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1、近代以来科学技术的辉煌近代以来科学技术的辉煌专题七专题七【要求要求】 1.概述牛顿的主要成就，认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。2.简述达尔文及进化论的主要观点。3.列举瓦特和爱迪生的主要发明，说明科学技术进步对社会发展的作用。经经典典力力学学体体系系的的创创立和发展立和发展量量子子理理论论的的诞诞生生(从从普朗克到爱因斯坦普朗克到爱因斯坦) 相相对对论论的的建建立立（爱因斯坦）（爱因斯坦）现现代代物物理理学学理理论论的的发展发展本课本课知识结构知识结构近近代代物物理理学学的的奠奠基基人人和和革革命命者者伽利略对亚里士多德伽利略对亚里士多德力学观的否定力学观的否定 牛顿对前人科学
2、理论牛顿对前人科学理论的发展的发展 1 1、伽利略伽利略对亚里士多德力学观的否定对亚里士多德力学观的否定（一）经典力学体系的创立和发展（一）经典力学体系的创立和发展2 2、牛顿牛顿对前人科学理论的发展对前人科学理论的发展（1 1）经典力学体系的主要内容）经典力学体系的主要内容（2 2）经典力学体系的历史地位）经典力学体系的历史地位惯性定律惯性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反作用定律物理运动物理运动三大定律三大定律1.万有引力万有引力定律定律2.经经典典力力学学体体系系2 2、牛顿对前人科学理论的发展、牛顿对前人科学理论的发展（1 1）经典力学体系的主要内容）经典力学体系的主要内
3、容 牛顿力学体系及数学、牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著载在他的科学巨著自然自然哲学的数学原理哲学的数学原理中。中。（2 2）经典力学体系的历史地位）经典力学体系的历史地位 理论的综合理论的综合：1.1.牛顿力学体系对自然界的力学牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，从而完现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合自然界认识史上的第一次理论大综合。 2.2.经典力学体系的建立经典力学体系的建立标志着近代科学的形成标志着近代科学的形成。 实践的验证实践的验证：根据万有引力定律，人们准确地算
4、：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王成因。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王星。（具有惊人的预见力和巨大的理论指导意义）。星。（具有惊人的预见力和巨大的理论指导意义）。（二）量子理论的诞生（二）量子理论的诞生 1 1、普朗克提出量子概念：（普朗克提出量子概念：（19001900年）年）即物体在发射辐射和吸收辐射时，以一定数值的整数倍进行能量交换。正如物质是由一个即物体在发射辐射和吸收辐射时，以一定数值的整数倍进行能量交换。正如物质是由一个个原子组成的一样，能量也是
5、由一份份个原子组成的一样，能量也是由一份份“能量原子能量原子”构成的。（构成的。（“能量原子能量原子”简称简称“量子量子”） 2 2、标志：标志： 关于正常光谱能量分布定律的理论关于正常光谱能量分布定律的理论(122(122页）页） 3 3、意义：、意义：让人们从让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念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，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革，人们对物人们对物质世界的探索从宏观世界深入到微观世界质世界的探索从宏观世界深入到微观世界。（三）相对论的建立（三）相对论的建立 1 1、狭义相对论。、狭义相对论。
