上的划时代飞跃

D．达尔文的生物进化论颠覆了关于人类起源的传统观念

2．哥白尼说虽被后来的科学发展所扬弃，但人们仍然视其为一场“革命”。这是因为它( )

A．撼动了中世纪神学基础，显示了挑战权威的态度

B．开创了近代实验科学，提出了研究自然的新方法

C．概括了宇宙运动规律，指引了人类认识自然的方向

D．开辟了天文学新领域，标志着近代自然科学的形成

3．“月亮既不会掉下来，也不会离去，那是因为它的运动正好抵消了地球的引力。”说这句话的科学家是( )

A. 牛顿 B. 波义耳 C. 拉瓦锡 D. 哥白尼

4．一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：“他以神一般的力量，……第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是( )

A. 伽利略 B. 牛顿 C. 爱因斯坦 D. 普朗克

5．“根据这一理论，将时间和空间说成是绝对的是没有意义的，因为对这两种范畴的测量通常随着观察者的运动而改变。……对于门外汉来说，这些观点——通常用不能理解的数学公式解释——表明科学已经达到了能被人类所知的界限。”上述“理论”的主要意义是( )

A．开创了以实验为基础的近代科学 B．预见海王星存在的准确性

C．弥补经典力学对时空认识的不足 D．发现能量辐射的运动原则

6. 第三次科技革命的浪潮汹涌澎湃，蔚为壮观。它与前两次技术革命相比，既有不同的特点，又呈现出新的发展趋势。这具体表现为( )

A．新的技术和发明超出一国范围 B．科学和技术之间开始走向结合 C．学科越来越少且分工越来越细 D．科学研究朝着综合性方向发展

一 近代物理学的奠基人和革命者

【课堂检测】

1. 1919年英国《泰晤士报》曾刊登标题文章——“科学革命”，两个副标题是“宇宙新理论”、“牛顿观念的破产”。具有“科学革命”意义的理论是( )

A．日心说 B．量子论 C．经典力学 D．相对论

2. 哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为近代以来最伟大的科学家，其理论的共同之处是( )

A．得到了科学实验的验证 B．改变了人类对自然世界的认识

C．推动了技术的重大突破 D．科学地概括出物质运动的定律

3. 菲利普·费尔南德兹一阿迈斯托在评价某科学家时指出：在他的宇宙里，“每一种现象都带有欺骗性。物质和能量可以相互转换。双胞胎以不同的速度衰老。平行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙。”这位科学家是( )

A．伽利略 B．达尔文 C．牛顿 D．爱因斯坦

4. 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

5. “把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主要是由下列哪一问题引起的？( )

A．研究热辐射 B．揭示时空本质属性

C．解释光电效应 D．预测未知行星方位

一 近代物理学的奠基人和革命者

【当堂训练】

1．普朗克曾这样评论爱因斯坦的科学成就：“这个原理在物理世界观上所引起的革命，只有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。”文中的“这个原理”是( )

A．日心说 B．相对论 C．量子假说 D．万有引力定律

2．一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：“他以神一般的力量，……第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是( )

A．伽利略 B．牛顿 C．爱因斯坦 D．普朗克

3．19世纪，西方宗教信仰的虔诚度降低。与这一趋势形成无关的科学家是( )

A. 牛顿 B. 达尔文 C. 爱因斯坦 D. 伽利略 课 堂

训练案 课 堂

检测案 4．20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是( )

A．电的发明和利用 B. 量子论的提出和发展

C．经典力学的发展 D. 原子能在军事上的应用

5．20世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它( )

A．否定了经典力学体系

B．打破了绝对时空观

C. 彻底解决了19世纪以来物理学面临的危机

D. 标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界

6. 在中世纪的欧洲长期被教会奉为教条的是( ) A.亚里士多德的学说 B. 伽利略的学说 C. 哥白尼的学说 D. 牛顿的学说

互动探究一

爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的惟一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。——《自述》

请回答：（1）“牛顿时代”是什么样的时代？

（2）牛顿在数学和力学方面有什么贡献？

互动探究二

（英国）皇家学会会长汤姆逊致词说：“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，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大