岳麓版必修三：第25課　現(xiàn)代科學革命【學案】.doc

第25課現(xiàn)代科學革命編制 杜以升 審核 高二備課組 時間 2018/2/28課標要求知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認識其意義。課前案梳理知識強化雙基一、經(jīng)典物理學的危機與愛因斯坦相對論【主干知識】1經(jīng)典物理學的成就(1)在經(jīng)典力學的基礎上，19世紀物理學領域取得了長足的進步，把人類對自然界的認識推進到前所未有的深度和廣度。(2)人們把以 為代表的經(jīng)典物理學看做絕對權威的理論。2經(jīng)典物理學的危機(1)19世紀末，物理學上出現(xiàn)的一系列新的發(fā)現(xiàn)，無法用經(jīng)典物理學來解釋，這使得經(jīng)典物理學陷入了 ，面臨著挑戰(zhàn)。(2)物理學面臨危機的同時，也迎來了一場偉大的革命。3相對論的提出(1)1905年，愛因斯坦發(fā)表論動體的電動力學一文，完整地提出了 。(2)1916年，又建立了廣義相對論。4相對論的主要內(nèi)容：相對論的兩個基本原理是 和光速不變原理。時間和空間都是物質(zhì)存在的形式，時間、空間、運動、質(zhì)量是相對的，可以互相轉化。5相對論誕生的意義(1)相對論的提出為物理學的發(fā)展帶來了革命性的變化，成為現(xiàn)代物理學的一大支柱，愛因斯坦本人也成為繼牛頓之后的最偉大的科學家。(2)是物理學領域最偉大的革命，在很大程度上解決了經(jīng)典物理學的危機，創(chuàng)立了一個全新的物理學世界，極大地擴展了物理學應用的領域。(3)打破了經(jīng)典物理學 的思維模式，為人們提供了辯證地看待世界的途徑?！局攸c精講】近代科技產(chǎn)生和發(fā)展的原因（1）經(jīng)濟：商品經(jīng)濟的發(fā)展和資本主義生產(chǎn)關系的產(chǎn)生、發(fā)展是近代科技產(chǎn)生的前提和根本動力。（2）政治：資產(chǎn)階級民主政治的建立，為近代科技提供了自由發(fā)展的空間。（3）思想：思想的解放為近代科技的發(fā)展去除了精神枷鎖。文藝復興、宗教改革和啟蒙運動等思想解放運動的出現(xiàn)和發(fā)展，都為近代科技的發(fā)展創(chuàng)造了條件。 深度點撥經(jīng)典物理學的局限性17世紀牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學，經(jīng)后人不斷補充發(fā)展，日臻完善。但是，經(jīng)典物理學是以日常生活中常見的低速運動的物質(zhì)為研究對象的，在這里，時間和空間被認為是絕對的，是與物質(zhì)運動無關的因素。因此，一旦物理學研究的這種基礎發(fā)生變化，如所研究的物質(zhì)是以光速或接近光速運動時，經(jīng)典物理學的某些結論就變得不準確了。重點精講120世紀初，愛因斯坦提出的相對論，并沒有使牛頓力學失去輝煌。因為任何自然科學都經(jīng)歷了從低級到高級的發(fā)展歷程，相對論是對牛頓力學的發(fā)展，牛頓力學仍是現(xiàn)代物理學的重要基礎，二者是繼承與發(fā)展的關系，而不是相互排斥的關系。2為什么說相對論的提出是物理學領域的一次重大革命？它否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。它也發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。【重點精講】光速不變原理在狹義相對論中，指的是無論在何種慣性系中觀察，光在真空中的傳播速度都是一個常數(shù)，不隨光源和觀察者所在參考系的相對運動而改變。二、量子理論中的微觀世界【主干知識】1提出和發(fā)展(1)1900年， 提出了量子假說。(2) 提出了光的量子理論，丹麥物理學家玻爾提出了原子的量子理論。在此基礎上，量子力學建立起來了。2意義(1)量子理論是現(xiàn)代物理學的另一大支柱，是20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一，使人類對 的基本認識有了革命性的進步。(2)量子力學對許多科學領域都產(chǎn)生了重大影響，帶來了許多劃時代的技術創(chuàng)新，直接推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活。教材互補量子力學成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導著人們向物質(zhì)運動的各個層面進行深入探討。