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1、
《第11課 物理學(xué)的重大進展》導(dǎo)學(xué)案
【課標要求】:伽利略、牛頓對經(jīng)典力學(xué)建立所作的貢獻;經(jīng)典力學(xué)在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位;愛因斯坦的相對論;量子論的誕生與發(fā)展。
【考點落實】
一、經(jīng)典力學(xué)
1.背景:文藝復(fù)興運動解放了人們的思想,對科學(xué)研究產(chǎn)生了重要影響。
2.發(fā)展:(1)奠基:伽利略發(fā)現(xiàn)自由落體定律,開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并且有嚴密邏輯體系的近代科學(xué),為后來經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
(2)建立:牛頓1687年出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》提出物體運動三大定律和萬有引力定律等,形成了經(jīng)典力學(xué)體系。
3.特征:以實驗為基礎(chǔ);以數(shù)學(xué)為表達形式。
4.影響:
2、對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象,具有決定性意義;根據(jù)萬有引力定律,發(fā)現(xiàn)海王星等。
二、相對論和量子論
1.相對論:
(1)背景:19世紀,經(jīng)典力學(xué)無法解釋研究中遇到的一些新問題,面臨著挑戰(zhàn)。
(2)內(nèi)容:①狹義相對論(1905):物體運動時,質(zhì)量會隨著物體運動速度增大而增加,空間和時間也會隨著物體運動速度的變化而變化。
②廣義相對論(1916):空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動情況,也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。
(3)影響:①相對論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命。
②否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀,深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。
③發(fā)展牛頓力學(xué),將其概括在相對論力學(xué)之中,推動物理學(xué)
3、發(fā)展到新高度。
2.量子論:
(1)背景:①19世紀末20世紀初,電子和放射線發(fā)現(xiàn),人對物質(zhì)認識深入原子內(nèi)部。
②微觀的粒子運動不能用經(jīng)典力學(xué)的理論來說明。
(2)發(fā)展:①1900年,普朗克提出了量子假說,宣告量子論的誕生。
②愛因斯坦利用量子理論成功地解釋了光電效應(yīng)。
③玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論,20世紀30年代,量子力學(xué)建立起來。
(3)影響:量子論使人類對微觀世界的基本認識取得革命性的進步,成為20世紀最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一。
3.影響:(1)相對論和量子論一起,構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。
(2)相對論和量子論彌補了經(jīng)典力學(xué)在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。
4、
(3)相對論和量子論的提出,不僅推動了物理學(xué)自身的進步,而且開闊了人們的視野,改變了人們認識世界的角度和方式。
【重點突破】
1.西方近代自然科學(xué)誕生的歷史背景
(1)資本主義工商業(yè)的發(fā)展為近代自然科學(xué)的發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)并成為主要動力。
(2)新興的資產(chǎn)階級在經(jīng)濟上和政治上對自然科學(xué)的迫切需要。
(3)文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)和宗教改革的推動。
(4)自然科學(xué)自身發(fā)展的需要。
(5)優(yōu)秀科學(xué)家實踐和刻苦鉆研,也促進了科學(xué)的發(fā)展。
2.相對論與牛頓力學(xué)的關(guān)系
相對論打破了牛頓力學(xué)傳統(tǒng)的絕對時空觀,但并非全盤否定。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律,而相對論反映的是物體
5、高速運動的客觀規(guī)律,是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。相對論從內(nèi)容和體現(xiàn)的思想來看發(fā)展了牛頓力學(xué),把牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)中,牛頓力學(xué)只是相對論力學(xué)在低速運動狀態(tài)下的一個特例,但并不是說牛頓在歷史上的光輝被相對論抹掉了,牛頓所創(chuàng)造的力學(xué)概念至今仍是物理學(xué)的重要思想。
【課堂探究】
1、質(zhì)疑探究一:
閱讀下列材料:
亞里士多德認為地球是不動的,太陽、月亮、行星和恒星都以圓周為軌道圍繞地球公轉(zhuǎn)。公元2世紀,這個思想被古希臘學(xué)者托勒密精制成一個完整的宇宙學(xué)模型。然而,1514年,波蘭教士哥白尼提出了一個更簡單的模型。他的觀念是,太陽靜止的位于中心,而地球和行星圍繞著太陽做圓周運動。后來,開普勒和伽
6、利略公開支持哥白尼的理論。同時,開普勒修正了哥白尼的理論 ,提出行星不是沿著圓周而是沿著橢圓運動。……雖然他幾乎是偶然地發(fā)現(xiàn)橢圓軌道能很好地和觀測相符,但卻不能把它和他的磁力引起行星圍繞太陽運動的思想相互調(diào)和起來。只有到了更晚得多的1687年,這一切才得到解釋。這一年,英國科學(xué)家牛頓出版了他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,這部也許是物理科學(xué)中有史以來最重要的著作。
在現(xiàn)實中經(jīng)常發(fā)生的是,設(shè)計出的新理論實際是原先理論的一個擴張。例如,非常精確地觀測水星,發(fā)現(xiàn)它的運動和牛頓引力理論預(yù)言之間有一個微小的差異。20世紀初,愛因斯坦的理論預(yù)言了和牛頓理論略微不同的運動,和觀察到的相符合,而牛頓理論做不到,這
7、個事實是對愛因斯坦新理論的一個關(guān)鍵證實。
——霍金《時間簡史》
請回答:
(1)哥白尼提出了什么新的天文學(xué)理論?當(dāng)時處于什么思想文化運動發(fā)生之后?
