山东省聊城市第四中学人教版高中历史必修三学案：第11课 物理学的重大进展

第11课 物理学的重大进展
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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。
重点：伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。
难点：物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。
思维导航
1．伽利略的贡献和牛顿的成就有何内在联系？
2．爱因斯坦的相对论产生了哪些重大影响？
3．量子论的提出产生了哪些重大影响？
4．量子论和相对论的提出有何共同点？
基础巩固
知识点1 经典力学
17世纪末，在伽利略等人科学研究的基础上，牛顿创立了经典力学体系。据此回答1～4题。
1． 伽利略被称为“天上的哥伦布”，这是因为他 （ ）
A．发现了落体定律　　　　 B．为经典力学奠定了基础
C．在天文学方面的重大贡献 D．注重实践和实验
2．经典力学的成熟的标志是 （ ）
A．惯性定律的发现 B．作用和反作用相等定律的发现
C．《自然哲学的数学原理》一书的出版 D．万有引力定律的发现
3．下列人物属于经典力学创立者的是 （ ）
( http: / / www.21cnjy.com )
4． 伽利略指出：“科学的真理不应在古代圣 ( http: / / www.21cnjy.com )人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。”这说明伽利略 （ ）
A．否定了古代圣人的研究成果 B．推翻了亚里士多德的学说
C．重视实验在科学研究中的作用 D．为经典力学的创立奠定了基础
知识点2 相对论的创立
5． 19世纪末在物理学领域出现的的所谓“物理学危机”说明 （ ）
①人们对自然的认识在不断深入 ②经典力学并不是什么“经典”，并不科学
③经典力学的绝对时空论是不正确的 ④物理学将面临一场重大革命
A．①②③　　 B．②③④　　 C．①③④　　 D．①②④
6. 他常说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”当大多数物理学家沿着牛顿的道路继续前行时，他却走上了一条创新之路，最终对牛顿的力学体系和绝对时空观进行了根本性的变革。他是 （ ）
A．牛顿 　　 B．达尔文
C．法拉第 D．爱因斯坦
7． 中新社台北2005年4月19日电世界 ( http: / / www.21cnjy.com )第一高楼台北101大楼十九日晚七时许，呼应“物理照亮世界”的活动，点亮灯光，凸现“E=mc2”，纪念伟大的科学家爱因斯坦发表相对一百周年。相对论提出的历史意义有 （ ）
①是物理学思想的一次重大革命②否定了经典力学的绝对时空论
③深刻地揭示了时间和空间的本质属性
④树立了新的时空观、运动观、物质观
A．①②③　　 B．①②③④　　
C．①③④　　 D．①②④
8． 不属于狭义相对论内容的是 （ ）
A．尺缩效应 B．空间和时间不可能离开物质而独立存在
C．钟慢效应 D．物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加
知识点3 量子论的诞生与发展
9． 人类对客观规律的认识开始从宏观世界深入到微观世界的标志是 （ ）
A．量子力学 B.广义相对论 C．经典力学 D.狭义相对论
10．利用量子理论成功地解释了光电效应现象及光的本质，进一步推动量子理论发展的是（ ）
A．牛顿 B．普朗克 C．波尔 D．爱因斯坦
11．有关量子理论，下列有关描述不正确的是 （ ）
A．与相对论一起构成了现代物理学的基础 B．改变着人们的生活
C．引发了现代科学技术的突破性进展 D．是由普朗克完成的
能力升级
12. 阅读下列材料，回答相关问题：
北京时间2005年4月19日晚7点40分，为纪念爱因斯坦逝世50周年，一束从美国普林斯顿大学启程周游世界的特殊光信号，将途经上海抵达北京。
　　据介绍，2005年4月 ( http: / / www.21cnjy.com )18日，是爱因斯坦逝世50周年纪念日。作为“国际物理年”重要的全球性纪念活动之一，“物理照耀世界”光束传播活动于这一天举行。美国新泽西州当地时间20点30分，一束光信号将从爱因斯坦工作过的普林斯顿大学发出，通过大洋光缆在24小时内周游地球，最后返回美国。右图为“物理照耀世界”中国境内传递路线图。
请回答：
①爱因斯坦提出的相对论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一，其主要内容有哪些？
②“物理照耀世界”光束传播活动的目的在于传递什么？
综合点2
13. 阅读下列材料并回答问题：