量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學中的傳統(tǒng)觀念，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發(fā)生了重大革命。(人民版)核心比較經(jīng)典力學、量子理論和相對論之間的關系(1)牛頓力學的創(chuàng)立為相對論的提出奠定了基礎。(2)相對論是對牛頓力學的繼承和發(fā)展，否定了牛頓力學的絕對時空觀，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。(3)量子理論和相對論的提出，使人們對物質(zhì)世界的認識深入到微觀領域和宏觀宇宙世界。量子理論和相對論一起，構成了現(xiàn)代物理學的基礎，開闊了人們的視野，改變了人們認識世界的角度和方式。歸納總結量子理論及在此基礎上發(fā)展起來的量子力學，極大地促進了原子物理、固體物理、原子核物理等學科的發(fā)展，標志著人類對客觀世界的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界，開創(chuàng)了物理學的新紀元。歸納總結牛頓定律與愛因斯坦相對論的關系(1)相對論否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。(2)相對論同時也發(fā)展了牛頓力學，把牛頓力學概括在相對論力學之中，牛頓力學只是相對論力學在低速運動狀態(tài)時的一個特例。狹義相對論是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。課中案合作探究突破重難探究點一 經(jīng)典物理學的危機材料 愛因斯坦與牛頓的對話(虛擬)：愛因斯坦：你真?zhèn)ゴ螅憬⒘伺ｎD力學框架體系，相對論中存在的問題都被你指了出來。牛 頓：你比我更偉大，相對論在許多學科中有著廣泛的應用，它和量子力學一起，已成為近代物理學的兩大基礎理論，相對論包容了我的三條運動定律及萬有引力定律。愛因斯坦：你我的理論都有瑕疵。牛 頓：哪有十全十美的理論，大家不用我們的理論，他們沒有別的理論可用，圣人、神仙也要犯錯誤，你我都是凡人，你我的身軀已經(jīng)融入了自然界，但是，你我的靈魂還留在人間。毛民義：相對論網(wǎng)站(1)根據(jù)材料探究牛頓力學體系與愛因斯坦相對論的關系。(2)牛頓說“你我的靈魂還留在人間”，他們留給人類的“靈魂”是什么？探究點二 愛因斯坦及其相對論材料一 愛因斯坦說過這樣的名言：“一個人對社會的價值首先取決于他的感情、思想和行動對增進人類利益有多大作用?！?20世紀最后一期的時代周刊也將其評選為“世紀人物”，稱他為“天才、政治難民、人道主義者、原子和宇宙謎的開啟者”“以其偉大的思想和無與倫比的形象獨占鰲頭”。材料二 當原子彈從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦痛心地說：“早知如此，我寧可當個修表匠！”愛因斯坦的懊悔，代表了人類良知的高度，是人類良心發(fā)出的最強音。(1)依據(jù)材料一及所學知識，闡述這位偉大人物對人類的貢獻。(2)探究材料二中愛因斯坦關于原子彈的觀點。(3)從愛因斯坦話中分析，應如何對待科學的發(fā)展？探究點三 量子理論產(chǎn)生的背景材料：19世紀末20世紀初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開了原子的大門，使人們對物質(zhì)的認識深入到了原子內(nèi)部。但大量實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體運動規(guī)律來描述。經(jīng)典物理學所研究的是具有相當?shù)闹庇^性，全都看得見、摸得著的所謂宏觀物體，無法正確描述原子內(nèi)部世界里的各種粒子?？茖W家們?yōu)榱丝偨Y熱輻射的規(guī)律，推導出了兩個公式。但這兩個公式的計算結果總是和實驗結果不相符合。 加熱到不同溫度的物體發(fā)出不同顏色的光思考：上述材料說明經(jīng)典物理學在19世紀末20世紀初面臨怎樣的“尷尬”？是怎樣解決的？探究點四 量子理論的主要內(nèi)容和意義材料一有人認為：“量子力學成為反映自然界基本規(guī)律的理論體系，指導著人們向物質(zhì)運動的各個層面進行深入探討?！辈牧隙绽士颂岢隽肆孔永碚摷僬f后，因為思想僵化，不但不敢相信自己的理論，反而把自己提出的理論收回去。1900年，43歲的普朗克發(fā)表了他劃時代的革命性的量子假說。