【精品同步课件】人教版 历史 必修3：第十一课 物理学的重大发展

(共32张PPT)
第十一课 物理学的重大发展
课程标准
1.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。
2．知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
课堂探究讲义
速效提能演练
课外视野拓展
第十一课
物理学的重大发展
教材研读学案
教材研读学案
经典力学
1．背景：文艺复兴运动对科学研究产生了重要影响。
2．伽利略
(1)成就：发现了____________等物理学定律。
(2)意义
①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。
②为_________的创立和发展奠定了基础。
自由落体定律
经典力学
3．牛顿
(1)成就：1687年，牛顿出版了《__________________》，提出了物体运动三大定律和万有引力定律等。
(2)特征
①以实验为基础。
②以数学为表达形式。
(3)意义
①这一体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。
②根据万有引力定律，人们发现了______等。
自然哲学的数学原理
海王星
图文探究
在英国剑桥大学王后学院有一座木结构的桥，相传是牛顿运用数学和力学原理设计建造的，整座桥上没有使用一根钉子，后来，有好奇的学生把它拆下来，就是恢复不了原样。其实这个故事是虚构的，但却赞扬了牛顿在数学和力学上的天才发现与成就。牛顿在数学和力学方面有哪些贡献？?
提示：(1)牛顿在数学方面是微积分的发明者之一。(2)力学方面，牛顿提出了物体运动的三大定律和万有引力定律等。
相对论的创立
1．背景：经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题。
2．创立：20世纪初爱因斯坦提出，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，质量会随着物体运动速度增大而增加。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：空间和时间的性质取决于物质的运动情况及其本身的_________。
4．意义
(1)相对论的创立是物理学领域的一次重大革命。
(2)否定了经典力学的___________，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。
(3)发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动_______发展到新的高度。
分布状态
绝对时空观
物理学
图文探究
牛顿说：“我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。”爱因斯坦说自己是站在牛顿的肩上取得了科学成就。现在，他的理论又为其后的物理学家提供了研究方向。近代以来世界科学的发展历程具有怎样的特点？结合图片说明牛顿和爱因斯坦具有怎样的优秀品质？?
提示：特点：科学是在继承前人成就的过程中不断创新发展的。优秀品质：谦虚，勇于奉献；善于吸收前人的优秀成果。
量子论的诞生与发展
1．背景
(1)电子和______的发现，使人们对物质的认识深入到原子内部。
(2)微观的粒子运动不能用________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。
放射线
经典力学
3. 发展
(1)爱因斯坦利用量子理论成功地解释了________。
(2)丹麦物理学家____提出了有关原子的量子理论。
(3)20世纪30年代，量子力学建立起来。
4．意义
(1)使人类对________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，弥补了经典力学在对世界认识上的不足。
(3)开阔了视野，改变了人们认识世界的____和方式。
光电效应
玻尔
微观世界
角度
社会连接
2010年10月1日，“嫦娥2号”发射成功，我国探月工程进入一个新阶段。19世纪末20世纪初，普朗克提出了量子假说，爱因斯坦提出了相对论，改变了人们认识世界的角度和方式。近代科技的发展对当前我国科教兴国，走自主创新之路、建设创新型国家的启示。
归纳综合
近代以来，自然科学取得了重大进展。牛顿在伽利略研究基础上，创建了万有引力定律和力学三定律，建立了经典力学，改变了自中世纪以来人
们的认识论和方法论。爱因斯坦提出了相对论，否定了经典力学的绝对时空观，引起物理学领域的一次重大革命。20世纪30年代，量子力学建立，使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。相对论和量子论改变了人们认识世界的角度和方式。
课堂探究讲义
【探究核心问题】
一、量子论和相对论是现代物理学的两大支柱
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等科学的发展。
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。
二、经典力学、相对论与量子论研究领域有何不同及它们之间的关系
1．牛顿经典力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而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。
