PAGEPAGE1第25課現代科學革命[學習目標]核心素養導航課程標準知道相對論、量子理論的主要內容，相識其意義。重點難點1.相對論和量子論的主要內容及意義。2.相對論、量子理論的內容；經典力學與相對論的關系。一、經典物理學的危機1．經典物理學的成就(1)在經典力學的基礎上，19世紀物理學領域取得了長足的進步，把人類對自然界的相識推動到前所未有的深度和廣度。(2)人們把以牛頓力學為代表的經典物理學看做肯定權威的理論。問題思索思索有個物理學家說：“19世紀物理學大廈已經全部建成，今后物理學家只是修飾和完善這座大廈?！边@座“大廈”的奠基者是誰？提示牛頓。2．經典物理學的危機(1)19世紀末，物理學上出現了一系列新的發覺，無法用經典物理學來說明，這使得經典物理學陷入了危機，面臨著挑戰。(2)物理學面臨危機的同時，也迎來了一場宏大的革命。深化理解在牛頓經典力學中，存在著肯定靜止和肯定的時間。這種肯定的時空觀符合人們的日常工作閱歷，但無法說明高速運動的物體的運動規律和微觀世界中的粒子。二、愛因斯坦與相對論1．地位20世紀初，愛因斯坦提出的相對論對物理學的發展帶來了革命性的變更，愛因斯坦本人也因此成為繼牛頓之后最宏大的科學家。2．內容相對論的兩個基本原理是相對性原理和光速不變原理。時間和空間都是物質存在的形式，時間、空間、運動、質量不是肯定不變的，而是相對的，可以相互轉化。推斷正誤相對論是對牛頓經典力學的否定。(×)提示愛因斯坦相對論是對牛頓力學肯定時空觀的否定，但沒有否定整個牛頓力學。問題思索1．你認為應當用什么理論來說明下面的這一現象。提示相對論。2．英國皇家學會會長湯姆遜說：“愛因斯坦的相對論是人類思想史上最宏大的成就之一，或許是最宏大的成就，它不是發覺一個孤島，而是發覺了新的科學思想的新大陸。”湯姆遜的依據是什么？提示相對論揭示了時空與物質的本質屬性。3．意義(1)相對論的提出是物理學領域最宏大的革命。它在很大程度上解決了經典物理學的危機，創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。(2)相對論也打破了經典物理學肯定化的思維模式，為人們供應了辯證地看待世界的途徑。三、量子理論中的微觀世界1．提出和發展(1)1900年，德國理論物理學家普朗克提出了量子假說。(2)繼普朗克的量子假說之后，愛因斯坦提出了光的量子理論。(3)丹麥物理學家玻爾提出了原子的量子理論。推斷正誤普朗克的量子論使人們起先相識微觀世界。(×)提示普朗克的量子論加深了人們對微觀世界的相識。2．意義(1)量子理論是20世紀最深刻、最有成就的科學理論之一，使人類對微觀世界的基本相識有了革命性的進步。(2)量子力學對化學、生物學、醫學、考古學、古生物學和地質學等科學領域都產生了重大影響，帶來了很多劃時代的技術創新，這干脆推動了社會生產力的發展，從根本上變更了人類的物質生活。(3)量子理論和相對論一起，構成了現代物理學的基礎，對自然科學，對整個人類的思維都產生了不行磨滅的影響。問題思索思索為什么說相對論和量子論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。歸納總結牛頓經典力學、相對論和量子論三者之間的關系(1)牛頓力學的創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展，否定了牛頓力學的肯定時空觀，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發展到一個新的高度。(3)量子論和相對論的提出，使人們對物質世界的相識深化到微觀領域和宏觀宇宙世界，彌補了經典物理學的不足。量子論和相對論一起，構成了現代物理學的基本理論框架，開闊了人們的視野，變更了人們相識世界的角度和方式。(4)三者是繼承與發展的關系，一起推動了物理學的發展?？