但是他“想方設法要把量子假說納入經(jīng)典物理學理論中去，然而終歸徒勞”。這些徒勞無益的做法持續(xù)了許多年，花費了他不少心血。思考：(2)你同意材料一中的觀點嗎？為什么？(3)從材料二中你可以得到怎樣的啟發(fā)？對新與舊的事物我們應該采取怎樣的一種態(tài)度？課后案應用拓展能力提升一、選擇題1.哥白尼、牛頓和愛因斯坦被稱為近代以來最偉大的科學家,其理論的共同之處是()a.動搖了歐洲中世紀宗教神學的理論基礎b.改變了人類對自然界的認識c.推動了技術的重大突破d.科學地概括出物質(zhì)運動的定律2.1931年1月31日在洛杉磯舉行了城市之光首映式,卓別林和愛因斯坦在一起,面對歡呼的人群,藝術之星對科學之星說:“大家歡迎我是因為他們都能理解我,大家歡迎你是因為他們都不理解你。”這句話的含義是()a.絕大多數(shù)人盲目歡迎愛因斯坦b.相對論有悖于人們的日常經(jīng)驗c.物理學理論與人們的日常生活相距很遠d.偉大的科學家不如著名的藝術家3.19世紀末20世紀初,科學家們認為“人們距離可知世界的邊界已經(jīng)不遙遠”。打破這種認識的是()a.經(jīng)典力學b.生物進化論c.相對論和量子理論d.電力的發(fā)明4.1945年,日本的廣島和長崎遭到了美國原子彈的打擊,傷亡慘重。愛因斯坦聞知后,認為“人類打開了潘多拉魔匣”。人類打開“潘多拉魔匣”的鑰匙是()a.牛頓經(jīng)典力學b.相對論c.量子力學d.自由落體定律5.從理論上來說,蟲洞不僅可以切割空間,還能切割時間。美國天體物理學家艾瑞克w.戴維斯曾在美國航空航天學會期刊上發(fā)表文章,提出了利用蟲洞或可能穿越回過去的觀點。這一觀點提出的科學依據(jù)主要是()a.相對論b.量子論c.牛頓力學d.太陽中心論6.世界:一部歷史對某一科學理論這樣描述道:“物質(zhì)和能量可以互相轉換,雙胞胎以不同的速度衰老,平行線可以交叉直覺的觀念蕩然無存,就像進入了愛麗斯漫游奇境記中的兔子洞一樣?！逼渲?將人們的思想認識帶進“兔子洞”的是()a.經(jīng)典力學理論b.進化論c.相對論d.量子論7.你認為可以采用什么理論來解釋下圖所示現(xiàn)象()a.相對論b.量子理論c.萬有引力定律d.質(zhì)量不變理論8.愛因斯坦的相對論修正了經(jīng)典力學體系,并非否定。在相對論中,牛頓三大定律依然正確,只不過在分析問題時還要考慮到相對論的效應而已。由以上闡述判斷,相對論與經(jīng)典力學的關系是()a.各自獨立b.繼承與發(fā)展c.否定與對立d.完全一致9.在普朗克提出量子假說之后,愛因斯坦意識到普朗克量子假說的革命性意義,并進一步發(fā)展了普朗克的能量子概念,使量子理論進入到一個新階段。愛因斯坦對普朗克能量子概念的發(fā)展表現(xiàn)在()a.提出狹義相對論b.提出光的量子理論c.提出廣義相對論d.提出原子的量子理論10.下列科學家與其科學成就的對應關系中,不正確的是()a.伽利略近代科學之父b.愛因斯坦標志人類進入科學時代c.達爾文提出了生物進化論d.普朗克宣告了量子論的誕生11.帕爾默在現(xiàn)代世界史中寫道:“二百年來,此定律一直是不可動搖的,總為每個新的相關發(fā)現(xiàn)所證實。只是在近一個世紀內(nèi),才發(fā)現(xiàn)它有局限性在亞原子結構的微觀世界里,或在整個物質(zhì)宇宙的宏觀世界中,這個定律并不適用?！边@評價的是()a.生物進化論b.經(jīng)典力學c.量子理論d.相對論12. 1933年希特勒上臺后,猶太科學家愛因斯坦最終選擇移民美國,放棄愿意為他提供避難所的歐洲國家。悉知該消息時,法國科學家保羅朗之萬評價道:“這是一件大事,它的重要性就如同梵蒂岡從羅馬搬到新大陸一樣。”在此,朗之萬()a.譴責納粹德國迫害猶太科學家b.擔心歐洲大陸的戰(zhàn)爭威脅日益臨近c.意識到世界科學中心即將轉移d.覺察到科學家全球流動為大勢所趨二、非選擇題13.閱讀材料,完成下列要求。材料一19世紀末,正當物理學家慶賀“物理學大廈”落成之際,科學實驗卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學無法解釋的事實。首先是世紀之交物理學的三大發(fā)現(xiàn):電子、x射線和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。其次是經(jīng)典物理學的萬里晴空中出現(xiàn)了兩朵“烏云”:“以太漂移”的“零結果”和黑體輻射的“紫外災難”。材料二20世紀初,愛因斯坦發(fā)表了一篇具有劃時代意義的論文,為物理學的發(fā)展做出了重要貢獻。