物理學的重大進展

高二歷史必修三

一、學法指導

　　1.輕松記憶

　　（1）經典力學

內容

特征

意義

運動三大定律、萬有引力定律

實驗、數學化

統一（天上、地下的運動），標志（近代科學形成）

　　（2）相對論

內容

特征

意義

廣義、狹義

打破絕對時空觀

物理學的革命，對牛頓力學的既否定又發展

　　（3）量子論

誕生

發展

意義

量子假說

量子力學

微觀世界

　　2.重點拓展

　　（1）伽利略最早倡導并以實踐實驗加數學的方法，他所謂的實驗室理想化的實驗。牛頓的方法是“歸納－演繹”法，與從前的演繹法所不同的是，牛頓認為演繹的結果必須重新訴諸實驗確證。在二位大師這里，實驗觀察和數學演繹緊密的結合在一起，成為近代科學產生和發展的重要標志。

　　（2）愛因斯坦的相對論，在我們平時日常生活中是很難理解的，因為我們日常所接觸的都是遠遠小于光速的運動，根本無法察覺到愛因斯坦相對論所描述的相對論效應：長度變短、時鐘變慢。但是如果接近光速的運動能變成現實的話，一個以這樣速度運動的人，在另一個靜止的觀察者看來就可能只是一條線。

　　（3）牛頓力學（經典力學）的基本定律，這些定律有一個不容忽視的前提，即物體運動是在低速情況下，這些定律才適用。20世紀初，愛因斯坦提出相對論，否定了牛頓的絕對時空觀。指出時間和空間隨著物質的運動而變化。要注意理解相對論是對牛頓力學的既否定又發展。相對論發展概括了牛頓力學，牛頓力學僅是相對論中物體低速運動下的一個特例，對物體高速運動下的時空觀，則無法解釋，但是他仍然有存在的必要和價值。

