1、專題七專題七 近代以來科學技術的輝煌近代以來科學技術的輝煌科學線索：科學線索： 1 1、伽利略是經典力學奠基者，他的落體定律和勻速、加速運動概念，標志、伽利略是經典力學奠基者，他的落體定律和勻速、加速運動概念，標志著物理學的真正開端。著物理學的真正開端。 2 2、牛頓是經典力學的建立者，他的物體機械運動三大定律和萬有引力定、牛頓是經典力學的建立者，他的物體機械運動三大定律和萬有引力定律，標志著近代物理學的形成。律，標志著近代物理學的形成。 3 3、愛因斯坦的相對論和普朗克的量子論，是物理學思想的一次重大革命。、愛因斯坦的相對論和普朗克的量子論，是物理學思想的一次重大革命。 相對論否定了經典力學

2、的絕對時空觀，深刻地揭示時間和空間的本質屬性，相對論否定了經典力學的絕對時空觀，深刻地揭示時間和空間的本質屬性，即時空的可變性及時空變化的聯系性，樹立起新的時空觀、運動觀和物質觀。即時空的可變性及時空變化的聯系性，樹立起新的時空觀、運動觀和物質觀。量子論及在其基礎上發展起來的量子力學，促進了原子物理、固體物理和原子量子論及在其基礎上發展起來的量子力學，促進了原子物理、固體物理和原子核物理等科學分支的發展，使人類對客觀物質世界的認識，由宏觀世界深入到核物理等科學分支的發展，使人類對客觀物質世界的認識，由宏觀世界深入到微觀世界。微觀世界。 4 4、以物理學革命為先導，帶動了化學、生物學、天文學、地

3、理學等學科、以物理學革命為先導，帶動了化學、生物學、天文學、地理學等學科的理論也都發生了革命性的突破。的理論也都發生了革命性的突破。 5 5、生物進化論的誕生，破解了生命起源之迷，給基督教神學以致命打擊，、生物進化論的誕生，破解了生命起源之迷，給基督教神學以致命打擊，在科學界和思想界產生了巨大深遠震動。在科學界和思想界產生了巨大深遠震動。技術線索：技術線索： 主要講了近代以來的三次科技革命。主要講了近代以來的三次科技革命。 1 1、蒸汽時代。瓦特改良的蒸汽機，被稱為萬能蒸汽機，是、蒸汽時代。瓦特改良的蒸汽機，被稱為萬能蒸汽機，是工業革命中最偉大的發明，他解決了工業發展的動力問題，從工業革命中最

4、偉大的發明，他解決了工業發展的動力問題，從此工業革命轟轟烈烈的開展起來，人類社會進入此工業革命轟轟烈烈的開展起來，人類社會進入“蒸汽時代蒸汽時代”。輪船、火車的出現，把原來彼此隔離的世界聯系起來，改變了輪船、火車的出現，把原來彼此隔離的世界聯系起來，改變了世界的格局。世界的格局。 2 2、電氣時代。電氣技術的應用，引發了第二次工業革命，、電氣時代。電氣技術的應用，引發了第二次工業革命，人類社會進入人類社會進入“電氣時代電氣時代”。電力成為。電力成為 工業發展的主要動力。工業發展的主要動力。電燈、電話、電報、電車、電影、無線電、廣播電臺的相繼問電燈、電話、電報、電車、電影、無線電、廣播電臺的相繼

5、問世，改善了信息交流，便捷了交通運輸，加強了世界各地聯系，世，改善了信息交流，便捷了交通運輸，加強了世界各地聯系，豐富了人們的娛樂生活，使世界面貌大為改觀。豐富了人們的娛樂生活，使世界面貌大為改觀。 3 3、信息時代。互聯網的誕生，標志著信息時代到來，人類、信息時代。互聯網的誕生，標志著信息時代到來，人類進入信息化社會。人類正面臨一個蓬勃發展的全新的文明形態。進入信息化社會。人類正面臨一個蓬勃發展的全新的文明形態。網絡與社會生活融為一體，把人類推向一個新的生活空間。網絡與社會生活融為一體，把人類推向一個新的生活空間。項目項目傳統科學傳統科學近代科學近代科學考察考察對象對象把自然界作為一個把自然

