PAGEPAGE11第四單元近代以來世界的科學發展歷程學習本單元一要抓住近代以來科學技術的發展這一基本線索，從物理學、生物學、蒸汽機的改進和電氣技術的應用、互聯網的誕生幾個方面駕馭本單元的內容；二要結合物理學、生物學等相關學科的學問，運用科學技術是第一生產力的觀點，全方位剖析科技發展給人類社會帶來的巨大進步。第11課物理學的重大進展課程標準1.了解經典力學的主要內容，相識其在近代自然科學理論發展中的歷史地位。2.知道相對論、量子論的主要內容，相識其意義。學習要求1.了解伽利略、牛頓對經典力學建立的主要貢獻。2.相識經典力學在近代自然科學理論發展中的歷史地位。3.體會敬重事實，不迷信權威、勇于探究創新的科學精神。4.知道愛因斯坦相對論、普朗克量子論的主要內容。5.相識相對論、量子論的意義。6.學習愛因斯坦等科學家為科學而不斷探究的進取精神。一、經典力學1．背景(1)文藝復興運動不僅解放了人們的思想，也對科學探討產生了重要影響。(2)16世紀末17世紀初，伽利略發覺了自由落體定律等物理學定律，開創了以試驗事實為依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。推斷正誤(1)文藝復興和啟蒙運動解放了人們的思想，對經典力學產生了重要影響。(×)(2)伽利略的杰出成就為牛頓經典力學的創立奠定了基礎，標記著物理學的真正開端。(√)2．建立(1)提出：1687年，牛頓出版了《自然哲學的數學原理》一書。(2)內容：物體運動三大定律和萬有引力定律等。(3)特征①以試驗為基礎。②以數學為表達形式。3．地位及作用：經典力學體系對說明和預見物理現象，具有確定性意義。后來，依據萬有引力定律，人們發覺了海王星等。圖解歷史經典力學二、相對論的創立1．背景：19世紀，隨著物理學探討的進展，經典力學面臨著挑戰。2．創立：20世紀初的德國物理學家愛因斯坦提出。3．內容(1)狹義相對論：物體運動時，質量會隨著物體運動速度增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動速度的變更而變更，即會發生尺縮效應和鐘慢效應。(2)4．意義(1)相對論的提出是物理學領域的一次重大革命。(2)它否定了經典力學的肯定時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性。(3)它發展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，推動物理學發展到一個新的高度。思維點撥愛因斯坦的相對論并非全面否定了牛頓力學體系愛因斯坦的相對論只是否定了牛頓力學體系的肯定時空觀，并沒有否定整個牛頓力學體系。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，至今仍指導著物理學的發展。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進一步發展。三、量子論的誕生與發展1．背景(1)19世紀末20世紀初，其次次工業革命時期，人們對物質的相識深化到原子內部。(2)試驗表明，微觀的粒子運動不能用經典力學的理論來說明。2．誕生：1900年，德國物理學家普朗克提出量子假說，宣告了量子論的誕生。3．發展(1)愛因斯坦利用量子理論勝利地說明白光電效應。(2)丹麥物理學家玻爾提出了有關原子的量子理論。(3)20世紀30年頭，量子力學建立起來。思維點撥愛因斯坦的相對論仍舊是對宏觀世界的探究與相識，而量子論的提出訪人類對世界的探討進入微觀世界。4．