关键信息 牛顿经典力学 奠基 伽利略
建立 牛顿
内容 物体运动三大定律和万有引力定律
特征 注重实验；数学化
意义 标志着近代科学的形成
相对论 内容 狭义相对论和广义相对论
意义 否定了经典力学的绝对时空论，提示了时空的本质属性，发展了牛顿力学
量子力学 内容 普朗克提出量子假说，爱因斯坦推动了量子论的发展
意义 揭示了微观世界的运动规律，使人们的认识深入到新的层次和领域
主旨提炼 1.经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。 2.相对论的发表标志着人类迈入现代科学技术时代。
1．2006年8月24日，根据国际天文学联合会大会投票5号决议，冥王星被排除在行星行列之外，正式从九大行星中除名，而将其列入“矮行星”。右图冥王星的发现在当时是根据( )
A．哥白尼日心说的推算 B．牛顿力学的推算
C．法拉第定律的推算 D．爱因斯坦的相对论
解析：根据牛顿天体力学，1930年2月18日美国天文学家汤博发现了太阳系第九大行星冥王星。冥王星的发现引起了人们的欢呼，被认为是牛顿力学的伟大成果。
答案：B
2．有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说：“大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。”此话意指( )
A．绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦
B．相对论有悖于人们的日常经验
C．爱因斯坦的理论与人们日常生活无关
D．伟大的科学家不如著名艺术家
解析：本题命题角度新颖，相对论的提出是物理领域的一次重大革命，相对论否定了经典力学的时空观，有悖于人们的日常经验。
答案：B
3．“自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都是光明。”这样说的依据是( )
A．牛顿的自然法则成为法国启蒙思想的基础
B．牛顿发现了海王星
C．牛顿发现万有引力定律和力学三定律
D．牛顿创立了微积分学
解析：解题关键在于理解“自然规律隐藏在黑暗中”的含义，就是说在此之前还没有人发现自然规律，而牛顿则发现了。A项是影响；B项表述错误；D项是牛顿的数学贡献。
答案：C
4．第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想的是( )
A．牛顿力学 B．量子力学
C．广义相对论 D．狭义相对论
解析：本题主要考查学生对知识的再现能力。广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。
答案：C
5．阅读下列材料：
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、原子以及支配他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，将以最大法线速度离开物体。
——《爱因斯坦文集》
请回答：
(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？
解析：本题围绕量子理论选取材料，解答时要注意量子理论引起物理学的巨大变革，并依据材料2指出爱因斯坦把量子理论推广到光学中。
答案：(1)量子理论。量子理论让人们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。
(限时30分钟，满分60分)
一、选择题(每小题5分，共40分)
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2000年。然而这一观点在16世纪被某个科学家的实验推翻，推翻这一观点的是( )
A．哥白尼 B．牛顿
C．爱因斯坦 D．伽利略
解析：本题旨在考查学生对基础知识的识记能力。推翻亚里士多德观点的是伽利略。
答案：D
2．牛顿临终遗言：“我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。”牛顿所说的“光滑的石子”和“美丽的贝壳”是指( )
A．物体机械运动定律和万有引力定律
B．相对论
C．量子论
D．进化论
解析：认真通读材料，牛顿遗言是对自己一生成就的谦虚总结，所以“石子”和“贝壳”应该是物体机械运动的三大定律和万有引力定律，甚至还包括他的微积分等数学成就。
答案：A
3．(2011·徐州期末)以下哪些是牛顿在物理学方面的成就( )