　　二、知識結構

三、重難點分析　　1.17世紀物理學取得重大成就的歷史條件　　（1）14－16世紀的文藝復興，反對盲從和迷信，提倡去創造、去發現，為把自然科學從神學中解放出來創造了必要的條件；　　（2）宗教改革進一步摧毀天主教會的精神獨裁，對科學革命發生了巨大的影響；　　（3）地理大發現又以實踐證明了地緣學說，為建立新的天文學和地理學奠定了基礎。　　2.經典力學　　（1）重要奠基者──伽利略（16世紀末17世紀初）　　①貢獻：發現了自由落體定律等物理學定律。　　物理學：落體定律、勻速運動、勻加速運動定律。　　天文學：用自己制造的望遠鏡證明了哥白尼的“日心說”。　　②意義：開創以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系的近代科學，為經典力學的創立和發展奠定了基礎。　　（2）創立者——牛頓（17世紀）　　①標志：《自然哲學的數學原理》。　　②主要內容：萬有引力定律和運動三定律。　　③顯著特征：注重實驗，數學化。　　④應用：海王星的發現證明了牛頓理論的預見性、科學性。　　⑤適用范圍：只適用于宏觀物體（宏觀世界）的運動；只適用于物體運動的低速狀態，是絕對的時空論。　　3.相對論　　（1）背景：經典物理學的危機　　①19世紀末三大發現：x射線、放射性和電子。　　②經典力學無法解釋研究中的新問題，如：黑體輻射、光電效應等等。　　(2) 相對論的提出及主要內容：　　①19xx年，愛因斯坦提出狹義相對論和光速不變原理。　　②19xx年，他完成了廣義相對論的最終形式。　　（3）與牛頓力學的關系　　①相對論打破了牛頓以來傳統的絕對時空觀。　　②相對論并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規律，而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規律，是對牛頓力學的繼承和發展。　　③牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態），包括在相對論體系中。　　（4）相對論建立的意義　　①相對論的提出是對近代物理學思想的一次重大革命。　　②它否定經典力學的絕對時空論，深刻地揭示了空間、時間的本質屬性。　　③它發展了牛頓力學，推動物理學發展到一個新的高度。　　4.量子論　　（1）背景：　　①19世紀末20世紀初，電子和放射性的發現。　　②實驗表明微觀粒子的運動不能用宏觀物體的運動規律進行描述。　　（2）過程　　①19xx年，德國普朗克提出量子假說。　　②愛因斯坦提出了光的量子理論。　　③玻爾提出有關原子的量子理論。　　（3）意義　　①20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。　　②標志著人類對客觀規律的認識，開始從宏觀世界深入到了微觀世界。　　③在量子論基礎上發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科學的發展。　　④對化學、生物學、醫學等科學領域都產生了重大影響，帶來了許多劃時代的技術創新，這直接推動了社會生產力的發展，從根本上改變了人類的物質生活。　　5.相對論與牛頓力學的關系　　(1)牛頓力學體系概括了物體機械運動的基本定律，這些定律有一個不容忽視的前提，即物體運動是在低速情況下，這些定律才適用。　　(2)20世紀初，愛因斯坦提出相對論，否定了牛頓的絕對時空觀，指出了時間和空間的辯證關系，即時間和空間不是絕對不變的，而是隨著物質的運動而變化，物質質量隨運動速度的變化而變化，并提出質能轉化原理，奠定了利用原子能的理論基礎，加深了人們對物質和運動的認識，在哲學和科學上都具有重大意義。　　(3)相對論發展了牛頓力學，牛頓力學是相對論力學在低速狀態下的一個特例。牛頓力學是整個力學的基礎，牛頓所創造的概念，至今仍指導著我們的物理學思想。牛頓在科學史上做出了杰出的貢獻。四、易混易錯點辨析　　例一：經典力學的產生歸根結蒂是（    ）　　a.生產力發展的結果               b.資本主義民主政治建立的結果　　c.思想解放的結果                 d.牛頓不懈努力的結果　　答案：a。　　辨析：生產力的不斷進步對科學技術提出新的要求，推動著科學技術的發展。故答案為a。　　例二：物理學的真正開端是（    ）　　a.牛頓創立的經典力學體系        b.愛因斯坦提出相對論　　c.普朗克提出量子假說            d.伽利略的發現及他開始的科學研究方法　　答案：d。　　辨析：伽利略開創了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系的近代科學，為后來經典力學的創立和發展奠定了基礎。故答案為d。　　例三：“空間和時間的性質不僅取決于物質的運動情況，也取決于物質本身的分布狀態。”這是哪個科學家提出的（    ）　　a.伽利略     b.牛頓     c.愛因斯坦      d.普朗克　　答案：c　　辨析：這段論述符合愛因斯坦的廣義相對論。故答案為c。　　例四：下列對牛頓力學體系的認識不正確的是（    ）　　a.牛頓力學體系是愛因斯坦相對論中的一種特殊情況下的理論　　b.牛頓力學體系標志著近代自然科學的形成　　c.牛頓力學體系正確反映了宏觀物體低速運動的客觀規律　　d.牛頓力學體系不能適用于整個客觀世界，相對論興起后，應該否定　　答案：d　　辨析：愛因斯坦只是否定了經典力學的絕對時空觀，但是并沒有否定牛頓力學理論，因為該理論是當運動速度遠低于光速的時候適用的一種理論，因此牛頓力學體系是相對論的一種特殊情況。牛頓提出的關于物體運動三大定律，是整個力學的基礎，牛頓所創造的概念仍指導著今天的物理學思想。故答案為d。　　例五：相對論的提出是物理學思想的一次重大革命，突出表現在相對論（    ）　　①否定了經典力學的絕對時空觀 ②深刻的揭示了時間和空間的本質屬性 ③推動物理學發展到一個新高度 ④使人類對客觀世界的認識開始從宏觀世界深入到微觀世界　　a.①②③     b.②③④     c.①③④     d.①②　　答案：a。　　辨析：④是對量子論意義的表述，不符合題意。故答案為a。