物理学的重大进展
高二历史必修三
一、学法指导
1.轻松记忆
（1）经典力学
内容
特征
意义
运动三大定律、万有引力定律
实验、数学化
统一（天上、地下的运动），标志（近代科学形成）
（2）相对论
内容
特征
意义
广义、狭义
打破绝对时空观
物理学的革命，对牛顿力学的既否定又发展
（3）量子论
诞生
发展
意义
量子假说
量子力学
微观世界
2.重点拓展
（1）伽利略最早倡导并以实践实验加数学的方法，他所谓的实验室理想化的实验。牛顿的方法是“归纳－演绎”法，与从前的演绎法所不同的是，牛顿认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证。在二位大师这里，实验观察和数学演绎紧密的结合在一起，成为近代科学产生和发展的重要标志。
（2）爱因斯坦的相对论，在我们平时日常生活中是很难理解的，因为我们日常所接触的都是远远小于光速的运动，根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应：长度变短、时钟变慢。但是如果接近光速的运动能变成现实的话，一个以这样速度运动的人，在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。
（3）牛顿力学（经典力学）的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。20世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观。指出时间和空间随着物质的运动而变化。要注意理解相对论是对牛顿力学的既否定又发展。相对论发展概括了牛顿力学，牛顿力学仅是相对论中物体低速运动下的一个特例，对物体高速运动下的时空观，则无法解释，但是他仍然有存在的必要和价值。
二、知识结构
三、重难点分析 1.17世纪物理学取得重大成就的历史条件 （1）14－16世纪的文艺复兴，反对盲从和迷信，提倡去创造、去发现，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件； （2）宗教改革进一步摧毁天主教会的精神独裁，对科学革命发生了巨大的影响； （3）地理大发现又以实践证明了地缘学说，为建立新的天文学和地理学奠定了基础。 2.经典力学 （1）重要奠基者──伽利略（16世纪末17世纪初） ①贡献：发现了自由落体定律等物理学定律。 物理学：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律。 天文学：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说”。 ②意义：开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展奠定了基础。 （2）创立者――牛顿（17世纪） ①标志：《自然哲学的数学原理》。 ②主要内容：万有引力定律和运动三定律。 ③显着特征：注重实验，数学化。 ④应用：海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。 ⑤适用范围：只适用于宏观物体（宏观世界）的运动；只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论。 3.相对论 （1）背景：经典物理学的危机 ①19世纪末三大发现：x射线、放射性和电子。 ②经典力学无法解释研究中的新问题，如：黑体辐射、光电效应等等。 (2) 相对论的提出及主要内容： ①19xx年，爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。 ②19xx年，他完成了广义相对论的最终形式。 （3）与牛顿力学的关系 ①相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观。 ②相对论并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。 ③牛顿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。 （4）相对论建立的意义 ①相对论的提出是对近代物理学思想的一次重大革命。 ②它否定经典力学的绝对时空论，深刻地揭示了空间、时间的本质属性。 ③它发展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。 4.量子论 （1）背景： ①19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。 ②实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。 （2）过程 ①19xx年，德国普朗克提出量子假说。 ②爱因斯坦提出了光的量子理论。 ③玻尔提出有关原子的量子理论。 （3）意义 ①20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。 ②标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界。 ③在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。 ④对化学、生物学、医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，这直接推动了社会生产力的发展，从根本上改变了人类的物质生活。 5.相对论与牛顿力学的关系 (1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。 (2)20世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观，指出了时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的，而是随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的变化而变化，并提出质能转化原理，奠定了利用原子能的理论基础，加深了人们对物质和运动的认识，在哲学和科学上都具有重大意义。 (3)相对论发展了牛顿力学，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，牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。牛顿在科学史上做出了杰出的贡献。四、易混易错点辨析 例一：经典力学的产生归根结蒂是（ ） a.生产力发展的结果 b.资本主义民主政治建立的结果 c.思想解放的结果 d.牛顿不懈努力的结果 答案：a。 辨析：生产力的不断进步对科学技术提出新的要求，推动着科学技术的发展。故答案为a。 例二：物理学的真正开端是（ ） a.牛顿创立的经典力学体系 b.爱因斯坦提出相对论 c.普朗克提出量子假说 d.伽利略的发现及他开始的科学研究方法 答案：d。 辨析：伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。故答案为d。 例三：“空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。”这是哪个科学家提出的（ ） a.伽利略 b.牛顿 c.爱因斯坦 d.普朗克 答案：c 辨析：这段论述符合爱因斯坦的广义相对论。故答案为c。 例四：下列对牛顿力学体系的认识不正确的是（ ） a.牛顿力学体系是爱因斯坦相对论中的一种特殊情况下的理论 b.牛顿力学体系标志着近代自然科学的形成 c.牛顿力学体系正确反映了宏观物体低速运动的客观规律 d.牛顿力学体系不能适用于整个客观世界，相对论兴起后，应该否定 答案：d 辨析：爱因斯坦只是否定了经典力学的绝对时空观，但是并没有否定牛顿力学理论，因为该理论是当运动速度远低于光速的时候适用的一种理论，因此牛顿力学体系是相对论的一种特殊情况。牛顿提出的关于物体运动三大定律，是整个力学的基础，牛顿所创造的概念仍指导着今天的物理学思想。故答案为d。 例五：相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，突出表现在相对论（ ） ①否定了经典力学的绝对时空观 ②深刻的揭示了时间和空间的本质属性 ③推动物理学发展到一个新高度 ④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界 a.①②③ b.②③④ c.①③④ d.①② 答案：a。 辨析：④是对量子论意义的表述，不符合题意。故答案为a。