6、界作為一個整體整體 把自然界劃分為不同的領域和側把自然界劃分為不同的領域和側面，面，分門別類分門別類加以研究，逐步形成以加以研究，逐步形成以某一類自然現象為研究對象的自然科某一類自然現象為研究對象的自然科學的各門學科。學的各門學科。研究研究手段手段 依靠依靠直觀感受直觀感受和和哲學思辨哲學思辨對自然界對自然界提出種種猜測提出種種猜測 依靠依靠科學實驗科學實驗來檢驗和發展科學來檢驗和發展科學理論，應用理論，應用數學數學方法使科學知識日方法使科學知識日益精確化。益精確化。科學科學與技與技術的術的關系關系 科學科學依賴依賴學者學者的潛心研究。的潛心研究。技術技術依賴依賴工匠工匠對各種實用技藝的對各種

7、實用技藝的繼承和發展。繼承和發展。科學科學與技術相分離。與技術相分離。 科學與技術科學與技術從一開始就相互從一開始就相互聯系聯系，并逐步走向密切，并逐步走向密切結合結合，技，技術在科學的指導和推動下取得了術在科學的指導和推動下取得了長足進步。長足進步。一、近代物理學的奠基人和革命者一、近代物理學的奠基人和革命者探究：他們分別是什么人？有什探究：他們分別是什么人？有什么貢獻？么貢獻？1 1、經典力學的奠基者、經典力學的奠基者伽利略（意大利、伽利略（意大利、1717世紀）世紀）經典力學奠基者經典力學奠基者（1717世紀初）世紀初）經典力學建立者經典力學建立者（1717世紀晚期）世紀晚期）從經典力學

8、發展到相對論、量子從經典力學發展到相對論、量子論論（19世紀末世紀末20世紀初）世紀初）伽利略（意）伽利略（意）牛頓（英）牛頓（英）愛因斯坦（德）愛因斯坦（德）普朗克（德）普朗克（德）2 2、經典力學的建立者、經典力學的建立者牛頓（英國、牛頓（英國、1717世紀末）世紀末）1 1、量子理論的誕生和發展、量子理論的誕生和發展普郎克（德國、普郎克（德國、19001900年）年）2 2、相對論的建立、相對論的建立愛因斯坦（德國、愛因斯坦（德國、2020世紀初）世紀初）思想基礎：思想基礎：文藝復興文藝復興和和宗教改革宗教改革運動解放了人們的思想，運動解放了人們的思想，科學逐漸從神學的桎梏中解放出來，進

9、入到科學逐漸從神學的桎梏中解放出來，進入到實驗科學的實驗科學的時代時代；物質基礎：物質基礎：新航路開辟后，各國通過海外殖民擴張與掠奪，新航路開辟后，各國通過海外殖民擴張與掠奪，大量資本積累促進了大量資本積累促進了資本主義經濟的迅速發展。資本主義經濟的迅速發展。 理論基礎：理論基礎：以以伽利略伽利略為代表的科學家勇于探索的努力，為代表的科學家勇于探索的努力，奠定奠定了經典力學的了經典力學的理論基礎。理論基礎。（伽利略伽利略、笛卡爾、開普、笛卡爾、開普勒）勒）（一）經典力學：（一）經典力學：背景背景 牛頓出生于英國的林肯郡，牛頓出生于英國的林肯郡，16651665年畢業于著名的劍橋大學年畢業于著名

10、的劍橋大學三一學院，獲得學士學位。三三一學院，獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。牛年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經長期擔任英國皇家學會頓曾經長期擔任英國皇家學會會長，他還擔任過英國議會議會長，他還擔任過英國議會議員，授予爵士稱號。員，授予爵士稱號。17271727年，年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，這是一種極高的榮譽。教堂，這是一種極高的榮譽。（一）經典力學：（一）經典力學：標志：標志：內容：內容：特點：特點：意義：意義：局限：局限：2 2、牛頓創立經典力學、牛頓創立經典力學1687年年自然哲學的數學原理自然哲學的數學原理運動三大定律和萬有引力定律運動三大定

