1、时空观念线索特征从经典力学建立到相对论、量子论的提出，呈现出人们对世界认识的变化，一方面从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，另一方面也标志着人们对客观规律的认识开始由宏观世界深入到微观世界。生物学经历了从创世神话到生物进化的理论演变。这一革命性的变化沉重打击了封建神学，破解了生命起源之谜。科技革命极大地促进了社会生产力发展，三次科技革命分别使人类进入蒸汽时代、电气时代和信息时代，改变了人类的生活方式和世界的面貌。第19课物理学的长足进步课程标准学习目标 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。 简述经典力学的主要内容，
2、认识其意义。 概述伽利略和牛顿对经典力学分别作出的贡献。 简述相对论的主要内容，概述其意义。 简述量子论的主要内容，概述其意义。牛顿与经典力学1背景(1)14世纪以后，随着资本主义萌芽的产生和新航路的开辟，资产阶级开始到世界各地殖民和创业，对科学技术的发展提出了要求。(2)16世纪末，欧洲开始进入近代科学技术的发展时期。(3)牛顿在德国科学家开普勒发现三大行星运行规律的基础上，总结意大利科学家伽利略的力学研究成果。2建立：17世纪下半叶，牛顿在总结前人成就的基础上，建立了经典力学体系。3著作：自然哲学的数学原理。4内容(1)物体运动三定律，是机械运动的基本规律，主要包括惯性定律、加速度定律和作
3、用与反作用定律。(2)万有引力定律则认为，宇宙间的一切物体都有互相吸引的力，并给出计算两个物体之间吸引力的公式。5意义(1)经典力学体系的建立，成为近代科学技术发展史上的一个重要里程碑。(2)对此后两个世纪科学的发展，产生了深刻的影响。爱因斯坦和相对论 1背景(1)经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，宇宙中存在着绝对的静止和绝对的时间。(2)随着科学实验的进步，人们发现这种理论无法解释研究中出现的一些新问题，经典力学面临着严峻的挑战。2创立：20世纪初，爱因斯坦提出了相对性原理和光速不变原理，进而创立了相对论，包括狭义相对论和广义相对论。3内容(1)狭义相对论认为，光速是物质运动的极限速度
4、。物体的质量随着物体运动速度的增加而增加，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。(2)广义相对论揭示了四维时空同物质的统一关系，从而在更深层次上否定了绝对时空观。4意义(1)相对论的创立，为物理学的发展开辟了广阔道路，引起了一场深刻的物理学革命。(2)否定了传统的绝对时空观念，创立了新的时空观，进一步丰富和发展了经典力学，并把它概括在相对论理论之中。(3)相对论以其新的世界观和方法论，促进了人类的认识能力和思维模式的发展。量子论的创立1背景(1)随着现代科学的发展，人类探求自然的奥秘已经进入到微观世界。(2)电子和放射线的发现，使人们的研究开始进入原子内部。2创立：1900年，德国物理学
5、家普朗克提出了著名的“量子假说”。3发展(1)1905年，爱因斯坦将量子概念推广到光的传播过程中，提出了光量子论，并成功地解释了光电效应。(2)丹麦物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子结构模型，丰富了量子论。(3)到1925年左右，量子力学最终建立。4意义(1)量子论极大地拓展了人类对微观世界的认识，是20世纪人类所取得的最有成就的理论之一。(2)量子论与相对论等一起，引起了物理学的一场重大革命，并促进了现代科学技术的突破性发展。(3)量子论揭开了微观世界的奥秘，深刻地改变了人们对整个物质世界的认识。【易错提醒】伽利略发现的自由落体定律不是近代科学形成的标志。
6、伽利略发现的自由落体定律等物理学定律，开创了近代科学，为经典力学的创立奠定了基础。牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志。【轻巧识记】经典力学【概念阐释】相对论相对论是关于时空和引力的基本理论，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性参照系)，并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。【易错提醒】爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学体系。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，至今仍指导着物理学的发展。【名师指