(2)牛頓又提出了什么新的物理學(xué)定律?對牛頓的物理學(xué)貢獻作何評價?
(3)愛因斯坦又怎樣發(fā)展了牛頓的科學(xué)理論?對此作何評價?
(4)這些科學(xué)家的事跡給你什么啟示?
11.(1)理論:日心說。
運動:文藝復(fù)興。
(2)定律:物體機械運動三大定律,萬有引力定律。
評價:是近代科學(xué)形成的標志,是對自然科學(xué)的第一次理論性概括。
(3)理論:提出廣義相對論。
評價:
8、否定了牛頓的絕對時空觀,把牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)中。
(4)啟示:人類對自然的探索是不會停止的,認識是不斷由低級向高級發(fā)展的。
【鞏固練習(xí)】
1.圖9是一張歷史研究性學(xué)習(xí)活動宣傳海報的
配圖。據(jù)此判斷,下列標題中最適合于這份海報的是( )
A.“超越時空的夢想”
B.“探索與發(fā)現(xiàn):海王星”
C.“普朗克的假說與驗證”
D.“比薩斜塔——亞里士多德力學(xué)學(xué)說的終結(jié)”
2. “把能量的變化看成是跳躍式的進行,成功
地解釋了經(jīng)典理論無法解釋的某些現(xiàn)象,打破了經(jīng)典物理學(xué)中一切
過程都是連續(xù)變化的觀念?!边@一理論的誕生主要由下列哪一問題引發(fā)( )
A.研究
9、熱輻射 B.揭示時空本質(zhì)屬性 C.解釋光電效應(yīng) D.預(yù)測未知行星方位
3. 20世紀初,提出光量子假說,解決經(jīng)典物理學(xué)無法解釋的光電效應(yīng)問題的科學(xué)家是( )
A.普朗克 B.麥克斯韋 C.玻爾 D.愛因斯坦
4.有學(xué)者指出:現(xiàn)在《美國遺產(chǎn)詞典》將“科學(xué)”定義為“對自然現(xiàn)象的觀察、鑒定、描述、實驗研究與理論分析?!睆谋举|(zhì)上來說,這就是伽利略的方法。對該學(xué)者這種說法的理解正確的是( )
A.我們今天科學(xué)研究的具體方法仍然超越不了伽利略
B.伽利略的貢獻在于開創(chuàng)了現(xiàn)代科學(xué)研究的基本方法
C.自從有了伽利略,人類才開始
10、進行科學(xué)研究
D.伽利略已經(jīng)給”科學(xué)”下了精確的定義
5.英國哲學(xué)家懷特海在《科學(xué)與近代世界》一書中寫道:“伽利略說地球是動的,太陽是固定的;宗教法庭則說地球是固定的,太陽是動的,而牛頓派的天文學(xué)家則采取了一種絕對空間的理論,認為地球與太陽都是動的?!弊髡咭庠谡f明( )
A.宗教法庭曾經(jīng)熱衷于科學(xué)研究 B.科學(xué)家與宗教法庭的觀點難以調(diào)和
C.地球與太陽的運動關(guān)系難以判斷 D.科學(xué)家曾經(jīng)繼承了宗教法庭的觀點
6. “這一發(fā)現(xiàn)成為二十世紀物理學(xué)研究的基礎(chǔ),從那個時候起幾乎完全決定了物理學(xué)的發(fā)展。要是沒有這一發(fā)現(xiàn),那就不可能建立起分子、原子以及支配
11、它們變化的能量過程的有用理論?!鄙鲜霾牧鲜菒垡蛩固箤δ囊晃锢韺W(xué)成就的評價( )
A.經(jīng)典力學(xué)理論 B.萬有引力定律 C.狹義相對論 D.量子論
7. “牛頓的發(fā)現(xiàn),給人類帶來從未有過的自信。曾經(jīng)匍匐在上帝腳下的人類,終于大膽抬起頭來,開始用自己理性的眼光打量世界?!边@表明牛頓的發(fā)現(xiàn)( )
A.推動了天文學(xué)的發(fā)展 B.使人類徹底擺脫了神學(xué)的影響
C.促進了人類的思想解放 D.使人類開始關(guān)注現(xiàn)實世界
8. 20世紀初,物理學(xué)本身發(fā)生了一場革命性的變化。下列選項中推動這一變化的是( )
12、
A.電的發(fā)明和利用 B.量子論的提出和發(fā)展
C.經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展 D.原子能在軍事上的應(yīng)用
9.英國著名物理學(xué)家湯姆生在展望20世紀物理學(xué)前景時,講道:“動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式,現(xiàn)在,它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏云籠罩了。”其中第二朵“烏云”,尤以黑體輻射理論出現(xiàn)的“紫外災(zāi)難”最為突出。下列哪一理論驅(qū)散了這一“烏云”( )
A.伽利略提出自由落體定律
B.牛頓導(dǎo)出萬有引力定律
C.愛因斯坦提出相對論
D.普朗克創(chuàng)立量子理論
10.《新全球史》在評論某一項科學(xué)成果時寫道:“一個清楚明白的宇宙已經(jīng)消失,代之而來的是一個全新的宇宙。在這個宇宙中,現(xiàn)實或真實僅僅是一系列精神概念?!边@個“科學(xué)成果”是( )
A.亞里士多德有關(guān)物體運動的觀點
B.伽利略的自由落體定律
C.牛頓的物體運動三大定律
D.愛因斯坦的相對論
答案:1——5:BADBB 6——10:DCBDD
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