為紀念這一奇跡100周年,聯(lián)合國大會召開的第58次會議鼓掌通過了2005年為“國際物理年”的決議。(1)材料一中的“物理學大廈”指的是什么?它是在怎樣的背景下落成的?(2)根據(jù)材料二,20世紀初,物理學理論有什么新發(fā)展?其發(fā)展的原因是什么?(3)物理學理論的新發(fā)展在當時有什么意義?14.閱讀圖片,完成下列要求。(1)圖1、圖2、圖3中的人物各是誰?各有何突出貢獻?(2)有人認為,人類可以認識比已知事物更高層次的事物,但我們永遠不能認識宇宙的全部。你認為這種說法正確嗎?請結合物理學理論上的巨大變化,談談你的認識。(3)結合所學知識,你認為上述三人能取得偉大成就的原因是什么?第25課現(xiàn)代科學革命課前案梳理知識強化雙基牛頓力學、危機、狹義相對論、相對性原理、絕對化、普朗克、愛因斯坦、微觀世界課中案合作探究突破重難探究點一 經(jīng)典物理學的危機提示：(1)牛頓力學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高速運動的客觀規(guī)律；相對論是對牛頓力學的繼承與發(fā)展。(2)科學探究精神。探究點二 愛因斯坦及其相對論提示：(1)他創(chuàng)立的相對論為科學發(fā)展帶來了革命性的變化；根據(jù)相對論得出的質(zhì)量能量公式為原子彈的研制提供了理論依據(jù)；他提出的光量子假說推動了量子力學的發(fā)展，奠定了現(xiàn)代物理學的理論基礎。(2)原子彈用于戰(zhàn)爭給人類的生存造成威脅；原子彈的威脅使人類在國際事務中更加注重秩序，不敢輕易發(fā)動戰(zhàn)爭。(3)科學理論對科學的發(fā)展有巨大的推動作用，但科學技術本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟?，推動生產(chǎn)力水平的提高，但如果運用不當，也能危害人類。探究點三 量子理論產(chǎn)生的背景答案：尷尬：微觀粒子的運動不能用經(jīng)典物理學的原理說明，經(jīng)典物理學存在局限性，面臨著危機和挑戰(zhàn)。解決：1900年，德國物理學家普朗克提出量子假說，后來，愛因斯坦提出了光的量子理論，丹麥物理學家玻爾提出了原子的量子理論。使人類對微觀世界的基本認識取得了革命性的進步。探究點四 量子理論的主要內(nèi)容和意義答案： (1)同意。因為量子理論使人類對微觀世界的基本認識有了革命性的進步，彌補了經(jīng)典物理學的不足，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式；量子理論不僅對物理科學本身，對自然科學，而且對整個人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。(2)啟發(fā)：勇于創(chuàng)新，堅持真理等。態(tài)度：辯證分析新舊事物的優(yōu)劣之處，堅持和發(fā)揚好的一面，摒棄壞的一面。課后案應用拓展能力提升1.答案:b2.解析:人們不理解愛因斯坦是指不理解相對論,因為相對論與日常經(jīng)驗不符。答案:b3.解析:相對論和量子理論沖破了原有的科學理論束縛,打開了人類認識世界的新視角。答案:c4.解析:愛因斯坦的相對論揭示了質(zhì)量和能量的關系,這就為原子彈的制造提供了理論依據(jù)。答案:b5.解析:解讀材料關鍵信息,“蟲洞不僅可以切割空間,還能切割時間”,根據(jù)愛因斯坦的相對論,時間和空間不是絕對的,在一定條件下,人類可以實現(xiàn)時空的穿越。盡管蟲洞從未被證實存在,但愛因斯坦的廣義相對論已經(jīng)預測了這些通過時空的理論上存在的通道。故選a項。答案:a6.解析:“物質(zhì)和能量可以互相轉換”等信息反映的是愛因斯坦的相對論。答案:c7.解析:漫畫反映的是愛因斯坦的相對論。答案:a8.解析:相對論只是否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀,它也發(fā)展了牛頓力學,將其概括在相對論力學之中。b項符合題意。答案:b9.解析:根據(jù)題干信息“量子理論”,可知,a、c兩項不符合題意;原子的量子理論是由丹麥物理學家玻爾提出的;愛因斯坦提出了光的量子理論,把量子理論推進到一個新階段。故選b項。答案:b10.解析:標志人類進入科學時代的是牛頓的力學體系。答案:b11.答案:b12.解析:從題干中可以看出,朗之萬的話與譴責納粹德國之間沒有關系,故a項錯誤;題干中的話并不能體現(xiàn)出歐洲大陸戰(zhàn)爭威脅日益臨近,故b項錯誤;愛因斯坦是繼牛頓之后最偉大的科學家,他當時在科學界處于舉