2019-2020学年高中历史 第6单元 现代世界的科技与文化 第25课 现代科学革命教案（含解析）

-1-第25课现代科学革命课程标准素养解读知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。1.从时空观念角度，理解相对论、量子理论出现的背景。2．运用史料实证和历史解释，识记相对论、量子理论的基本内容。3．从唯物史观角度，认识相对论、量子理论对现代物理学发展的重大意义。一、经典物理学的危机1．经典物理学的成就(1)在经典力学的基础上，19世纪物理学领域取得了长足的进步，把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。(2)人们把以牛顿力学为代表的经典物理学看做绝对权威的理论。2．经典物理学的危机(1)19世纪末，物理学上出现了一系列新的发现，无法用经典物理学来解释，这使得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。(2)物理学面临危机的同时，也迎来了一场伟大的革命。二、爱因斯坦与相对论1．地位20世纪初，爱因斯坦提出的相对论对物理学的发展带来了革命性的变化，爱因斯坦本人也因此成为继牛顿之后最伟大的科学家。2．内容相对论的两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。时间和空间都是物质存在的形式，时间、空间、运动、质量不是绝对不变的，而是相对的，可以互相转化。3．意义(1)相对论的提出是物理学领域最伟大的革命。它在很大程度上解决了经典物理学的危机，创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。(2)相对论也打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证地看待世界的途径。三、量子理论中的微观世界1．提出和发展(1)1900年，德国理论物理学家普朗克提出了量子假说。(2)继普朗克的量子假说之后，爱因斯坦提出了光的量子理论。(3)丹麦物理学家玻尔提出了原子的量子理论。2．意义-2-(1)量子理论是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步。(2)量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等科学领域都产生了重大影响，带来了许多划时代的技术创新，这直接推动了生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。(3)量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础，对自然科学，对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。现代物理学的两大支柱史料一(英国)皇家学会会长汤姆逊致辞说：“爱因斯坦的①相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就。”……1921年……爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，但相对论始终没有获诺贝尔奖。史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……②一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。——《爱因斯坦文集》[解读](1)史料一主要论述了相对论在人类思想史上的伟大贡献。①指相对论在人类思想上具有非常重要的地位。(2)史料二主要论述了热辐射的相关问题。②指爱因斯坦提出的光的量子理论。[思考](1)根据所学知识分析史料一为什么说相对论是“人类思想史上最伟大的成就之一”。“相对论始终没有获诺贝尔奖”说明了什么问题？【提示】原因：相对论否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性，提出了全新的时空观、运动观和物质观；发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，将物理学发展到一个新的高度。说明的问题：相对论超出了人们的日常思维、经验和感受，很难被人们理解和接受。(2)根据史料二回答，爱因斯坦这一研究的理论基础是什么？他在这一方面有何贡献？【提示】理论基础：普朗克于1900年提出的量子假说，量子理论宣告诞生。贡献：用量子理论成功解释了光电效应。-3-量子理论和相对论的共同点及说明的道理(1)共同点：从产生的背景看，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来解释，使经典物理学陷入了危机，面临着挑战。从产生的过程看，都是科学大师们敢于向权威挑战，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，量子理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。(2)说明的道理：科学的发展以前人的成果为基础，又在不断地超越前人，挑战未知世界。经典力学、量子理论和相对论之间的关系1．牛顿经典力学的创立改变了自古以来人们的认识论和方法论，为相对论的提出奠定了基础。2．量子理论和相对论的提出，弥补了经典力学在认识微观世界和宏观世界方面的不足。相对论反映的是物体高速运动的客观规律，而量子理论则是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基本理论框架，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。3．