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本专题总体知识结构科学革命技术革命物理学领域生物学领域经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）量子理论的诞生（从普朗克到爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）进化论理论（达尔文与赫胥黎）万能原动机与“蒸汽机时代”（瓦特）电力的广泛应用与“电气时代”（法拉第、西门子等）现代信息技术与信息时代现代物理学理论的发展专题内容的基本线索：本专题讲述了近代以来世界科学技术的历史足迹。先讲述人类对自然的认识，揭示自然变化运动的基本规律，进而再讲述人类对包括自己在内的生命发展探索的认识过程，接着讲人类运用自然规律为人类产和生活服务，极大地改变了人类时间和空间概念。重点讲述人类在物理学领域对自然运动变化规律的探索、在生命科学领域对生命起源的探索、在应用自然力量改造人类生产生活方面的重大事件、重要现象及相关人物，讲述了人类认识由低级向高级发展的历程，从科学技术层面了解人类社会发展的基本特征。世界近代科学是从中世纪的神学中解放出来从而得到发展的，并对人类生活的各个方面产生深远的影响。17世纪牛顿力学体系的建立，将天上和地上的物质运动第一次加以理论性的概括和综合，反映了宏观物体低速运动的客观规律，是近代科学形成的标志；哈维的血液循环标志现代生物学的建立。19世纪初到20世纪初,科学技术长足发展，细胞学说、生物进化论、相对论是这一时期的突出成就；第一次工业革命的开展，蒸汽机的发明使人类进入到蒸汽时代。法拉第发现电磁感应现象，以电的发明为明显特征的第二次工业革命把人类推进到电气时代。科学发展并与技术相结合推动着人类社会的进步。到20世纪40、50年代，电子计算机的应用等使人类进入到第三次工业革命时期。你知道牛顿捡到了哪些“光滑的卵石”和“美丽的贝壳”？“我好像是一个在海边玩耍的孩子，为不时发现比通常更光滑的卵石或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，面对展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。”——牛顿临终遗言1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“自由落体”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体落地下的速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。后来，作为大学教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，马裤也不纽扣，就走进了大学餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，烟斗里塞，姑娘痛得大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。他马虎拖沓，曾经闹过许多的笑话。一次，他边读书，边煮鸡蛋，等他揭开锅想吃鸡蛋时，却发现锅里是一只怀表。还有一次，他请朋友吃饭，当饭菜准备好时，牛顿突然想到一个问题，便独自进了内室，朋友等了他好久还是不见他出来，于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了，鸡骨头留在盘子，不告而别了。等牛顿想起，出来后，发现了盘子里的骨头，以为自己已经吃过了，便转身又进了内室，继续研究他的问题。1643年1月4日，伽利略逝世的这一天，牛顿出生，只有三磅重，谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西竟会成为了一位科学巨人，并且活到了85岁。原希望他成为一个农民，但牛顿本人却无意于此。每次，母亲叫他同佣人一道上市场，熟悉做交易的生意经时，他便恳求佣人一个人上街，自己则躲在树丛后看书。牛顿的好学精神感动了舅父，于是舅父劝服了母亲让牛顿复学。英国著名诗人波普曾写过一首赞美牛顿的诗：自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：“让牛顿去吧!”于是，一切成为光明。我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。——牛顿2.牛顿力学体系（1）产生过程牛顿运动三定律惯性定律加速度定律作用和反作用力定律万有引力定律（2）理论的科学性和预见性①准确算出了地球的平均密度和扁平率②正确地解释了潮汐的成因③发现了海王星英国著名的哲学家休谟曾说：“我们被放在这有如戏院的世界上，每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道，我们既没有足够的智慧预见未来，也没有能力防止那些使我们不断受伤害的不幸事件发生。我们被悬挂在永恒的疑惧之中……”——《大国崛起》解说词三百年前，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■认识史上的飞跃■思考:牛顿力学体系建立的意义是什么？①牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。②牛顿力学体系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。③使力学和天文学在理论上达到相当完备的程度，并且在科学实验中得到广泛的应用和验证。（解释潮汐的成因；发现海王星）成为近代科学形成的标志。④从此，科学摆脱了神学的束缚向前发展，19世纪进入全面繁荣时期，各门自然科学的理论体系纷纷建立。1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。1848年9月23日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星—海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。海王星和冥王星的发现思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。”高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！⑴狭义相对论①创立1905年爱因斯坦创立了狭义相对论②内容：时间和空间都与物质运动有关时间和空间随着物质运动速度的变化而变化③狭义相对论的影响否认了牛顿力学的绝对时空观继承和发展了牛顿力学奠定了利用原子能的理论基础(2)广义相对论①提出:1916年②内容③意义第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想爱因斯坦关于相对论的比喻。为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”这故事形象说明了时间和空间相对性。⑶相对论建立的意义①相对论的建立是对近代物理学理论框架的重大突破，深刻揭示了空间和时间的本质属性．②这种全新的时空观，运动观和物质观的形成，是人类思想发展史中的一次根本性变革，量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。一个爱说废话而不爱用功的青年，整天缠着爱因斯坦，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1955年4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：我们全都获益不浅，全世界都感谢他的教诲；那专属他个人的东西，早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，光华四射，把无限的光芒同他的光芒永相连结。他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。红色——代表过去蓝色——代表未来黄绿——表连结过去到未来2005世界物理年对物理学家而言，这个标识象征的是光锥；对一般大众而言常被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。经典力学体系的创立和发展量子理论的诞生(从普朗克到爱因斯坦)相对论的建立（爱因斯坦）现代物理学理论的发展本课知识结构近代物理学的奠基人和革命者伽利略对亚里士多德力学观的否定牛顿对前人科学理论的发展