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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,专题七 近代以来世界的科学历程,【,单元综述,】,科学技术是推动人类社会向前发展的原动力。,本专题主要叙述了,物理学,、,生命科学,和,人类生产力发展进步的过程,。,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。,专题七 近代以来世界的科学历程【单元综述】,第一节,近代物理学的奠基人和革命者,专题七 近代以来科学技术的辉煌,课标要求,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。知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。,第一节专题七 近代以来科学技术的辉煌 课标要求,一、经典力学：,1,、背景,（,1,）物质基础：,（,2,）思想基础：,（,3,）理论基础：,亚里士多德的学说：,伽利略的贡献：,17,世纪英国资本主义经济的迅速发展；,文艺复兴和宗教改革运动解放了人们的思想，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到实验科学的时代；,以伽利略为代表的科学家勇于探索的努力，奠定了经典力学的理论基础。,自由落体定律,牛顿（,16421727,）,“巨人肩上的思索”,牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”,一、经典力学：17世纪英国资本,附：伽利略奠定基础,（,1,）成就：,创立科学的研究方法：实验和观察。,物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。,希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。他认为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，运动就会立即停止。,这在中世纪的欧洲长期被教会奉为教条。,伽利略的研究表明，外力并不是维持运动状态的原因，而只是改变运动状态的原因。这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革，为经典力学的建立奠定基础。他的发现以及他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。,天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼“日心说”的正确性。,附：伽利略奠定基础,伽利略与望远镜,17,世纪初，伽利略发明了第一架天文望远镜，在发现木星的四颗大卫星之后，看到了犹如一把弯镰的金星。伽利略在,星际使者,一书中向人们报告了自己的发现。这一重大发现有力地驳斥了地心说，为哥白尼的日心体系提供了一个强有力的证据。,伽利略与望远镜17世纪初，伽利略发明了第一架天文望远镜，在发,【,合作探究,】,：,你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键途径是什么？你有何启示？,途径：,实验、计算。,启示：,实践是检验真理的唯一标准。,（,2,）意义：,大大改变了古希腊以来有关运动的观念，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。,自由落体定律的发现是伽利略把科学实验和理性思维相结合解决物理学问题的典范。它不仅发现了物体下落运动的客观规律，而且为人类认识自然找到了一条正确的途径和方法，因此，现在人们,称伽利略为物理学之父,。正是由于伽利略创立的科学方法，物理学研究才走上正确道路。,伽利略在天文学上的发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。,【合作探究】：你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键途径是什,一、经典力学：,1,、背景,2,、牛顿创立经典力学,牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”,“我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。”,牛顿临终遗言,伽利略的自由落体定律,惯性定律,加速度定律,笛卡尔等人对碰撞运动的研究,作用力与反作用力定律,开普勒等人有关天体力学方面的研究成果,万有引力定律,一、经典力学：牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是,一、经典力学：,1,、背景,2,、牛顿创立经典力学,（,1,）标志：,（,2,）内容：,（,3,）特点：,1687,年,自然哲学的数学原理,运动三大定律和万有引力定律,【,牛顿第一定律,】,即惯性定律,【,牛顿第二定律,】,牛顿第二定律的一般表述为：物体运动的加速度,a,的大小与其所受合力的大小成正比，与其质量,m,成反比，加速度,a,的方向与所受合力,F,的方向相同。其表示式为,F,kma,【,牛顿第三定律,】,即“作用与反作用定律”。,以实验为基础，以数学为表达形式,经典力学最显著的特征之一就是注重实验，,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。另一个显著特征是它的数学化，这种,数学化的根源是自然内在的数学关系。,自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。,一、经典力学：1687年自然哲学的数,一、经典力学：,3,、评价：,意义：,（,1,）科学意义：,（,2,）社会意义：,局限：,牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，标志近代科学的形成。,体现了自然科学惊人的预见力和巨大的理论指导意义。,适用于整个太阳系、一切天体运动以及宇宙中的所有物体,思想：把造物主（神）从无生命现象的研究领域驱逐出去，促进了思想解放；,经济：经典力学及其后物理学的研究成果，促进了两次科技革命的出现，推动了经济发展。,只适用宏观世界低速运动状态，绝对的时空观无法解释微观高速运动现象。,一、经典力学：牛顿力学体系完成了人类对自然界认识史上的第一,海王星,以前发现的行星，都是先通过肉眼或望远镜看到，然后根据观测记录计算出它们的运动轨道。而海王星的发现，是先通过理论分析，计算出了它的运动轨道，然后用望远镜按照计算的结果去观测，果然在预言的位置附近发现了它。,2006,年,8,月在布拉格召开的国际天文学联合会大会上通过了行星的定义。按照定义，冥王星已不能算是行星了，所以原先的太阳系九大行星就变成了八大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。,海王星和冥王星的发现,海王星以前发现的行星，都是先通过肉眼或望远镜看到，然后根据观,哈雷慧星轨道的推算,长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了,1682,年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是,7576,年，由此预言它将在,1758,年再次出现。,53,年以后的,1758,年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。,哈雷慧星轨道的推算 长期以来，人们一直认为彗星是神秘的,牛顿为工业革命创造了一把科学的钥匙，,瓦特拿着这把钥匙开启了工业革命的大门。