7、津】1量子理论对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。2近代自然科学产生的重要启示：社会经济发展的需要是科学发展的动力；科学的发现和发明需要几代人不懈的艰辛努力，其间的曲折和失败是不可避免的，但科学的高峰最终会被人类征服；科学技术是第一生产力，自然科学在反对封建迷信的斗争中起到了巨大的作用。【轻巧识记】图示法理解物理学的发展经典力学的特征及意义史料牛顿以其高超的数学才能提出了万有引力定律牛顿是第一个成功地运用公式清楚地表述力学体系公理的人。如果说牛顿是站在巨人的肩膀上，那么让
8、他成功地站到巨人肩上的阶梯就是数学工具而著名的牛顿力学、拉格朗日力学、哈密顿力学三大独立力学体系也是建立在三个独立的数学模型之上，它们都具有普遍的适用范围。经典力学建立与数学模型关系之探究长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现。1758年这颗彗星果然如期出现，因此被命名为哈雷彗星。百度文库万有引力定律是解释物体(质点)间由于它们的引力质量而引起的相互吸引力所遵循的规律。指哈雷以牛顿运动定律和万有引力定律为基础，研
9、究速度远小于光速的宏观物体的运动。牛顿力学体系可以推算出天体运行的轨道。(1)根据史料并联系所学知识，分析牛顿经典力学形成的原因和特征。(2)史料中“哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道”，这体现出经典力学的什么特点？提示 (1)原因：牛顿高超的数学才能；“站在巨人的肩膀上”；时代的需要。特征：注重实验；数学化；研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。(2)以实验为基础；以数学为表达形式。经典力学的特征及意义(1)特征注重实验，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。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
10、的真理。研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。后来科学发展所揭示的是人们没有直接经验的微观现象，表明人们对物质世界的认识在不断深入。(2)意义自然科学角度a把自然界中力学现象囊括在同一体系中，是人类认识自然历史上对自然规律的第一次总结与概括。b有助于人类解释和预见物理现象，是经典物理学、天文学、现代工程力学等的理论基础。c标志着近代科学的形成和人类科学时代的开始。生产力和社会发展角度：引发了第一次工业革命，使人类进入蒸汽时代。哲学角度a打击了神学，促进了人类思想的进一步解放。b为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。 20世纪初物理学的发展1相对论史料17世纪牛顿创立的经典力学符合人们的日
11、常经验，也被认为是天经地义的。但是到19世纪末，物理学遇到了被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题。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。(英)皇家学会会长汤姆逊指牛顿经典力学研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由阿尔伯特爱因斯坦创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。(1)史料中“晴空上漂浮着两朵乌云”是指什么？后来驱散“两朵乌云”的是哪些新理论？(2)据史料，为什么说相对论是“最伟大的成就之一”？提示 (1)“两朵乌云”：19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个
12、宇宙。这些研究，已超出了经典物理学的范围。物理学遇到了被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题。新理论：量子论和相对论。(2)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，使物理学发展到一个新的高度。2量子论史料普朗克认为，牛顿力学并没有解决所有的问题，尤其是不能适用于原子范围。指牛顿经典力学是有局限性的，经典力学的适用范围是宏观、低速运动的物体，对于微观粒子和高速运动的物体的运动则无法解释。(1)史料中普朗克怎样解决“原子范围”内的问题？有何意义？(2)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