6、 19051905年，爱因斯坦发表了年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学论动体的电动力学，创立了狭义相对论。，创立了狭义相对论。狭义相对论认为：时间和空间都与物质的运动有狭义相对论认为：时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。关，随着物质运动速度的变化而变化。（牛顿所说的绝（牛顿所说的绝对时间和空间都不存在了，但狭义相对论并非全盘否定牛顿力学，牛顿力学对时间和空间都不存在了，但狭义相对论并非全盘否定牛顿力学，牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继
7、承和发展。）动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。）2 2、广义相对论、广义相对论 19161916年，爱因斯坦又建立了广义相对论。年，爱因斯坦又建立了广义相对论。广义相对论第一次阐述了广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布四维时空和物质的分布相联系相联系的重要思想。的重要思想。 相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学牛顿力学反映的是反映的是宏宏观物体低速运动观物体低速运动的客观规律，而的客观规律，而狭义相对论狭义相对论反映反映的是的是物体高速运动物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的的客观规律
8、，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。体低速运动状态），包括在相对论体系中。3 3、相对论与牛顿力学的关系：、相对论与牛顿力学的关系：4 4、相对论建立的意义、相对论建立的意义 1 1、爱因斯坦相对论的建立，是对近代物爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破理学理论框架的重大突破。 2 2、形成全新、形成全新的的时空观、运动观和物质观时空观、运动观和物质观，是人类思想发，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学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
9、影响。和哲学都产生了极其深远的影响。 3 3、量子论与相对论一起，构成量子论与相对论一起，构成现代物理学的现代物理学的基本理论框架基本理论框架，标志人类迈进现代科技，标志人类迈进现代科技时代时代。 17至至20世纪初物理学发展的过程世纪初物理学发展的过程经典力学经典力学奠基者奠基者（17世纪初）世纪初）经典力学经典力学建立者建立者（17世纪晚期）世纪晚期）从经典力学发展到从经典力学发展到相对论、量子论相对论、量子论（19世纪末世纪末20世纪初）世纪初）伽利略（意）伽利略（意）牛顿（英）牛顿（英）爱因斯坦（德）爱因斯坦（德）普朗克（德）普朗克（德）科学家科学家主要成就主要成就意义意义伽利略伽利略
10、牛顿牛顿普朗克普朗克爱因爱因斯坦斯坦物理学重大进展的主要成就及物理学重大进展的主要成就及意义意义创立自由落体定律创立自由落体定律注重科学研究方法注重科学研究方法为经典力学奠定基础为经典力学奠定基础物体运动三大定律和万有物体运动三大定律和万有引力定律引力定律标志着牛顿力标志着牛顿力学体系的形成学体系的形成标志近代标志近代科学形成科学形成量子论量子论改变了近代物理学改变了近代物理学中的传统观念中的传统观念相对论（狭义、广义）相对论（狭义、广义）突破；变革；全新突破；变革；全新的时空观的时空观解释光电效应出现的现象解释光电效应出现的现象和光的本质和光的本质进一步推动了量子进一步推动了量子论的发展论的
11、发展现代物理现代物理学的基本学的基本理论框架理论框架1.1.生产力发展和社会发展的需求。生产力发展和社会发展的需求。2.2.人文主义和理性主义的兴起解放了人文主义和理性主义的兴起解放了 人们的思想。人们的思想。3.3.前人的研究成果。前人的研究成果。4.4.科学家们的个人天赋和不懈努力科学家们的个人天赋和不懈努力。近代以来物理学迅猛发展的原因：近代以来物理学迅猛发展的原因： 第二课第二课 追寻生命的起源追寻生命的起源达尔文达尔文（1809188218091882）1.进化论观点形成标志：1859年达尔文的巨著物种起源出版。 一、达尔文与进化论一、达尔文与进化论一、达尔文创立生物进化论学说一、达