相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了牛顿力学的绝对时空观，并非对牛顿力学的全盘否定。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，是相对论的一种特例，包含在相对论力学之中。[课堂小结](教师用书独具)时空坐标答题术语1.爱因斯坦提出的相对论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，是物理学领域的一次重大革命。2．量子理论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。3．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。-4-1．下面框内对话中所论及“新的宇宙”缘于()甲：“我们总应该对这个伟大宇宙的突然灭亡而更为痛心一点吧。”乙：“什么宇宙？”甲：“昨天的宇宙呀，牛顿的宇宙，迄今为止，各种各样的宇宙系统都是我们的头脑可以理解的，这个新的宇宙却令人无法捉摸，在普通人看来，它大谬不然，这也正是它的伟大之处。”A.牛顿的力学体系B．达尔文的进化论C．爱因斯坦相对论D．普朗克的量子理论C[本题考查的是对相对论影响和内容的理解。相对论否定了经典力学的绝对时空观，所以材料中“牛顿的宇宙”是昨天的宇宙，“新的宇宙”指的是新的理论解释体系即相对论。]2．(2018·徐州高二期末)爱因斯坦在一次学术研讨会上幽默地说：“牛顿，请原谅我。”这样说是因为他()A．否定了牛顿力学体系B．创立了万有引力定律C．否定了牛顿的时空观D．成功解释了光电效应C[爱因斯坦的相对论揭示了时间和空间的相对性，其是对牛顿经典力学的继承和发展，否定牛顿力学体系的表述错误，故A项错误；牛顿创立了万有引力定律，故B项错误；相对论否定了牛顿的绝对时空观，故C项正确；爱因斯坦的光电效应与牛顿经典力学无关，故D项错误。]3．有学者指出：“爱因斯坦的狭义相对论并没有与牛顿的绝对空间——就我们使用‘绝对空间’一词所指的那种狭隘意义上来讲——最终断绝关系。”这反映出狭义相对论()A．自身存在局限B．开创全新研究领域C．超越世人认知D．否定了绝对时空观A[材料中“没有……最终断绝关系”说明狭义相对论并未完全否定牛顿力学中的“绝对空间”观，未完全解决牛顿力学中的问题，存在着一定局限性，A项正确，D项错误；材料表明，狭义相对论并未与牛顿的“绝对空间”观断绝关系，B项错误；材料涉及的是狭义相对论与牛顿力学的关系，不能反映狭义相对论的超前性，C项错误。]4．1921年，诺贝尔委员会决定授予爱因斯坦诺贝尔物理学奖，但评委会在通知他获奖的信中写道：“这次给你授奖没有考虑你在相对论(即狭义相对论)和引力论(即广义相对论)方面所做出的贡献。”这说明()A．相对论的理论体系还不够成熟B．相对论不是爱因斯坦的最大成就C．科学界还没有普遍接受相对论D．爱因斯坦还没有公开相对论成果C[狭义相对论提出于1905年，广义相对论建立于1916年，表明相对论的理论体系已-5-相当成熟，故A项错误；相对论是爱因斯坦的最大成就，故B项错误；“这次给你授奖没有考虑你的相对论(即狭义相对论)和引力论(即广义相对论)方面所做出的贡献”表明科学界还没有普遍接受相对论，故C项正确；爱因斯坦在1915年完成广义相对论的创建工作，在1916年初正式发表相关论文，故D项错误。]5．下列哪一理论的提出，使人类对微观世界的认识有了革命性的进步()A．万有引力定律B．进化论C．相对论D．量子理论D[量子理论使人类对微观世界的基本认识取得了革命性进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。]6．“新的假定必须解释旧的假定所成功地解释的一切事物；必须至少避免旧的假定的一些错误；在可能之处，它应当解释旧的假定不能解释或预言的事物。”下列选项最能说明此观点的是()A．地心说与日心说B．神创论与进化论C．经典力学与相对论D．量子论与相对论C[相对论发展了经典力学，把经典力学概括在相对论之中，经典力学只是相对论在低速运动状态下的一个特例，相对论是对经典力学的继承与发展，故C项正确。]7．阅读下列材料，回答问题。材料一爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。材料二爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制原子弹，以便在第二次世界大战中尽快战胜法西斯国家。1945年8月，美国先后在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。(1)“牛顿时代”在物理学上指什么时代？爱因斯坦是如何评价牛顿的？有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被抹掉。你同意这一观点吗？说出你的理由。(2)从材料二中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？解析：第(1)问，难点在于对牛顿力学体系的评价，从其与相对论关系的角度回答即可。第(2)问，考查科技发展与人类发展的关系，从正反两个方面回答。答案：(1)经典力学体系建立的时代。爱因斯坦认为，牛顿“是一位具有最高思维能力和创造力的人”，其理论对现代物理学仍然具有指导作用。不同意。牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，在欧洲启蒙思想宣扬科学、反对封建神学的运动中发挥了重要的作用，以牛顿力学为代表的经典物理学开创了一个崭新的科学时代。相对论是在经典物理学基础上发展起来的，两者之间是继承与发展而不是相互排斥的关系。(2)科学理论对科学技术的发展有巨大的推动作用，但科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。-6-