意義(1)量子論使人類對微觀世界的基本相識取得革命性的進步，成為20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。(2)量子論與相對論一起，構成了現代物理學的基礎，彌補了經典力學在相識宏觀世界和微觀世界方面的不足。(3)量子論與相對論的提出，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式。歸納總結經典力學、相對論與量子論之間的關系(1)經典力學所適用的主要是我們日常生活中的物理現象，但在宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界面前，就顯得不太夠用了。(2)量子論的形成標記著人類對客觀規律的相識，從宏觀世界深化到微觀世界，同時，在量子理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學科的發展。(3)相對論的提出否定了經典力學的肯定時空觀，從本質上修正了由狹隘閱歷建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性，推動物理學發展到一個新的高度。(4)量子論和相對論彌補了經典力學的缺點，掀起了物理學的革命，構成了現代物理學的基本理論框架。1．印證教材觀點材料一哈雷用牛頓力學算出了1682年出現的彗星的軌道，指出它的回來周期是75～76年，應用1材料一中“哈雷用牛頓力學算出了1682年出現的彗星的軌道”，體現出經典力學以試驗為基礎，以數學為表達形式的特點。材料二啟蒙思想家們信任，假如牛頓可以發覺主宰物質世界的自然法則的話，那么用他的方法，他們也可以發覺主宰人類社會的自然法則。——[美]R.R.帕爾默《現代世界史》應用2材料二表明牛頓力學打擊了神學，促進了人們的思想解放，對人類自身的信念和啟蒙運動產生了主動影響。2．獲得材料信息材料20世紀初，相對論和量子理論出現，它們掀起了物理學革命，構成了現代物理學的兩大支柱，并對其他學科產生了歷史性的影響。人類對自然世界的科學探究又躍上了一個新的高度。——《世界文化簡史》應用材料為什么說這兩大支柱的形成使“人類對自然世界的科學探究又躍上了一個新的高度”？提示相對論和量子論彌補了經典力學在相識宏觀世界和微觀世界方面的不足，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式。科學革命、工業革命及政治革命之間的相互關系斯塔夫里阿諾斯在《全球通史》中寫道：“關于這些革命(科學革命、工業革命和政治革命)，須特殊提到的另一特點是，它們并不是平行或獨立地進行的。它們相互依靠，連續地一者對另一者起作用。”解讀作者主要說明白歷史發展中的各個要素是相互作用、相互影響的。科學革命、工業革命以及政治革命在17、18世紀以后相互作用，共同推動了世界發展。針對練1688年，牛頓獨創了反射性望遠鏡。基于對三棱鏡將白光發散成可見光譜的視察，牛頓還發覺了太陽光的光譜，并發展出了顏色理論。這些成就()A．推動了物理學的接著發展B．標記近代試驗科學的開端C．挑戰了封建神學創世說D．證明白“自然界無跳動”答案A解析“1688年，牛頓獨創了反射性望遠鏡”“發覺了太陽光的光譜，并發展出了顏色理論”這些均是物理學的重大發覺，推動了物理學向前進步，故A項正確。1．(2024·泰州高二期末)西方科技史專家丹皮爾指出：伽利略“把吉爾伯特的試驗方法和歸納方法與數學的演繹方法結合起來，因而發覺、并建立了物理科學的真正方法”。這里的“真正方法”()A．引發了近代自然科學的革命B．為“日心說”的提出供應了依據C．奠定了近代科學試驗的基礎D．