茖W在“揚棄”中發展——量子理論和相對論的共同點及說明的道理(1)共同點：從產生的背景看，19世紀末，物理學得到了極大發展，物理學的探討一方面深化到物質內部的微觀世界，另一方面擴展到整個宇宙；但是，一系列新發覺無法用經典物理學來說明，使經典物理學陷入了危機，面臨著挑戰。從產生的過程看，都是科學大師們敢于向權威挑戰，追求真理的結果；都經驗了一個產生、發展和完善的過程，如相對論經驗了由狹義相對論到廣義相對論的發展，量子理論則經驗了量子假說、光的量子理論、原子的量子理論、量子力學的發展過程。(2)說明的道理：科學的發展以前人的成果為基礎，又在不斷地超越前人，挑戰未知世界。針對練“新的假定必需說明舊的假定所勝利地說明的一切事物；必需至少避開舊的假定的一些錯誤；在可能之處，它應當說明舊的假定不能說明或預言的事物?！毕铝羞x項最能說明此觀點的是()A．地心說與日心說 B．神創論與進化論C．經典力學與相對論 D．量子理論與相對論答案C解析相對論發展了經典力學，把經典力學概括在相對論之中，經典力學只是相對論在低速運動狀態下的一個特例，相對論是對經典力學的否定與發展。故C項正確。1．印證教材觀點材料愛因斯坦說，在牛忽然代，牛頓的道路是一位具有最高思維實力和創建力的人所能發覺的唯一道路；牛頓所創建的概念，至今仍舊指導著我們的物理學思想。應用“牛忽然代”在物理學上是指經典力學體系建立的時代。愛因斯坦認為，牛頓“是一位具有最高思維實力和創建力的人”，其理論對現代物理學仍舊具有指導作用。2．獲得材料信息材料一20世紀初愛因斯坦提出時間與物質分布、運動之間的辯證關系，提出了新的宇宙觀，同時使得現代物理學和天文學如此結合產生了天體物理學，為人類科學探討供應了新的更廣泛的途徑?！浴队钪嫣诫U》應用1材料中科學理論有什么新發展？簡要分析其發展的主要緣由。提示科學理論：由牛頓的經典力學到愛因斯坦的相對論。愛因斯坦在相對論中提出，物體的質量會隨著時間、空間的變更而變更，這給人們辯證地看待世界供應了新途徑。緣由：經典力學無法說明探討中遇到的一些新問題；其次次工業革命的推動。材料二這一發覺成為20世紀物理學探討的基礎，從那個時候起幾乎完全確定了物理學的發展。要是沒有這一發覺，那就不行能建立起分子、原子以及支配它們變更的能量過程的有用理論?！Z貝爾物理學獎獲得者應用2材料所述“這一發覺”指的是什么？提示量子理論。1．(2024·合肥高二期末)作為我國空間科學衛星系列的首發星——我國第一顆暗物質粒子探測衛星已于2015年12月17日放射升空。暗物質探討被稱為21世紀物理學時空兩朵烏云之一。巧合的是在100多年前，物理學界也曾經有兩朵令人擔心的烏云，其中其次朵出現在能量輻射的問題上。當時為了驅散這一“烏云”()A．伽利略提出自由落體定律B．牛頓提出萬有引力定律C．普朗克創立量子理論D．愛因斯坦提出相對論答案C解析依據題目中的關鍵信息“2015年”“100多年前”可以得知，這朵“烏云”出現在20世紀初期。伽利略提出自由落體定律是在16世紀末，與題目中的時間不符，故A項錯誤；萬有引力定律是牛頓在1687年于《自然哲學的數學原理》上發表的，與題目中的時間不符，故B項錯誤；愛因斯坦的狹義相對論是在1905年提出，廣義相對論是在1916年提出，是對牛頓的肯定時空觀的否定，并非為輻射問題而提出，不符合題意，故D項錯誤。2．一位聞名的科學家在說明他的新的科學成果時，曾開玩笑說：“萬有引力可無法對墜入愛河的人負責?！彼某晒赡苁?)A．經典力學體系 B．進化論C．相對論 D．量子理論答案C解析由題干信息可知，這一科學成果能夠彌補萬有引力定律的不足。結合所學學問可知，相對論打破了牛頓力學的肯定時空觀，繼承并發展了牛頓力學，故C項正確。3．(2024·天津一中高二期中)(英國)皇家學會會長湯姆遜說：“愛因斯坦的相對論是人類思想史上最宏大的成就之一，或許就是最宏大的成就，它不是發覺一個孤島，而是發覺了新的科學思想的新大陸?！