2019-2020学年高中历史 第4单元 近代以来世界的科学发展历程 第11课 物理学的重大进展课件

第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展一、经典力学1．背景：运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。文艺复兴2．历程(1)伽利略：发现等物理学定律，开创了以为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的建立奠定了基础。(2)牛顿：1687年，出版，提出物体运动三大定律和定律，形成了以为基础、以为表达形式的经典力学体系。自由落体定律实验事实《自然哲学的数学原理》万有引力实验数学[辩]伽利略发现的自由落体定律不是近代科学形成的标志。伽利略发现的自由落体定律等物理学定律，开创了近代科学，为经典力学的创立奠定了基础；牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志。[拓]经典力学体现了近代科学的显著特征：一是注重实验；另一个是数学化。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先驱们深信不疑的真理。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)根据定律，人们发现了海王星等。二、相对论的创立1．背景：19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学面临着挑战。2．创立：20世纪初的德国物理学家提出。3．内容(1)狭义相对论：物体运动时，会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。万有引力爱因斯坦质量运动速度(2)广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的。4．意义(1)相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。(2)它否定了经典力学的，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。(3)它发展了，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。绝对时空观牛顿力学分布状态[联]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》[辩]爱因斯坦的相对论并非全面否定了牛顿力学体系。爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学体系。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，至今仍指导着物理学的发展。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进一步发展。三、量子论的诞生与发展1．背景(1)19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到内部。(2)实验表明，微观的不能用经典力学的理论来说明。2．诞生：1900年，德国物理学家提出量子假说，宣告了量子论的诞生。3．发展(1)爱因斯坦利用量子理论成功地解释了。(2)丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。(3)20世纪30年代，建立起来。原子粒子运动普朗克光电效应量子力学4．意义(1)量子论使人类对的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。(2)量子论与一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识和微观世界方面的不足。(3)量子论与相对论的提出，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。微观世界相对论宏观世界[注]量子理论及在此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、原子核物理等学科的发展，标志着人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界，开创了物理学的新纪元。主题(一)经典力学的特征和意义[史料实证]材料一牛顿以其高超的数学才能提出了①……牛顿是第一个成功地运用公式清楚的表述力学体系公理的人。如果说牛顿是站在巨人的肩膀上，那么让他成功地站到巨人肩上的阶梯就是数学工具……而著名的牛顿力学、拉格朗日力学、哈密顿力学三大独立力学体系也是建立在三个独立的数学模型之上，它们都具有普遍的适用范围。——《经典力学建立与数学模型关系之探究》万有引力定律[解读]①是物体(质点)间由于它们的引力质量而引起的相互吸引力所遵循的规律。材料一说明了牛顿力学体系的一个显著特征：，即以数学为表达形式。数学化材料二正如伏尔泰所说的，“整个自然界、所有行星竟会服从永恒的法则……这是非常奇异的”。寻找决定人类事物的这些永恒法则，是法国革命之前的所谓的启蒙运动的实质。——斯塔夫里阿诺斯《全球通史》[思考]伏尔泰所说的“永恒的法则”是指什么？根据材料二并结合所学知识，分析牛顿经典力学对启蒙运动产生的影响。[提示]牛顿的万有引力定律。影响：既然自然界存在着“规律和法则”，那么人类社会也应该有类似的规律和法则。受此启发，启蒙思想家开始对人类社会发展规律进行探究。牛顿经典力学为启蒙思想家探究人类社会的法则提供了科学理论依据。[系统认知]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。后来科学发展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．意义(1)自然科学角度①把自然界中力学现象囊括在同一体系中，是人类认识自然历史上对自然规律的第一次总结与概括。②有助于人类解释和预见物理现象，是经典物理学、天文学、现代工程力学等的理论基础。③标志着近代科学的形成和人类科学时代的开始。(2)生产力和社会发展角度：引发了第一次工业革命，使人类进入蒸汽时代。(3)哲学角度①打击了神学，促进了人类思想的进一步解放。②为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。