勝利對自然界的規律進行了總結答案C解析哥白尼的“日心說”引發了近代自然科學的革命，故A項錯誤；“日心說”出現在伽利略成就之前，B項不符合邏輯，故B項錯誤；伽利略“把吉爾伯特的試驗方法和歸納方法與數學的演繹方法結合起來”，奠定了近代科學試驗的基礎，故C項正確；牛頓力學勝利對自然界的規律進行了總結，故D項錯誤。2．(2024·無錫高二期末)牛頓發覺了一個基本的、宇宙的法則，自然界儼然成為一架依據自然法則運行的浩大的機械裝置，這一裝置可以靠視察、試驗、測量及計算被人們相識。由此類推，支配人類社會的法則依靠人的理性也可以為人們所發覺。牛頓的這一發覺()A．影響了社會科學的發展B．具有顯明的理性色調C．揭示了宇宙運動的規律D．擺脫了宗教神學的束縛答案A解析“牛頓發覺了一個基本的、宇宙的法則……由此類推，支配人類社會的法則依靠人的理性也可以為人們所發覺”這種發覺影響了人們對社會的探討，故A項正確。3．2024年10月16日，全球多國科學家同步實行新聞發布會，宣布人類第一次干脆探測到來自雙中子星合并的引力波，引力波被認為是時空彎曲的一種效應，這種彎曲是因為質量的存在而導致。下列科學家的理論與之干脆相關的是()A．伽利略 B．牛頓C．普朗克 D．愛因斯坦答案D解析伽利略開創試驗科學，故A項錯誤；牛頓是經典力學的建立者，認為時空是肯定不變的，故B項錯誤；普朗克在微觀世界探討中提出量子論，故C項錯誤；愛因斯坦相對論揭示了時空的可變性，故D項正確。4．(2024·宿遷高二其次學期期末)1919年11月英國皇家學會會長湯姆遜致辭說：“愛因斯坦的相對論……不是發覺一個孤島，而是發覺了新的科學思想。”這種說法的主要依據是相對論()A．勝利地說明白物理學中光電效應現象B．使人們對微觀世界相識取得巨大進步C．對說明和預見物理現象有確定性意義D．變更了人們對世界相識的角度和方式答案D解析“說明白物理學中光電效應現象”是愛因斯坦用量子論獲得的成果，不是相對論問題，故A項錯誤；“對微觀世界相識取得巨大進步”是量子論的意義，故B項錯誤；“對說明和預見物理現象有確定性意義”從牛頓經典力學就起先了，故C項錯誤；相對論否定了時空不變的觀念，變更了人們對世界相識的角度和方式，故D項正確。5．(2024·徐州學業水平模擬測試卷一)1905年，愛因斯坦說明白光電效應，亦即在光的照耀下，由金屬逸出的電子的能量和光的強度無關，但和波長有關。這一說明主要是基于()A．經典力學 B．量子論C．狹義相對論 D．廣義相對論答案B解析依據題目可知愛因斯坦說明的光電效應主要是微觀世界領域的現象，與此相關的應當是量子論，故正確答案為B項。6．(2024·南通學業水平測試)2024年9月29日，中國科學家勝利實現了世界首次洲際量子保密通信，量子理論的應用將深刻影響人們的生活。量子論的創立()A．開創了以試驗為基礎的近代科學B．彌補經典力學對時空相識的不足C．對微觀世界的相識取得革命性進步D．有力挑戰了西方的封建神學創世說答案C解析題目考查量子論的影響，量子論主要拓展了人們對微觀世界的相識，屬于現代物理學范疇，與時空和封建神學創世說無關，故正確答案為C項。一、選擇題(1～9題基礎達標，10～14題實力提升)1．(2024·蘇州高二期末)英國數學家懷特海說：“近代力學體系的全部發展過程剛好占了兩個A．變更了那個時代人類對宇宙的相識，動搖了“神創論”B．開創了以試驗為依據并具有嚴密邏輯體系的近代科學C．奠定了經典物理學和天文學的基礎，標記著科學時代起先D．變更了人們對人類和其他生物在生物界中位置的看法答案B解析變更了那個時代人類對宇宙的相識，動搖了“神創論”是哥白尼的貢獻，故A項錯誤；開創了以試驗為依據并具有嚴密邏輯體系的近代科學是伽利略的貢獻，故B項正確；奠定了經典物理學和天文學的基礎，標記科學時代起先是牛頓的貢獻，故C項錯誤；變更了人們對人類和其他生物在生物界中位置的看法是達爾文的貢獻，故D項錯誤。