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专题七近代以来科学技术的辉煌通史坐标专题要览本专题讲述了近代以来世界科学技术发展的历史足迹，重点讲述了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，从科学技术层面了解人类社会历史发展的基本特征。主要内容包括：1.物理学的重大进展。讲述人类对自然的认识，揭示自然运动变化的基本规律，主要涉及近代物理学中牛顿力学体系的形成和爱因斯坦、普朗克的革命性成就。专题要览2.探索生命起源之谜。讲述人类对包括自己在内的生命发展的认识及探索过程，重点涉及细胞学说、进化论和物种起源。生命科学的进步极大地影响了思想界。3.从蒸汽机到互联网。主要讲述人类运用科学技术为人类生产和生活服务，蒸汽机应用于生产和电力的开发利用给人类文明发展带来巨大变化；现代信息技术的发展改变了人类的时空概念，使人类进入信息时代。一近代物理学的奠基人和革命者课程标准学习目标1.了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。2．知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。1.掌握经典力学、相对论和量子论的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。2．理解经典力学与相对论及量子论之间的关系。梳理点拨巧记课前自学基础梳理一、认识史上的飞跃1．背景(1)在中世纪的欧洲，____________的学说长期被教会奉为教条。(2)伽利略在观察、实验和推理的基础上，创立了______________，推翻了亚里士多德的学说。亚里士多德自由落体定律2．内容(1)牛顿的运动三定律，即惯性定律、____________、作用力和反作用力定律。(2)牛顿从研究地球对月球的引力入手，成功地得出了__________定律。(3)著作：1687年，《____________________》出版，标志着牛顿力学体系的形成。加速度定律万有引力自然哲学的数学原理3．意义(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)牛顿的力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，完成了人类对自然界认识史上的第一次____________。(3)万有引力定律的确立，使力学和________在理论上达到了相当完备的程度，并在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。理论大综合天文学【易错提醒】近代科学形成的标志伽利略的杰出成就为牛顿经典力学的创立奠定了基础，标志着物理学的真正开端；牛顿力学体系的建立标志着近代科学的形成，是经典物理学的基础。二、驱走乌云的太阳1．背景(1)19世纪的物理学领域，以__________为基础，形成了完整的理论体系。(2)19世纪末，黑体辐射问题成为物理学界的重大研究课题。牛顿力学2．发展过程(1)奥地利斯蒂芬：1879年发现黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。(2)德国________：发现了热辐射过程中的能量分布规律。1900年提出量子概念，标志着__________诞生。(3)德国_________：1905年利用量子理论解释_________，得出光具有波粒二象性的结论。(4)法国德布罗意：1923年提出________理论，将量子论发展到一个新的高度。(5)奥地利、德国物理学家：建立__________。普朗克量子理论爱因斯坦光电效应物质波量子力学3．意义(1)量子力学成为反映自然界基本规律的__________，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。(2)改变了近代物理学中的__________，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。理论体系传统观念三、爱因斯坦的“时空”相对论的创立狭义相对论广义相对论创立1905年，爱因斯坦发表《__________________》1916年，爱因斯坦把狭义相对论推广到__________的参考系中，建立了广义相对论内容时间和空间随着物质运动速度的变化而变化空间、时间不是独立的存在，是物质存在的形式意义反映了物体__________的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展第一次阐述了__________和物质的分布相联系的重要思想论动体的电动力学加速运动高速运动四维时空【易错提醒】爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿的绝对时空观，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，牛顿所创造的概念，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。【轻巧识记】经典力学1．在中世纪的欧洲，亚里士多德的学说被教会奉为教条，近代科学诞生后，意大利科学家通过实验推翻了亚里士多德的学说，创立了自由落体定律。2．17世纪英国科学家在牛顿、笛卡尔等人的研究基础上，得出了惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律，构成了近代物理学的基础。牛顿还综合开普勒等人的研究成果，并运用自己创立的微积分做计算工具，导出了万有引力定律，并于1687年出版了《自然哲学的数学原理》，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，准确地算出了地球的平均密度和扁平率，解释了潮汐的成因。3．19世纪末，斯蒂芬发现了黑体辐射定律。1900年普朗克提出了量子理论，写了《关于正常光谱能量分布定律的理论》，标志着量子理论的诞生。1905年爱因斯坦解释了光电效应，1923年德布罗意提出了物质波理论之后德、奥物理学家建立了量子力学。4．1905年爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，创立了狭义相对论，否定了牛顿力学的绝对时空观念，适用于高速运动的物体，而牛顿力学只适用于低速运动物体，所以相对论是对牛顿力学的继承与发展。1916年爱因斯坦创立了广义相对论，提出了四维空间，相对论与量子理论共同构成了现代物理学的基础。探究突破升华互动探究重难突破要点一牛顿力学体系[史料探究]史料一：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端……伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重大意义。