物理学的重大进展

　　高二历史必修三
　　一、学法指导
　　1．轻松记忆
　　（1）经典力学
　　内容
　　特征
　　意义
　　运动三大定律、万有引力定律
　　实验、数学化
　　统一（天上、地下的运动），标志（近代科学形成）
　　（2）相对论
　　内容
　　特征
　　意义
　　广义、狭义
　　打破绝对时空观
　　物理学的革命，对牛顿力学的既否定又发展
　　（3）量子论
　　诞生
　　发展
　　意义
　　量子假说
　　量子力学
　　微观世界
　　2．重点拓展
　　（1）伽利略最早倡导并以实践实验加数学的方法，他所谓的实验室理想化的实验。牛顿的方法是＂归纳－演绎＂法，与从前的演绎法所不同的是，牛顿认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证。在二位大师这里，实验观察和数学演绎紧密的结合在一起，成为近代科学产生和发展的重要标志。
　　（2）爱因斯坦的相对论，在我们平时日常生活中是很难理解的，因为我们日常所接触的都是远远小于光速的运动，根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应：长度变短、时钟变慢。但是如果接近光速的运动能变成现实的话，一个以这样速度运动的人，在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。
　　（3）牛顿力学（经典力学）的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。20世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观。指出时间和空间随着物质的运动而变化。要注意理解相对论是对牛顿力学的既否定又发展。相对论发展概括了牛顿力学，牛顿力学仅是相对论中物体低速运动下的一个特例，对物体高速运动下的时空观，则无法解释，但是他仍然有存在的必要和价值。
　　二、知识结构
　　三、重难点分析　　1．17世纪物理学取得重大成就的历史条件　　（1）14－16世纪的文艺复兴，反对盲从和迷信，提倡去创造、去发现，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件；　　（2）宗教改革进一步摧毁天主教会的精神独裁，对科学革命发生了巨大的影响；　　（3）地理大发现又以实践证明了地缘学说，为建立新的天文学和地理学奠定了基础。　　2．经典力学　　（1）重要奠基者 伽利略（16世纪末17世纪初）　　①贡献：发现了自由落体定律等物理学定律。　　物理学：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律。　　天文学：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的＂日心说＂。　　②意义：开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展奠定了基础。　　（2）创立者——牛顿（17世纪）　　①标志：《自然哲学的数学原理》。　　②主要内容：万有引力定律和运动三定律。　　③显着特征：注重实验，数学化。　　④应用：海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。　　⑤适用范围：只适用于宏观物体（宏观世界）的运动；只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论。　　3．相对论　　（1）背景：经典物理学的危机　　①19世纪末三大发现：x射线、放射性和电子。　　②经典力学无法解释研究中的新问题，如：黑体辐射、光电效应等等。　　(2) 相对论的提出及主要内容：　　①19xx年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。　　②19xx年，他完成了广义相对论的最终形式。　　（3）与牛顿力学的关系　　①相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观。　　②相对论并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义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发展。　　③牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。　　（4）相对论建立的意义　　①相对论的提出是对近代物理学思想的一次重大革命。　　②它否定经典力学的绝对时空论，深刻地揭示了空间、时间的本质属性。　　③它发展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。　　4．量子论　　（1）背景：　　①19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。　　②实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。　　（2）过程　　①19xx年，德国普朗克提出量子假说。　　②爱因斯坦提出了光的量子理论。　　③玻尔提出有关原子的量子理论。　　（3）意义　　①20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。　　②标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界。　　③在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。　　④对化学、生物学、医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，这直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。　　