第25课 现代科学革命

第六单元 现代世界的科技与文化
第25课 现代科学革命
【考点解读】
考点：相对论和量子论
课标要求：知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
解读：爱因斯坦提出的相对论，否定了牛顿经典物理学的绝对时空观，揭示了空间、时间的可变性；量子理论的提出，使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步。相对论和量子论分别描绘了宏观宇宙世界和微观粒子世界，构成了现代物理学的基本理论框架，开阔了人们的视野，改变了人们看待世界的新的思维模式，也对人类的思维产生了重大影响。
【重点阐释】
牛顿力学体系的局限性及其与相对论的关系
局限性：牛顿力学建立在对日常生活中常见的低速运动的物质的研究之上，认为时间和空间被视为与物质运动无关而独立存在，是绝对的。这虽然能符合日常经验，但无法解释高速运动的物体运动的规律和微观世界中的粒子。
关系
①20世纪初，爱因斯坦提出了相对论，否定了牛顿力学的绝对时空观，指出了时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的，而是随着物质的运动而变化。物质质量随着运动速度的变化而变化，并提出质能转化原理，奠定了利用原子能的理论基础，加深了人们对物质和运动的认识，在哲学和科学上都具有重大意义。
②相对论发展了牛顿力学，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。
【知识梳理】
一．背景：
19世纪末， 出现危机。
二．内容（或表现）
1．相对论
⑴提出：20世纪初， 提出。
⑵主要内容：包括 和 两个基本原理：时间和空间都是 的
形式，随着 而变化；时间、空间、运动、质量不是 ，而是 ，可以 。
⑶意义：
①是物理学领域 的革命，在很大程度上解决了 危机，创立了一个全新的物理学世界，极大扩展了物理学应用的领域，为物理学的发展带来了革命性的变化。
②打破了经典物理学 的思维，为人们提供了 的途径。
2．量子理论
⑴建立：1900年， 提出量子假说，后爱因斯坦提出 ；玻尔提出 。在这个基础上，研究 的量子理论建立起来。
⑵主要内容：微观粒子的运动，是由具有能量的基本单位 来实现的。
⑶意义：
①是20世纪 、 的科学理论之一，使人类对 的基本认识有了革命性的进步；
②对众多科学领域产生重大影响，带来了许多划时代的 ，直接推动了 的发展，从根本上改变了人类的 。
三．意义
1．量子理论和相对论一起，构成了 的基础，弥补了 的不足，描绘了一个崭新的 和 世界。
2．大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的 和 ；
3．对自然科学和整个人类的 产生深远影响。
【重点突破】
经典力学的特征及与相对论、量子论之间的关系
突破提示：关系类问题的分析方法
这类问题首先搞清楚是几者之间的关系(是两者或三者或更多)。这几者总体上是什么关系，是否是继承与发展的关系或其它关系，然后具体分析两者之间的关系，或三者中每两者之间的关系。历史事件之间的关系包括因果关系、并列关系、继承与发展的关系等，分析时要具体问题具体分析。
突破归纳：　
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。后来科学发现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．关系
(1)牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础。
(2)量子论和相对论的提出，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。弥补了经典物理学的缺点。量子论和相对论一起，构成了现代物理学的基本理论框架，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
(3)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。
(4)三者是继承与发展的关系，一起推动了物理学的发展。
【典例探究】
1.(2011·新课标全国文综)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
【解析】选B。本题主要考查理解和比较归纳能力。解答本题的关键在于准确理解哥白尼、牛顿和爱因斯坦的科学成就，并结合所处时代科学发展的特点综合分析理解。题干中三个人物的理论虽然在当时都具有进步意义，但哥白尼、牛顿的理论都具有一定的局限性，故A项错误，C项只符合爱因斯坦的理论，D项只符合牛顿的理论。
2．（2012高考文综重庆卷23）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
【答案】：D
【解析】：A、B两项是第二次工业革命的特点；C项“学科越来越少”不符合实际；D项正确。
3．（2011年江苏省单科历史20）菲利普-费尔南德兹—阿迈斯托在评价某科学家时指出：在他的宇宙里，“每一种现象都是带有欺骗性。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
【备考指导】
本考点应属于高频考点，在以后的复习备考中应特别关注以下角度：
1．知识角度：掌握科学巨匠的历史贡献；分析科学家及其科学发现对历史的影响。
2．文明史观角度：新史观体现了史学研究的新视角、新思路。文明史观认为：人类历史从本质上说是人类文明的历史，人类创造、积累文明的过程及其所获得的成果是其基本内容。相对论和量子论是精神文明的重要组成部分，也是高考命题的重要视角。