,牛顿为工业革命创造了一把科学的钥匙，,解析：,B,。此题对图片信息的解读要求较高，第一层信息月亮受地球引力影响绕着地球转，第二层信息月亮运行同时还受其它星体引力的影响，科学家们正是根据万有引力定律预测和计算才发现了海王星的，故选,B,。此题用排除法也比较容易选出,B,。,【,高考真题,】,（,2010,福建文综,20,）图,9,是一张历史研究性学习涉笔活动宣传海报的配图。据此判断，下列标题中最适合于这份海报的是（,）,A,“超越时空的梦想”,B,“探索与发现：海王星”,C,“普朗克的假说与验证”,D,“比萨斜塔,亚里士多德力学学说的终结”,解析：B。此题对图片信息的解读要求较高，第一层信息月亮受地球,【,质疑与思考,】,：以牛顿的理论为代表的经典物理学理论是不是就绝对正确、无所不能的呢？,牛顿力学体系的建立既有巨大的意义，也有其局限之处。,经典力学体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上，认为存在绝对静止和绝对时间，然而，随着科学的飞速发展，物理学出现一系列新现象，无法用经典力学来解释高速运动的微观粒子发生的现象，这使其陷入危机，面临着挑战。爱因斯坦的相对论正是在这样背景下产生的。,【质疑与思考】：以牛顿的理论为代表的经典物理学理论是不是就绝,二、现代物理学,（一）量子论的诞生与发展,1,、诞生的背景：,（,1,）在牛顿力学的基础上，声学、光学、电磁学和热学有了进一步发展。,（,2,）,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。,（,3,）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。,二、现代物理学,二、现代物理学,（一）量子论的诞生与发展,2,、量子论的诞生、发展和量子力学：,（,1,）诞生：,（,2,）发展：,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。,同年，,关于正常光谱能量分布定律的理论,的发表标志着量子理论的诞生。,普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔物理学奖。,1905,年，德国科学家爱因斯坦,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。,1923,年，,法国物理学德布罗意提出物质波理论将量子论发展到一个新的高度。,数年之后,，在量子理论的基础上，在数位科学家的共同努力，,到,20,世纪,30,年代量子力学最终建立。,量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。,二、现代物理学 1900年，德国物理学家,二、现代物理学,（一）量子论的诞生与发展,3,、量子论和量子力学的影响：,（,1,）成为反映自然界基本规律的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。,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。,（,2,）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。,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的不足。,推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。,二、现代物理学,二、现代物理学,（二）爱因斯坦创立相对论,1,、历史背景：,（,1,）,19,世纪科学得到了飞速发展；,（,2,）经典力学无法解释研究中遇到的一些问题，如高速运动的微观粒子等。,经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，存在着绝对的静止和绝对的时间。这与人们的一般看法一致。但到了,19,世纪，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。,二、现代物理学,二、现代物理学,（二）爱因斯坦创立相对论,2,、相对论的提出及主要内容：,（,1,）提出：,（,2,）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，,引发了二十世纪物理学的另一场革命,。,相对论包含狭义相对论和广义相对论。,狭义相对论（,1905,年）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。,广义相对论（,1916,年）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。,二、现代物理学 1905年，刚刚得到博士,相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。,狭义相对论最著名的推论是质能公式，它可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。,相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学,穿越时空的梦想,爱因斯坦为说明相对论讲了这样一个故事，在未来的某一时间里，有一对岁的孪生兄弟，弟弟乘宇宙飞船以万千米秒的速度飞行，哥哥留在地理上，年以后，当哥哥已经变成白发老人时，他去迎接回到地球上的弟弟，却发现弟弟还是一个多岁的年轻人,天上一日，地上一年,穿越时空的梦想天上一日，地上一年,二、现代物理学,（二）爱因斯坦创立相对论,3,、意义：,（,1,）科学：,（,2,）思想：,是对牛顿力学的继承和发展，是对近代物理学理论框架的重要突破。,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。,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。,相对论同量子理论一起，构成现代物理学的基本理论框架。,形成了全新的时空观、运动观和物质观，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。,二、现代物理学 是对牛顿力学的继承和发展,狭义相对论发表,100,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。,狭义相对论发表100周年，,经典力学：,解析低速运动、,宏观世界物理,现象,近代物理学,相对论：,高速运动,量子论：,解释微观世,界物理现象,现代物理学,为相对论的提出奠定基础,继承和发展了经典力学,经典力学、相对论、量子论的关系：,经典力学：近代物理学相对论：量子论：为相对论的提出奠定基础继,【,典型题例,】,“,这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。,”,这一,“,发现,”,指的是,A,经典力学,B,进化论,C,相对论,D,量子论,解析：,D,。,20,世纪物理学发展的两大支柱是相对论和量子论，相对论研究宏观世界，量子论研究微观世界。从材料信息“分子、原子”看，这一“发现”指的是量子论。,【,高考真题,】,（,2010,天津文综,11,）,20,世纪初，提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是（,）,A,普朗克,B,麦克斯韦,C,玻尔,D,爱因斯坦,解析：,D,。知道爱因斯坦对量子理论的贡献即可。答案为,D,。,【典型题例】“这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，从那个,
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