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第十六单元近代以来世界的科技与文化第35讲现代科学技术1.相对论与量子论:①爱因斯坦的相对论;②量子论的诞生与发展。2.现代信息技术:①电子计算机与网络技术的发明和发展;②现代信息技术对人类社会的影响。考纲要求考点相对论、量子论和现代信息技术考点呈现考点相对论、量子论和现代信息技术一、爱因斯坦的相对论1.背景:19世纪,①经典力学面临挑战。2.创立:20世纪初,爱因斯坦提出狭义相对论和广义相对论。(1)狭义相对论认为,空间和时间都与②物体运动速度有关,随着物体运动速度的变化而变化,即会发生尺缩效应和钟慢效应。(2)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自主学习况,也取决于物质本身的③分布状态。3.意义(1)是物理学领域的一次重大革命,它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④本质属性。(2)发展了牛顿力学,将其概括在⑤相对论力学之中,推动物理学发展到一个新的高度。二、量子论的诞生与发展1.背景(1)人们对物质的认识深入到⑥原子内部。(2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。2.诞生:1900年,德国物理学家⑦普朗克提出量子假说。他认为辐射像物质一样,是由具有能量的基本单位量子来实现的。3.发展:爱因斯坦用量子理论成功地解释了⑧光电效应(获诺贝尔物理学奖)。4.意义(1)标志着人类对客观规律的认识,开始从宏观世界深入到⑨微观世界。(2)量子论和⑩相对论构成现代物理学的基础(现代物理学的两大支柱)。(3)开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。三、现代信息技术图解历史(1)近现代重要科学理论 (2)近代以来世界科技发展轨迹特别提醒(1)爱因斯坦的相对论继承、发展了牛顿力学。爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学的绝对时空观,没有否定整个牛顿力学。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,牛顿所创立的一些概念,至今仍指导着我们的物理学思想。相对论发展了牛顿力学,打破了传统的绝对时空观。(2)计算机不是互联网,而是互联网的终端服务器。互联网是计算机与通信技术的结合体,是信息传播的媒介,而计算机则是一种按照人的指令去完成运算的机器。(3)网络技术虽然很大程度上改变了人类的生活,但却不是完美的。网络技术为人类社会提供了更多的发展机遇,但也带来了一系列问题,如网络安全、网络犯罪等对社会经济的发展产生了越来越大的不良影响;一些不健康的信息也通过网络进行传播,对青少年的心灵腐蚀较大;一些人过分地迷恋虚拟世界,对他们的家庭生活乃至社会产生了不良影响。 (4)区别蒸汽时代、电气时代和信息时代思维启迪有人认为:“经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系,量子论提供了新的关于自然界的表述方式和思考方法。”简述量子理论与经典物理学的关系。提示:量子理论弥补了经典物理学在微观的粒子世界方面认识的空缺,把人类对客观规律的认识从宏观世界推进到微观世界,改变了人们看世界的角度和方式。量子理论让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念,使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。主题“站在巨人们的肩膀上”的物理学革命——相对论的提出及其意义史料呈现史料一19世纪60年代,在实行“洋务运动”之初,中国开始持续而系统地接受西方科学。1866年,京师同文馆开设了“算学”馆,旨在学习西方,第一任总教习说,“学会逻辑推理,掌握制造和务实的方法”“如能强调务实”,“学习所有基础知识,这是中国自强之路”。辛亥合作探究革命促使知识分子掌握了政权和权威,课程改革取消了中国古代的数学,除了保留使用珠算之外,照搬了西方的数学课程。直到“科学”这个词汇在1915年流行开来,没有一个中文词汇能够表达science在英语中的意思。