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第11课 物理学的重大进展 【学习目标】 1.了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。 2.知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
知识点一 经典力学 【历史叙述】 1．背景 (1)________________________运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。 (2)16世纪末17世纪初，伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，开创了以________________为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来________________的创立和发展奠定了基础。 2．建立 (1)标志：1687年，牛顿出版了《______________________________________》一书。 (2)内容：物体运动________________和万有引力定律等。 (3)特征：①以________为基础。②以数学为表达形式。 3．意义 经典力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义。后来，根据________________________，人们发现了海王星等。
[思维点拨] 1．牛顿力学体系是人类对自然规律进行的第一次理论性概括和总结，它以实验为基础、以数学为表达形式，是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。 2．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。 [思维点拨] 经典力学体现了近代科学的显著特征：一是注重实验；另一个是数学化。这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
【史料实证】 探究点：近代自然科学兴起与资本主义发展、思想解放运动的关系 材料一 随着资本主义萌芽的产生与发展，欧洲掀起了文艺复兴运动。文艺复兴运动不仅推动了文学艺术、思想的繁荣，也推动了哥白尼、伽利略、布鲁诺等人热衷于近代天文学的研究，推动牛顿经典力学的诞生。 材料二 欧洲启蒙思想家受被牛顿证实的万有引力定律的影响很大，他们相信不仅存在着控制物质世界的自然法则，也存在着控制人类社会的自然法则……理性被用来检验一切事物——所有的人、所有的制度、所有的传统，伟大的启蒙运动产生了。 思考 结合上述材料，分析近代自然科学的产生与资本主义发展、思想解放运动的关系。 【史论总结】 牛顿经典力学体系建立的意义 (1)理论的科学性和预见性：19世纪，人们应用牛顿万有引力定律发现了海王星。 (2)标志着近代科学的形成：经典力学体系的显著特征之一是注重实验。实验可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑关系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。 (3)牛顿物体运动三大定律和万有引力定律确立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。
答案：知识点一 历史叙述 1．(1)文艺复兴 (2)实验事实 经典力学 2．(1)自然哲学的数学原理 (2)三大定律 (3)①实验 3．万有引力定律 【史料实证】 探究点 (1)资本主义生产力的发展是近代自然科学产生的社会前提。 (2)文艺复兴为近代自然科学的产生奠定了思想基础；另一方面，以牛顿经典力学为代表的近代自然科学为启蒙运动奠定了科学基础。 知识点二 相对论的创立 【历史叙述】 1．背景 19世纪，随着物理学研究的进展，________________无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。 2．创立：20世纪初的德国物理学家________________提出了相对论。 3．内容 (1)狭义相对论：物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动____________的变化而变化，即会发生________________和钟慢效应。 (2)广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的________情况，也取决于物质本身的分布状态。 4．意义 (1)相对论的提出是________________领域的一次重大革命。 (2)它否定了______________________的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。 (3)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。
[易混易错] 爱因斯坦的相对论并未全面否定牛顿力学体系。爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学体系。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，至今仍指导着物理学的发展。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。 [归纳比较] 牛顿力学与爱因斯坦相对论的关系 爱因斯坦的相对论只否定了牛顿的绝对时空观，没有否定牛顿力学。相对论发展了牛顿经典力学，打破了传统的时空观。牛顿力学是相对论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。
[归纳总结] 牛顿经典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，是对牛顿经典力学的继承和发展。牛顿经典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。量子论则是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子论与相对论一起，构成了现代物理学的基础。
【史料实证】 探究点：相对论与经典力学的区别与联系 材料 爱因斯坦与牛顿的对话(虚拟) 爱因斯坦：你真伟大，你建立了牛顿力学框架体系，相对论中存在的问题都被你指了出来。 牛顿：你比我更伟大，相对论在许多学科中有着广泛的应用，它和量子力学一起，已成为近代物理学的两大基础理论，相对论包容了我的三条运动定律及万有引力定律。 爱因斯坦：你我的理论都有瑕疵。 牛顿：哪有十全十美的理论，大家不用我们的理论，他们没有别的理论可用，圣人、神仙也要犯错误，你我都是凡人，你我的身躯已经溶入了自然界，但是，你我的灵魂还留在人间。 思考 结合材料及所学知识，分析牛顿经典力学体系与爱因斯坦相对论的关系。 【史论总结】 相对论的提出是物理学领域的一次重大革命 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。
答案：知识点二 历史叙述 1．经典力学 2．爱因斯坦 3．(1)速度 尺缩效应 (2)运动 4．(1)物理学 (2)经典力学 【史料实证】 探究点 区别：牛顿经典力学体系反映了物体低速运动的客观规律，相对论反映了物体高速运动的客观规律。 联系：相对论是对牛顿力学体系的继承和发展。 知识点三 量子论的诞生与发展 【历史叙述】 1．背景 (1)19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，人们对物质的认识深入到了原子内部。 (2)大量的实验表明，________________运动不能用经典力学的理论来说明。 2．诞生：__________年，德国物理学家普朗克提出了量子假说，认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位__________来实现的。 3．发展 (1)爱因斯坦利用量子理论成功地解释了________________。 (2)丹麦物理学家________提出了有关原子的量子理论。 (3)20世纪30年代，________________建立起来。 4．意义 (1)使人类对________________的基本认识取得革命性的进步。 (2)与________________一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。 (3)推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的________________。
[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。
[史论要旨] (1)牛顿建立了经典力学，改变了自中世纪以来人们的认识论和方法论。经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。 (2)相对论的提出是物理学领域最伟大的革命之一。它在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证地看待世界的途径。 (3)量子理论是20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一，使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步。量子力学对其他科学领域也产生了重大影响，从根本上改变了人类的物质生活。
【史料实证】 探究点1：普朗克对物理学的贡献 材料 普朗克认为，牛顿力学并没有解决所有的问题，尤其是不能适用于原子范围。 思考 普朗克是怎样解决“原子范围”内的问题的？有何意义？
探究点2：为什么说相对论和量子论使人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度？ 【史论总结】 量子论和相对论的地位及影响 (1)地位：量子论和相对论一起构成了现代物理学的基础。 (2)影响 ①量子论是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子论对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质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，使人类对微观世界的认识有了革命性的进步。 ②相对论指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化，打破了传统的绝对时空观；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，推动物理学发展到一个新的高度；相对论打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。 ③量子论和相对论弥补了经典物理学的缺陷，掀起了物理学的革命，对物理学本身，对自然科学，对整个人类生活与思维都产生了不可磨灭的影响。
答案：知识点三 历史叙述 1．(2)微观的粒子 2．1900 量子 3．(1)光电效应 (2)玻尔 (3)量子力学 4．(1)微观世界 (2)相对论 (3)角度和方式 史料实证 探究点1 普朗克提出了量子假说，认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。 意义：标志着量子论的诞生，使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。 探究点2 相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。 |
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