5．相对论与牛顿力学的关系　　(1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。　　(2)20世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观，指出了时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的，而是随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的变化而变化，并提出质能转化原理，奠定了利用原子能的理论基础，加深了人们对物质和运动的认识，在哲学和科学上都具有重大意义。　　(3)相对论发展了牛顿力学，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，牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。牛顿在科学史上做出了杰出的贡献。四、易混易错点辨析　　例一：经典力学的产生归根结蒂是（ ）　　a．生产力发展的结果 b．资本主义民主政治建立的结果　　c．思想解放的结果 d．牛顿不懈努力的结果　　答案：a。　　辨析：生产力的不断进步对科学技术提出新的要求，推动着科学技术的发展。故答案为a。　　例二：物理学的真正开端是（ ）　　a．牛顿创立的经典力学体系 b．爱因斯坦提出相对论　　c．普朗克提出量子假说 d．伽利略的发现及他开始的科学研究方法　　答案：d。　　辨析：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，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。故答案为d。　　例三：＂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分布状态。＂这是哪个科学家提出的（ ）　　a．伽利略 b．牛顿 c．爱因斯坦 d．普朗克　　答案：c　　辨析：这段论述符合爱因斯坦的广义相对论。故答案为c。　　例四：下列对牛顿力学体系的认识不正确的是（ ）　　a．牛顿力学体系是爱因斯坦相对论中的一种特殊情况下的理论　　b．牛顿力学体系标志着近代自然科学的形成　　c．牛顿力学体系正确反映了宏观物体低速运动的客观规律　　d．牛顿力学体系不能适用于整个客观世界，相对论兴起后，应该否定　　答案：d　　辨析：爱因斯坦只是否定了经典力学的绝对时空观，但是并没有否定牛顿力学理论，因为该理论是当运动速度远低于光速的时候适用的一种理论，因此牛顿力学体系是相对论的一种特殊情况。牛顿提出的关于物体运动三大定律，是整个力学的基础，牛顿所创造的概念仍指导着今天的物理学思想。故答案为d。　　例五：相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，突出表现在相对论（ ）　　①否定了经典力学的绝对时空观 ②深刻的揭示了时间和空间的本质属性 ③推动物理学发展到一个新高度 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界　　a．①②③ b．②③④ c．①③④ d．①②　　答案：a。　　辨析：④是对量子论意义的表述，不符合题意。故答案为a。
　　五、体验高考
　　例一：（xx广东历史卷，21）普朗克曾这样评论爱因斯坦的科学成就：＂这个原理在物理世界观上所引起的革命，只有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。＂文中的＂这个原理＂是　　a．日心说 b．相对论 c．量子假说 d．万有引力定律　　答案：b．　　辨析：本题用排除法。日心说是哥白尼提出的，量子假说是普朗克首先提出的，万有引力定律是牛顿经典力学的组成部分。爱因斯坦的主要学说是相对论，它的提出是物理学思想的一次革命，它否定了经典力学的绝对时空观，把物理学发展到一个新高度，普朗克高度评价爱因斯坦即基于此。故答案为b。　　例二：(xx年高考海南卷) 20世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它（ ）　　a．否定了经典力学体系　　b．打破了绝对时空观　　c．彻底解决了19世纪以来物理学面临的危机　　d．标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界　　答案：b。　　辨析：相对论是对经典力学的发展而非否定，c项错在＂彻底解决＂，标志着对物质世界的认识进入微观世界的是量子理论。故答案为b。　　例三：(xx年上海高考) ＂月亮既不会掉下来，也不会离去，那是因为它的运动正好抵消了地球的引力＂。说这句话的科学家是（ ）　　a．牛顿 b．波义耳 c．拉瓦锡 d．哥白尼　　答案：a　　辨析：注意题干中的＂引力＂，应该考查的是万有引力定律。故答案为a。　　例四：（xx年江苏单科15）一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：＂他以神一般的力量……第一个说明了行星的运动和图像。＂这位科学家应该是（ ）　　a．伽利略 b．牛顿 c．爱因斯坦 d．普朗克　　答案：b。　　辨析：伽利略自制望远镜，观测到一些肉眼看不见的行星，证明了＂日心说＂的正确性，但是并没有说明行星的运动和图像；爱因斯坦主要贡献是相对论，打破了牛顿的经典力学体系；普朗克主要是提出了＂量子假说＂。牛顿提出了物理学三大定律和万有引力定律，用科学说明了行星的运动和图像，打破了基督教之前所宣扬的＂神的力量＂。故答案为b。　　例五：（xx年广东单科21）19世纪，西方宗教信仰的虔诚度降低。与这一趋势形成无关的科学家是（ ）　　a．牛顿 b．达尔文 c．爱因斯坦 d．伽利略　　答案：c。　　辨析：爱因斯坦提出相对论是在20世纪初，与19世纪西方宗教信仰的虔诚度降低无关。故答案为c。