13、个新的高度？提示 (1)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。意义：标志着量子论的诞生，使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。(2)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。经典力学、相对论与量子论之间的关系(1)经典物理学所适用的主要是我们日常生活中的物理现象，但在宏观的宇宙世界和微观的粒子世界面前，就显得不太够用了。(2)量子论的形成标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界；同时，在量子理论基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理
14、等学科的发展。(3)相对论的提出否定了经典力学的绝对时空观，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，推动物理学发展到一个新的高度。(4)量子论和相对论弥补了经典物理学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。 一、近代自然科学兴起的原因和经典力学建立的条件1近代自然科学兴起的原因项目原因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基础制度基础欧洲资本主义国家保护、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
15、创立和发展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主观原因科学家的努力探索，促进了科学的发展2.经典力学建立的条件(1)具备了较好的经济基础。当时英国资本主义经济的迅速发展，为牛顿的科学研究创造了条件。(2)具备了较好的知识条件，特别是伽利略的实验观察法和培根所倡导的唯物主义的科学研究方法。(3)英国资本主义制度确立后，资本主义生产的迅速发展对力学提出了迫切的要求。(4)牛顿在科学领域的探索精神和不畏艰辛、勇于奉献的思想品质。【对点演练】1“随着科学的发展，人们的心理素质发生了深刻的变化。一种怀疑、反思批判意识和以具体的经验事实与
16、严谨的逻辑推理代替似是而非的经院思辨，以明晰的自然定律代替神秘的宗教启示的理性主义精神产生了。”此处“科学”的典型代表是()A经典力学B蒸汽机C量子论 D相对论解析：选A。推动“理性主义精神产生”的是牛顿创立的经典力学体系。其他三项都出现在理性主义产生后。二、多角度认识相对论的主要意义1相对论在很大程度上解决了19世纪经典物理学面临的危机，可以广泛地解释不同运动状态的物质，创立了一个全新的时空观、运动观和物质观，极大地扩展了物理学应用的领域。2相对论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。3相对论将牛顿力学体系概括在其中，推动物理学发展到一个新高度。4相对论是人类思想发
17、展史上的一次重大变革。【对点演练】2在近现代物理学史上，有位科学家认为时间没有绝对的定义，时间与光速有着不可分割的联系，以此为突破口，他建立了全新的时空理论。该科学家是()A伽利略B牛顿C爱因斯坦 D笛卡尔解析：选C。伽利略和牛顿主要是在力学上的贡献，故A、B项错误；爱因斯坦提出相对论思想，认为时间没有绝对的定义，时间与光速有着不可分割的联系，故C项正确；笛卡尔主要是在微积分上成绩突出，故D项错误。1有人说：“一个苹果让牛顿吸引了世界，一壶沸水让瓦特转动了世界，一个元素让爱迪生点燃了世界。”其中“一个苹果让牛顿吸引了世界”主要是指牛顿()A创立了植物分类学说B提出了量子力学理论C创立了自由落体
18、定律 D提出了万有引力定律解析：选D。“一个苹果让牛顿吸引了世界”主要是指牛顿的万有引力定律，故选D项。2历史学家们认为，17世纪后期科学革命的胜利为启蒙运动提供了先决条件。这里的“科学革命的胜利”指的是()A太阳中心说的提出 B经典力学的提出C量子论的提出 D相对论的提出解析：选B。由“17世纪”可排除提出早于17世纪的A项，由“先决条件”可排除启蒙运动之后的C、D两项，答案为B项。3如图是近代一部科技著作的部分目录，请判断该著作是()第一编物体的运动第2章向心力的确定第3章物体在偏心的圆锥曲线上的运动第7章物体的直线上升或下降第12章球体的吸引力第二编物体(在阻滞介质中)的运动第三编宇宙体
