2024-2025學年高中歷史第四單元近代以來世界的科學發(fā)展歷程第11課物理學的重大進展學案含解析新人教版必修3

PAGEPAGE1第11課物理學的重大進展課程標準1.了解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容，相識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。2.知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，相識其意義。重點難點1.駕馭經(jīng)典力學、相對論和量子論的主要內(nèi)容，相識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。2.理解經(jīng)典力學與相對論及量子論之間的關(guān)系。一、經(jīng)典力學1.背景(1)文藝復興運動不僅解放了人們的思想，也對科學探討產(chǎn)生了重要影響。(2)16世紀末17世紀初，伽利略發(fā)覺了自由落體定律等物理學定律，開創(chuàng)了以試驗事實為依據(jù)并具有嚴密邏輯體系的近代科學，為后來經(jīng)典力學的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎。推斷正誤(1)文藝復興和啟蒙運動解放了人們的思想，對經(jīng)典力學產(chǎn)生了重要影響。(×)(2)伽利略的杰出成就為牛頓經(jīng)典力學的創(chuàng)立奠定了基礎，標記著物理學的真正開端。(√)2.建立(1)提出：1687年，牛頓出版了《自然哲學的數(shù)學原理》一書。(2)內(nèi)容：物體運動三大定律和萬有引力定律等。(3)特征①以試驗為基礎。②以數(shù)學為表達形式。3.地位及作用：經(jīng)典力學體系對說明和預見物理現(xiàn)象，具有確定性意義。后來，依據(jù)萬有引力定律，人們發(fā)覺了海王星等。圖解歷史經(jīng)典力學二、相對論的創(chuàng)立1.背景：19世紀，隨著物理學探討的進展，經(jīng)典力學面臨著挑戰(zhàn)。2.創(chuàng)立：20世紀初的德國物理學家愛因斯坦提出。3.內(nèi)容(1)狹義相對論：物體運動時，質(zhì)量會隨著物體運動速度增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動速度的變更而變更，即會發(fā)生尺縮效應和鐘慢效應。(2)廣義相對論：空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動狀況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。4.意義(1)相對論的提出是物理學領域的一次重大革命。(2)它否定了經(jīng)典力學的確定時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。(3)它發(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。思維點撥愛因斯坦的相對論并非全面否定了牛頓力學體系。愛因斯坦的相對論只是否定了牛頓力學體系的確定時空觀，并沒有否定整個牛頓力學體系。牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例。牛頓力學是整個力學的基礎，至今仍指導著物理學的發(fā)展。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進一步發(fā)展。三、量子論的誕生與發(fā)展1.背景(1)19世紀末20世紀初，人們對物質(zhì)的相識深化到原子內(nèi)部。(2)試驗表明，微觀的粒子運動不能用經(jīng)典力學的理論來說明。2.誕生：1900年，德國物理學家普朗克提出量子假說，宣告了量子論的誕生。3.發(fā)展(1)愛因斯坦利用量子理論勝利地說明白光電效應。(2)丹麥物理學家玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論。