世界近代科學(xué)的發(fā)展

關(guān)于世界近代科學(xué)的發(fā)展第1頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三單元總體知識結(jié)構(gòu)

科學(xué)革命技術(shù)革命物理學(xué)領(lǐng)域生物學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典力學(xué)體系的創(chuàng)立和發(fā)展（從伽利略到牛頓）相對論的建立（愛因斯坦））進(jìn)化論理論（達(dá)爾文與赫胥黎）“蒸汽機(jī)時代”（瓦特）電力的廣泛應(yīng)用與“電氣時代”（法拉第、西門子等）現(xiàn)代信息技術(shù)與信息時代現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展量子理論的誕生（普朗克)lll第2頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三——物理學(xué)（經(jīng)典力學(xué)、相對論、量子論）——生物學(xué)（進(jìn)化論）——三次科技革命的發(fā)明創(chuàng)造（蒸汽機(jī)、電力、計算機(jī)）近代以來世界的科學(xué)發(fā)展歷程科學(xué)理論科學(xué)技術(shù)第11課物理學(xué)的重大發(fā)展第12課探索生命起源之迷第13課從蒸汽機(jī)到互聯(lián)網(wǎng)第3頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三近代科學(xué)開端的標(biāo)志：

天文學(xué)革命近代科學(xué)正式形成的標(biāo)志：

經(jīng)典力學(xué)體系的建立近代科學(xué)：以實驗事實為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的科學(xué)第4頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三物理學(xué)的重大發(fā)展第5頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三物理學(xué)的重大進(jìn)展一.經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立1.近代科學(xué)產(chǎn)生的背景2.伽利略——經(jīng)典力學(xué)的奠基者3.牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)體系二.相對論的創(chuàng)立

1.背景：19世紀(jì)出現(xiàn)經(jīng)典力學(xué)無法解釋的新現(xiàn)象2.提出：愛因斯坦狹義相對論和廣義相對論3.歷史意義：對物理學(xué)對人類思想三.量子論的誕生與發(fā)展1.背景：經(jīng)典力學(xué)無法解釋微觀的粒子運動2.誕生：1900年普朗克提出量子假說3.發(fā)展：愛因斯坦玻爾4.意義：革命性進(jìn)步現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)開闊視野——適用于宏觀物體低速運動狀態(tài)——適用于宏觀宇宙高速運動狀態(tài)——適用于微觀世界的粒子運動第6頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三經(jīng)典力學(xué)力學(xué)的進(jìn)展歷程——、量子力學(xué)相對論力學(xué)第7頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三1.（2009年四川卷第19題）哥白尼學(xué)說雖被后來的科學(xué)發(fā)展所揚棄，但人們?nèi)匀灰暺錇橐粓觥案锩?。這是因為它A．撼動了中世紀(jì)神學(xué)基礎(chǔ)，顯示了挑戰(zhàn)權(quán)威的態(tài)度B．開創(chuàng)了近代實驗科學(xué)，提出了研究自然的新方法C．概括了宇宙運動規(guī)律，指引了人類認(rèn)識自然的方向D．開辟了天文學(xué)新領(lǐng)域，標(biāo)志著近代自然科學(xué)的形成第8頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三2．圖9是一張歷史研究性學(xué)習(xí)活動宣傳海報的配圖。據(jù)此判斷．下列標(biāo)題中最適合于這份海報的是A．“超越時空的夢想”B．“探索與發(fā)現(xiàn)：海王星”C．“普朗克的假說與驗證”D．“比薩斜塔——亞里士多德力學(xué)學(xué)說的終結(jié)”第9頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三3.（2007年海南卷19）20世紀(jì)初，愛因斯坦相對論的提出是物理學(xué)的一場變革。它

A.標(biāo)志著對物質(zhì)世界的認(rèn)識開始進(jìn)入微觀粒子世界

B.否定了經(jīng)典力學(xué)體系

C.徹底解決了19世紀(jì)以來物理學(xué)面臨的危機(jī)

D.打破了絕對時空觀第10頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三4.(2007年廣東卷25)20世紀(jì)初，物理學(xué)本身發(fā)生了一場革命性的變化。下列選項中推動這一變化的是

A．電的發(fā)明和利用

B．

經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展

C．量子論的提出和發(fā)展D．原子能在軍事上的應(yīng)用第11頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三5.（2010年江蘇卷20）“把能量的變化看成是跳躍式的進(jìn)行，成功地解釋了經(jīng)典理論無法解釋的某些現(xiàn)象，打破了經(jīng)典物理學(xué)中一切過程都是連續(xù)變化的觀念?！边@一理論的誕生主要是由下列哪一問題引起的？A．研究熱輻射B．揭示時空本質(zhì)屬性C．解釋光電效應(yīng)D．預(yù)測未知行星方位第12頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三一、經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立

1、近代自然科學(xué)產(chǎn)生的背景①資本主義工業(yè)和商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為近代自然科學(xué)的產(chǎn)生奠定物質(zhì)基礎(chǔ)并成為主要動力。②新興的資產(chǎn)階級在經(jīng)濟(jì)上和政治上對自然科學(xué)的迫切需要③文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)和宗教改革的推動④優(yōu)秀科學(xué)家的實踐和刻苦鉆研……第13頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三伽利略（1564-1642）意大利偉大的物理學(xué)家和天文學(xué)家，被譽為“近代科學(xué)之父”。二.經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立1.伽利略——經(jīng)典力學(xué)的奠基者第14頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三2.伽利略——經(jīng)典力學(xué)的奠基者⑴貢獻(xiàn)：①創(chuàng)立科學(xué)的研究方法：實驗和觀察。②物理學(xué)：實驗證明力與運動狀態(tài)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)自由落體定律，改變了亞里士多德以來有關(guān)運動的觀念③天文學(xué)：自制望遠(yuǎn)鏡觀察天體并取得大量成果的第一人，證明了哥白尼“日心說”的正確性。⑵重大意義：

