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高中历史教案:物理学的重大进展

来源:未知 2013-12-09 字体大小: 分享到:

  高二历史必修三物理学的重大进展

  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。 #p#分页标题#e#

  (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:

  ①1905年,爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。

  ②1916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

  ①1900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。 #p#分页标题#e#

  (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 #p#分页标题#e#

  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:(2009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:(2007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:(2008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:(2008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:(2008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。 #p#分页标题#e#

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