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117世纪物理学取得重大成就的历史条件（1）1416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）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。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）标志：《自然哲学的数学原理》。主要内容：万有引力定律和运动三定律。显着特征：注重实验，数学化。应用：海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。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19世纪末三大发现：x射线、放射性和电子。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：19xx年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。19xx年，他完成了广义相对论的最终形式。（3）与牛顿力学的关系相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观。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。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）相对论建立的意义相对论的提出是对近代物理学思想的一次重大革命。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。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：19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。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19xx年，德国普朗克提出量子假说。爱因斯坦提出了光的量子理论。玻尔提出有关原子的量子理论。（3）意义20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。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。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。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（）否定了经典力学的绝对时空观深刻的揭示了时间和空间的本质属性推动物理学发展到一个新高度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abcd答案：a。辨析：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。