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主要从三个领域介绍——⑴物理学领域的重大进展；⑵生物学关于人类生命的起源⑶三次科技革命的成果及对社会发展的影响。第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课牛顿：经典力学爱因斯坦：相对论的创立普朗克：量子论的诞生与发展本课主要内容一.经典力学(16世纪末到18世纪初）1.经典力学的奠基者----(1)近代科学产生的背景：伽利略A.（社会前提：）文艺复兴运动的影响B.（物质条件：根本原因）资本主义发展为其提供了物质基础C.科学家勇于探索的精神(2)成就：①物理学证实：外力不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因发现了自由落体定律通过实验，证实了匀速运动和匀加速运动定律伽利略（1564—1642），伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了《星空使者》一书。1632年，他出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。亚里士多德（约前384——前322）是古希腊著名的哲学家、科学家和教育家，成为古希腊最博学的人。亚里士多德的力学观：他认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动，物体的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会停止。如：“推箱子”的例子。（即，外力是维持运动状态的原因）伽利略对亚里士多德力学观的否定亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。如：“推箱子”的例子伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。伽利略通过实验发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的质量无关，这就是著名的自由落体定律。从而纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。亚里士多德认为：物体“落体的速度与重量成正比”伽利略曾在意大利比萨斜塔上作过自由落体的实验。结果两个重量相差10倍的球同时落地，从而证明了亚里士多德的观点是错误的。（2）伽利略主张“在实验中和以实验为基础的理论在中去找”的具体表现有哪些？•科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书面里的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。——伽利略（1）伽利略认为研究自然界的方法是什么？进行系统的观察和实验自由落体、匀速和加速运动定律等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。意义②天文学伽利略利用自制望远镜发现许多星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。成就伽利略的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。意义公元前4世纪，亚里士多德创立了“地心说”。亚里士多德认为，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。是上帝推动了恒星天层，才带动了所有的天层。人类居住的地球，巍然不动地居于宇宙中心。托勒密：古希腊地理学家，天文学家，数学家。一生著述甚多，其中，《天文学大成》主要论述了他所创立的地心说。哥白尼：曾潜心研究过“地心说”，做了许多笔记和计算，并开始用仪器观测天象，头脑里开始孕育新的天文体系。在1543年出版的《天体运动论》中，哥白尼向人们描述了他的宇宙图景：太阳位于宇宙的中心，有五颗当时已知的行星和地球围绕太阳旋转。文艺复兴时期波兰科学家哥白尼提出“日心说”，并写成《天体运行论》，否定亚里士多德的地心说，掀起天文学的革命，从根本上动摇了宗教神学的理论基础。布鲁诺极力宣扬“日心说”，受到教会的迫害，１６００年２月６日，宗教裁判所判处布鲁诺火刑，布鲁诺以轻蔑的态度听完判决书后，正义凛然地说：“你们对我宣读判词，比我听判词还要感到恐惧”。行刑前，刽子手举着火把问布鲁诺：“你的末日已经来临，还有什么要说的吗？”布鲁诺满怀信心庄严地宣布：“黑暗即将过去，黎明即将来临，真理终将战胜邪恶！”他最后高呼：“火，不能征服我，未来的世界会了解我，会知道我的价值。”５２岁的布鲁诺在熊熊烈火中英勇就义。他死后，教会甚至害怕人们抢走这位伟大思想家的骨灰来纪念他，匆匆忙忙把他的骨灰连同泥土一起抛撒在台伯河中。1609年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。1610年，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。伽利略受审牛顿：（1642—1727）著名的英国科学家，在物理学、数学、天文学等许多方面作出了卓越的贡献。2、牛顿创立经典力学牛顿是生活在地球上的影响最大的科学家之一。生于伽利略逝世的那一天。牛顿少年时代即表现出手工制作精巧机械的才能。虽然他是个聪明伶俐的孩子，但并未引起他的老师们的注意。他在学校的成绩不好，他体弱多病，性格腼腆。学习成绩是班上倒数几名，还经常受顽皮学生的欺侮。直到有一次跟同学打架。据说那个男孩在牛顿的肚于上踹了一脚，于是牛顿把他狠狠地揍了一顿，并把他的鼻于摁在教堂的墙上蹭来蹭去。从此之后，牛顿便开始在班里崭露头角，尤其在制作模型上表现出心灵手巧。成年时，母亲令其退学，因为希望儿子成为一名出色的农夫。十分幸运的是他的主要天赋不满足于他在农业方面发挥。他被证明不是一个好农夫，干活漫不经心，而且脾气急躁。于是他又被送回学校，18岁那年他进入了剑桥大学，极快地通晓了当时已知的自然与数学知识，之后转入个人的专门研究。牛顿力学的奠基作：《自然哲学的数学原理》经典力学的建立1.建立(1)标志：1687年，牛顿发表《自然哲学的数学原理》。（2）内容：1）物体运动三大定律和万有引力定律。2）对物理学一些基本概念作出了定义。