睈垡蛩固瓜鄬φ摰奶岢鍪俏锢韺W思想的一場重大革命。這是因為相對論()A．否定了牛頓的力學原理B．借鑒了德國科學家普朗克的學說C．揭示了時間、空間并非肯定不變的屬性D．修正了能量質量相互轉化的理論答案C解析結合所學可知，相對論揭示了時空與物質的本質屬性，可以廣泛地說明不同運動狀態的物質，創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，同時，相對論也打破了經典物理學肯定化的思維，為人們供應了辯證地看待世界的新途徑，因此相對論是物理學思想的一場重大革命，故C項正確。4．“把兩個完全一樣的鐘，分別放在地球的北極和赤道上。由于地球自轉的原因，赤道上的鐘會比北極的鐘走得慢一些。計算表明：當速度增大時，時間將會變慢；當速度達到光速時，時間也就停止?！边@一理論()A．證明白哥白尼的“日心說”的正確性B．形成了以數學為表達形式的力學體系C．開創了具有嚴密邏輯體系的近代科學D．深刻地揭示了時間和空間的本質屬性答案D解析依據材料的描述可知，速度越快，時間越慢。愛因斯坦說當一物體以光速運動，它的時間是停止的，這是愛因斯坦的相對論，赤道上線速度比北極上線速度快得多，所以赤道上的鐘會比北極的鐘走得慢一些。5．1921年，諾貝爾委員會確定授予愛因斯坦諾貝爾物理學獎，但評委會在通知他獲獎的信中寫道：“這次給你授獎沒有考慮你在相對論(即狹義相對論)和引力論(即廣義相對論)方面所做出的貢獻。”這說明()A．相對論的理論體系還不夠成熟B．相對論不是愛因斯坦的最大成就C．科學界還沒有普遍接受相對論D．愛因斯坦還沒有公開相對論成果答案C解析狹義相對論提出于1905年，廣義相對論建立于1916年，表明相對論的理論體系已相當成熟，故A項錯誤；相對論是愛因斯坦的最大成就，故B項錯誤；“這次給你授獎沒有考慮你在相對論(即狹義相對論)和引力論(即廣義相對論)方面所做出的貢獻”表明科學界還沒有普遍接受相對論，故C項正確；愛因斯坦在1915年未完成廣義相對論的創建工作，在1916年初正式發表相關論文，故D項錯誤。6．愛因斯坦和普朗克是20世紀世界聞名的科學家，分別創立了相對論和量子理論。它們的共同之處有()①揭示了時間、空間的可變性②深刻變更了自然科學的觀念③突破了近代物理學的傳統④構成現代物理學的理論框架A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④答案D解析揭示了時間、空間的可變性只符合愛因斯坦的相對論，解除含①的選項。兩人不僅在學術探討上影響深遠，而且對人的思想相識上也產生了重大影響。課時訓練題組1愛因斯坦與相對論1．(2024·南寧高二檢測)19世紀末，物理學的萬里晴空飄來了兩朵烏云，正是這“兩朵烏云”成為20世紀宏大物理學革命的導火線。為這場“革命”做出重大貢獻的代表人物是()A．牛頓 B．愛因斯坦C．達爾文 D．法拉第答案B解析依據材料和所學可知，20世紀初為驅散“兩朵烏云”提出了相對論和量子理論，代表人物為愛因斯坦和普朗克，故B項正確；牛頓、達爾文、法拉第等與此無關，故A、C、D三項錯誤。2．下面框內對話中所論及的“新的宇宙”緣于()甲：“我們總應當對這個宏大宇宙的突然滅亡而更為痛心一點吧?！币遥骸笆裁从钪妫俊奔祝骸白蛱斓挠钪嫜?，牛頓的宇宙，迄今為止，各種各樣的宇宙系統都是我們的頭腦可以理解的，這個新的宇宙卻令人無法捉摸，在一般人看來，它大謬不然，這也正是它的宏大之處。”A．牛頓的力學體系 B．達爾文的進化論C．愛因斯坦相對論 D．普朗克的量子理論答案C解析本題考查的是對相對論影響和內容的理解。相對論否定了經典力學的肯定時空觀，所以材料中“牛頓的宇宙”是昨天的宇宙，“新的宇宙”指的是相對論。3．(2024·徐州高二期末)愛因斯坦在一次學術研討會上幽默地說：“牛頓，請寬恕我。”這樣說是因為他()A．否定了牛頓力學體系 B．