(3)20世紀30年頭，量子力學建立起來。思維點撥愛因斯坦的相對論仍舊是對宏觀世界的探究與相識，而量子論的提出訪人類對世界的探討進入微觀世界。4.意義(1)量子論使人類對微觀世界的基本相識取得革命性的進步，成為20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。(2)量子論與相對論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基礎，彌補了經(jīng)典力學在相識宏觀世界和微觀世界方面的不足。(3)量子論與相對論的提出，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式。歸納總結(jié)經(jīng)典力學、相對論與量子論之間的關(guān)系(1)經(jīng)典力學所適用的主要是我們?nèi)粘Ｉ钪械奈锢憩F(xiàn)象，但在宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界面前，就顯得不太夠用了。(2)量子論的形成標記著人類對客觀規(guī)律的相識，起先從宏觀世界深化到微觀世界，同時，在量子理論基礎上發(fā)展起來的量子力學，極大地促進了原子物理、固體物理和原子核物理等學科的發(fā)展。(3)相對論的提出否定了經(jīng)典力學的確定時空觀，從本質(zhì)上修正了由狹隘閱歷建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。(4)量子論和相對論彌補了經(jīng)典力學的缺點，掀起了物理學的革命，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。1.印證教材觀點材料一哈雷用牛頓力學算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回來周期是75～76年，由此預言它將在1758年再次出現(xiàn)……1758年這顆彗星果真如期出現(xiàn)，因此被命名為哈雷彗星。應用1材料一中“哈雷用牛頓力學算出了1682年出現(xiàn)的彗星的軌道”，體現(xiàn)出經(jīng)典力學以試驗為基礎，以數(shù)學為表達形式的特點。材料二啟蒙思想家們信任，假如牛頓可以發(fā)覺主宰物質(zhì)世界的自然法則的話，那么用他的方法，他們也可以發(fā)覺主宰人類社會的自然法則。——[美]R.R.帕爾默《現(xiàn)代世界史》應用2材料二表明牛頓力學打擊了神學，促進了人們的思想解放，對人類自身的信念和啟蒙運動產(chǎn)生了主動影響。2.獲得材料信息材料20世紀初，相對論和量子理論出現(xiàn)，它們掀起了物理學革命，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的兩大支柱，并對其他學科產(chǎn)生了歷史性的影響。人類對自然世界的科學探究又躍上了一個新的高度?！妒澜缥幕喪贰窇貌牧蠟槭裁凑f這兩大支柱的形成使“人類對自然世界的科學探究又躍上了一個新的高度”？提示相對論和量子論彌補了經(jīng)典力學在相識宏觀世界和微觀世界方面的不足，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式?？茖W革命、工業(yè)革命及政治革命之間的相互關(guān)系斯塔夫里阿諾斯在《全球通史》中寫道：“關(guān)于這些革命(科學革命、工業(yè)革命和政治革命)，須特殊提到的另一特點是，它們并不是平行或獨立地進行的。它們相互依靠，連續(xù)地一者對另一者起作用?！苯庾x作者主要說明白歷史發(fā)展中的各個要素是相互作用、相互影響的。科學革命、工業(yè)革命以及政治革命在17、18世紀以后相互作用，共同推動了世界發(fā)展。針對練1688年，牛頓獨創(chuàng)了反射性望遠鏡。基于對三棱鏡將白光發(fā)散成可見光譜的視察，牛頓還發(fā)覺了太陽光的光譜，并發(fā)展出了顏色理論。這些成就()A.推動了物理學的接著發(fā)展B.標記近代試驗科學的開端C.