12、尔文创立生物进化论学说1 1、拉马克的生物进化观。、拉马克的生物进化观。 提出了生物是从低级向提出了生物是从低级向高级发展进化的观点，肯定高级发展进化的观点，肯定了了环境对物种变化的影响环境对物种变化的影响。拉马克（拉马克（1744182917441829）物种起源物种起源一书为什么能引起人们购买的热情？一书为什么能引起人们购买的热情？是什么观点震撼了世界？是什么观点震撼了世界？ 18591859年年1111月月2424日清晨，雾霭中，伦敦几家书店日清晨，雾霭中，伦敦几家书店的门口人声鼎沸，人们争先恐后地排队购买刚出版的门口人声鼎沸，人们争先恐后地排队购买刚出版的新书的新书物种起源物种起源。初
13、版。初版12501250本书在发行的本书在发行的当天就被销售一空。当天就被销售一空。书中的观点震撼了世界，书中的观点震撼了世界，动摇了禁锢人们思想许多个世纪的特创论。动摇了禁锢人们思想许多个世纪的特创论。 引自引自科学简史科学简史2.2.达尔文的达尔文的生物进化论观点生物进化论观点： 自然界中生物的物种是不断进化的，自然界中生物的物种是不断进化的，是不断从低级向高级发展的。是不断从低级向高级发展的。 自然界进化的规则是自然界进化的规则是物竞天择，适物竞天择，适者生存者生存。 达尔文还提出人类起源于古猿的观点。达尔文还提出人类起源于古猿的观点。 达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿达尔文认为长颈
14、鹿的进化原因是：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了（叶而最终饿死了（适者生存适者生存）。）。 结合本课教材相关资料和以前所学知识，结合本课教材相关资料和以前所学知识，思考：思考：生物进化观是在什么背景下产生的？生物进化观是在什么背景下产生的？联系必修一专题七第一课联系必修一专题七第一课“代议制
15、的确立和完代议制的确立和完善善”中有关中有关“英国资产阶级革命英国资产阶级革命”的内容。的内容。 联系必修二专题五第三课联系必修二专题五第三课“蒸汽蒸汽的力量的力量”有关有关“工业革命工业革命”的内容。的内容。 联系必修三专题六第二课联系必修三专题六第二课“人性的复苏人性的复苏” 中中有关有关“文艺复兴文艺复兴”和和“宗教改革宗教改革”的内容的内容联系必修三专题六第三课联系必修三专题六第三课“理性与自由的启蒙理性与自由的启蒙”和第四课和第四课“主权在民的政治启蒙主权在民的政治启蒙”的内容。的内容。国家国家 时间时间结果结果英国英国 美国美国法国法国德国德国1688年年1787年年1875年年1
16、871年年 建君主建君主立宪制立宪制 建君主建君主立宪制立宪制 建立共建立共和制度和制度 建立共建立共和制度和制度 政治基础：政治基础：政治基础：政治基础：必修一必修一从从从从17171717世纪开始，欧洲大陆纷纷通过不同方世纪开始，欧洲大陆纷纷通过不同方世纪开始，欧洲大陆纷纷通过不同方世纪开始，欧洲大陆纷纷通过不同方式建立了资产阶级代议制度，打击了封建势力和教会的力量。式建立了资产阶级代议制度，打击了封建势力和教会的力量。式建立了资产阶级代议制度，打击了封建势力和教会的力量。式建立了资产阶级代议制度，打击了封建势力和教会的力量。1649年被年被送上送上断头台的断头台的查理一世查理一世1818
17、世纪世纪6060年代开始于英国后扩展到其他欧美国家，年代开始于英国后扩展到其他欧美国家，资本主义迅猛发展。资本主义迅猛发展。经济基础：经济基础： 必修二必修二 “工业革命工业革命”早期纺车，一人一早期纺车，一人一次只纺出一根纱线次只纺出一根纱线珍妮机，一人一次珍妮机，一人一次能纺出多根纱线能纺出多根纱线瓦特改良型蒸汽机推瓦特改良型蒸汽机推动了机器的普及，工动了机器的普及，工厂制度于是兴起，许厂制度于是兴起，许多工厂集中在一起，多工厂集中在一起，工业城市逐渐形成工业城市逐渐形成三大运动有力冲击基督教神学，摧毁了基督教会精神独裁，三大运动有力冲击基督教神学，摧毁了基督教会精神独裁，人文主义、理性主
18、义深入人心，面向现实，重视实践，崇人文主义、理性主义深入人心，面向现实，重视实践，崇尚理性蔚然成风。尚理性蔚然成风。思想基础：思想基础：必修三必修三 14-1814-18世纪的思想解放运动世纪的思想解放运动圣母与圣子圣母与圣子路德康慨陈词路德康慨陈词伏尔泰伏尔泰（1 1）社会环境：）社会环境：政治上：资产阶级革命的影响；政治上：资产阶级革命的影响；经济上：资本主义经济的发展和工业革命的推动；经济上：资本主义经济的发展和工业革命的推动；思想上：文艺复兴、宗教改革、启蒙运动解放了思想。思想上：文艺复兴、宗教改革、启蒙运动解放了思想。（2 2）科学基础：）科学基础：科学技术的进步和生物学知识的积累。