11、律和萬有引力定律牛頓三大定律牛頓三大定律 【牛頓第一定律牛頓第一定律】即慣性定律即慣性定律 【牛頓第二定律牛頓第二定律】牛頓第二定律的一牛頓第二定律的一般表述為：物體運動的加速度般表述為：物體運動的加速度a a的大小的大小與其所受合力的大小成正比，與其質與其所受合力的大小成正比，與其質量量m m成反比，加速度成反比，加速度a a的方向與所受合的方向與所受合力力F F的方向相同。其表示式為的方向相同。其表示式為F Fkmakma 【牛頓第三定律牛頓第三定律】即即“作用與反作用作用與反作用定律定律”。 牛頓能創立經典力學體牛頓能創立經典力學體的條件有哪些？（的條件有哪些？（請結合請結合書本第書本第

12、120120頁的內容頁的內容）前人的基礎，注重實驗前人的基礎，注重實驗 （一）經典力學：（一）經典力學：標志：標志：內容：內容：特點：特點：意義：意義：局限：局限：2 2、牛頓創立經典力學、牛頓創立經典力學1687年年自然哲學的數學原理自然哲學的數學原理運動三大定律和萬有引力定律運動三大定律和萬有引力定律以實驗為基礎，以數學為表達形式以實驗為基礎，以數學為表達形式（1）對解析和預見物理現象有決定性意義（發現海王星，）對解析和預見物理現象有決定性意義（發現海王星，計算地球密度和扁平率，解釋潮汐現象等）；計算地球密度和扁平率，解釋潮汐現象等）；（2）使科學擺脫了神學的束縛向前發展；）使科學擺脫了神

13、學的束縛向前發展；（3）標志著近代科學的形成）標志著近代科學的形成，標志這人類科學時代的開始，標志這人類科學時代的開始（4）引發了第一次科技革命引發了第一次科技革命。海王星和冥王星的發現海王星和冥王星的發現海王星的發現海王星的發現 以前發現的行星，都是先通過以前發現的行星，都是先通過肉眼或望遠鏡看到，然后根據觀肉眼或望遠鏡看到，然后根據觀測記錄計算出它們的運動軌道。測記錄計算出它們的運動軌道。而海王星的發現，是先通過理論而海王星的發現，是先通過理論分析，計算出了它的運動軌道，分析，計算出了它的運動軌道，然后用望遠鏡按照計算的結果去然后用望遠鏡按照計算的結果去觀測，果然在預言的位置附近發觀測，果

14、然在預言的位置附近發現了它。現了它。 解析：解析：B B。此題對圖片信息的解讀要求較高，第一層信息。此題對圖片信息的解讀要求較高，第一層信息月亮受地球引力影響繞著地球轉，第二層信息月亮運行同月亮受地球引力影響繞著地球轉，第二層信息月亮運行同時還受其它星體引力的影響，科學家們正是根據萬有引力時還受其它星體引力的影響，科學家們正是根據萬有引力定律預測和計算才發現了海王星的，故選定律預測和計算才發現了海王星的，故選B B。此題用排除。此題用排除法也比較容易選出法也比較容易選出B B。【高考真題高考真題】）圖）圖9是一張歷是一張歷史研究性學習涉筆活動宣傳史研究性學習涉筆活動宣傳海報的配圖。據此判斷，下

15、海報的配圖。據此判斷，下列標題中最適合于這份海報列標題中最適合于這份海報的是（的是（ ）A“超越時空的夢想超越時空的夢想” B“探索與發現：海王星探索與發現：海王星”C“普朗克的假說與驗證普朗克的假說與驗證” D“比薩斜塔比薩斜塔亞里士多亞里士多德力學學說的終結德力學學說的終結”（一）經典力學：（一）經典力學：標志：標志：內容：內容：特點：特點：意義：意義：局限：局限：2 2、牛頓創立經典力學、牛頓創立經典力學1687年年自然哲學的數學原理自然哲學的數學原理運動三大定律和萬有引力定律運動三大定律和萬有引力定律以實驗為基礎，以數學為表達形式以實驗為基礎，以數學為表達形式（1）對解析和預見物理現象