2．(2024·鎮江高二期末)某一時期，西歐諸國出現了一系列科學獨創，科學家經常將其科學著作冠以“新”字，如培根的《新科學》、開普勒的《新天文學》、伽利略的《兩種新科學》等。這反映了()A．科學取代宗教的時代要求B．工業時代科學與技術結合C．個人的價值得到高度崇拜D．啟蒙思想在社會全面滲透答案A解析由材料中科學家將科學著作冠以“新”字，意在說明近代科學與天主教會宣揚的神學不同，因而這一舉措體現了科學取代宗教的時代要求，故A項正確。3．啟蒙思想家伏爾泰把牛頓稱作有史以來最宏大的人，主要是因為牛頓()A．通過試驗發覺了自由落體定律B．科學回答了物質運動與時空之間的關系C．極大沖擊了基督教神學創世說D．其科學理性推動了思想解放和社會進步答案D解析伽利略通過試驗發覺了自由落體定律等物理學定律，故A項錯誤；相對論否定了經典力學的肯定時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性，故B項錯誤；達爾文的進化論沖擊了基督教神學創世說，故C項錯誤。4．(2024·鹽城高二期末)愛因斯坦曾夸贊一位偉人：“他宏大而清楚的觀念，作為自然哲學領域里整個近代概念結構的基礎，將恒久保持它獨特的意義。”材料中“他”()A．發覺自由落體定律 B．發表了相對論C．提出萬有引力定律 D．提出量子假說答案C解析萬有引力定律是牛頓提出的，其代表作《自然哲學的數學原理》作為自然哲學領域里整個近代概念結構的基礎，將恒久保持它獨特的意義，故C項正確。5．(2024·鹽城高二期末)到20世紀30年頭，早期科學概念的每一種主要的假設——原子是構成自然的堅實的、不毀的、獨立的砌塊，空間和時間是獨立的肯定，一切現象具有嚴格的機械的因果關系，對自然進行客觀的視察是可能的——事實上都遭到了反對。造成這種現象出現的主要因素是()A．經典力學體系對自然界進行理論綜合B．《物種起源》發表變更了人們世界觀C．相對論揭示了時間和空間的本質屬性D．量子論建立起對物體探討的宏觀視角答案C解析經典力學體系認為“空間和時間是獨立的肯定”，與“遭到了反對”無關，故A項錯誤；《物種起源》介紹生物界進化論思想，與“空間和時間是獨立的肯定”無關，故B項錯誤；相對論揭示了時間和空間的本質屬性，反對了經典力學體系的觀點——“空間和時間是獨立的肯定”，故C項正確；量子論探討微觀領域，故D項錯誤。6．(2024·泰州姜堰區學業水平期末考試)“現在，時間能夠伸長收縮，不是在宇宙的任何地點都是勻稱的，而是與運動狀態與引力相關的。”這一描述反映的科學理論是()A．萬有引力 B．相對論C．量子論 D．生物進化論答案B解析依據材料“時間能夠伸長收縮”“與運動狀態與引力相關”等信息可知時間與時空變更有關，故與愛因斯坦的相對論相關，故正確答案為B項。7．(2024·宿遷高二期末考試)《找尋薛定諤的貓》是英國學者約翰·格里賓所著的科普圖書。以下是該書其次章的書目：“19世紀的原子論·愛因斯坦的原子論·電子·離子·X射線·放射性·原子的內部。”該章主要論述的是()A．經典力學 B．相對論C．進化論 D．量子論答案D解析依據材料中“原子論”“電子·離子”等關鍵信息可知是微觀世界領域，故正確答案為D項。8．(2024·南京學業水平模擬)近年來，我國量子科學探討成果斐然。京滬量子保密通信、量子計算機、量子衛星“墨子號”交付運用……中國量子衛星首席科學家潘建偉院士更是因中國在量子通信和量子計算機上的突破，在2024年12月登上了《自然》雜志封面。誕生百余年的量子理論正在中國綻放風采。