主题(二)量子论和相对论的地位和影响[史料实证]材料一阿尔伯特·爱因斯坦的相对论产生了重大影响，该理论表明宇宙有一个空间和时间的结构。根据这一理论，将时间和空间说成是绝对的是没有意义的……对于测量者来说，空间和时间是相对的。对于门外汉来说，这些观点通常用不能理解的数学公式解释，这表明科学已经达到了能够被人类所知的界限。——杰里·本特利《新全球史》[解读]材料一说明，爱因斯坦提出相对论，主张和是相对的，这就打破了的绝对时空观。表明科学达到了能够被人类所知的界限。时间空间牛顿经典力学材料二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——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》[思考]根据材料二分析，爱因斯坦这一研究的理论基础是什么？为什么说相对论和量子论使人类对自然世界的探索又跃上了一个新的高度？[提示]理论基础：量子论的诞生。原因：相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。[系统认知]1．地位：量子论和相对论一起构成了现代物理学的基础。它们不仅对物理学本身，对自然科学，对整个人类的生活、思维都产生了不可磨灭的影响。2．影响(1)量子论是研究微观世界粒子运动规律的科学理论。量子论对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等学科领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，使人类对微观世界的认识有了革命性的进步。(2)相对论指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化，打破了传统的绝对时空观；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；相对论打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。(3)量子论和相对论弥补了经典物理学的缺陷，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。题组一经典力学1．“18世纪没有跟着以往的哲学学说中的那种思维方式亦步亦趋；相反，它按照当时自然科学的榜样和模式树立了自己的理想”。这个“自然科学的榜样和模式”指()A．哥白尼的日心说B．伽利略的实验科学C．牛顿力学体系D．瓦特改良蒸汽机解析：哥白尼日心说的提出突破了地心说，是人类认识自然界的进步，但不是真正科学的理论，故A项错误；伽利略的实验科学推动物理开始走上科学的道路，故B项错误；牛顿力学体系标志着近代科学形成和人类科学时代的开始，故C项正确；瓦特改良蒸汽机属于技术革新层面，故D项错误。答案：C2．如果学者斯塔夫里阿诺斯真的能够栖身月球观看17世纪晚期人类历史演进的剧目，那么他在1687年能看到的精彩一幕是()A．克隆普顿发明了骡机B．英荷两国之间爆发第一次战争C．英国议会通过《权利法案》D．牛顿出版《自然哲学的数学原理》解析：骡机于1779年由英国工人克隆普顿发明，故A项错误；1652年英荷之间爆发第一次战争，故B项错误；1689年，英国议会通过《权利法案》，故C项错误；1687年，牛顿出版《自然哲学的数学原理》，故D项正确。答案：D3．“地心引力不再被看作是一种魔幻或神秘的力量，而成了全知全能的创造者的卓越发明，通过单一的法则，使各种潮汐、卫星、行星和所有地球上的生命得以各安其所。”文中的“法则”指()A．狭义相对论B．万有引力定律C．量子论D．广义相对论解析：依据材料信息“地心引力……通过单一的法则，使各种潮汐、卫星、行星和所有地球上的生命得以各安其所”，符合牛顿万有引力定律的特点，B项正确。答案：B题组二相对论的创立4．德国科学家基尔霍夫(1824～1887)曾说：“(现在的)物理学已经无所作为，往后无非在已知规律的小数点后面加上几个数字而已。”能证明这一说法错误的物理学成就是()A．经典力学体系B．电力的广泛应用C．相对论的提出D．自由落体运动解析：20世纪初爱因斯坦提出相对论，解决了牛顿力学体系不能解决的问题，并不是只在物理学“已知规律的小数点后面加上几个数字”，答案为C。答案：C5．如图反映的是20世纪一项伟大的科学理论，该理论()A．是研究宏观物体低速运动的客观规律B．构成了近代物理学的基本理论框架C．完成人类对自然界认识史上的第一次理论大综合D．第一次阐述了四维时空和物质分布相联系的思想解析：材料反映的是相对论，反映宏观物体低速运动规律的是牛顿经典力学，故A项错误；相对论奠定了现代物理学的基础，故B项错误；牛顿完成人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，故C项错误；根据材料“实际位置”“相对位置”，可判断是爱因斯坦的相对论，故D项正确。答案：D题组三量子论的诞生6．19世纪末，实验物理发现了一些用经典物理无法解释的新现象，如黑体辐射……普朗克在维恩、瑞利研究热辐射的基础上提出了自己的辐射定律，创立了量子理论。这说明()A．物理学科是一门纯实验科学B．普朗克是德最伟大的科学家C．量子理论产生是历史的必然D．量子论开启物理学的新纪元解析：量子论是在普朗克大量实验以及前人研究基础上提出的理论，故C项正确。答案：C7．英国物理学家秦斯说：“物质的基本粒子其运动不像是铁道上平滑走过的火车，而像是田野中跳跃的袋鼠。”该理论()A．挑战封建神创说B．揭示宇宙运行规律C．否定经典力学绝对时空观D．深化微观世界认识解析：19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到了原子内部，大量的实验表明，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明，而材料中秦斯的观点则深化了人们对微观世界的认识，故D项正确。答案：D8．“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。”下列有关“这一发现”表述正确的是()A．是现代物理学的基础之一B．揭示了时间和空间的本质属性C．证实了力是改变物体运动的原因D．促进了人们深入认识宏观世界解析：解题的关键在于理解材料，从“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”这一关键信息可知该发现是微观物理学的量子力学，它与相对论一起，构成现代物理学的基础，故A项正确。B项是相对论，排除；C项是经典力学的内容，排除；量子论是解决微观物理学难题的科学理论，排除D项。答案：A