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第四单元近代以来世界的科学发展历程科学勃兴进展辉煌转化生产科技革命文艺复兴思想解放----经典力学、相对论和量子论、进化论（11、12课）----三次科技革命（13课）科技历程知识体系构建科学理论近代以来世界的科学发展历程科技成果物理学生物学伽利略：自由落体第一次工业革命第二次工业革命牛顿：三大定律和万有引力定律爱因斯坦：相对论普朗克：量子论第三次科技革命达尔文：进化论蒸汽时代电气时代信息时代一、物理学的重大进展经典力学发展过程阶段经典力学奠基者经典力学建立者经典力学发展与完善者时间16世纪末期17世纪初期17世纪至18世纪19世纪末期20世纪初期人物伽利略（意大利）牛顿（英国）爱因斯坦和普朗克（德国）经典力学兴起的背景是什么？经济基础：资本主义经济的兴起和发展政治前提：资产阶级力量的壮大思想基础：文艺复兴和宗教改革解放了人们的思想1、经典力学的重要奠基者—伽利略（一）经典力学伽利略在物理学、天文学方面突出的贡献物理学——发现了自由落体定律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。天文学——用自制望远镜观测天体并证明了“太阳中心说”一、经典力学1、奠基者──伽利略伽利略（1）贡献①研究方法：开创了系统观察和实验为主②天文学：自制望远镜观察天体③物理学：自由落体定律、匀速、匀加速定律实验＋数学用事实摧毁了宗教“上帝造世说”改变传统关于的运动观念伽利略（1564—1642），意大利伟大的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，证明哥白尼学说的正确性。伽利略的这些贡献的意义为经典力学的建立奠定了基础证明了“太阳中心说”一、经典力学1、奠基者──伽利略伽利略（2）意义改变了有关运动的观念开创了实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学为后来的经典力学的创立和发展奠定基础证实哥白尼“日心说”的正确性牛顿（1642-1727）英国著名的科学家，在物理学、数学、天文学等方面都作出了卓越贡献。2、经典力学的建立2、创立者──牛顿牛顿（英）（1642—1727）①特征：以实验为基础、以数学为表达形式（1）贡献1687年发表《自然哲学的数学原理》（标志）即物理学②内容：万有引力定律物体运动三大定律牛顿有哪些重要贡献？物体运动三大定律;万有引力定律，形成经典力学体系。牛顿经典力学意义:对解释和预见物理现象，有决定意义。2、创立者──牛顿（2）意义①经典力学体系的建立标志近代科学的形成。反映了宏观运动的客观规律，是人类认识自然界的一次飞跃。②具有科学性、预见性，推动了物理学的发展。（3）经典力学的局限性：①建立在宏观世界低速运动物质之上。其绝对的时空观无法解释复杂的物理学问题②微观世界的粒子运动也无法用经典力学合理解释。二、相对论的创立1、创立背景（1）物理学的新发现（2）“物理学危机”2、相对论的提出：1905年狭义相对论：物体质量、空间、时间与运动速度的关系（尺缩、钟慢效应）1916年广义相对论：空间、时间与运动速度、物质本身分布的关系（二）相对论的创立创立背景：经典力学无法解释一些新问题狭义相对论，广义相对论创立：20世纪初，爱因斯坦意义：物理学领域的一次重大革命。否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。发展了牛顿力学，把其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。爱因斯坦（1879-1955）1905-1915年提出了相对论，发展了牛顿力学。20世纪最后一期《时代》周刊评选出“世纪人物”，这样称爱因斯坦：天才，政治难民，人道主义者，原子和宇宙谜的开启者，以其最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头。相对论和经典力学有何关系？1、相对论否定了经典力学的绝对时空观；2、相对论发展了牛顿力学；3、牛顿力学是整个力学的基础。