挑戰(zhàn)了封建神學創(chuàng)世說D.證明白“自然界無跳動”答案A解析“1688年，牛頓獨創(chuàng)了反射性望遠鏡”“發(fā)覺了太陽光的光譜，并發(fā)展出了顏色理論”這些均是物理學的重大發(fā)覺，推動了物理學向前進步，故A項正確。1.(2024·河南三市高二期中)有學者在確定近代某科學家的成就時說：“他認為經(jīng)不起試驗檢驗的理論不是科學，一種理論，必需具有簡潔而完備的邏輯形式，必需具有相應的數(shù)學形式，才稱得上是科學理論，這一思想宣判傳統(tǒng)科學和經(jīng)院哲學的非科學性，為近代科學開創(chuàng)了新的方法論原則。”該“科學家”應是()A.否定宗教神學的哥白尼B.顛覆經(jīng)院哲學的達爾文C.揭示時空觀本質(zhì)的牛頓D.經(jīng)典力學奠基人伽利略答案D解析經(jīng)典力學的奠基人伽利略開創(chuàng)了新的方法論，以數(shù)學為表達形式，故D項正確。2.“18世紀沒有跟著以往的哲學學說中的那種思維方式亦步亦趨；相反，它依據(jù)當時自然科學的榜樣和模式樹立了自己的志向”。這個“自然科學的榜樣和模式”指()A.哥白尼的日心說 B.伽利略的試驗科學C.牛頓力學體系 D.瓦特改良蒸汽機答案C解析哥白尼日心說的提出突破了地心說，是人類相識自然界的進步，但不是真正科學的理論，故A項錯誤；伽利略的試驗科學推動物理起先走上科學的道路，故B項錯誤；牛頓力學體系為近代自然科學奠基，故C項正確；瓦特改良蒸汽機屬于技術(shù)革新層面，故D項錯誤。3.“這部巨著表明，一切能夠計時與測量的運動，無論是在地球上的還是在太陽系內(nèi)的，都可用相同的數(shù)學公式來加以描述?！边@部巨著的產(chǎn)生()A.能精確算出地球的平均密度和扁平率B.揭示了時間與空間的本質(zhì)屬性C.人類對微觀世界的基本相識取得了革命性進步D.構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架答案A解析依據(jù)“無論是在地球上的還是在太陽系內(nèi)的，都可用相同的數(shù)學公式來加以描述”并結(jié)合所學學問可推斷這部巨著是牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》。這部巨著提出了物體運動三大定律和萬有引力定律等，能精確算出地球的平均密度和扁平率，故A項正確。4.鐘慢效應是指“運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了”。由此可知，“鐘慢效應”理論()A.科學地說明白萬有引力的存在B.是對自由落體理論的新發(fā)展C.奠定了光電效應的理論基礎D.顛覆了人們傳統(tǒng)的時空觀念答案D解析材料“運動的鐘比靜止的鐘走得慢，而且，運動速度越快，鐘走的越慢，接近光速時，鐘就幾乎停止了”，揭示了時間、空間、速度、質(zhì)量間的相對關(guān)系，顛覆了人們傳統(tǒng)的確定時空觀，故D項正確。5.(2024·宣城高二期末)水平伸開的布是平坦的，而當你在布上放一個鉛球，布面就會彎曲了，這時再放一個小玻璃球在布上，它就會滾向中心的鉛球。同理，星球的質(zhì)量使四周的時空彎曲，“引力”事實上是一個時空彎曲的現(xiàn)象。材料所描述的理論()A.拓展了對宏觀世界的相識B.推動歐洲啟蒙運動進程C.發(fā)覺能量輻射的運動規(guī)律D.精確預見海王星的存在答案A解析依據(jù)“時空彎曲”等信息可推斷該理論為愛因斯坦的相對論。相對論深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性，拓展了對宏觀世界的相識，故A項正確。6.(2024·大連高二期末)諾貝爾獎得主楊振寧教授曾在中山高校說：20世紀20年頭物理學“遍地黃金”，愛因斯坦26歲時一年寫出三篇震驚世界的文章，“因為物理學幾大原則問題正在等待破解”。愛因斯坦的貢獻是()A.經(jīng)典力學體系，描述了宇宙運行的法則B.相對論，變更了人們對世界的相識角度C.量子論，對微觀世界相識有革命性進步D.以太說，否定了傳統(tǒng)以來光的傳播理論答案B解析愛因斯坦提出相對論，變更了人們對世界的相識角度，故B項正確。