材料一 “我不知道世人对我是怎样看法 ( http: / / www.21cnjy.com )，但是在我看来，我不过象一个在海滨玩耍的孩子，为时而发现一块比平常光滑的石子或美丽的贝壳而感到高兴；但那浩瀚的真理之海洋，却还在我的面前末曾发现呢？”
——牛顿临终遗言
材料二 有一次，一个美国记者问爱 ( http: / / www.21cnjy.com )因斯坦关于他成功的秘决。他回答：“早在1901年，我还是二十二岁的青年时我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你，那就是A=X+Y+Z! A就是成功，X就是努力工作，Y是懂得休息，Z是少说废话！这公式对我有用，我想对许多人也是一样有用。”
材料三 德国著名的物理学家普朗克 ( http: / / www.21cnjy.com )年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。” 19世纪理论物理学达到了巅峰状态，但其中也隐含着巨大的危机。海王星的发现显示出牛顿力学无比强大的理论威力，电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整，并被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂”。在人们的心目中，古典物理学已经达到了近乎完美的程度。
请回答：
（1）材料一中“光滑的石子”和“美丽的贝壳”指什么？
（2）根据材料二我们知道“秘决A=X+Y+Z”带给爱因斯坦成功，结合所学知识说明其伟大成就。
（3）你怎样理解材料三中“普朗克老师对他的告诫”？近乎完美的经典物理学存在什么局限性？
（4）通过对以上材料的分析，结合所学知识，觉得这三位科学家能给你什么启示和动力
第10课 充满魅力的书画和戏曲艺术
【重点难点解析】
1．近代科学诞生的历史背景
首先，新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科 ( http: / / www.21cnjy.com )学的迫切需要。14世纪以后，手工工场发展迅速，生产中的技术改造与机器的逐步采用，向人们提出很多新的问题，需要自然科学予以解决，以促进生产力的更大发展。同时，新兴资产阶级要求掌握政治权力，他们需要把自然科学作为反对宗教统治争取思想自由的理论武器。
其次，自然科学自身发展的需 ( http: / / www.21cnjy.com )要。经过中世纪前期的漫长黑夜，自然科学逐渐复兴。资本主义生产方式的产生和发展，不仅向自然科学提出大量的研究课题，还提供了丰富的经验材料以及新的科学实验条件。
最后，文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。文艺复兴反对盲从和迷信，提倡独立的学术研究，为资产阶级在政治上取代封建统治作舆论准备，它打破了教会的精神统治，动摇了封建制度的政治思想基础，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件。近代自然科学革命就是在文艺复兴运动的高潮中拉开序幕的，首先向宗教神学发起冲击的是天文学。随后的宗教改革摧毁了天主教会的精神独裁，对科学革命也产生了巨大的影响。在此期间，地理大发现也有重要意义，它以实践证实了地圆学说，为建立新的天文学和地理学奠定了基础，对近代科学技术的发展有不可估量的意义。更重要的是它所引起的思想观念的革命，它用实践突破了所谓经典知识界限，使人的思维方式从权威的盲目崇拜中解放出来。
2．为什么说量子理论和相对论是现代物理学的两大支柱？
（1）经典力学所适应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）量子理论的形成标志 ( http: / / www.21cnjy.com )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学的发展。
（3）特点：相对论的提出否定了经典力学 ( http: / / www.21cnjy.com )的绝对时空观，从本质上修正了狭隘经验主义建立起来的时空观，深刻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）量子理论和相对论弥补了经典力学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。
【本课问题解答】
【学思之窗】
资料略
你认为应该怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？
解题关键：适应时代的需要，推动科学的发展。
思路引领：牛顿创立经典力学；爱因斯坦提出相对论。
