1、第四单元 近代以来世界的科学发展历程,时空坐标,学习本单元一要抓住近代以来科学技术的发展这一基本线索，从物理学、生物学、蒸汽机的改进和电气技术的应用、互联网的诞生四个方面掌握本单元的内容；二要结合物理学、生物学等相关学科的知识，运用科学技术是第一生产力的观点，全方位剖析科技发展给人类社会带来的巨大进步。,学习指导,学习目标,内容索引,基础认知 学习思考,深化探究 核心突破,巩固练习 随堂反馈,基础认知 学习思考,一、经典力学 1.背景 (1) 运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。 (2)16世纪末17世纪初，伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，开创了以 为根据并具有严密逻辑
2、体系的近代科学，为后来_的创立和发展奠定了基础。,文艺复兴,实验事实,经典力学,2.建立 (1)标志：1687年，牛顿出版了 一书。 (2)内容：物体运动 和万有引力定律等。 (3)特征：以 为基础。以数学为表达形式。 3.意义 经典力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义。后来，根据_，人们发现了海王星等。,自然哲学的数学原理,三大定律,实验,万有,引力定律,思维点拨 经典力学体现了近代科学的显著特征：一是注重实验；二是数学化。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。,1.伽利略在天文学领域取得了什么主要成就？为什么人们赞誉伽利略为“近代科学之
3、父”？,提示,提示 成就：伽利略观察星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。 原因：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。,学习思考,二、相对论的创立 1.背景 19世纪，随着物理学研究的进展， 无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。 2.创立：20世纪初的德国物理学家 提出了相对论。 3.内容 (1)狭义相对论：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 和钟慢效应。,经典力学,爱因斯坦,速度,尺缩效应,(2)广义相对论：空间和时间的性质不
4、仅取决于物质的 情况，也取决于物质本身的分布状态。 4.意义 (1)相对论的提出是 领域的一次重大革命。 (2)它否定了 的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。 (3)它也发展了牛顿力学，将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。,运动,物理学,经典力学,误区警示 爱因斯坦的相对论并未全面否定牛顿力学体系。爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿力学体系的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学体系。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，至今仍指导着物理学的发展。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。,2.教材P56“学思之窗”对爱因斯坦的相对论
5、持什么态度？其中的图示形象说明了运动物体的什么特性？,提示,提示 态度：相对论虽然有悖于人们的日常经验，但却符合物理学原理。 特性：运动物体随速度的增加而质量增加、时间变慢。,学习思考,三、量子论的诞生与发展 1.背景 (1)19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，人们对物质的认识深入到了原子内部。 (2)大量的实验表明， 运动不能用经典力学的理论来说明。 2.诞生： 年，德国物理学家普朗克提出了量子假说，认为辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位 来实现的。,微观的粒子,1900,量子,3.发展 (1)爱因斯坦利用量子理论成功地解释了 。 (2)丹麦物理学家 提出了有关原子的量子理论。 (
6、3)20世纪30年代， 建立起来。 4.意义 (1)使人类对 的基本认识取得革命性的进步。 (2)与 一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。 (3)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 。,光电效应,玻尔,量子力学,微观世界,相对论,角度和方式,历史认识 量子理论及在此基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理、原子核物理等学科的发展，标志着人类对客观世界的认识，开始从宏观世界深入到微观世界，开创了物理学的新纪元。,3.普朗克是怎样解决“原子范围”内的问题的？有何意义？,提示,提示 普朗克提出了量子假说，认为辐射
7、像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。 意义：标志着量子论的诞生，使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。,学习思考,4.为什么说相对论和量子论使人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度？,提示,提示 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。,深化探究 核心突破,主题一 经典力学的特征与影响,答案,1.特征 史料 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1758年这颗彗星果然如期出现，因此被命名为哈雷彗星。 问题思考 史料中“哈雷用牛
8、顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道”，体现出经典力学的什么特点？,答案 以实验为基础；以数学为表达形式。,2.影响 史料一 启蒙思想家们相信，如果牛顿可以发现主宰物质世界的自然法则的话，那么用他的方法，他们也可以发现主宰人类社会的自然法则。 美R.R.帕尔默现代世界史 史料二 “牛顿的伟大工作能被这一理论或者任何别的理论代替。他伟大而明晰的观念，作为自然哲学领域里整个近代概念结构的基础，将永远保持它独特的意义。”巨人百传丛书爱因斯坦,教你读史 指出了牛顿经典力学对启蒙思想所产生的影响。指出牛顿经典力学对近代自然科学所产生的影响，是人类对自然规律的第一次总结与概括，是近代物理学发展的理论基础