創立了萬有引力定律C．否定了牛頓的時空觀 D．勝利說明白光電效應答案C解析愛因斯坦的相對論揭示了時間和空間的相對性，其是對牛頓經典力學的繼承和發展，否定牛頓力學體系的表述錯誤，故A項錯誤；牛頓創立了萬有引力定律，故B項錯誤；相對論否定了牛頓的肯定時空觀，故C項正確；愛因斯坦的光電效應與牛頓經典力學無關，故D項錯誤。4．(2024·廣西重點中學聯考)2010年，華裔科學家周欽文的團隊用超精準原子鐘做了一項試驗，試驗發覺：上升后的鋁原子鐘快于未上升桌面上另一臺鋁原子鐘，兩者差異為每79年快900億分之一秒，這一結果表明()A．相對論理論在實踐中得到完善B．相對論的科學性得到試驗驗證C．科學試驗對相對論提出了挑戰D．相對論已經為大多數人所接受答案B解析題目中的試驗是對相對論的驗證，不是完善，故A項錯誤；題目中的試驗對相對論的科學性予以驗證，故B項正確；題目中的試驗結果驗證了相對論的正確性，并不是提出了挑戰，故C項錯誤；相對論被驗證和為大多數人接受不是一回事，故D項錯誤。5．(2024·河南天一大聯考高二測試)有學者指出：“愛因斯坦的狹義相對論并沒有與牛頓的肯定空間——就我們運用‘肯定空間’一詞所指的那種狹隘意義上來講——最終斷絕關系?！边@反映出狹義相對論()A．自身存在局限 B．開創全新探討領域C．超越世人認知 D．否定了肯定時空觀答案A解析材料中“沒有……最終斷絕關系”說明狹義相對論并未完全否定牛頓力學中的肯定空間觀，未完全解決牛頓力學中的問題，存在著肯定局限性，A項正確，D項錯誤；材料表明，狹義相對論并未與牛頓的肯定空間觀斷絕關系，B項錯誤；材料涉及的是狹義相對論與牛頓力學的關系，不能反映狹義相對論的超前性，C項錯誤。題組2量子理論6．它打開了人類相識微觀世界的大門，深刻地變更了人們的生活、生產和觀念……標記著一個新紀元的到來！這里的“它”是指()A．經典力學 B．進化論C．量子理論 D．相對論答案C解析量子理論使人類對微觀世界的基本相識有了革命性的進步。7．“把能量的變更看成是跳動式的進行，勝利地說明白經典理論無法說明的某些現象，打破了經典物理學中一切過程都是連續變更的觀念?！边@一理論的誕生主要是由下列哪一問題引發的()A．探討熱輻射 B．揭示時空本質屬性C．說明光電效應 D．預料未知行星方位答案A解析依據所學可知“這一理論”指量子理論。1900年，為了解決熱輻射理論的疑點，德國物理學家普朗克提出了量子假說，A項正確；揭示時空本質屬性的是愛因斯坦的相對論，B項錯誤；愛因斯坦利用光的量子理論勝利地說明白光電效應，C項錯誤；能預料未知行星方位的是牛頓經典力學，D項錯誤。8．中微子是組成自然界的最基本的粒子之一。2015年10月6日，諾貝爾物理學獎授予日本科學家梶田隆章以及加拿大科學家阿瑟·麥克唐納，以表彰他們發覺中微子振蕩的現象從而證明白中微子有質量。最先為探討中微子奠定理論基礎的科學家是()A．普朗克 B．愛因斯坦C．玻爾 D．達爾文答案A解析1900年，普朗克提出了量子假說，認為輻射像物質一樣，是由具有能量的基本單位量子來實現的，這一假說宣告了量子理論的誕生，與材料中“中微子是組成自然界的最基本的粒子之一”相符，故A項正確。9．(2024·貴州學業水平模擬)普朗克年輕時曾向他的老師表示，要獻身于理論物理學。老師勸他說：“年輕人，物理學是一門已經完成了的科學，不會再有多大的發展了，將一生獻給這門學科，太惋惜了?！贝蚱圃摾蠋熆捶ǖ氖?)A．萬有引力定律的發覺 B．量子假說的提出C．電力的發覺與應用 D．牛頓力學定律的發覺答案B解析材料“物理學是一門已經完成了的科學，不會再有多大的發展了”說明普朗克的老師認為物理學的發展空間很小，而普朗克提出量子假說，變更了人們相識世界的角度和方法，打破了老師的看法。10．“黑體(能全部汲取外來輻射能的物體)腔壁由多數能量不連續的帶電諧振子組成，它們所帶的能量是一個最小能量單元的整倍數，這些帶電諧振子通過汲取和輻射電磁波，與腔內輻射場交換能量?！