課時訓練題組1經(jīng)典力學1.英國數(shù)學家懷特海說：“近代力學體系的全部發(fā)展過程剛好占了兩個世紀……伽利略跨出了第一步，找到了正確的思維道路。”“伽利略跨出了第一步”是指()A.提出了量子假說B.指出了經(jīng)典力學確定時空觀的錯誤C.指出了外力是變更運動狀態(tài)的緣由，他是經(jīng)典力學體系的奠基者D.提出了物體運動的三大定律答案C解析A是普朗克的成就，B屬于愛因斯坦的相對論，D屬于牛頓的貢獻。C是對伽利略科技成果及作用的正確表述。2.假如學者斯塔夫里阿諾斯真的能夠棲身月球觀看17世紀晚期人類歷史演進的劇目，那么他在1687年能看到的精彩一幕是()A.克隆普頓獨創(chuàng)了“騾機”B.英荷兩國之間爆發(fā)第一次斗爭C.英國議會通過《權(quán)利法案》D.牛頓撰寫《自然哲學的數(shù)學原理》答案D解析騾機于1779年由英國工人克隆普頓獨創(chuàng)，故A項錯誤；1652年英荷之間爆發(fā)第一次斗爭，故B項錯誤；1689年，英國議會通過《權(quán)利法案》，故C項錯誤；1687年，牛頓撰寫《自然哲學的數(shù)學原理》，故D項正確。3.羅素寫道：“幾乎全部現(xiàn)代世界與古代世界之間的區(qū)分，都得歸功于在十七世紀取得最輝煌成就的科學?！薄笆呤兰o取得最輝煌成就的科學”指的是()A.經(jīng)典力學 B.物質(zhì)波理論C.量子理論 D.相對論答案A解析B項物質(zhì)波理論誕生于20世紀；C項和D項也都誕生在20世紀。4.他的墓志銘上寫著這樣的話：他以超乎尋常人的智力，用他所獨創(chuàng)的數(shù)學方式，第一個證明白“行星的運動和圖像，彗星的軌道和大海的潮汐”。此人可能是()A.哥白尼B.牛頓C.達爾文D.普朗克答案B解析牛頓力學定律以嚴格的數(shù)學方法和邏輯體系把宇宙間的運動統(tǒng)一起來，對人類說明與預見物理現(xiàn)象具有確定性的意義，如說明白彗星的軌道和大海的潮汐。海王星的發(fā)覺是證明牛頓力學和萬有引力定律有效性的最勝利范例，本題選B項。題組2相對論的創(chuàng)立5.(2024·廣安高二期中)1905年堪稱科學史上的“奇跡年”，愛因斯坦在這一年的貢獻推動了整個科學史的發(fā)展。愛因斯坦“在這一年的貢獻”是()A.創(chuàng)立了自由落體定律 B.創(chuàng)立了狹義相對論C.建立了近代力學體系 D.建立了廣義相對論答案B解析1905年愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對論，推動了近代物理學和整個科學史的發(fā)展，故B項正確。6.(2024·南京六校聯(lián)合體高二期末)2024年6月16日，美國激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)宣布再次探測到引力波信號，開啟了全新的引力波天文學時代。在物理學中，引力波是指時空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量，早在100年前引力波就被科學家預言。引力波最可能被哪位學者預言()A.牛頓B.愛因斯坦C.達爾文D.普朗克答案B解析材料中涉及的時間“2024年6月16日”“早在100年前”是1916年愛因斯坦提出廣義相對論的時間，故B項正確。7.計算表明，GPS衛(wèi)星搭載原子鐘每天比赤道上用戶的鐘快38μs(微秒)，也就是說，假如不進行修正而干脆采納G鐘的讀數(shù)，用戶終端上的結(jié)果每天就會累積±11.4Km的誤差?？梢哉f明“出現(xiàn)G鐘時間比赤道時間快”這一現(xiàn)象的科學理論是()A.慣性定律 B.加速度定律C.萬有引力定律 D.相對論答案D解析相對論認為時間、空間具有相對性，與題干中“GPS衛(wèi)星搭載原子鐘每天比赤道上用戶的鐘快38μs(微秒)”，即時間會隨著物體運動速度的變更而變更，故D項正確。8.(英國)皇家學會會長湯姆遜說：“愛因斯坦的相對論是人類思想史上最宏大的成就之一，或許就是最宏大的成就，它不是發(fā)覺一個孤島，而是發(fā)覺了新的科學思想的新大陸?！