[推荐学习]2018_2019学年高中历史专题七近代以来科学技术的辉煌第1课近代物理学的奠基人和革命

第1课近代物理学的奠基人和革命者学习本专题，一要注意从整体上进行“抓线串点”，即抓住近代以来科学技术的发展这一基本线索，从物理学、生物学、蒸汽机的改进和电气技术的应用、互联网的诞生四个方面掌握本专题的内容；二要联系物理学、生物学等相关学科的知识进行学习，运用科学技术是第一生产力的观点全方位剖析科技发展给人类社会带来的巨大进步。

[学习目标]一、认识史上的飞跃1.背景：意大利科学家伽利略创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。

2.创立(1)17世纪末，英国科学家牛顿得出了惯性定律和加速度定律，又总结出作用力和反作用力定律。

牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。

(2)牛顿成功地导出了万有引力定律。

(3)1687年，牛顿撰写的《自然哲学的数学原理》出版，标志着经典力学体系的初步建立。

3.意义(1)牛顿的力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。

(2)它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广泛的应用和验证。

[易混易错] 伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，标志着近代物理学的真正开端。

伽利略因而被誉为“近代科学之父”。

牛顿经典力学体系的建立则标志着近代科学的形成。

1.伽利略在天文学领域取得了什么主要成就？为什么人们赞誉伽利略为“近代科学之父”？提示(1)成就：伽利略观察星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。

(2)原因：伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。

2.(教材第121页学习思考)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(1)牛顿的力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。

(2)牛顿的万有引力定律不但适用于整个太阳系，而且适用于一切天体运动以及宇宙中的所有物体。

(3)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广泛的应用和验证。

(4)使科学摆脱了封建神学的束缚而不断向前发展。

二、驱走乌云的太阳1.诞生和发展(1)1879年，奥地利物理学家斯蒂芬发现黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。

(2)1900年，普朗克提出了量子概念，并在《关于正常光谱能量分布定律的理论》中对这一思想进行了阐述，标志着量子理论的诞生。

(3)1905年，德国科学家爱因斯坦用量子理论成功地解释了光电效应，得出了光具有波粒二象性的结论。

(4)1923年，法国物理学家德布罗意提出物质波理论。

(5)数年后，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。

2.影响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，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。

[历史认识] 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。

3.量子理论产生与发展经历了一个怎样的过程？其对物理学的发展产生了怎样的影响？提示(1)过程：1879年斯蒂芬发现黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系；1900年普朗克发表关于正常光谱能量分布定律的理论，标志着量子理论的诞生。

(2)影响：标志着人类对客观规律的认识开始从宏观世界深入到微观世界；从根本上改变了近代物理学中的传统观念，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。

三、爱因斯坦的“时空”1.主要内容(1)狭义相对论：1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》一文，创立了狭义相对论。

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。

(2)广义相对论：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。

2.意义(1)是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，而且说明，无论是空间还是时间都不可能单独发生变化，其改变与物质的运动和状态密不可分。

(2)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。

(3)相对论同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。

[易混易错] 爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学。

牛顿力学是力学体系的基础，是相对论力学在低速状态下的一个特例。

相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。

4.爱因斯坦的相对论和牛顿力学之间具有怎样的关系。

提示(1)牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而相对论反映的是物体高速运动的客观规律；(2)相对论否定了牛顿力学的绝对时空观，同时也继承和发展了牛顿力学，将其概括在相对论之中。

主题物理学的发展及成就1.牛顿经典力学成就史料一下面是两幅纪念牛顿的邮票[教你读史]图一是万有引力定律，图二为人类发现海王星，这说明牛顿的经典力学理论具有惊人的预见性。

[问题思考]两幅图中，图一反映了牛顿力学的什么成果？图二体现了这一成果的运用所取得的成就是什么？说明了什么？提示图一反映的是万有引力定律。

图二是指海王星的发现。

说明了牛顿力学具有惊人的预见性和巨大的理论指导意义。

史料二英国著名诗人亚历山大·蒲伯曾写过一首赞美牛顿的诗：①自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。

上帝说：“让牛顿去吧！”于是一切成为光明。

艺术家笔下的②牛顿像神一样在制定宇宙规律[教你读史]①表明由于受基督教神学的统治，科学被极大的束缚；②说明牛顿创立经典力学，实现了自然科学的第一次理论大综合，在科学史和思想史上有重要地位。

[问题思考]为什么说牛顿以前“自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里”？牛顿是怎样让“一切成为光明”的？提示牛顿以前的中世纪欧洲，基督教神学统治一切，实行愚民政策；人们普遍认为一切都是上帝创造的，都是不可知的。

