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1、高中歷史高中歷史必修必修3人民版人民版專題七近代以來科學技術的輝煌專題七近代以來科學技術的輝煌第第1課近代物理學的奠基人和革命者課近代物理學的奠基人和革命者 課標要求了解經典力學的主要內容，認識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位；知道相對論、量子論的主要內容，認識其意義。一、認識史上的飛躍牛頓力學體系1基礎：意大利科學家伽利略創(chuàng)立了 ，推翻了亞里士多德的學說。自由落體定律自由落體定律2內容(1)17世紀末，牛頓通過進一步的定量試驗，得出了 和 ，又在笛卡爾等人對碰撞運動的研究基礎上總結出作用力和反作用力定律。(牛頓的 構成了近代力學體系的基礎，成為整個近代物理學的重要支柱。)慣性定律慣性定律

2、加速度定律加速度定律運動三定律運動三定律 (2)牛頓從研究地球對月球的引力入手，綜合了 等 人的研究，運用自己創(chuàng)立的 做計算工具，成功地 導出了 定律。 (3)1687年，牛頓撰寫的 出版， 標志著經典力學體系的初步建立。開普勒開普勒微積分微積分萬有引力萬有引力自然哲學的數(shù)學原理自然哲學的數(shù)學原理3意義(1)對自然界的 做出了系統(tǒng)、合理的說明，從而完成了人類對 認識史上的第一次理論大綜合。(2)它的確立使 和 在理論上達到了相當完備的程度，同時也在生產和科學實驗中得到廣泛的應用和驗證。(3)為人們準確計算地球的平均密度和扁平率、正確解釋潮汐成因、發(fā)現(xiàn) 提供了理論指導。力學現(xiàn)象力學現(xiàn)象自然界自然

3、界力學力學天文學天文學海王星海王星深層點撥 牛頓力學體系是人類對自然規(guī)律進行的第一次理論性概括和總結，它以實驗為基礎、以數(shù)學為表達形式，是近代自然科學理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系。二、驅走烏云的太陽量子力學與量子論1誕生：1900年，德國物理學家 提出了量子概念，他在關于正常光譜能量分布定律的理論中闡述了這一思想，標志著量子理論的誕生。普朗克普朗克2發(fā)展(1)德國科學家愛因斯坦：將量子理論推廣到光學中，成功地解釋了 ，得出光具有波粒二象性的結論。(2)法國物理學家德布羅意：提出 理論。(3)奧地利、德國的物理學家建立了 。光電效應光電效應物質波物質波量子力學量子力學3意義(1)量子力

4、學成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導著人們向物質運動的各個層面進行深入探討。(2)量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念，使物理學乃至整個 的觀念都發(fā)生了重大變革。誤區(qū)警示 量子理論同愛因斯坦的相對論一起構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架，但愛因斯坦的相對論的提出比普朗克的量子理論要晚。自然科學自然科學三、愛因斯坦的“時空”相對論1主要內容(1)狹義相對論：1905年，愛因斯坦發(fā)表了 一文，創(chuàng)立了 。認為時間和空間都與物質的 有關，隨著物質 的變化而變化。(2)廣義相對論：1916年，愛因斯坦建立了 。第一次闡述了 和 相聯(lián)系的重要思想。的電動力學的電動力學論動體論動體狹義相對論狹

5、義相對論運動運動運動速度運動速度廣義相對論廣義相對論四維時空四維時空物質的分布物質的分布2意義(1)是對近代物理學理論框架的重大突破，它不僅揭示了 的可變性，而且說明，無論是空間還是時間都不可能單獨發(fā)生變化，其改變與物質的運動和狀態(tài)密不可分。( 2 ) 是 人 類 思 想 發(fā) 展 史 中 的 一 次 根 本 性 變 革 ， 同 一起，構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架?？臻g、時間空間、時間量子理論量子理論易混易錯 相對論與經典力學并不矛盾，而是對經典力學的繼承和發(fā)展。相對論只是否定了牛頓力學的絕對時空觀，并沒有否定整個牛頓力學。 主題一近代物理學成就牛頓經典力學體系1牛頓力學體系的特征是什么？有何

6、局限性？(1)特征注重實驗。實驗可以進一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間的邏輯關系，并由此得出重要的結論。力學體系的數(shù)學化。主要運用他創(chuàng)立的微積分做計算工具，這種數(shù)學化源于自然界內在的數(shù)學關系。 (2)局限性：牛頓經典力學體系建立在日常生活中常見的低速運動的物質之上。在牛頓力學體系中，存在著絕對的靜止和絕對的時間。這種絕對的時空觀符合人們的日常經驗，但無法解釋高速運動的物體運動的規(guī)律和微觀世界中的粒子，這說明牛頓力學體系面臨著危機和挑戰(zhàn)。2如何理解牛頓力學體系的歷史地位？(1)牛頓力學三定律構成了近代力學體系的基礎，成為近代物理學的重要支柱。(2)牛頓力學體系完成了人類對自然界認識史上第一次理論大綜合

7、。(3)使力學和天文學在理論上達到完備的程度，并得到應用和驗證。(4)使科學擺脫神學束縛，標志著近代科學的形成。材料18世紀時，牛頓創(chuàng)立經典力學理論后，運動三定律和萬有引力定律為人類真正認識地球、展開對太空的研究奠定了科學基礎，機械動力、天文觀察裝置的發(fā)明和使用，天體中的一顆一顆行星的發(fā)現(xiàn)又為人類正確認識宇宙帶來了希望。據材料說明牛頓經典力學包括哪些內容？結合所學知識說明其地位。答案內容：經典力學包括運動三定律(慣性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律)和萬有引力定律。地位：是人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。 用圖示法歸納近代物理學成就 主題二現(xiàn)代物理學成就量子理論和相對論1愛因斯坦