毕铝信c這一理論有關的說法正確的是()A．時空的性質跟物質本身的分布狀態有關B．是試驗科學，是近代科學形成的標記C．與“自然界無跳動”的原則基本一樣D．在肯定程度上彌補了經典力學對微觀世界相識的不足答案D解析題干材料是普朗克有關量子理論的重要闡述。結合所學可知A項是愛因斯坦的廣義相對論，B項是牛頓的經典力學，C項是與量子論相沖突的，量子論使人類對微觀世界的相識取得革命性的進步。故選D項。11．19世紀經典物理學被譽為“一座莊重宏偉的建筑體系和動人心弦的漂亮殿堂”，然而到了19世紀末20世紀初它卻風光不再。使“漂亮殿堂”風光不再的主要緣由是()A．牛頓力學體系缺乏科學基礎B．它不能說明物理學的全部問題C．人們不再重視科學探討D．相對論和量子論的誕生答案D解析19世紀末20世紀初牛頓力學體系“風光不再”，動搖它的是相對論和量子理論。相對論否定了經典力學的肯定時空觀，將牛頓的力學概括在相對論力學當中；量子論使人類的相識深化微觀世界，與相對論構成了現代物理學的基礎。A、C說法錯誤；B不是主要緣由。故選D。12．中國科學院任定成教授認為科學理論的發展是一種累積式的發展，即不拋棄舊理論，并將其歸化入更全面的理論當中。下列史實符合任教授觀點的是()A．神創論與進化論 B．相對論與量子理論C．經典力學與相對論 D．經典力學與量子理論答案C解析經典力學是關于宏觀低速運動的科學理論，認為時空是肯定的，而相對論否定了經典力學的肯定時空觀，將其包含在相對論力學之中，故C項正確。13．美國宇宙學家保羅·戴維斯曾說：“生命由原子造就，而原子是依據量子機制行事的?！薄吧呀洿嬖诤荛L時間了，有足夠的時間來學習一些量子的‘把戲’，假如這樣做能夠給予它優勢的話?！睆闹锌芍?，其認為()A．生命進化是量子“把戲”的結果B．量子理論可能適用于生命科學探討C．生命進化經驗了一個困難的歷程D．量子機制給予了生命進化的優勢答案B解析材料意思是指探討生命進化的時候，可以參考量子理論的內容，所謂“把戲”，是指量子學規則，故A項錯誤；戴維斯的意思是說運用量子理論可以幫助生命科學探討取得更好的成果，故B項正確；材料主要指出量子學與生命科學探討之間的關系，并沒有提及生命進化本身的歷程問題，故C項錯誤；量子機制是原子行事的規則，不等于說量子機制給予了生命進化的優勢，這種說法曲解了材料原意，故D項錯誤。14．(2024·荊門高二期末)在1935年的一篇論文中，愛因斯坦提出了一個新證據，斷言量子理論無法對自然界進行完全的描述。依據愛因斯坦的說法，一些無法被量子理論預見的物理現象應當能被觀測到。阿斯派特做了一系列聞名的試驗，證明白量子理論的正確性。材料主要說明()A．量子理論可說明微觀領域的運動現象B．愛因斯坦否定了量子理論的正確性C．宏觀世界只能用相對論來說明D．現代物理學注意理論探討和試驗答案D解析“量子理論可說明微觀領域的運動現象”不是材料主旨，故A項錯誤；愛因斯坦只是說明白量子理論的局限性，而不是否定量子理論的正確性，故B項錯誤；相對論在材料中沒有體現，故C項錯誤；材料中愛因斯坦的新證據和阿斯派特的試驗說明現代物理學重視理論探討和試驗，故D項正確。15．“這一發覺成為20世紀物理學探討的基礎，從那個時候起幾乎完全確定了物理學的發展。要是沒有這一發覺，那就不行能建立起分子、原子以及支配它們變更的能量過程的有用理論?！标P于“這一發覺”，下列說法錯誤的是()A．它揭示了時空的屬性，彌補了經典力學的不足B．它打開了相識微觀世界的大門，變更了人類相識世界的角度和方式C．它解決了熱輻射理論的疑點，有助于勝利說明光電效應D．它推動了現代物理學的重大發展，開闊了人們的視野答案A解析依據材料信息“20世紀物理學”和“分子、原子以及支配它們變更的能量過程的有用理論”可知該發覺應為量子理論，A項說法是關于相對論的論述，故A項錯誤，符合