1、第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展一、经典力学1背景：文艺复兴运动解放了人们的思想，推动了自然科学研究的发展。2奠基(1)人物：伽利略是经典力学的重要奠基者。(2)成就将科学实验与数学相结合，进行科学研究。发现了自由落体定律，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。3建立(1)人物：英国科学家牛顿。(2)标志：1687年，牛顿出版了自然哲学的数学原理，提出了物体运动三大定律和万有引力定律等。(3)特点：以实验为基础，以数学为表达形式。(4)意义对解释和预见物理现象具有决定性意义。根据万有引力定律，人们发现了海王星等。思考探究 分析说明牛顿经典力学的特征(1)
2、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联系，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。知识点拨 经典力学的建立是人类认识上的巨大飞跃(1)它对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。(2)它适用于太阳系、一切天体运动以及宇宙中的所有物体。(3)它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。(4)它使科学摆脱了神学的束缚，向前发展。二、相对论的创立1背景：19世纪，
3、随着物理学研究的进展，经典力学无法解释在研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。2创立：20世纪初的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，即会发生尺缩效应和钟慢效应。(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)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。知识点拨 牛顿力学与爱因斯坦相对
4、论的关系爱因斯坦的相对论只否定了牛顿的绝对时空观，没有否定牛顿力学。相对论发展了牛顿经典力学，打破了传统的时空观。牛顿力学是相对论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。三、量子论的诞生与发展1背景(1)19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，人们对物质的认识深入到了原子内部。(2)大量的实验表明，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，认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。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
5、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)使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。(2)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)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。思考探究 如何看待量子理论？(1)量子理论使人们的认识深入到微观世界。(2)量子理论推动了科技创新，推动生产力的发展，改变着人类的思维。主题一 一科学革命是西方文明的独特产物。一个原因在于文艺复兴时期的人文主义的学术成就。学者和艺术家可以接近的不仅有柏拉图和亚里士多德，还有欧几里得和阿基米德，后者曾促进了物理
6、学和数学的研究。匠人与学者之间的鸿沟被缩小，匠人在文艺复兴时期并不像在古典时代和中世纪时代那样受到鄙视。斯塔夫里阿诺斯全球通史二规则因此，对同类的自然效果，应尽可能归之于相同的原因。规则物体的性质，它们既不能被增强又不能被减弱，并且属于所能做的实验中所有物体的，应被认为是物体的普遍性质。因为物体的性质不能被知道，除非通过实验，且因此普遍的性质是任何与实验普遍地符合的性质；且它们不能被减少亦不能被除去。规则在实验哲学中，由现象归纳得出的命题，在其他现象使这些命题更加精确或出现例外之前，都应被视为完全正确或基本正确的，而不管相反的假设。牛顿自然哲学的数学原理探究：(1)根据史料一并结合所学知识，回
7、答“科学革命”为何成为西方文明的独特产物。(2)根据史料二并结合所学知识，分析17世纪的科学研究方法的“革命”对启蒙运动产生了怎样的影响。答案(1)资本主义工商业的成长刺激了对技术的需求，为近代科技的发展提供了工具和手段；资产阶级革命为资本主义发展、科技进步开辟了道路；人文主义和理性精神促进了思想解放；工匠地位提高。(2)科学革命中形成的科学理念和方法，解放了人们的思想，为启蒙运动创造了条件。【要点剖析】近代科学发展的原因(1)社会原因：资本主义的发展为科技发展奠定了物质基础，这是近代自然科学创立发展的社会基础。(2)思想基础：文艺复兴、宗教改革和启蒙运动，为近代自然科学的诞生和发展奠定了思想
8、基础。(3)制度基础：欧洲的民族国家保护、奖励科技发明，改革教育制度和专利制度，组织科研机构，推动了近代科学的创立和发展。(4)外在因素：中国的四大发明、阿拉伯文化和希腊自然哲学传入西欧，开阔了人们的眼界，并为科学研究提供了丰富的素材。(5)主观原因：科学家的努力探索，促进了科学的发展。主题二 一1905年爱因斯坦发表论动体的电动力学，为物理学的发展带来了革命性的变化。为纪念这一成果诞生100周年，2005年被定为“世界物理年”。二有人认为：“量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。”三普朗克提出了量子理论假说后，因为思想僵化，不但不敢相信自己的理