（3）意义：人类认识自然的历史上对自然规律第一次进行的理论性概括和总结。2.应用：根据牛顿理论的推测，发现了海王星和冥王星。3.特征（1）注重实验。（2）数学化4.意义（1）牛顿力学对自然界的力学现象做了系统合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合（2）经典力学及其后物理学的众多研究成果，促进了资本主义的两次科技革命的出现。(3)使科学摆脱了神学的束缚，成为近代科学形成的标志。三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。——《大国崛起》解说词“我不知道世人对我是怎样看法，但是在我看来，我不过象一个在海滨玩耍的孩子，为时而发现一块比平常光滑的石子或美丽的贝壳而感到高兴；但那浩瀚的真理之海洋，却还在我的面前末曾发现呢？”我所以有这样的成就，是因为我站在巨人的肩膀上的缘故。——牛顿临终遗言思考：“光滑的石子和美丽的贝壳”指什么？牛顿遗言给了我们怎样的感悟？二、相对论的创立（19世纪末20世纪初）1、创立的历史背景19世纪科学得到了飞速发展经典力学无法解释高速运动的微观粒子发生的现象2、相对论的提出及主要内容1905年刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学》的文章，提出了著名的相对论，引发了20世纪物理学的另一场革命。（1）相对论的提出（19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，即X射线、放射性和电子的发现。这三大发现使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家门曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。）爱恩斯坦：(1879～1955)美国物理学家，犹太人，现代物理学的开创者和奠基人，相对论——“质能关系”的提出者，“决定论量子力学诠释”的捍卫者。狭义相对论发表103周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。然而就是这样一位光彩夺目的人物，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。在整个中小学时代却常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“心不在焉，想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。进入大学后，他擅自“刷掉了”很多课程，只以“极大的兴趣”去听某些课和在家里自学。曾被数学教授称为“懒狗”，曾因做实验出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。他认为：“学校的目的始终应当是：青年人在离开学校时，是作为一个和谐的人，而不是作为一个专家。”成功的秘诀一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一个公式给他：A＝x＋y＋z爱因斯坦解释道：“A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法……”“z代表什么？”青年迫不及待地问。“代表少说废话。”爱因斯坦说狭义相对论认为，物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。（1905年）广义相对论认为，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。（1916年）（2）相对论的内容相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但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。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。3、相对论与牛顿力学的关系相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。即：揭示了时空的可变性、时空变化的联系性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦的相对论也发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。4、相对论的意义三、量子论的诞生与发展（19世纪30年代）1、诞生的背景19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。量子论在这种背景下诞生。德国著名的物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”19世纪理论物理学达到了巅峰状态，……。在人们的心目中，古典物理学已经达到了近乎完美的程度。2、量子论的诞生、发展和量子力学1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，宣告了量子论的诞生。（1）诞生普朗克：德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基人，1918年诺贝尔物理学奖的获得者。其伟大成就是创立了量子理论，这是物理学史上的一次巨大变革。从此结束了经典物理学一统天下的局面。（2）发展爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，创立了原子结构的理论。经过这些科学家的共同努力，到1925年左右量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。量子力学：是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。3、量子论和量子力学的影响量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。量子论与相对论一起构成现代物理学的基础，并弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面