8、相對論的內涵是什么？為什么說相對論的提出是物理學領域的一次重大革命？(1)內涵狹義相對論：時間和空間隨著物質運動速度的變化而變化；廣義相對論：物質存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結構取決于物質的質量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強度。 (2)它否定了經典力學的絕對時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性。它也發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。2相對論和量子論有何巨大意義？相對論是物理學思想的一次重大革命。相對論發(fā)展了牛頓力學，否定了牛頓的絕對時空觀，指出了時間和空間的辯證關系，即時間和空間不是絕對不變的，而是隨著物質的運動而變化的；并

9、提出質能轉化原理，奠定了開發(fā)利用原子能的理論基礎，加深了人們對物質和運動的認識。 量子理論是人類對微觀世界認識的革命性進步；直接推動社會生產力的發(fā)展，從根本上改變人類的物質生活。 量子理論和相對論構成了現(xiàn)代物理學的基礎，開闊人們的視野，改變人們看世界的角度和方式，對整個人類的思維產生重要的影響。材料英國著名物理學家湯姆生在展望20世紀物理學前景時講道：“動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式，現(xiàn)在，它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了。”他所說的第二朵“烏云”，尤以黑體輻射理論出現(xiàn)的“紫外災難”最為突出。(1)驅走第二朵“烏云”的太陽指什么？誰提出來的？(2)這一理論的提出有何重大意義？答案(

10、1)指物理學上的量子理論。它是由普朗克在1900年提出的。(2)量子理論提出的意義：一是使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步；二是對化學、生物學等科學領域都產生了重大影響，推動了社會生產力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質生活；三是它們不僅對物理科學本身，對自然科學，而且對整個人類的思維都產生了深遠影響。 用圖示法歸納現(xiàn)代物理學成就 主題三近現(xiàn)代物理學的三大理論成果的關系1相對論和經典力學的關系是怎樣的？(1)相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律。(2)狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。(

11、3)牛頓力學是相對論的一種特例(宏觀物體低速運動狀態(tài))，包括在相對論體系中。2歸納近現(xiàn)代物理學的三大理論成果的關系是什么？(1)牛頓力學的創(chuàng)立為相對論的提出奠定了基礎。(2)量子理論和相對論的提出，使人們對物質世界的認識深入到微觀領域和宏觀宇宙世界。量子理論和相對論一起，構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。(3)相對論是對牛頓力學的繼承和發(fā)展，否定了牛頓力學的絕對時空觀，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。材料19世紀末，物理學的研究一方面深入到物質內部的微觀世界，放射線和電子被發(fā)現(xiàn)，另一方面擴展到整個宇宙。隨著光學等學科

12、的深入發(fā)展，人們對在光速或接近光速的運動狀態(tài)下物質的研究，超出了經典物理學的范圍。物理學中被稱為“晴空上漂浮的兩朵烏云”的兩個無法解釋的難題，其一就是以太(占據天體空間的物質)的不存在。這使得經典物理學賴以建立的絕對時空觀受到了嚴峻挑戰(zhàn)。(1)19世紀末，物理學的發(fā)展對經典物理學提出了怎樣的挑戰(zhàn)？(2)20世紀物理學的發(fā)展取得的兩項最重大的成就是什么？其發(fā)展的原因是什么？答案(1)19世紀末，物理學家的研究一方面深入到物質內部的微觀世界，另一方面擴展到整個宇宙，超出了經典物理學的范圍，經典物理學賴以建立的絕對時空觀受到了嚴峻的挑戰(zhàn)。(2)量子理論和相對論。發(fā)展原因：科技革命的推動；經典物理學出

13、現(xiàn)危機；科學理論的重大突破。 用圖示法歸納近現(xiàn)代物理學的三大理論成果 【學習思考】 1(P121)牛頓力學體系的建立為什么會引起人類認識上的巨大飛躍？提示(1)牛頓的力學體系對自然界的力學現(xiàn)象作出了系統(tǒng)、合理的說明，完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。(2)適用于整個太陽系、一切天體運動以及宇宙中的所有物體。(3)使力學和天文學在理論上達到了相當完備的程度，同時也在生產和科學實踐中得到廣泛的應用和驗證。(4)使科學擺脫了神學的束縛，向前發(fā)展。2(P123)有人說，人類可以認識比已知事物更高層次上的事物，但我們永遠不能認識宇宙的全部。你認為這種說法正確嗎？請結合你了解的知識，談談自己的

14、看法。提示正確。人的生命是有限的，而宇宙是無限的?！咀晕覝y評】(P124)簡述牛頓的主要科學成就及其影響。提示牛頓的主要科學成就是牛頓力學體系的建立，包括：慣性定律；加速度定律；作用力和反作用力定律；萬有引力定律。影響：牛頓的運動三定律構成了近代力學體系的基礎，成為整個近代物理學的重要支柱；對自然界的力學現(xiàn)象作出了系統(tǒng)的、合理的說明，從而完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合；成為近代科學形成的標志?！静牧祥喿x與思考】(P124)材料中說“相對論是人類思想史上最偉大的成就之一?！蹦阃膺@一說法嗎？為什么？提示同意。愛因斯坦相對論的建立否定了經典力學的絕對時空論，從本質上修正了由狹隘經驗建立起來的時空觀，深刻揭示了時間和空間的本質屬性。同時，他也發(fā)展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到了一個新的高度。相對論的提出，是對近代物理學理論框架的重大突破，形成全新的時空觀、運動觀和物質觀，是人類思想發(fā)展史的一次根本性變革，對整個自然科學和哲學都產生了極其深遠的影響。相對論同量子理論一起構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。