①创立微积分 ②万有引力定律 ③牛顿力学三大定律④出版了《自然哲学的数学原理》
A．①②③④ B．①②
C．②③ D．②③④
解析：创立微积分是牛顿在数学方面的成就，这样含①的选项都排除，④《自然哲学的数学原理》主要是一部物理学著作，其中也包括数学、天文学等方面的研究成果。
答案：D
4．右图是国际物理年标识，为纪念某科学理论诞生100周年，联合国确定2005年为国际物理年。与之相关的科学家是( )
A．牛顿 B．达尔文
C．爱因斯坦 D．普朗克
解析：从2005年是100周年推算出这一科学理论诞生在20世纪初。爱因斯坦于1905年5月完成论文《论动体的电动力学》，独立而完整地提出了狭义相对性原理，开创物理学的新纪元。
答案：C
5．人类对自然规律的第一次理论性的概括和综合是指( )
A．牛顿力学体系的建立
B．哥白尼的“太阳中心说”
C．达尔文生物进化论的确立
D．爱因斯坦的相对论
解析：牛顿力学体系对自然界的力学现象作出了系统、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。
答案：A
6．使科学摆脱了神学束缚的标志性事件是( )
A．自由落体定律的提出 B．加速度定律的提出
C．牛顿力学体系的确立 D．相对论的提出
解析：牛顿力学体系提出的物体机械运动的三大定律和万有引力定律，把天上和地上的物体运动概括在一个理论之中，从此，它把神从无生命领域中驱逐了出去，使科学摆脱了神学的束缚。
答案：C
7．现代物理学基本理论的框架包括( )
①牛顿力学 ②量子理论 ③相对论
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
解析：牛顿力学体系是近代自然物理学的重要支柱，量子理论、相对论的提出是现代物理学的基础。
答案：C
8．(2011·烟台学业水平测试)1999年12月26日，美国《时代》周刊评选出20世纪的风云人物。《时代》周刊认为：“在许多科学领域里，特别是在探索和利用原子能和宇宙的多种作用力方面，他是值得人们记忆的人”。这个风云人物应是( )
A．牛顿 B．爱因斯坦
C．达尔文 D．居里夫人
解析：根据题干中的“探索和利用原子能和宇宙的多种作用力方面”可知，本题应选B。
答案：B
二、非选择题(20分)
9．1905年爱因斯坦发展《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”。(6分)
请回答：
(1)19世纪以来物理学取得了巨大成就。结合所学知识，完成下表。(6分)
科学家 科学理论
牛顿
爱因斯坦
量子假说
(2)新中国成立后，物理学理论的应用推动了中国国防和空间科技的发展。以下两图分别反映了我国哪两大科技成就？(2分)有何意义？(6分)
(3)就科技发展对人类社会的影响，简要谈谈你的看法或认识。(6分)
解析：本题以“世界物理年”引入考查近代物理学。回答第(1)问要注意运用教材知识；回答第(2)问要判断图片反映的科技成就；回答第(3)问要注意辩证思考，从正反两方面回答。
答案：(1)
科学家 科学理论
牛顿 经典力学
爱因斯坦 相对论
普朗克 量子假说
(2)1964年中国第一颗原子弹爆炸成功；有利于增强中国的国防力量，提高中国的国际地位，维护世界和平。2003年中国“神舟5号”载人宇宙飞船发射成功；“神舟”号宇宙飞船的成功发射，标志着中国在航天技术和运载火箭技术方面，已经迈进世界先进国家行列。
(3)科技发展极大地推动了人类社会的发展和进步，但也暴露出了某些负面效应。(共36张PPT)
数学桥又称牛顿桥，是位于剑桥大学
内的一座木桥。相传，这座桥是牛顿
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，堪称是个奇迹。后来，好奇的学生把它拆下来，想看个究竟。谁知拆下容易，恢复难！无论他们用什么方法，就是恢复不了原样，连校方也无能为力，最后，不得不用钉子固定，才重新将木桥架起来。
[课标要求]
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。
[重点提示]
1．了解量子理论和相对论创立的背景及意义。
2．认识牛顿力学体系的巨大理论指导意义，相对论是物
理学领域的一次重大革命。
3．通过对物理学成就的学习，体会伽利略和牛顿的科学
研究精神。
一 近代物理学的奠基人和革命者
专题
七近代以来科学技术的辉煌
预习全程设计
名师全程导学
训练全程跟踪
1．亚里士多德的力学思想
亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会 。
知识点一 认识史上的飞跃