16、有決定性意義（發現海王星，）對解析和預見物理現象有決定性意義（發現海王星，計算地球密度和扁平率，解釋潮汐現象等）；計算地球密度和扁平率，解釋潮汐現象等）；（2）把造物主（神）從無生命現象的研究領域驅逐出去；）把造物主（神）從無生命現象的研究領域驅逐出去；（3）標志著近代科學的形成）標志著近代科學的形成。（4）經典力學及其后物理學的研究成果，）經典力學及其后物理學的研究成果，促進了兩次科技促進了兩次科技革命的出現革命的出現。只適用宏觀世界低速運動狀態，絕對的時空觀無法解釋微只適用宏觀世界低速運動狀態，絕對的時空觀無法解釋微觀高速運動現象。觀高速運動現象。 （二）量子論的誕生與發展：（二）量子論的

17、誕生與發展：量量子子論論背景背景成就成就意義意義1919世紀末世紀末2020世紀初，人們對物質的認識深入世紀初，人們對物質的認識深入到了原子的內部，到了原子的內部，宏觀物體運動規律無法解宏觀物體運動規律無法解釋微觀粒子的運動。釋微觀粒子的運動。提出：提出：19001900年，德國物理學家年，德國物理學家普朗克普朗克提出量子假說，提出量子假說，標志量子論的誕生；標志量子論的誕生；發展：愛因斯坦發展：愛因斯坦用量子論成功解釋了用量子論成功解釋了“光電效應光電效應”，丹麥物理學家丹麥物理學家玻爾玻爾提出了有關原子的量子理論；提出了有關原子的量子理論；2020世紀世紀3030年代，年代，量子力學建立起

18、來量子力學建立起來。是人類是人類認識認識微觀世界微觀世界的的革命性的進步革命性的進步，與相對論一起，與相對論一起彌補了經典力學，改變了人們彌補了經典力學，改變了人們認識世界的角度和方式；認識世界的角度和方式； 成為成為2020世紀最深刻、最有成就的科學世紀最深刻、最有成就的科學理論理論之一，之一，與相對論一起，與相對論一起，構成了構成了現代物理學的基礎，現代物理學的基礎，推動推動了了物理學自身的進步；物理學自身的進步； （三）愛恩斯坦創立相對論：（三）愛恩斯坦創立相對論：1 1、背景、背景: :2 2、提出、提出: :3 3、內容：、內容：4 4、意義、意義: :19C科學技術的飛速發展；經典

19、力學無法解釋科學技術的飛速發展；經典力學無法解釋面臨的新問題面臨的新問題20C初，愛因斯坦（德）提出相對論。初，愛因斯坦（德）提出相對論。 空間和時間空間和時間的性質不僅取決于的性質不僅取決于物質的運動情況物質的運動情況，也取決于，也取決于物質物質本身的分布狀態本身的分布狀態。A、物體運動時，、物體運動時，質量質量會隨著物體會隨著物體運動速度運動速度的增大而增加；的增大而增加；B、空間和時間空間和時間也會隨著物體也會隨著物體運動速度運動速度的變化而變化，即會發生的變化而變化，即會發生尺縮效應和鐘慢效應。尺縮效應和鐘慢效應。（2）廣義相對論：）廣義相對論：1916年年（1）狹義相對論：）狹義相對

20、論：1905年年穿越時空的夢想穿越時空的夢想愛因斯坦為說明相對論講了這樣一個故事，愛因斯坦為說明相對論講了這樣一個故事，在未來的某一時間里，有一對歲的孿生兄弟，在未來的某一時間里，有一對歲的孿生兄弟，弟弟乘宇宙飛船以萬千米秒的速度飛行，弟弟乘宇宙飛船以萬千米秒的速度飛行，哥哥留在地理上，年以后，當哥哥已經變成哥哥留在地理上，年以后，當哥哥已經變成白發老人時，他去迎接回到地球上的弟弟，卻發白發老人時，他去迎接回到地球上的弟弟，卻發現弟弟還是一個多歲的年輕人現弟弟還是一個多歲的年輕人天上一日，地上一年天上一日，地上一年 愛因斯坦愛因斯坦19051905年提出的相對論，后來稱作狹義相對年提出的相對論