①開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端

②為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。lll第15頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三1632年伽利略出版《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。1633年，羅馬教皇召令他到羅馬受審，強(qiáng)迫他簽字“悔過”并判處終身監(jiān)禁。伽利略受審300年多后，即1983年，羅馬教皇為伽利略平反。第16頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三伽利略所做的兩個鐵球同時落地實驗有人記載伽利略曾在意大利比薩斜塔上作過自由落體的實驗。結(jié)果兩個重量相差10倍的球同時落地，證明了亞里士多德的觀點是錯誤的?！皟蓚€鐵球同時落地！”第17頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三伽利略的手稿伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。第18頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三牛頓（1643—1727）

英國偉大的科學(xué)家，在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)等方面都作出了卓越貢獻(xiàn)。他畢業(yè)于劍橋大學(xué)三一學(xué)院,曾長期擔(dān)任英國皇家學(xué)會會長，還擔(dān)任過英國議會議員，被授予爵士稱號。3.牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)體系第19頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三3.牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)體系內(nèi)容：創(chuàng)立標(biāo)志：1687年發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》提出了物體機(jī)械運動三大定律和萬有引力定律等，形成了以實驗為基礎(chǔ)的以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系。意義:①對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定性意義（發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星）②實現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次理論性大綜合；標(biāo)志著近代科學(xué)的正式形成③牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了第一次技術(shù)革命，使人類進(jìn)入蒸汽時代④用數(shù)學(xué)方法精確描述宇宙運行的自然法則，為法國啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)第20頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三力學(xué)方面：提出物體運動的三大定律和萬有引力定律數(shù)學(xué)方面：發(fā)明了二項式定理；與萊布尼茲幾乎同時創(chuàng)立了微積分學(xué)。光學(xué)方面：發(fā)現(xiàn)了太陽光的光譜，1704年出版了《光學(xué)》一書，創(chuàng)立了光的“微粒說”。天文學(xué)領(lǐng)域：1671年創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡。知識拓展：牛頓的主要貢獻(xiàn)牛頓發(fā)明了第一架反射望遠(yuǎn)鏡第21頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三經(jīng)典力學(xué)的適用范圍：1.只適用于宏觀物體（宏觀世界）的運動;2.只適用于低速運動的物質(zhì)，是絕對的時空論第22頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三海王星的發(fā)現(xiàn)第23頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三

二、相對論的創(chuàng)立

1.背景：（1）經(jīng)典力學(xué)體系建立在日常生活中常見的低速運動的物質(zhì)之上，認(rèn)為時間和空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。(2)19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展，物理學(xué)研究深入到物質(zhì)內(nèi)部的微觀世界，另一方面擴(kuò)展到整個宇宙。物理學(xué)研究中遇到了一些經(jīng)典力學(xué)無法解釋的新問題。2.提出：

愛因斯坦提出“狹義相對論”和“廣義相對論”3.歷史意義：（1）對物理學(xué)：一次重大革命；相對論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀，也發(fā)展了牛頓力學(xué)（2）對人類思想：相對論打破了絕對化的思維模式，為人們提供了辨證地看待世界的途徑第24頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三2.愛因斯坦提出相對論愛因斯坦（1879-1955）德國偉大的物理學(xué)家。1905年青年愛因斯坦發(fā)表《論動體的電動力學(xué)》，提出狹義相對論，引發(fā)了20世紀(jì)物理學(xué)的一場革命。1916年建立廣義相對論。1933年因遭德國法西斯迫害前往美國，后入美國籍。第25頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三廣義相對論則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系）。

認(rèn)為空間和時間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運動情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。狹義相對論討論的是勻速直線運動的參照系（慣性參照系）之間的物理定律。

認(rèn)為時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化，會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)；質(zhì)量會隨著物體運動速度增大而增大。相對論的主要內(nèi)容：第26頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三第27頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三愛因斯坦于20世紀(jì)初提出質(zhì)量能量公式E=MC2。這一質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理揭示了原子內(nèi)部所蘊藏的巨大能量的秘密，為原子能的利用奠定了理論基礎(chǔ)。第28頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三第29頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三

相對論從一開始就受到包括一些科學(xué)家在內(nèi)的很多人的反對。1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當(dāng)時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎?wù)?，結(jié)果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論在物理學(xué)上卻非常合理且為實驗所證實。這件事對你有何啟示？不要被常識和日常經(jīng)驗所蒙蔽，常識并不一定總是正確的。第30頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三

相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對論的一種特例（物體低速運動狀態(tài)），包括在相對論體系中。相對論和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系第31頁，講稿共34頁，2023年5月2日，星期三三、量子論的誕生與發(fā)展1.背景：電子和放射線的發(fā)現(xiàn)，打開了原子的大門微觀粒子的運動不能用經(jīng)典力學(xué)原理說明2、誕生：1900年德國普朗克提出量子假說。認(rèn)為輻射像物質(zhì)一樣，是由具有能量的基本單位量子來實現(xiàn)的，把能量不連續(xù)的概念帶入了物理學(xué)。這一假說宣告了量子論的誕生。3、發(fā)展：愛因斯坦利用量子理論成功解釋光電效應(yīng)玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論20世紀(jì)30年代，量子力學(xué)（研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學(xué)）建立普朗克（1858—1947）是近代德國偉大的物理學(xué)家，量子論的奠基人，曾獲得1918年諾貝爾物理學(xué)獎。lll第32頁，講稿共34頁，