【当场消化1】“如果一对孪生兄弟一个留在地球上，另一个去星际空间旅行，那么当旅行的兄弟返回地球时，竟会发现与留在地球上的兄弟的年龄已经不同了。”可以解释这一假想的科学理论是:A．原子论B．量子论C．相对论D．进化论C三、量子论1、提出背景：经典力学不能解决微观粒子运动。微观粒子运动不能用宏观物体运动规律进行描述2、提出及发展：三、量子论（1）提出：1900年，德国物理学家普朗克提出了量子假说，标志着量子论的诞生（2）发展：玻尔提出了原子的量子理论；爱因斯坦解释了光电效应，推动了量子理论进一步发展。（3）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1、背景：（1）19世纪末-20世纪初,电子和放射线的发现，打开了原子的大门，人们对物质的认识深入到原子内部。（2）微观的粒子运动不能用经典力学来解释2、诞生:1900,德国物理学家普朗克提出了量子假说。3、发展：（1）爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应（2）丹麦玻尔提出有关原子的量子理论4、意义：P57页第2段三、量子论3、影响：（1）相对论、量子论构成现代物理学的基础，带动了物理学革命，也带动了其他学科的革命性突破。（2）人类对自然界的认识深入微观世界，改变了人们认识世界的方式。（2012年清远调研·22）下列学术观点与科学家相匹配的是①“人的结构和其他动物一样，尤其和猿更接近”②第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型③“物质的辐射能以取小的、不可再分的一定数值的整数倍跳跃式变化的”④“一切物体皆有引力，而且与各自所含的质量成正比”A．①达尔文②奥斯特③爱因斯坦④牛顿B．①达尔文②法拉第③酱朗克④牛顿C．①拉马克②牛顿③爱因斯坦④伽利略D．①拉马克②牛顿③普朗克④伽利略B物理学的发展给了我们什么样的启示？•敢于质疑，勇于创新，实践出真知2、海王星的发现是根据A、哥白尼日心说的推算B、牛顿理论的推测C、法拉第演说计算D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示1、现代物理学的基础是A、牛顿力学B、相对论C、量子假说D、量子论、相对论课堂练习3、牛顿的《自然哲学的数学原理》的出版，实现了物理学史上的第一次大飞跃，是人类对自然界的第一次伟大综合，这是因为该著作A.有力的冲击了宗教神学B．提出了牛顿力学三定律C.使人们发现了海王星D.建立了完整的力学理论体系D当堂训练4、经典力学与中世纪的自然观和方法论相比，最显著的特征是①注重实验②数学化③体现微观世界④经验法A.①②B.①③C.②③D.①②④A5、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为①否定了经典力学的绝对时空观②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性③打破了经典力学体系的局限性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、①②③B、②③④C、①③④D、①②④A6、诺贝尔奖得主杨振宁教授近日在中山大学说，上世纪20年代物理学“遍地黄金”，爱因斯坦26岁时一年写出三篇震惊世界的文章，“因为物理学几大原则问题正在等待破解”。爱因斯坦破解的“黄金”及其作用是A．相对论、改变了人们认识世界的角度B．相对论、否定了经典力学的相对时空观C．经典力学体系、改变了人们的认识论D．量子论、对微观世界认识取得革命性变化A二、探索生命起源之谜（一）谁是万物的创造者？1、世界的神创说：世界万物，包括人类，都是由至高无上的神创造的。2、基督教的上帝造世说世界的一切（包括人）都是由上帝创造的。3、上帝造世说的影响：①禁锢了人们的思想②使生物学发展缓慢4、“神创说”长期流行的原因：•生产力落后•生物知识缺乏•统治阶级的需要拉马克（1744-1829）拉马克是第一个系统地研究生物进化的人。（二）拉马克和早期生物进化思想1、早期生物进化思想诞生的背景施莱登（1804-1881）——德意志植物学家施旺（1810-1882）——德意志动物学家19世纪30年代德国的施莱登和施旺共同创立了细胞学说，为生命科学的研究奠定了基础。