21、，后來稱作狹義相對論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到“時間時間”會因速度快慢而改變會因速度快慢而改變的結論。的結論。 相對論的例子：相對論的例子：一卷錄音一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一帶，如果在地面上播放需要一個小時；在快速飛行的宇宙飛個小時；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測船里播放，宇宙飛船里的人測定也是一個小時。但是由地面定也是一個小時。但是由地面上的人員，來測定在宇宙飛船上的人員，來測定在宇宙飛船中播放的時間呢？根據牛頓的中播放的時間呢？根據牛頓的理論，因為時間是絕對的，所理論，因為時間是絕對的，所以也是一小時；但是愛因斯

22、坦以也是一小時；但是愛因斯坦的理論則認為應該是一個多小的理論則認為應該是一個多小時，因為時間是相對的，在不時，因為時間是相對的，在不同速度下測量時間，長度是不同速度下測量時間，長度是不一樣的。一樣的。 什么是狹義相對論？什么是狹義相對論？什么是廣義相對論？什么是廣義相對論？廣義相對論是新的萬有引力概念廣義相對論是新的萬有引力概念 廣義相對論的重要結論是，廣義相對論的重要結論是，加速運動與引力加速運動與引力場的運動是等價的場的運動是等價的，要區別是由慣性力或者引，要區別是由慣性力或者引力所產生的運動是不可能的。力所產生的運動是不可能的。 對此，愛因斯坦作了一個的比喻。假想有一對此，愛因斯坦作了一

23、個的比喻。假想有一個人乘摩天樓的電梯自由降落，人不會感到自個人乘摩天樓的電梯自由降落，人不會感到自己在下降，因為這時電梯和人都依照重力加速己在下降，因為這時電梯和人都依照重力加速度定律在下降，彷佛在電梯里不存在地球引力。度定律在下降，彷佛在電梯里不存在地球引力。 （二）愛恩斯坦創立相對論：（二）愛恩斯坦創立相對論：1 1、背景、背景: :2 2、提出、提出: :3 3、內容：、內容：4 4、意義、意義: :19C科學技術的飛速發展；經典力學無法解釋科學技術的飛速發展；經典力學無法解釋面臨的新問題面臨的新問題20C初，愛因斯坦（德）提出相對論。初，愛因斯坦（德）提出相對論。 空間和時間空間和時間

24、的性質不僅取決于的性質不僅取決于物質的運動情況物質的運動情況，也取決于，也取決于物質物質本身的分布狀態本身的分布狀態。A、物體運動時，、物體運動時，質量質量會隨著物體會隨著物體運動速度運動速度的增大而增加；的增大而增加；B、空間和時間空間和時間也會隨著物體也會隨著物體運動速度運動速度的變化而變化，即會發生的變化而變化，即會發生尺縮效應和鐘慢效應。尺縮效應和鐘慢效應。（2）廣義相對論：）廣義相對論：1916年年（1）狹義相對論：）狹義相對論：1905年年 是物理學領域的一次重大革命，它是物理學領域的一次重大革命，它否定了否定了經典力學的經典力學的絕絕對時空觀對時空觀，深刻，深刻揭示了時間和空間的

25、本質屬性揭示了時間和空間的本質屬性。它發展了牛頓力學，。它發展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，推動物理學發展到一個新的高度。將其概括在相對論力學之中，推動物理學發展到一個新的高度。 狹義相對論發表狹義相對論發表100100周年，周年，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。 經典力學：經典力學：解析低速運動、解析低速運動、宏觀世界物理宏觀世界物理現象現象近代物理學近代物理學相對論：相對論：高速運動高速運動量子論：量子論：解釋微觀世解釋微觀世界物理現象界物理現象現