静止
2．伽利略与自由落体定律
如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。伽利略的突出成就是创立了 定律，从而推翻了亚里士多德的学说。
自由落体
3．牛顿的科学贡献
(1)运动三定律的创立
17世纪末，英国科学家牛顿在认真研究伽利略自由
落体定律的基础上，通过进一步定量试验，得出了
和加速度定律，又在笛卡尔等人对碰撞运动的研究基础上总结出了作用力和 力定律。牛顿的运动三定律构成了 体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。
惯性定律
反作用
近代力学
(2)万有引力定律
牛顿还以独特的思考方式，从研究地球对月球的引力入手，综合了开普勒等人有关天体力学方面的研究成果，并运用他自己创立的微积分做计算工具，成功地导出了 定律。
(3)《自然哲学的数学原理》出版
1687年，牛顿撰写的《 》出版。书中总结了他的力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果。
万有引力
自然哲学的数学原理
4．牛顿力学体系的意义
(1)牛顿的力学体系对自然界的力学现象作出了系统的、
合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论 。
(2)万有引力定律的确立，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了广泛的应用和验证。
大综合
(3)科学摆脱了 的束缚向前发展，到19世纪，近代科
学进入了全面繁荣的时代，各门自然科学的理论体系纷纷建立起来。
神学
5．对力学体系的实践认证
(1)根据万有引力定律，人们准确地算出了地球的平均密
度和扁平率，正确地解释了 的成因。
(2)19世纪20年代，人们在制作星表时发现 的运行
轨道不是完美的椭圆，经天文学家们用万有引力定律进行计算，认定在天王星的附近可能有一颗未知行星的引力在干扰其运动，并算出了这颗行星的位置。
(3)1846年，德国天文学家加勒在认定的位置上找到了这
颗行星，后命名为 。
潮汐
天王星
海王星
[教材P121“学习思考”]
牛顿力学体系的建立为什么会引起人类认识上的巨大飞跃？
提示：牛顿力学体系对自然界的力学现象作出了系统、合理的说明，使科学摆脱了神学的束缚而不断发展，特别是海王星的发现，体现了牛顿力学体系具有惊人的科学预见力和巨大的理论指导意义。
1．背景：19世纪末，物理学界的重大研究课题是
问题。1879年，奥地利物理学家斯蒂芬发现了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。
2．量子理论的诞生
德国物理学家 发现了热辐射过程中的能量分布规律，提出了著名的量子概念，在其著作《关于正常光谱能量分布定律的理论》中阐释了这一思想，标志着 的诞生。
知识点二 驱走乌云的太阳
黑体辐射
普朗克
量子理论
3．发展：1905年，德国科学家 把普朗克的量
子理论推广到光学中，成功地解释了 ，得出了光具有波粒二象性的结论。1923年，法国物理学家德布罗意又提出了物质波理论，认为微观粒子也具有波动性，将量子论发展到一个新的高度。
4．意义：量子理论使物理学乃至整个自然科学的观念都
发生了重大变革。
爱因斯坦
光电效应
1．提出：1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力
学》，创立了狭义 。
2．内容：爱因斯坦认为时间和空间都与物质的运动有关，
随着物质运动速度的变化而变化。1916年，爱因斯坦建立了 。广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。
知识点三 爱因斯坦的“时空”
相对论
广义相对论
3．意义：爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论
框架的重大突破，其形成了全新的时空观、运动观和物质观，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。相对论同 一起，构成了现代物理学的基本理论框架。
量子理论
[教材P123“学习思考”]
你认为这种说法正确吗？请结合你了解的知识，谈谈自己的看法。