答案提示：牛顿确立了万有引力定律和运动三定律，之后光学、电磁学等与力学进一步统一，大大推动了物理学的发展，牛顿力学研究的是宏观世界。爱因斯坦打破了牛顿以来传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理，1916年爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。爱因斯坦的相对论发展了牛顿力学，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。
【探究学习总结】
一、本课测评
相对论和量子论的出现有什么意义？
解题关键：相对论和量子论。
思路引领：相对论和量子论与经典力学的不同处。
答案提示：相对论和量子论发现人们日常经 ( http: / / www.21cnjy.com )验之外的宏观世界和微观世界的物质运动规律，不仅推动了物理学的进步，还大大开阔了人们视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
二、学习延伸
20世纪初，爱因斯坦提出相对论后， ( http: / / www.21cnjy.com )核能研究得到迅速发展。请查找资料，了解20世纪核能研究发展的基本情况，谈一谈这一研究的发展对人类社会产生了哪些影响？
解题关键：核能的发展。
思路引领：通过上网或图书馆等途径查阅相关资料。
答案提示：略。(本题的核心是培养学生查阅资料和组织材料的能力，应该鼓励学生通过不同方式组织材料，鼓励他们积极发表意见)
课下阅读
爱因斯坦与诺贝尔奖
爱因斯坦不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的最终建立奠定了基础。为此他荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。狭义相对论现在已经被认为是非凡的贡献，但这个贡献长期不被人重视，以至于没有给他诺贝尔奖。光电效应由于是第一次明确指出光的既是波动又是粒子的性质，得到了诺贝尔奖金委员会的认可，所以爱因斯坦得到诺贝尔奖金的是光电效应，其中没有相对论。著名科技史专家许良英认为，爱因斯坦在1905年的工作其实可以获得4个诺贝尔奖，而1915年的广义相对论和1916年的受激辐射理论，又值两个诺贝尔奖。无论如何，诺贝尔物理学奖没有直接表彰爱因斯坦在狭义相对论和广义相对论方面的伟大贡献，不能不说是这一国际科学最高奖项的遗憾。
——摘选自《北京晚报》2005年2月16日
比萨斜塔的故事
在伽利略漫长的一生中发生过许多被后世纪念和记载的有名事件。也许最流行的故事是据说他于1591年在比萨斜塔顶上进行的一项实验。
这座斜塔坐落在比萨城里。这不同寻常的建筑物建造于1174年，从它造好的初期开始倾斜直到现在已倾斜了17英尺左右了。到16世纪，这座比萨斜塔成了有历史意义的建筑物，引起了来自意大利各地观光者的注意。
伽利略对那些坚决拒绝考虑他反亚里士多德观点的同事们的看法十分气愤，他决定用一种特别的证据来证明这位希腊哲学家的错误。
亚里士多德在物理方面的一个主要观点是，如果让两个重量不同的物体在地心引力的影响下落下，那么它们当中较重的一个就会落到地面。但是，像他所有的论点一样，亚里士多德没有去实验过这个论点，它只是被当作一个无可争辩的事实被人承认。
为了证明他的观点。伽利略带着两个助手和两个不同重量的铅球爬上了斜塔的顶部。登塔是很惊险的，他必须登上几百格磨损了的、滑溜溜的梯级，楼梯是在石头围墙里面，陡峭地向上盘旋。等爬到塔顶时，伽利略浑身是汗，疲劳极了。但是他要做一项伟大的工作。在愤怒和挫折激励下，他爬上了塔顶平台上的钟楼。钟娄斜向一边，角度十分可怕。他尽力克服晕眩感，身体紧贴着最高点。在这之前他还从没登上过这么高的建筑物。
他带着两个铅球站在钟楼的边缘，离地面有179英尺高。他俯瞰着整个比萨。他看见了塔底下被他说服而来的那些大学里的同事们，他伸出一只手测试了一下是否有风。那天正好没有风。
两个助手靠着钟楼的边缘站着，每人手里拿着一只铅球。在一个适当的时刻，伽利略向助手发出了信号。两个助手在同一时刻放开了手中的铅球，让它们在地心引力的作用下往下面的草地上落去。 果然，人们清楚地看见了这两个铅球几乎是同时落地，的的确确证明了亚里士多德关于落体的论点是完全错误的。
尽管有充分地证据证明：伽利略并未在此做过 ( http: / / www.21cnjy.com )落体实验，且事实上这个实验说服力也不强，但人们还是宁可信其有。因为它充满了戏剧色彩，为比萨带来了世界性声誉。
【参考答案】
第11课 物理学的重大进展
一、预习导航
（一）经典力学
1、背景①文艺复兴 ②自由落体 ③实验事实 ④近代科学 ⑤经典力学
2、创立①自然哲学的数学原理②物体运动三大定律③万有引力定律
3、特征①实验②数学
4、影响①物理②海王星
（二）相对论的创立
1、背景
2、创立①爱因斯坦
3、内容①质量②运动速度③时间④尺缩⑤钟慢⑥运动情况⑦分布状态