——爱因斯坦《物理学的进化》史料二：爱因斯坦说：“牛顿第一个成功地找到了一个用公式清楚表达的基础。从这基础出发，他用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合。”思考：(1)依据史料一并结合所学知识指出，爱因斯坦所说的“伽利略的发现”是什么？分析这一发现的意义。学生试答：提示：发现：发现了自由落体定律，确定匀速运动和匀加速运动这两个新概念。意义：为经典力学的建立奠定了基础，标志着物理学的真正开端。(2)据史料二和所学知识指出，牛顿最突出的贡献是什么？其理论体系有何特点？学生试答：提示：贡献：牛顿运动三定律及万有引力定律，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。特点：以实验为基础，以数学为表达形式，具有严密逻辑体系。[史论升华]1．为什么说伽利略是经典力学的奠基者？伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，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，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。2．牛顿经典力学的特征(1)注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。(2)数学化，这种数学化的根源是内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。(3)研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。后来科学发现所揭示的是人们没有直接经验的微观现象，表明人们对物质世界的认识在不断深入。3．经典力学的历史地位和影响(1)地位①把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类认识自然的过程中对自然规律的第一次总结与概括。②形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系，标志着近代科学的形成和人类科学时代的开始。③牛顿力学和热力学引发了第一次工业革命，使人类社会进入蒸汽时代。④牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础，打击了神学，促使人类思想不断解放。(2)影响①牛顿力学和热力学引发了第一次工业革命，使人类社会进入蒸汽时代。②牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础，打击了神学，促使人类思想不断解放。要点二经典力学、量子论和相对论之间的关系[史料探究]史料一：但是，正是在物理学领域，牛顿进行了最有意义的研究。在这方面，他以伽利略的研究为基础，将后者的成果发展到辉煌的顶点。——斯塔夫里阿诺斯《全球通史》史料二：20世纪初，在物理学领域掀起了一场伟大的革命，取得了一系列辉煌成果，爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论则是这场革命中最伟大的理论成果。史料三：能量子钻进物体的表面层……把它的全部能量给予了单个电子……一个在物体内部具有动能的电子当它到达物体表面时已经失去了它的一部分能量。此外还必须假设，每个电子在离开物体时还必须为它脱离物体做一定量的功P(这是物体的特性值——即逸出功)。那些表面上朝着垂直方向被激发的电子，将以最大法线速度离开物体。——《爱因斯坦文集》思考：(1)根据史料一说明，“伽利略的研究”指的是什么？学生试答：提示：指自由落体定律。(2)结合所学知识，简要分析经典力学与相对论的关系。学生试答：提示：相对论否定了牛顿力学的绝对时空观，并把它概括在相对论力学中，是对牛顿力学的继承和发展。(3)根据史料三分析，爱因斯坦这一研究的理论基础是什么？为什么说相对论和量子论使人类对自然世界的探索又跃上了一个新的高度？学生试答：提示：理论基础：量子论的诞生。原因：相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。[史论升华]1．牛顿力学的创立改变了自古以来人们的认识论和方法论，为相对论的提出奠定了基础。2．量子论和相对论的提出，使人们对物质世界的认识深入到微观世界和宏观世界。相对论反映的是物体高速运动的客观规律，而量子论则是研究微观世界粒子运动规律的科学。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。3．相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了牛顿力学的绝对时空观，但并非全盘否定。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，是相对论的一种特例，包含在相对论力学之中。一、学习思考1．(教材P121)提示：(1)牛顿的力学体系对自然界的力学现象作出了系统、合理的说明，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。(2)适用于整个太阳系、一切天体运动以及宇宙中的所有物体。(3)使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实践中得到广泛的应用和验证。(4)使科学摆脱了神学的束缚向前发展。2．(教材P123)提示：正确。人的生命是有限的，而宇宙是无限的。二、自我测评(教材P124)提示：牛顿的主要科学成就是牛顿力学体系的建立，包括惯性定律；加速度定律；作用力和反作用力定律；万有引力定律。影响：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对自然界的力学现象作出了系统的、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成为近代科学形成的标志。三、材料阅读与思考(教材P124)提示：同意。用相对论的重要意义来说明。对点反馈巩固对点检测当堂反馈对点1经典力学1．(2018·贵州思南中学期中)有学者指出：现在《美国遗产词典》将“科学”定义为“对自然现象的观察、鉴定、描述、实验研究与理论分析”。从本质上来说，这就是伽利略的方法。对该学者这种说法的理解正确的是()A．我们今天科学研究的具体方法仍然超越不了伽利略B．伽利略的贡献在于开创了现代科学研究的基本方法C．自从有了伽利略，人类才开始进行科学研究D．伽利略已经给“科学”下了精确的定义解析：伽利略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，选B项；A项说法错误；在伽利略之前，人类已经开始了科学研究，故C项不正确；伽利略没有给“科学”下精确的定义，故D项不正确。答案：B2．(2019·保定月考)经典力学体系的建立标志着近代