提示：这种说法是正确的。19世纪在牛顿力学体系的基础上，声学、光学、电磁学和热学等新兴学科取得了长足的进步，将人类对自然界的认识推进到前所未有的高度，经典物理学达到了顶峰。但是19世纪末，物理学的一系列新发现，无法用经典物理学来解释，然而相对论和量子理论的提出，使人类的认知领域又进一步拓宽，发展到研究宏观的宇宙世界和微观的粒子世界。人类的认识从已知的事物发展到更高层次的事物，但是宇宙未知的事物是无限的，因此我们永远不能认识宇宙的全部。
一、牛顿创立的经典力学的历史地位
1．为力学学科确定了基本概念和基本定律，使力学形
成了系统化和理论化的知识体系而达到成熟和完善，并带动了其他学科的发展。
2．把天上和地上的运动统一起来，实现了人类对自然界
认识的第一次大综合。经典力学打破了二者之间的界限，把万有引力定律和牛顿运动三定律视为宇宙间一切机械运动的普遍规律，从力学上证明了自然界的统一性。把人类对整个自然界的认识推进到一个新阶段。
3．把人们对机械运动的认识从运动学的水平提高到动力
学的水平。经典力学使人们既了解了物体怎样运动，又能够说明为什么这样运动，这标志着人类对自然界的认识更深化了一步。
4．把对物体运动状态的描述从变化的结果提高到对变化
过程的认识。
[典例1] (2010·福建高考)右图是一张历史
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] 本题考查牛顿经典力学的意义，旨在考查考生获取图片信息和调用知识分析问题的能力。由图片上的地球(The Earth)和月亮(The Moon)等关系可判断，这反映的是万有引力定律。1846年，人们根据牛顿理论发现了海王星，B项符合题意；“超越时空的梦想”是爱因斯坦的相对论，“普朗克的假说与验证”是量子力学，“比萨斜塔——亚里士多德力学学说的终结”均与题干无关，排除A、C、D三项。
[答案] B
二、量子理论和相对论的提出的共同点
1．从背景上看，19世纪末，物理学得到了极大发展，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宇宙。但是，一系列新发现无法用经典物理学解释，经典物理学陷入了危机。
2．从产生的过程看，都是敢于挑战权威，追求真理的结
果，都经历了一个产生、发展和完善的过程。如相对论经历了由狭义相对论到广义相对论的发展；量子论则经历了量子假说、光的量子理论、原子的量子理论、量子力学的发展过程。
3．从产生的主观因素看，都和爱因斯坦相关。爱因斯坦
把普朗克的量子理论推广到光学中，成功解释了光电效应；狭义相对论和广义相对论都是爱因斯坦提出的。^
[典例2] (2010·天津高考)20世纪初，提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是( )
A．普朗克 B．麦克斯韦
C．玻尔 D．爱因斯坦
[解析] 本题考查爱因斯坦在光电效应方面的贡献，旨在考查考生对基础知识的识记能力。爱因斯坦提出的光的量子理论成功地解释了光电效应问题，D项符合题意；德国物理学家普朗克提出：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的，创立了量子假说，A项不符合题意；英国科学家麦克斯韦建立了系统的电磁学理论，B项不符合题意；丹麦物理学家玻尔提出了原子的量子理论，C项不符合题意。
[答案] D
一、阅读教材P124“材料阅读与思考”。
思考：材料中说：“相对论是人类思想史上最伟大的成就之一”。你同意这一说法吗？为什么？
提示：同意。因为相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性；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；同时，也是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。
二、伽利略对科学的发展主要做出了哪些贡献？
提示：(1)在力学方面创立了自由落体定律，是经典力学的先驱。
(2)在科学研究方法上注重实验和实践，是近代实验科学的奠基者，有“天上的哥伦布”之称。
(3)否定了古希腊哲学家亚里士多德的运动观念，解放了人们的思想。
三、牛顿力学体系在17世纪产生的原因是什么？
提示：(1)17世纪时，资本主义生产发展迅速，采矿、冶金、交通以及军事等的发展，对科学尤其是力学提出了十分迫切的要求。
(2)坚实的研究基础，正如牛顿所说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”如伽利略、笛卡尔等人的研究。
(3)牛顿个人的功劳：牛顿在数学领域创立了微积分，在天文学上发现了万有引力定律，在物理学中，系统总结了三大运动定律，在光学中，发现了太阳光的光谱，发明了反射式望远镜。