9、论，反而把自己提出的理论收回去。1900年，43岁的普朗克发表了他划时代的革命性的量子假说。但是他“想方设法要把量子假说纳入经典物理学理论中去，然而终归徒劳”。这些徒劳无益的做法持续了许多年，花费了他不少心血。探究：(1)根据史料一，指出爱因斯坦创立了什么科学理论。对近代物理学作出了怎样的贡献？(2)你同意史料二中的观点吗？为什么？(3)从史料三中你可以得到怎样的启发？对新与旧的事物我们应该采取怎样的态度？答案(1)狭义相对论。改变了牛顿力学的时空观念，为原子能的利用奠定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命。(2)同意。因为量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步，弥补了经典物
10、理学的不足，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式；量子理论不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。(3)启发：勇于创新，坚持真理等。态度：辩证分析新旧事物的优劣之处，坚持和发扬好的一面，摒弃坏的一面。【要点剖析】经典力学、量子理论和相对论之间的关系(1)牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础。(2)相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了牛顿力学的绝对时空观，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。(3)量子理论和相对论的提出，使人们对物质世界的认识深入到微观领域和宏观宇宙世界。量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础，
11、开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。本课小结知识点一伽利略的贡献和牛顿的经典力学1(2018广东学业考试)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解析伽利略通过比萨斜塔实验发现了自由落体定律，为牛顿创立经典力学体系奠定了基础，故A项正确。2(2018吉林延边二中期中)伽利略通过梁的弯曲试验和理论分析，指出对长度相似的圆柱形梁，抗弯力矩和半径立方成比例。1685年，牛顿发现了万有引力定律：两个物体之间有引力，引力和距离的平方成反比，和两个物体质量的乘积成正比。从这两个事例中可以看出自然科学的特征之一是()A试验是
12、近代科学研究的全部方式B17世纪物理学是核心学科和基础学科C数学方式是主要表达形式D揭示时间和空间的本质属性答案C解析依据所学可知，反比、正比、平方、乘积都是典型的数学学科的术语，所以从这两个事例中可以看出自然科学的特征之一是以数学为主要表达形式，故选C项。知识点二相对论的创立3(2018内蒙古奋斗中学月考)19世纪的物理学领域建立了“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿堂”，但仍存在“乌云”，后来出现了“驱走乌云的太阳”。其“太阳”指的是()A牛顿经典力学 B马克思主义学说C爱因斯坦相对论 D达尔文进化论答案C解析19世纪末，物理学家发现黑体辐射规律不遵守“牛顿力学”理论，此为“一朵乌云
13、”；根据牛顿力学的理论，可以推出在天空中存在着一种可以作为绝对静止参考系的物质“以太”，“以太”是否真正存在，被称为19世纪末的另一朵乌云，而解决这两大问题的理论是量子理论和相对论，故称这两种理论为“驱走乌云的太阳”。故排除A、B、D三项，选C项。4(2018山东菏泽一中月考)我们日常生活所提及的“四维空间”，大多数都是指爱因斯坦在他的广义相对论和狭义相对论中提及的“四维时空”概念。根据这一概念，我们的宇宙是由时间和空间构成。这说明()A牛顿力学体系存在对宇宙认识的误区B科学的发展带来人类思维方式的改变C爱因斯坦的相对论揭示了宇宙的真相D相对论推动了20世纪科学技术的进步答案B解析材料意在强调
14、相对论对人类的影响，而不是牛顿力学体系的局限性，故A项错误；相对论提及的“四维时空”概念影响了人们的日常生活和对宇宙的认识，故B项正确；在爱因斯坦的相对论下，宇宙是由时间和空间构成的，但由材料无法确定这是否是宇宙的真相，故C项错误；材料强调的是相对论对人们认知和思维的影响，而不是对科学技术发展的影响，故D项错误。知识点三量子论的诞生与发展5(2018内蒙古奋斗中学月考)自17世纪以来，“一切自然过程都是连续的”这条原理，似乎被认为是天经地义的。而它冲破了经典物理传统观念对人们的长期束缚，为人们建立新的概念，探索新的理论开拓了一条新路。在它的启发下，许多微观现象得到了正确的解释。材料中的“它”是()A牛顿经典力学体系 B普朗克的量子论C爱因斯坦的相对论 D达尔文的进化论答案B解析由材料信息“它冲破了经典物理传统观念对人们的长期束缚在它的启发下，许多微观现象得到了正确的解释”可知此应为1900年，德国物理学家普朗克提出的量子假说，宣告了量子论的诞生，从根本上改变了近代物理学中的传统观念，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨的史实。综上可知，B项符合史实和题意；A项涉及的是宏观世界，与题干“在它的启发下，许多微观现象得到了正确的解释”信息不符，排除；爱因斯坦的相对论与题干的描述不符，排除C项；D项提及的是生物学领域，排除。