4、意义①物理学②绝对时空观③时间④空间⑤牛顿力学⑥相对论力学
（三）量子论的诞生和发展
（1）背景:①放射线②原子内部③粒子运动④经典力学
（2）诞生:⑤普朗克⑥量子假说
（3）发展:①爱因斯坦②光电效应③玻尔④原子⑤量子力学
（4）意义:⑥微观世界⑦相对论⑧经典力学⑨角度⑩方式
二、基础巩固：
1～5 CCBCC 6～10 DBBAD 11 D
三、能力升级
12．（1）狭义相对论认为：物体运动 ( http: / / www.21cnjy.com )时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即还会发生尺缩效应和钟慢效应；广义相对论指出：空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布。
（2）传递勇于探索、执着追求的科学精神。
13．（1）是指牛顿提出了物体运动的三大定律和万有引力定律，创立了经典力学体系，以及在其他科学领域作出的重大贡献。
（2）①爱因斯坦经过多年的研究，打破了 ( http: / / www.21cnjy.com )牛顿以来传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理，1916年爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。相对论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。②爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。
（3）①经典力学体系的建立标志着近代科学的形成，19世纪理论物理学达到了巅峰状态，物理学似乎是一门已经完成了的科学。②经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，没有涉及人们没有直接经验的微观现象。经典力学的绝对时空论认为时间和空间是绝对的。
（4）①科学真理需要勇于探索、 ( http: / / www.21cnjy.com )执着追求的精神。②人类对客观规律的认识在不断深入，科学理论在不断完善和创新，只要勇于探索、不懈追求，就能有所成就。
1、背景：（1）19世纪末20世纪初，电子和①_______的发现，使人们对物质的认识深入到②________。（2）实验证明，微观的③__________不能用④_______来说明。
2、诞生：1900年，德国物理学家⑤____________提出了⑥ 。
3、发展：
（1）①______利用量子理论成功解释了②________。
（2）丹麦物理学家③ 提出了有关④ 的量子理论。
（3）20世纪30年代，⑤ 建立起来。
4.意义
（1）使人类对⑥ 的基本认识取得革命性的进步；
（2）与⑦ 一起，构成现代物理学的基础；
（3）弥补了⑧ 在认识宏观世界和微观世界方面的不足；
（4）开阔了人们的实业，改变了人们认识世界的⑨ 和⑩ 。
1背景：19世纪，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题。
2创立：20世纪初，德国物理学家①________提出，包括狭义相对论和广义相对论。
3内容：
（1）狭义相对论：物体运动时，①___________会随着物体②_____________的增加而增大。同时，空间和③________也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生④ 效应和⑤ 效应。
（2）广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的⑥_______，也取决于物质本身的⑦_______。
4.意义：
（1）是①_________领域的一次重大革命
（2）否定了经典力学的②_________。深刻揭示了③_______和④_________的本质属性。
（3）发展了⑤___________，将其概括在⑥________之中，推动物理学发展到一个新的高度。
2、相对论的创立
3、量子论的诞生与发展
1.背景：
（1）①__________运动不仅解放了人们的思想，而且也对科学研究产生了重要影响；
（2）16世纪末17世纪初，伽利略发现了②_______定律等物理学定律，开创了以③________为根据并具有严密逻辑体系的④______，为⑤________的创立和发展奠定了基础。
2.创立： 1687年，牛顿出版了①《 》一书，提出了② 和③________________。
3.特征：（1）以① 为基础。（2）以② 为表达形式。
4.影响：（1）对解释和预见① 现象，具有决定性意义；
（2）根据万有引力定律，人们发现了② 等。
1、经典力学
“百家争鸣”和儒家思想的形成