19、系(使用数学的论述)A自然哲学的数学原理B物种起源C关于正常光谱能量分布定律的理论D论动体的电动力学解析：选A。从材料中可知体现的是万有引力等经典力学的内容，自然哲学的数学原理是牛顿经典力学建立的标志，故A项正确；物种起源是论述生物演化的重要著作，与材料无关，故B项错误；普朗克关于正常光谱能量分布定律的理论的论文中，提出了能量量子化假说，与材料无关，故C项错误；论动体的电动力学是爱因斯坦关于狭义相对论的论文，与材料不符，故D项错误。4提出空间和时间都是物质存在的形式的物理学家是()A爱因斯坦B牛顿C普朗克 D伽利略解析：选A。20世纪初期爱因斯坦提出相对论。相对论的两个基本原理是相对性原理与光
20、速不变原理，即空间和时间都是物质存在的形式，随着物质运动速度变化而变化，选择A项符合题意。5 1919年，英国科学家率领日全食观测队在巴西和非洲拍摄的恒星照片，证实了“遥远的星光如果掠过太阳表面，将会发生1.7秒的偏转”的科学预言。这一预言提出的依据是()A开普勒天体力学 B牛顿经典力学C爱因斯坦广义相对论 D普朗克量子理论解析：选C。“遥远的星光如果掠过太阳表面，将会发生1.7秒的偏转”表明物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，体现了爱因斯坦的广义相对论，故C项正确。6“从点光源发射出来的光束的能量在传播中不是连续分布在越来越大的空间之中，而是由数量有限的、局限在空间各点的能量子所组成，
21、这些能量子只能整个地被吸收或产生出来。”这一理论的提出()A科学精准地描述宇宙运行规律B颠覆了人们对宏观世界的理解C是为了解决热辐射问题的疑点D深化了人类对微观世界的认识解析：选D。量子论的出现使人们的认识深入到微观世界。材料描述的是量子论，不是描述宇宙运行规律；量子论主要是对微观世界的认识；量子论是在研究热辐射时出现的，不是为了解决疑点。故D项正确。教材答疑名师指津1阅读下列材料，回答问题。材料一：如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。牛顿材料二：牛顿的自然哲学的数学原理被公认为是科学史上的最伟大的著作。在对当代和后代思想的影响上，无疑没有别的杰作可以同原理相媲美。二百年来，它一
22、直是天文学和宇宙学思想的基础无怪乎牛顿力学的非凡成就甚至给诸如心理学、经济学和社会学等不同领域的工作者也留下了极其深刻的印象，以致他们试图在解决各种问题时以力学或准力学为楷模。美亚沃尔夫：十六、十七世纪科学、技术和哲学史(1)结合材料一及所学知识，你能说出他指的“巨人”是谁吗？提示 伽利略、开普勒等。(2)根据上述材料及课文内容，试述牛顿对科学发展作出了什么贡献，产生了什么影响。提示 牛顿对科学的贡献是多方面的，包括物理学、天文学、数学等。如：发明微积分，建立经典力学的完整体系，又被称为牛顿力学体系(或发表科学巨著自然哲学的数学原理)。提出了物体运动三定律惯性定律、加速度定律、作用与反作用定律
23、和万有引力定律等。2.相对论的提出有哪些重要意义？提示 相对论的提出是物理学思想的一场重大革命，进一步丰富和发展了经典力学，将其概括在相对论理论中，为物理学的发展开辟了广阔道路。相对论揭示了空间和时间的辩证关系，加深了人们对物质和运动的认识，以新的世界观和方法论促进了人类的认识能力和思维模式的发展。无论在科学上还是哲学上，都具有重要的历史意义。3简述量子论创立的重要价值。提示 量子论是20世纪人类所取得的最有成绩的理论之一，拓展了人类对微观世界的认识，改变了人们对客观世界的认识，是许多交叉学科诞生和发展的基础，与相对论一起引起了物理学的一场重大革命，促进了现代科技的突破性发展。(建议用时：25
24、分钟)一、选择题1亚里士多德在西方被称为“最博学的人”，他提出的“重物体比轻物体下落速度要快些”的观点统治了西方学术界将近2 000年。然而这一观点在16世纪被某个科学家的实验推翻，这位科学家是()A哥白尼B布鲁诺C柏拉图 D伽利略解析：选D。伽利略以实验否定了亚里士多德的观点，为近代力学的发展奠定了基础。2“由于他证明了地上的力学也能应用于天上的星球，从而昭示了一种简单而统一的自然规律的存在，整个思想界不禁为之亢奋。于是传统的宗教信仰被动摇了，唯物主义思想开始盛行。”材料中的“他”对自然科学的突出贡献是()A开创了近代实验科学 B创立了经典力学体系C成功解释了光电效应 D动摇了传统宗教信仰解
25、析：选B。由材料可知是指牛顿创立的经典力学所产生的影响。牛顿创立经典力学体系，对宗教思想产生冲击，唯物主义思想开始盛行，故B项正确。3牛顿在自然哲学的数学原理序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象。”据此，牛顿注重()A总结前人的理论研究成果B实验和数学运算的有机结合C实验、理论和应用相结合D运用哲学原理解释自然现象解析：选C。根据材料中“从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象”得出牛顿注重实践，不是总结前人的理论研究成果，故A项错误；材料中没有涉及对数学运算的论述，故B项错误；根据材料中“从各种运动现象来研究