牛顿的经典力学将天体的运动和地球上物体的运动概括在同一理论之中，能够完整地解释天体和地球上的一切现象，揭示了自然界的规律。

从此，科学摆脱了神学的束缚向前发展，同时也打击了神学，促进了人们思想的进一步解放。

2.量子理论史料英国著名物理学家汤姆生在展望20世纪物理学前景时讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。

”他所说的第二朵“乌云”，尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。

[教你读史]19世纪末，物理学得到了进一步发展，“黑体辐射”问题成为当时物理学的“两朵乌云”之一，也引导人们去发现量子力学。

[问题思考](1)驱走第二朵“乌云”的太阳指什么？(2)这一理论的提出有何重大意义？提示(1)指物理学上的量子理论。

(2)量子理论提出的意义：一是使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步；二是它们不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了深远的影响。

3.相对论的创立史料有一次，爱因斯坦与卓别林同时出席一个宴会，他们都受到热烈欢迎。

卓别林笑着说：“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。

”[教你读史]史料中“因为他们都不理解你”说明相对论的深奥，与日常生活经验相悖。

[问题思考](1)相对论与日常经验相悖，但在物理学上却非常合理，这给我们什么启示？(2)为什么说相对论的提出是物理学领域的一次重大革命？提示(1)这就提醒我们，不要被常识和日常经验所蒙蔽，常识并不一定是正确的，要学会辩证地看问题。

同时也说明人们对任何新生事物的认识都有一个极其艰难的过程。

(2)它否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。

它也发展了牛顿力学，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。

牛顿经典力学、相对论和量子论三者之间的关系(1)牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础。

(2)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，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。

(3)量子论和相对论的提出，使人们对物质世界的认识深入到微观领域和宏观宇宙世界，弥补了经典物理学的缺点。

量子论和相对论一起，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。

(4)三者是继承与发展的关系，一起推动了物理学的发展。

[记知识纲要][背核心术语]1.伽利略的杰出成就为牛顿经典力学的创立奠定了基础，标志着物理学的真正开端；牛顿力学体系的建立标志着近代科学的形成，是经典物理学的基础。

2.爱因斯坦的相对论并没有完全否定牛顿的力学体系，而应理解为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，牛顿力学只是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。

1.观察下图，据图可以得出西方近代自然科学发展的主要特点是( )伽利略做过实验的比萨斜塔牛顿观察苹果落地A.生活实践经验的总结B.实用性技术应用性强C.科学观察、实验的研究方法D.重视经验综合，轻视理论研究答案 C解析伽利略在比萨斜塔所做的物体落地实验和牛顿观察苹果落地都是科学观察、实验的研究方法，A、B、D符合中国古代科技发展的特点，而非近代西方科技的特点。

故本题选C。

2.中秋时节是钱塘潮的最佳观赏期，潮起潮落，美丽壮观。

苏东坡有“八月十八潮，壮观天下无”的名句。

下列哪位科学家的理论可以用来解释钱塘潮的壮观景象( )A.伽利略的自由落体定律B.牛顿的万有引力定律C.普朗克的量子理论D.爱因斯坦的相对论答案 B解析由于月球和太阳的引潮力作用，使海洋水面发生周期性涨落的潮汐现象。

牛顿的万有引力定律可以对潮汐现象作出科学的解释。

3.19世纪经典物理学被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽殿堂”，然而到了19世纪末20世纪初它却风光不再。

使“美丽殿堂”风光不再的主要原因是( )A.牛顿力学体系缺乏科学基础B.它不能解释物理学的所有问题C.人们不再重视科学研究D.相对论和量子论的诞生答案 D解析19世纪末20世纪初牛顿力学体系“风光不再”，动摇它的是量子论和相对论。

相对论否定了经典力学的绝对时空观，将牛顿的力学概括在相对论力学当中；量子论使人类的认识深入微观世界，与相对论构成了现代物理学的基础。

A、C说法错误；B不是主要原因。

故选D。

4.“使人类克服了经典物理学的危机，对微观世界的基本认识有了革命性的进展”指的是( )A.牛顿力学体系的建立B.进化论的提出C.自由落体定律的提出D.量子论的提出答案 D解析抓住“微观世界”这一题眼，结合“克服了经典物理学的危机”这个前提，进行分析判断。

A、C两项属于经典物理学成就，B项为生物学成就，均可排除，只有D项正确。

5.“根据这一理论，将时间和空间说成是绝对的是没有意义的，因为对这两种范畴的测量通常随着观察者的运动而改变。