9、。 问题思考 据史料一、二并结合所学知识，归纳牛顿经典力学的意义。,答案,答案 牛顿力学打击了神学，促进了人们的思想解放，对人类自身的信心和启蒙运动产生了积极影响。牛顿力学体系在自然哲学领域中具有基础性地位，标志着近代科学的形成。,史论总结,经典力学的特征和影响 1.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。 (3)研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。,2.影响 (1)促进了物理学的发展。把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类在
10、认识自然的历史上对自然规律的第一次总结与概括。 (2)标志着近代自然科学的形成。 (3)推动了工业革命的发展。牛顿力学和热学引发了第一次工业革命，使人类社会进入“蒸汽时代”。 (4)为启蒙运动的兴起创造了条件。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，促进人类思想不断解放。,主题二 相对论和量子论,1.相对论 史料 17世纪牛顿创立的经典力学符合人们的日常经验，也被认为是天经地义的。但是到19世纪末，物理学遇到了被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题。 爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就。英皇
11、家学会会长汤姆逊,教你读史 指牛顿经典力学研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。 相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。 问题思考 (1)史料中“晴空上漂浮着两朵乌云”是指什么？后来驱散“两朵乌云”的是哪些新理论？,答案,答案 “两朵乌云”：19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到整个宇宙。这些研究已超出了经典物理学的范围。物理学遇到了被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题。 新理论：量子论和相对论。,答案,(2)据史料，为什么说相对论是“人类思想上最伟大的成就之一”？,答案 相对论否定了经
12、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，提出了全新的时空观、运动观和物质观，发展了牛顿力学，推动物理学发展到一个新的高度。,2.量子论 史料 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,答案,教你读史 是量子论的内容；是运用量子理论对光电效应的解释。 问题思考 根据史料，分析爱因斯坦这一研究的理论基础是什么，在这方面他有何贡献。,
13、答案 理论基础：普朗克于1900年提出的量子假说，量子论宣告诞生。贡献：用量子理论成功地解释了光电效应。,史论总结,经典力学、相对论与量子论之间的关系 (1)经典力学所适用的主要是我们日常生活中的物理现象，但在宏观的宇宙世界和微观的粒子世界面前，就显得不太够用了。 (2)量子论的形成标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界；同时，在量子理论基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等学科的发展。,(3)相对论的提出否定了经典力学的绝对时空观，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，推动物理学发展到一个新的高度。 (4
14、)量子论和相对论弥补了经典力学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。,记知识纲要,课堂小结,背核心术语,1.牛顿创建了万有引力定律和力学三定律，建立了经典力学体系，改变了自古代中世纪以来人们的认识论和方法论。 2.19世纪末20世纪初，普朗克提出了量子假说，爱因斯坦提出了相对论，改变了人们认识世界的角度和方式，标志着人类迈入现代科学技术时代。 3.量子论和相对论一起，构成了现代物理学的基础。,巩固练习 随堂反馈,1.牛顿力学体系的诞生创造了一个新的时代。牛顿说：“假如我看得远些，那是因为我站在巨人们的肩膀上。”为牛顿经典力学的创立奠定基础的科学家是,答案,A B C D,
15、解析,解析 伽利略的实验科学方法为牛顿经典力学的创立奠定了基础，其他三个科学家都生活在牛顿之后。,1,2,3,4,5,2.(2017厦门期末)“地心引力不再被看作是一种魔幻或神秘的力量，而成了全知全能的创造者的卓越发明，通过单一的法则，使得各种潮汐、卫星、行星和所有地球上的生命得以各安其所。”文中的“法则”是指 A.生物进化论 B.万有引力定律 C.量子论 D.广义相对论,答案,解析,解析 材料核心是：地心引力通过单一的法则，使各种潮汐、卫星、行星和所有地球上的生命各安其所。材料大意符合牛顿万有引力定律的特点，故B项正确。,1,2,3,4,5,3.(2017合肥一中期末测试)这个形式简洁优美的
16、理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，100多年来，人们不时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘。直到今天，这里还有很多内容没有被我们悟透。根据下图， 这个理论应是 A.牛顿的力学理论 B.普朗克的量子假说 C.爱因斯坦的相对论 D.达尔文的进化论,答案,解析,解析 根据“100多年来”以及所给图片中的信息“Emc2”可知，这是爱因斯坦的相对论。,1,2,3,4,5,4.普朗克年轻时曾向他的老师表示，要献身于理论物理学。老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门学科，太可惜了。”打破该老师看法的是 A.万有引力定律的发现 B.量子假说的提出 C.电力的发现与应用 D
17、.牛顿力学定律的发现,答案,解析,解析 材料“物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了”说明普朗克的老师认为物理学的发展空间很小，而普朗克提出量子假说，改变了人们认识世界的角度和方式，故B项正确。,1,2,3,4,5,5.(2017昌平期末测试)陈独秀认为：“近代欧洲之所以优越他族者，科学之兴，其功不在人权之下，若舟车之有两轮焉。”下面选项能够给他提供证据的是近代欧洲的科学 A.与近代民主制度相伴而生 B.为文艺复兴奠定了基础 C.论证了天赋人权的合理性 D.推动了启蒙思想的发展,答案,解析,解析 题干材料强调了科学的巨大推动作用。牛顿的力学体系揭示了自然界的规律，推动启蒙思想家探索社会的规律，从而推动了启蒙思想的发展，D项符合题意。,1,2,3,4,5,本课结束,