2、拉马克的早期生物进化观点生物从低级向高级进化提出两个著名的进化原则：用进废退获得性遗传3、拉马克早期生物进化观点的影响:标志早期的生物进化思想开始形成为达尔文进化论的产生提供了一定的理论基础。①文艺复兴、宗教改革和启蒙运动冲击封建神学，解放了人们的思想②资产阶级革命使资产阶级掌握政权④细胞学说和拉马克早期生物进化思想1、达尔文生物进化论产生的原因③工业革命推动资本主义迅速发展（政治基础）（思想基础）（经济基础）（理论基础）⑤达尔文的环球考察和长期的科学研究（个人因素）2.达尔文的进化论观点：①生物是不断进化的，进化规律低级→高级简单→复杂②进化是逐渐、连续的③生物有共同的祖先④进化机制物竞天择、适者生存自然选择（基础）→否定神创说→否定物种不变→否定物种间没有联系3、达尔文进化论的影响：①对思想界：把发展变化的思想引入生命世界，促进了人类认识的飞跃；②对科学界：开创了生物科学发展的新时代；③对宗教界：否定了神创说，对封建神学是个有力挑战；④对马克思主义：奠定马克思主义自然史的基础。⑤社会影响：对处于国家危亡时期的中国思想界产生了巨大的震动。【当场消化3】生物进化的基本原则是A．优胜劣汰，适者生存B．顺其自然，优胜劣汰C．物竞天择，适者生存D．物竞天择，顺其自然C练习1、达尔文生物进化论演说对科学发展的最重要意义在于：A、是触犯教会禁令的典范B、提示了自然界优胜劣汰的竞争法则C、完成了对生物学的一次伟大综合D、将“变化”“发展”等观念引入科学领域，使人类在思想上发生了飞跃。D2、生物进化论最直接的社会意义在于：A、鼓励了社会的竞争意识B、进一步挑战了教会的权威C、促进了社会经济的发展D、促进了人口的大幅度增长B3、达尔文进化论对近代中国社会的深远影响是：A、唤醒中国民众救亡图存B、让中国人甘心被压迫C、激发中国人民的革命热情D、为变法图强提供理论依据A4、1882年4月19日，达尔文因病逝世，人们为了表达对他的敬仰，把他葬在牛顿的墓旁。下面可以最恰当的解释人们的这种做法是A．他继承和发展了牛顿的经典力学，使牛顿的力学体系成为近代最具影响的力学体系B．牛顿把造物主从无生命领域中驱逐出去，而达尔文把造物主从有生命领域驱逐出去C．他和牛顿一样，在科学上有着惊人的洞察力和坚韧不拔的探究精神D．进化论对人类文明进程的影响要远远大于牛顿经典力学对人类文明进程的影响B5、“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自已理性的眼光打量世界。”这主要说明牛顿的发现A．推动了天文学的发展B．促进了人类的思想解放C．使人类彻底摆脱了神学的影响D．使人类开始关注现实世界B三、从蒸汽机到互联网知识体系蒸汽时代电气时代信息时代（一）蒸汽机的发明1.条件：（1）政治前提：英国资产阶级革命的胜利，为经济发展扫清障碍。（2）经济基础：工场手工业的发展，应用机器生产成为可能。（3）科技基础：科学技术的进步为生产的发展提供了发现和发明。2、过程：（1）1785年，英国人瓦特研制出改良型蒸汽机，得到广泛应用；（2）1807年，美国人富尔顿制造出第一艘蒸汽轮船；（3）1814年，英国人史蒂芬孙发明了蒸汽机车。18世纪60年代，“珍妮纺纱机”的出现揭开了工业革命的序幕时间(18世纪)发明动力60年代中珍妮纺纱机人力60年代末水力纺纱机水力70年代末骡机水力80年代中水力织布机水力棉纺织机器的发明表瓦特”万能蒸汽机”瓦特农业文明工业文明畜力水力风力蒸汽动力史蒂芬孙火车早期英国的火车3、第一次工业革命的影响：1、极大地提高了社会生产力2、工场手工业转变为机器大工业生产，3、形成许多工业化城市和工业国家。4、世界各地联系更加密切，世界日益成为一个整体。1、条件：1831年，法拉第发现“电磁感应”现象，为发电机的研制奠定了理论基础。（二）电气革命的出现出生在英国一个铁匠的贫困家庭，只上过两年小学，14岁当装订书籍的学徒。在七年的学徒期间，利用订书的空闲时间，如饥似渴、废寝忘食地阅读了许多自然科学的书籍。后来，他毛遂自荐，在22岁时当了大化学家戴维的实验助手。1831年，法拉第经过7年反复试验，发现电磁感应现象研究电磁感应现象