26、各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象”得出牛顿注重的是理论和应用相结合，故C项正确；材料中强调的是哲学的任务，不是运用哲学原理解释自然现象，故D项错误。4 17、18世纪的欧洲人相信，人类可以征服自然，也可以推动人类自身不断前进。产生这种认识的主要原因是()A资产阶级力量的壮大 B自然科学的迅速发展C启蒙运动思想的推动 D文艺复兴运动的影响解析：选B。四个选项都是导致题干中现象出现的原因，但是，人类可以征服自然，最主要原因是自然科学迅速发展，对自然界的认识逐步深入。5某科学理论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时空的相对性”“四维时空”“弯曲空间”等全新的概念。该理论()A
27、弥补了经典力学认识世界的不足B开创了以实验为基础的近代科学C奠定了电气技术应用的理论基础D解决了热辐射理论上的疑点问题解析：选A。“时空的相对性”是相对论的观点，相对论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，弥补了经典力学认识世界的不足，故选A项。6华裔科学家周钦文的团队曾用超精准原子钟做了一项实验，实验发现：升高后的铝原子钟快于未升高桌面上另一台铝原子钟，两者差异为每79年快900亿分之一秒，这一结果表明()A相对论理论在实践中得到完善 B相对论的科学性得到实验验证C科学实验对相对论提出了挑战 D相对论已经为大多数人所接受解析：选B。题目中的实验是对相对论的验证，不是完
28、善，故A项错误；题目中的实验对相对论的科学性予以验证，故B项正确；题目中的实验结果验证了相对论的正确，并不是提出了挑战，故C项错误；相对论被验证和为大多数人接受不是一回事，故D项错误。7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达尔文的进化论C爱因斯坦的相对论 D普朗克的量子论解析：选D。“许多微观现象得到了正确的解释”是普朗克提出量子论带来的结果。牛顿的经典力学不能冲破“经典物理传统
29、观念对人们的长期束缚”；材料没有涉及达尔文进化论的信息；爱因斯坦的相对论研究的是宏观宇宙领域，与“微观现象”不符。8古代欧洲人们一直将亚里士多德的理论当成真理，牛顿力学体系建立后，也一度被看做绝对权威的理论，相对论出现后，解决了经典力学无法解决的难题。这说明()A随着社会不断进步，人们会否定更多的真理B社会不断发展，促进社会发展的自然科学理论也不断进步C人类永远无法找到真理D经典力学体系已经过时，为社会所抛弃 解析：选B。本题考查学生从同类历史现象中归纳规律性认识的能力。任何真理都是相对的，人的认识是不断向前发展的，随着社会的进步，人类对社会和自然的认识也不断进步，故B项说法正确。A、C、D说
30、法都是片面的，因而是错误的。二、非选择题9科学技术的发展极大地推动了社会生产力的进步。阅读下列材料，回答相关问题。材料一牛顿最突出的贡献是在力学方面，他在前人的研究基础上，总结出了机械运动的三个基本定律，还发现了万有引力定律，把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系之中，创立了经典力学体系。材料二空间、时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布物质的存在会使四维时空发生弯曲，万有引力并不是真正的力，而是时空弯曲的表现。如果物质消失，时空就回到平直状态。爱因斯坦相对论材料三他是德国著名物理学家于1900年提出了量子假说，认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量
31、子来实现的。量子论成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。(1)根据材料一，指出牛顿对建立经典力学作出的主要贡献。(2)爱因斯坦相对论由哪两个部分组成？根据材料二，结合所学知识，指出相对论对经典力学有何新发展？(3)材料三中的“他”是谁？“他”的理论是怎样发展完善的？这一理论对牛顿经典力学的发展之处是什么？解析 前两问考查教材基础知识，结合教材不难作答。最后一问需抓住材料三中“于1900年提出了量子假说”这一关键信息，据此可判断出“他”是普朗克，然后结合所学知识回答即可。答案 (1)提出了物体运动三大定律和万有引力定律，创立了经典力学体系。(2)狭义相对论和广义相对论。弥补了经典力学在认识宏观世界上的不足，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。(3)普朗克。爱因斯坦解释光电效应，玻尔提出关于原子的量子理论。人们对世界的认识深入到微观世界。