19、细胞学说和生物科学技术的进步和生物学知识的积累。细胞学说和生物进化的观点等奠定了理论基础。进化的观点等奠定了理论基础。（3 3）自身实践：）自身实践：达尔文的科学探索。达尔文的科学探索。生物进化观产生的背景：生物进化观产生的背景：18631863年，赫胥黎发表年，赫胥黎发表人类在自然界中的位置人类在自然界中的位置，通过比较解剖学的研，通过比较解剖学的研究，论证了究，论证了“人的构造和人的构造和其他动物一样，尤其和猿其他动物一样，尤其和猿更接近更接近”。它使人猿同祖。它使人猿同祖论进一步得到了确立，促论进一步得到了确立，促进了进化论的传播。进了进化论的传播。二、赫胥黎发展生物进化论二、赫胥黎发展
20、生物进化论赫胥黎（赫胥黎（1825189518251895）1、中世纪，受封建神学束缚最大的是、中世纪，受封建神学束缚最大的是生物学生物学。科学与。科学与宗教在人类起源问题上产生宗教在人类起源问题上产生分歧分歧的的根源？根源？根本分歧根本分歧: :生命是自然界进化的结果，还是上帝创生命是自然界进化的结果，还是上帝创造的产物造的产物根源根源：生产力的发展水平。古代生产力的落后，：生产力的发展水平。古代生产力的落后，人们对自然认识的有限性。人们对自然认识的有限性。统治阶级为巩固统治统治阶级为巩固统治的需要，宣扬君权神授。的需要，宣扬君权神授。你的祖父是猴子变过来的吗？你的祖父是猴子变过来的吗？ 1
21、860年年6月月30日，英国日，英国教会在牛津大学精心策划了一场关于进化论的辩论会，教会在牛津大学精心策划了一场关于进化论的辩论会，这就是在人类科技史上著名的这就是在人类科技史上著名的“人类起源大论战人类起源大论战”。 【重点问题分析重点问题分析】二、科学与宗教在人类起源问题上的根本分歧二、科学与宗教在人类起源问题上的根本分歧3.进化论的意义和影响： （1 1）思想上：挑战了封建神学，否定了神创）思想上：挑战了封建神学，否定了神创说，促进思想解放；说，促进思想解放； （2 2）科学上：把发展变化思想引入生物界，）科学上：把发展变化思想引入生物界，开创了生物科学发展的新时代；开创了生物科学发展的
22、新时代； （3 3）政治上：进化论传入中国，对维新变法）政治上：进化论传入中国，对维新变法运动和新文化运动起了巨大推动作用。运动和新文化运动起了巨大推动作用。进化论对近代中国社会的影响进化论对近代中国社会的影响: 19世纪末世纪末的中国正面临着的中国正面临着亡国灭种亡国灭种的危机的危机,进化论传到中国，成为了进步人进化论传到中国，成为了进步人士追求真理的引导，他们以士追求真理的引导，他们以“物竞天择物竞天择”“适者生存适者生存”的观点鼓励人们奋发图的观点鼓励人们奋发图强，为争取生存和进步而斗争，进化论强，为争取生存和进步而斗争，进化论成了唤醒中国人民觉悟的思想武器成了唤醒中国人民觉悟的思想武器
23、,对对维维新变法运动和新文化运动新变法运动和新文化运动起了巨大推动起了巨大推动作用。作用。“进化论进化论”与新文化运动与新文化运动陈独秀陈独秀（1880188019421942）新文化运动的前期新文化运动的前期, ,主主要是传播西方的要是传播西方的民主民主与科学与科学，即宣传，即宣传资产资产阶级自由平等学说和阶级自由平等学说和达尔文的进化论达尔文的进化论第二课知识结构第二课知识结构追追寻寻生生命命的的起起源源达尔文创立生物达尔文创立生物进化论学说进化论学说 拉马克的生物进化观拉马克的生物进化观 达尔文的生物进化观达尔文的生物进化观 赫胥黎发展生物赫胥黎发展生物进化论进化论 科学与宗教在人类起源
24、问题上产生分歧的根源科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源 有人记载伽利略曾在有人记载伽利略曾在意大利比萨斜塔上作过自意大利比萨斜塔上作过自由落体的实验。结果两个由落体的实验。结果两个重量相差重量相差10倍的球同时落倍的球同时落地，证明了亚里士多德的地，证明了亚里士多德的观点是错误的。观点是错误的。“两个铁球同时落地！两个铁球同时落地！” 这种科学探究方式这种科学探究方式还为伽利略还为伽利略带来了什么学术成就？它对人类产生带来了什么学术成就？它对人类产生了什么影响？了什么影响？ 发现了自由落体等物理学定律。在天文学发现了自由落体等物理学定律。在天文学领域里取得了一系列成就；（领域里取得了一系