在国外留学的中国学生回国后,致力于普及西方科学,推动科学教育。——摘编自《世界:一部历史》史料二作为相对论的一个推论,爱因斯坦提出了著名的质能关系式:能量等于质量乘以光速的平方。在这一理论的指导下,1939年,科学家找到了通过裂变把质量转化为能量、释放巨大原子能的中子链式反应,进而制造了原子弹。而可以控制反应剧烈程度的核反应堆的和平利用极大地改善了人们的生活。全球卫星定位系统也依赖于爱因斯坦的相对论。——摘编自刘文彪《爱因斯坦:相对论影响世界100年》读史指导史料一主要阐述了洋务运动只是学习军事科学,而辛亥革命之后学习西方的变化则反映了学习西方历经了先部分后全面循序渐进的过程,故得出学习西方的演变过程是先部分学习,侧重西方军事科学技术,后全面学习科学,深入到政治及思想文化领域史料二阐明了相对论的提出还导致原子能等其他领域的突破,改变了战争模式,推动了国际格局改变,同时也改变了能源结构,有利于改变人们的生产、生活方式。从而认识到科技是一把双刃剑的道理,面对新事物新挑战都应该趋利避害问题思考(1)根据史料一并结合所学知识,指出近现代中国对西方科学态度的演变及主要目的。答案演变:先是部分学习,侧重西方军事科学技术;后是全面学习西方科学,深入到政治及思想文化领域。(2)根据史料二并结合所学知识,简述相对论给人类社会带来的影响。答案影响:打破了经典物理学绝对化的思维模式,为人们提供了辩证地看待世界的途径;军事上推动了战争格局与国际秩序的改变;有利于改变生产、生活方式;改变了人类的知识体系;为人类的进步与发展提供了条件。(3)根据史料一、二并结合所学知识,谈谈你对科学与人类关系的认识。答案认识:科学对人类具有双重作用;科学应造福于人类的和平发展事业。经典力学、相对论、量子论三者之间的关系1.经典力学的创立为相对论的提出奠定了基础。2.相对论是对经典力学的继承和发展,否定了经典力学的绝对时空观,将经典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。3.量子论和相对论弥补了经典力学的不足。量子论和相对论一起,构成了现代物理学的基本理论框架,开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。4.三者是继承与发展的关系,一起推动了物理学的发展。核心突破1.(2018江苏单科)牛顿认为宇宙是按照可测量的、可描述的机械原理进行运转的。1927年,德国物理学家海森堡提出了测不准原理:没有人能够确知一个电子的运动轨迹,因为通过光来观测电子这个行为本身将会扰乱电子的位置。与这一认识变化相关的是 ()A.经典力学的诞生B.进化论的传播C.电气革命的出现D.量子论的提出考点集训D解析通过光来观测电子的运行轨迹属于微观世界的研究范畴,故D项正确。材料反映的是微观世界的物理现象,经典力学、进化论、电气革命均与此无关,A、B、C三项错误。2.(2013江苏单科)“根据这一理论,将时间和空间说成是绝对的是没有意义的,因为对这两种范畴的测量通常随着观察者的运动而改变。……对于门外汉来说,这些观点——通常用不能理解的数学公式解释——表明科学已经达到了能被人类所知的界限。”上述“理论”的主要意义是 ()A.开创了以实验为基础的近代科学B.预见海王星存在的准确性C.弥补经典力学对时空认识的不足D.发现能量辐射的运动原则C解析题干第一句即否定了绝对的时空观,可以判定此理论为爱因斯坦的相对论。A是伽利略的成就,B验证了牛顿的万有引力定律的科学性,D是量子论的贡献,仅C为相对论的历史意义。3.(2011江苏单科)菲利普·费尔南德兹-阿迈斯托在评价某科学家时指出:在他的宇宙里,“每一种现象都带有欺骗性。物质和能量可以相互转换。双胞胎以不同的速度衰老。平行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙。”这位科学家是 ()A.伽利略B.达尔文C.牛顿D.爱因斯坦D解析材料反映了物体运动发展是相对的,这一理论是爱因斯坦提出的,故D正确。记知识纲要本讲小结(1)20世纪初,相对论与量子论的提出,构成了现代物理学的基础。量子力学的创立揭示了微观世界的运动规律,使人们的认识深入到新的层次和领域。(2)第三次科技革命的兴起,特别是现代信息技术的迅速发展,使人类进入信息时代。信息时代使人类开始进入信息化社会;推动了知识经济的形成和发展;推动人类的生产、生活、工作、学习和思维方式等发生深刻变化。背史论术语本讲小结