26、現代代物物理理學學為相對論的提為相對論的提出奠定基礎出奠定基礎繼承和發展了繼承和發展了經典力學經典力學經典力學、相對論、量子論的關系：經典力學、相對論、量子論的關系：以下為參考資料科學家科學家主要成就主要成就意義意義伽利略伽利略牛頓牛頓普朗克普朗克近代物理學發展過程中的主要成就及意義近代物理學發展過程中的主要成就及意義自由落體定律自由落體定律勻速運動、勻加速運動勻速運動、勻加速運動用自制的望遠鏡證明了哥白用自制的望遠鏡證明了哥白尼的尼的“日心說日心說”為經典力學奠定基礎為經典力學奠定基礎 證明哥白尼的證明哥白尼的“日心說日心說”的正確性的正確性自然哲學的數學原理自然哲學的數學原理（物體運動三大

27、定律和萬有引物體運動三大定律和萬有引力定律）力定律）運動三定律是近運動三定律是近代物理學的重要代物理學的重要支柱支柱相對性原理、光速不變原理相對性原理、光速不變原理相對論（狹義、廣義）相對論（狹義、廣義）量子理論量子理論愛因斯坦愛因斯坦近代物理學理論近代物理學理論框架的重大突破框架的重大突破繼承和發展了繼承和發展了牛頓力學牛頓力學構成現代物理構成現代物理學的基本理論學的基本理論框架框架經典力學是近代經典力學是近代自然科學理論體自然科學理論體系中最先成熟和系中最先成熟和完善的核心理論完善的核心理論體系體系為什么為什么15世紀下半葉以后西方的世紀下半葉以后西方的科學技術取得了輝煌的成就？科學技術取

28、得了輝煌的成就？a.歐洲中世紀時期農業、手工業的發展，資本主義萌歐洲中世紀時期農業、手工業的發展，資本主義萌芽，為近代自然科學的興起奠定了物質基礎芽，為近代自然科學的興起奠定了物質基礎（物質基礎物質基礎）b.新興資產階級在生產中的技術改造和要求掌握政權，新興資產階級在生產中的技術改造和要求掌握政權，對自然科學的迫切需要。（對自然科學的迫切需要。（經濟上和政治上經濟上和政治上）c.文藝復興以來，崇尚科學、知識、注重實驗，鼓勵文藝復興以來，崇尚科學、知識、注重實驗，鼓勵探索未知世界。（探索未知世界。（思想條件思想條件）d.新航路開辟，重商主義，殖民擴張，資產階級為了新航路開辟，重商主義，殖民擴張，

29、資產階級為了滿足日益擴大的市場需求，迫切需要革新科技來提高滿足日益擴大的市場需求，迫切需要革新科技來提高生產，征服世界。（生產，征服世界。（生產經驗、技術能力生產經驗、技術能力）e.科學家勇于探索的精神。科學家勇于探索的精神。伽利略伽利略（1564156416421642），），偉大的意大利偉大的意大利物理學家和物理學家和天文學家天文學家，他開創了以實他開創了以實驗事實為根據并具有嚴密驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數學表述形式邏輯體系和數學表述形式的近代科學的近代科學，被譽為，被譽為“近近代科學之父代科學之父”。他第一個。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀把望遠鏡對準天空進行觀測，出版了測，出版

30、了星空使者星空使者一書。一書。16321632年，他出版了年，他出版了關于托勒密和哥白尼兩關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話大世界體系的對話，把，把哥白尼的學說推到了最終哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。勝利的階段。伽利略奠定的基礎伽利略奠定的基礎（1）成就：）成就：（2）意義：）意義：創立科學的研究方法：創立科學的研究方法：物理學：物理學：天文學：天文學：觀察、實驗和推理觀察、實驗和推理實驗證明力與運動狀態的關系，發現自由落體實驗證明力與運動狀態的關系，發現自由落體定律等。定律等。自制望遠鏡觀察天體并取得大量成果的第一人，自制望遠鏡觀察天體并取得大量成果的第一人，證明了哥白尼證明了哥白尼“日心說日心說”的正確性。的正確性。伽利略與望遠鏡伽利略與望遠鏡 1717世紀初，伽利略發明世