一百多年前，首次提出量子假說的是()A．牛頓 B．愛因斯坦C．普朗克 D．達爾文答案C解析依據題目首次提出量子假說的設問，結合所學學問，可知是普朗克，故正確答案為C項。9．(2024·無錫學業水平期末測試)英國物理學家開爾文在展望20世紀物理學前景時講道：“……現在它的漂亮而晴朗的天空卻被兩朵烏云覆蓋了，第一朵烏云出現在光的波動理論上，其次朵烏云出現在關于能量均分的麥克斯韋－玻爾茲曼理論上。”不久，這兩朵烏云釀成了兩場風暴。與這兩場風暴有關的物理學成就分別是()A．相對論與量子論B．量子論與光電效應C．經典力學體系與相對論D．自由落體定律與萬有引力定律答案A解析依據材料中“光的波動理論”“能量均分”“兩場風暴”等信息可知有關的物理學成就分別是相對論和量子論，故正確答案為A項。10．(2024·海門一模)中世紀的基督教自然神學認為：憑靠人的理性從各種自然現象通過類比而推知上帝的存在及其某些屬性。包括牛頓在內科學家都堅信這種中世紀的神學觀。據此推斷()A．基督教神學有利于近代科學的發展B．近代科學建立的途徑是神學啟示C．近代科學注意采納試驗的探討方法D．近代科學強化了天主教會的權威答案A解析據材料“憑靠人的理性從各種自然現象通過類比而推知上帝的存在及其某些屬性”結合所學學問可知，“人的理性”有利于近代科學的探究和發展，故A項正確；近代科學建立的途徑是科學家的探究，不是神學啟示，故B項錯誤；材料并未涉及近代科學試驗的探討方法，故C項錯誤；近代科學肯定程度上弱化了天主教會的權威，故D項錯誤。11．(2024·揚州調研)斯塔夫里阿諾斯在《全球通史》中寫道：伽利略發覺，運動中的物體若無肯定的外力使它轉向，便作勻速直線運動；這一發覺要求人們必需能說明：為什么行星不以直線飛離，而趨于落向太陽，結果形成其橢圓形的運行軌道；為什么月亮同樣地趨于落向地球。對材料理解不正確的是()A．運動的物體若無“外力”作用便作勻速直線運動B．行星不“飛離”曾經被教會說明為是上帝的緣由C．牛頓在說明行星不墜落的緣由時發覺了三大定律D．牛頓的說明影響了整個思想文化領域及人類社會答案C解析本題要求選出錯誤的選項。牛頓在說明行星不墜落的緣由時發覺了萬有引力定律，故C項正確；故A、B、D項錯誤。12．英國物理學家秦斯說：“物質的基本粒子其運動不像是鐵道上平滑走過的火車，而像是田野中跳動的袋鼠。”該理論()A．沖破宗教神學束縛 B．揭示宇宙運行規律C．顛覆經典力學體系 D．深化微觀世界相識答案D解析秦斯對物質粒子運動的描述，明顯有利于深化那個時代人們對微觀世界的相識，故D項正確。13．(2024·南京三模)霍金在《時間簡史》中寫道：“他提出了革命性的思想，即引力不像其他種類的力，它只不過是時空不是平坦的這一事實的結果，而早先人們假定時空是平坦的。”文中的“他”()A．建立了以試驗為基礎的近代科學B．揭示自然界物體運動的基本規律C．奠定了現代物理科學探討的基礎D．開創物理學進入微觀世界的探討答案C解析相對論的提出是物理學領域的一次重大革命，否定了經典力學的肯定時空觀，與量子論一起，構成了現代物理學的基礎，與材料中“他提出了革命性的思想”“時空不是平坦的這一事實”相符，故C項正確。14．(2024·南通一模)1905年，愛因斯坦引入了粒子概念，認為在空間傳播的電磁波是由一個不行分割的“能量子”組成的，后來定名為光子。愛因斯坦的這一成就()A．屬于人類對宏觀世界的相識B．否定了經典力學的時空觀C．標記著量子力學體系的建立D．是對量子理論的勝利運用答案D解析愛因斯坦利用量子理論勝利地說明白光電效應，與材料中“引入了粒子概念”“能量子”相符，故D項正確。二、推斷題(正確的填A，錯誤的填B)15．(2024·徐州學業水平模擬測