睈垡蛩固瓜鄬φ摰奶岢鍪俏锢韺W思想的一場重大革命。因為相對論()A.否定了牛頓的力學原理B.借鑒了德國科學家普朗克的學說C.揭示了時間、空間并非確定不變的屬性D.修正了能量質(zhì)量相互轉(zhuǎn)化的理論答案C解析結(jié)合所學可知，相對論揭示了時空與物質(zhì)的本質(zhì)屬性，可以廣泛地說明不同狀態(tài)下的物質(zhì)運動，創(chuàng)立了一個全新的物理學世界，極大地擴展了物理學應用的領域，同時，相對論也打破了經(jīng)典力學確定化的思維，為人們供應了辯證地看待世界的新途徑，因此相對論是人類思想史上最宏大的成就之一，故C項正確。題組3量子論的誕生與發(fā)展9.它打開了人類相識微觀世界的大門，深刻地變更了人們的生活、生產(chǎn)和觀念……標記著一個新紀元的到來！這里的“它”是指()A.經(jīng)典力學B.進化論C.量子論D.相對論答案C解析使人類的相識深化到微觀世界的是量子論的出現(xiàn)。10.英國物理學家秦斯說：“物質(zhì)的基本粒子其運動不像是鐵道上平滑走過的火車，而像是田野中跳動的袋鼠?！痹摾碚?)A.挑戰(zhàn)封建神創(chuàng)說B.揭示宇宙的運行規(guī)律C.否定經(jīng)典力學確定時空觀D.深化對微觀世界的相識答案D解析題意中提及物質(zhì)的基本粒子運動“像是田野中跳動的袋鼠”，聯(lián)系所學學問可知，普朗克假設物體在放射輻射與汲取輻射時能量的交換或變更，是以連續(xù)的方式進行的，是以確定數(shù)量的整倍數(shù)跳動式變更的。其理論深化了對微觀世界的相識，D項正確。11.(2024·周口高二期末)西方科技史專家丹皮爾指出：伽利略“把吉爾伯特的試驗方法和歸納方法與數(shù)學的演繹方法結(jié)合起來，因而發(fā)覺、并建立了物理科學的真正方法”。這里的“真正方法”()A.引發(fā)了近代自然科學的革命B.為“日心說”的提出供應了依據(jù)C.奠定了近代科學試驗的基礎D.勝利對自然界的規(guī)律進行了總結(jié)答案C解析伽利略“把吉爾伯特的試驗方法和歸納方法與數(shù)學的演繹方法結(jié)合起來”，奠定了近代科學試驗的基礎，故C項正確。12.牛頓在《自然哲學的數(shù)學原理》序言中說：“哲學的全部任務看來就在于從各種運動現(xiàn)象來探討各種自然之力，而后用這些方法論證其他的現(xiàn)象?！睋?jù)此，牛頓注意()A.總結(jié)前人的理論探討成果B.試驗和數(shù)學運算的有機結(jié)合C.試驗、理論和應用相結(jié)合D.運用哲學原理說明自然現(xiàn)象答案C解析由材料中“從各種運動現(xiàn)象來探討各種自然之力，而后用這些方法論證其他的現(xiàn)象”得出牛頓注意的是試驗、理論和應用相結(jié)合，故C項正確。13.伏爾泰認為：“1660年以來英國人幾乎在各方面都比過去任何時期更快向完備之境前進。人們對政治問題不感愛好，只間或談起克倫威爾，不再提白玫瑰斗爭，然而卻長年累月地探討牛頓學說。”伏爾泰認為()A.政治革命促進了科學革命發(fā)生B.科學革命比政治革命更重要C.啟迪民智是一個艱難的過程D.重視科學是英國勝利的重要因素答案D解析英國人更加關(guān)注牛頓力學帶來的科學革命，可見重視科學是英國勝利的重要因素，故D項正確。14.(2024·邯鄲高二期末)1907年7月，普朗克在致愛因斯坦的信中說：“相對論原理的提倡者僅僅形成了一個不大的圈子?！边@反映了()A.普朗克不接受相對論B.相對論不符合時人固有的思維觀念C.相對論遭到眾人抵制D.愛因斯坦的相對論存在重大缺陷答案B解析因為相對論變更了對時間空間的相識，不符合時人固有的思維觀念，因此“僅僅形成了一個不大的圈子”，支持者很少，故B項正確。15.(2024·眉山高二期末)19世紀末，試驗物理發(fā)覺了一些用經(jīng)典物理無法說明的新現(xiàn)象，如黑體輻射……普朗克在維恩、瑞利探討熱輻射的基礎上提出了自己的輻射定律，創(chuàng)立了量子理論。這說明()A.物理學科是一門純試驗科學B.普朗克是德國最宏大的科學家C.量子理論產(chǎn)生是歷史的必定D.量子論開啟物理學的