3．社会热点角度：当今世界国际竞争日趋激烈，国与国的竞争归根到底是综合国力的较量，其核心是科技和人才的创新水平。当前中国科技发展日新月异，很多成就具有先进水平，但整体发展较为落后，借助社会热点创设新情境考查世界科技成就也是高考测试的途径之一。
【巩固练习】
一．选择题
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．相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，其主要内容不包括 （ ）
A．时间和空间是绝对不变的 B．时间和空间随着物质的运动而变化
C．物质质量随运动速度变化而变化 D．质量和能量是可以互相转化的
3．与爱因斯坦创立的理论最早有直接联系的是 ( )
A．美国爆炸原子弹 B．苏联人造卫星上天 C．激光器的发明 D．晶体管的问世
4．2011年诺贝尔物理学奖授予了三位杰出的天体物理学家，因他们对超新星进行了系统的观测，发现宇宙正在加速膨胀。这项成就主要验证了 (　 　)
A．相对论　　　　B．经典力学 C．生物进化论 D．量子假说
5．“科学理论的发展往往并不意味着新理论摧毁旧理论，而是限制和缩小旧理论的作用范围，把旧理论作为新理论的某种特例包含在其中。”下列最能说明此观点的是 (　 　)
A．神创论与进化论　B．经典力学与相对论 C．经典力学与量子论 D．相对论与量子论
6．“黑体(能全部吸收外来辐射能的物体)腔壁由无数能量不连续的带电谐振子组成，它们所带的能量是一个最小能量单元的整倍数，这些带电谐振子通过吸收和辐射电磁波，与腔内辐射场交换能量。”下列与这一理论有关的说法正确的是 (　 　)
A．是实验科学，是近代科学形成的标志
B．时空的性质跟物质本身的分布状态有关
C．在一定程度上弥补了经典力学对微观世界认识的不足
D．与“自然界无跳跃”的原则基本一致
7．下列科学家与其科学成就的对应关系中，不正确的是 ( )
A．伽利略——物理学的真正开端
B．牛顿——其经典力学标志着现代科学的形成
C．爱因斯坦——物理学思想的一次重大革命
D．普朗克——量子理论诞生，人类对客观规律的认识从宏观世界深入到微观世界
8．相对论和量子理论对人们思维的影响是 （ ）
A．改变了人们看世界的角度 B．大大开阔了人们的视野
C．思维方式不能绝对化 D．使人们有了微观世界的认识
9．从经典力学到相对论的发展，说明：①任何科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现 ②人类对自然界的认识是随着时代的前进而不断发展的 ③人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律 ④科学的发展是无止境的 ( )
A．①②③④ B．①②④ C．②③④ D．①②③
10．下列关于牛顿力学和相对论的关系的说法，比较准确的是 ( )
A．后者否定了前者 B．后者概括了前者
C．后者继承并发展了前者 D．后者融化了前者
二．非选择题
11．阅读下列材料：
材料一 19世纪末，正当物理学家们在庆贺“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。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100周年，2004年6月10日，联合国大会召开第58次会议鼓掌通过了2005年为“国际物理年”的决议。
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)据材料二并结合所学知识分析，20世纪初物理学的理论有什么新发展?其发展的原因是什么?
。
12．阅读下列材料：
(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陆。”……l921年，爱因斯坦获得了诺贝尔奖金。这奖来得十分不易。当时有不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获的奖章，结果评选委员会找到了一个办法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而获奖．相对论始终没有获诺贝尔奖。
请回答：
(1)材料中说“相对论也许就是人类思想史上最伟大的成就”，你同意这一说法吗?为什么?
(2)你如何看待1921年爱因斯坦获诺贝尔奖时发生的事情?
第25课 现代科学革命参考答案
选择题答案1—10DAAAB CBCBC
11．(1) “物理学大厦”是指：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)新发展：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
12．解析：本题从相关材料导入考查相对论的有关知识。第一问可据教材回答相对论的影响与意义；第二问要注意把握思考回答问题的角度。
答案：(1)同意。
原因：①相对论的提出，在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，可以广泛地解释不同运动状态的物质。创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。②相对论也打破了经典物理学绝对化的思维模式。为人们提供了辩证地看待世界的途径。
(2)看待：①相对论极其抽象，难以理解，并与人们的常识相矛盾，人们很难相信它是正确的而予以接受。②人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程，即使在以尊重真理为最高准则的科学界也不例外。