2．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．量子论则是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子论与相对论一起，构成了现代物理学的基础。
【探究热点考向】
以全新的视角考查发现海王星所体现的自然科学具有惊人的预见力
例1
(2010年高考福建文综卷)下图是一张历史研究性学习活动宣传海报的配图。据此判断，下列标题中最适合于这份海报的是(　　)
A．“超越时空的梦想”
B．“探索与发现：海王星”
C．“普朗克的假说与验证”
D．“比萨斜塔——亚里士多德力学学说的终结”
【解析】　本题对图片信息的解读要求较高，第一层信息——月球受地球引力影响绕着地球转，第二层信息——月球运行同时受到其他星体引力的影响，科学家们正是根据万有引力定律预测和计算才发现了海王星的，故选B。
【答案】　B
【解题技法】　快速解答探究型选择题
解答探究型选择题，要特别注意从材料中或情境中提取有效信息，解答这类题目一般分两步进行：第一步，分析探究情境，充分挖掘题目所蕴藏的信息，明确需要探究的主题；第二步，利用史实支撑法等分析备选项，找出符合题目要求的选项。
综合考查牛顿力学体系在物理学上的独特地位
例2
(2011年长沙学业水平检测)牛顿曾经说过：“我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。”由于伽利略、开普勒等前人的努力，牛顿才有可能用已经准备好了的材料建立起一座宏伟的经典力学大厦，这座大厦建立起来的标志是(　　)
A．《力学中的哲学原理》的发表
B．《科学的经典力学原理》的发表
C．《力学和数学的原理》的发表
D．《自然哲学的数学原理》的发表
【解析】　基础知识的掌握是历史学习中最基本的要求，本题考查对牛顿经典力学建立标志的掌握。
由上图可知牛顿的经典力学是建立在伽利略的成就之上的，其标志是《自然哲学的数学原理》的发表。
【答案】　D
【探究史料研习】
量子理论
材料1：这一发现成为20世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。
——《诺贝尔物理奖获得者》
材料2：能量子钻进物体的表面层，……把它的全部能量给予了单个电子……一个在物体内部具有动能的电子当它到达物体表面时已经失去了它的一部分能量。此外还必须假设，每个电子在离开物体时还必须为它脱离物体做一定量的功P(这是物体的特性值——按：即逸出功)。那些表面上朝着垂直方向被激发的电子，将以最大的法线速度离开物体。
——《爱因斯坦文集》
【思考】　(1)材料1所述“这一发现”指的是什么？“这一发现”对物理学领域产生了什么影响？
(2)材料2反映的是什么物理效应？这一效应与材料1“这一发现”的关系是什么？
【提示】　(1)量子理论。量子理论从根本上改变了近代物理学中的传统观念，指导人们向物质运动的各个层面进行深入探讨，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。
(2)光电效应。爱因斯坦把量子理论推广到光学中，成功地解释了光电效应。
速效提能演练
课外视野拓展
爱因斯坦轶事
爱因斯坦(1879～1955)
爱因斯坦上小学的时候，曾发生过这样一件事：有一次上手工课，老师抱着一大堆学生的手工作品走进教室，只见她从中拿出一只很不像样的小木凳，高高举起，气愤地说：“你们有谁见过这么糟糕的板凳？”
孩子们齐声说：“没有”。老师接着说：“我想，世界上也许不会有比这个更坏的板凳了。”
这个板凳是爱因斯坦做的。这时他低着头，低声回答：“有的。”他从书桌里拿出两只更不像样的板凳，对老师说：“这是我第一次和第二次做的，现在交给老师的是我第三次做的，尽管它并不令人满意，但总比前面的要强些。”
老师被爱因斯坦一丝不苟的精神感动了。从此，她改变了对爱因斯坦的态度，特别器重他。
附：课内答疑站
一、学思之窗(教材P56)
你认为应该怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？
提示：牛顿确立了万有引力定律和运动三大定律，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后传统的绝对时空观，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。
二、本课测评(教材P57)
相对论和量子论的出现，有什么意义？
提示：相对论和量子论发现了人们日常经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，还大大开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
三、学习延伸(教材P57)
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？
提示：(1)二战期间，德国法西斯与美国竞相发展核武器，1945年，美国在日本投放原子弹，苏联也在1949年试验成功原子弹，1957年苏联建成核电站，1964年中国制造出了原子弹。
(2)核能的研究，一方面使人类处在核战争的阴影之下，另一方面，核能的和平开发与利用，又给人们带来了生活的便利。
本部分内容讲解结束
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