25、列成就；（成就）成就） 改变了人们认识世界的方法，开创了以改变了人们认识世界的方法，开创了以实验实验事实事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展经典力学的创立和发展奠定了基础。奠定了基础。( (是经典力学是经典力学的奠基者）（意义）的奠基者）（意义）伽利略对亚里士多德力学观的否定伽利略对亚里士多德力学观的否定 亚里士多德的力学观：必须有力作用在亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。如：体就会静止。如：“推箱子推箱子”的例子的例子 伽利略通过观察、实验和
26、推理，得出伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地保持不变地持续运动持续运动下去。下去。海王星王和冥星的发现海王星王和冥星的发现牛顿的成就与前人研究成果的关系牛顿的成就与前人研究成果的关系 “巨人肩上的思索巨人肩上的思索” 牛顿曾谦逊地说：牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。远些，那是因为我站在巨人们的肩上。” 近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合近代科学在否定中发展，在继承中发展，在综合中发展中发展前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒）；前人基础（伽利略、笛卡尔、开普勒
27、）；注重实验。注重实验。牛顿成功的条件：牛顿成功的条件： 质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？学理论吗？ 1919世纪末，面对经典物理学近乎完美世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：的发展，有的物理学家表示：“1919世纪已世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只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。是修饰和完美这座大厦。” 高速运动的微观粒子发生的现象，高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！是经典力学无法解释的！ 量子论确实深奥难懂，甚至连量子量子论确实深奥难懂，甚至连量子论奠基人之一的玻
28、尔都说：论奠基人之一的玻尔都说：“如果谁不如果谁不为量子论而感到困惑，那他就是没有理为量子论而感到困惑，那他就是没有理解量子论。解量子论。”狭义相对论发表狭义相对论发表100100周年，周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，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但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变巨大改变。 “天上方一日，人间已一年天上方一日，人间已一年” 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”的星际旅行的星际旅行 乘坐乘坐“光子火箭光子火箭”以光速作星际旅行，以光速作星际旅行，回到地球时，我们会发现什么变化？回到地球时，我们会发现什么变化？这个故事形象
29、地说明了时间和空间的相对性。这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。 爱因斯坦关于相对论的比喻。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：斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，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士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？长？”男青年说：男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。得长久。”爱因斯坦说：爱因斯坦说：“这就是我的相对论内这就是我的相对论内容。容。”
