1專題七近代以來科學技術的輝煌導語（一）本專題主要涉及的問題（二）涉及的主要理論問題（三）學習思考為什么15世紀下半葉以后西方的科學技術取得了輝煌的成就？2（一）本專題主要涉及的問題

近代物理學中牛頓力學體系形成和愛因斯坦在理論物理學方面的革命性成就；人類探索生命起源的歷程，重點涉及細胞學說、進化論和物種起源；蒸汽機應用于生產給人類文明發展帶來的巨大變化；現代交通通信技術的發展，改變了人類的時空概念，使人類進入電子信息時代。講述了人類認識由低級向高級發展的歷程，從科學技術層面了解人類社會發展的基本特征。3（二）涉及的主要理論問題●科學技術創新與尊重權威的關系;●科學與哲學和宗教的關系;●科學技術是生產力以及科學改變人類的命運等。4（三）學習思考

為什么15世紀下半葉以后西方的科學技術取得了輝煌的成就？（1）文藝復興、宗教改革等思想解放運動的影響；（2）資本主義的發展提供了物質基礎；（3）科學家勇于探索的精神。古代科學技術近代科學技術研究對象研究方法兩者關系分門別類整體考察科學實驗，科學理論直觀感受，哲學思辨兩相分離密切結合古代和近代科學技術的區別【分析比較】

中西近代科技發展原因比較科學革命技術革命物理學領域生物學領域經典力學體系的創立和發展（從伽利略到牛頓）量子理論的誕生（從普朗克到愛因斯坦）相對論的建立（愛因斯坦）進化論理論（達爾文與赫胥黎）萬能原動機與“蒸汽機時代”（瓦特）電力的廣泛應用與“電氣時代”（法拉第、西門子等）現代信息技術與信息時代現代物理學理論的發展8一、近代物理學的奠基人和革命者

[課標要求]

了解經典力學的主要內容，認識其在近代自然科學理論發展中的歷史地位。知道相對論、量子論的主要內容，認識其意義。本課內容：第一目：認識史上的飛躍——牛頓力學體系第二目：驅走烏云的太陽——量子理論第三目：愛因斯坦的“時空”——相對論經典力學體系的創立和發展量子理論的誕生（普朗克）相對論的建立（愛因斯坦）現代物理學理論的發展本課知識結構近代物理學的奠基人和革命者伽利略對亞里士多德力學觀的否定

牛頓對前人科學理論的發展

奠基者建立者近現代物理學的奠基人和革命者二、經典力學體系的創立和發展1、經典力學的奠基者——伽利略（意大利、17世紀）一、近現代物理學的發展過程經典力學奠基者（17世紀初）經典力學建立者（17世紀晚期）從經典力學發展到相對論、量子論（19世紀末～20世紀初）伽利略（意）牛頓（英）愛因斯坦（德）普朗克（德）2、經典力學的建立者——牛頓（英國、17世紀末）三、現代物理學理論的發展1、量子理論的誕生和發展——普郎克（德國、1900年）2、相對論的建立——愛因斯坦（德國、20世紀初）

背景：

受文藝復興、宗教改革影響，科學逐漸從神學的桎梏中解放出來；資本主義發展提供了物質基礎；科學家勇于探索的精神。1、經典力學的奠基者——伽利略（意大利）（1）伽利略的成果A、物理方面：

B、天文學方面：（2）伽利略的貢獻突出成果——創立自由落體定律制造天文望遠鏡、證明哥白尼“日心說”的正確性A、他的發現和他開始的科學研究方法，標志著物理學的真正開端.B、為經典力學的創立奠定了基礎C、開創了近代科學，被譽為“近代科學之父”。實驗,計算亞里士多德：力學觀：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就會靜止。伽利略：通過觀察、實驗和推理，得出結論：如果運動物體不受阻礙，它將速度保持不變地持續運動下去。突出成就：創立自由落體定律

1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續了1900年之久的錯誤結論。

1609年，伽利略創制了天文望遠鏡。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。伽利略的折射式望遠鏡伽利略的手稿慣性定律加速度定律作用和反作用定律物理運動三大定律萬有引力定律經典力學體系2、經典力學的建立者——牛頓

1687《自然哲學的數學原理》

——無論從科學史還是整個人類的文明史來看這都是一本劃時代的巨著。16經典力學體系的歷史地位①理論：牛頓力學體系正確地反映了宏觀物體低速運動的客觀規律，對自然界的力學現象做出了系統、合理的說明，從而完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。②影響：經典力學體系的建立標志著近代科學的形成；從此科學擺脫了神學的束縛向前發展。③實踐：根據萬有引力定律，人們準確地算出地球的平均密度和扁平率；正確地解釋了潮汐的成因；還發現了海王星。英國著名詩人亞歷山大·波普曾寫過一首贊美牛頓的詩：自然和自然界的規律，隱藏在黑暗里。上帝說：“讓牛頓去吧!”于是，一切成為光明。

我之所以能比別人看得遠些，是因為我站在巨人們的肩上。

——牛頓牛頓獲得巨大成就的原因1、具有虛懷若谷、謙虛好學精神；2、勇于探索的科學精神；3、科學的研究方法；4、甘于寂寞，獻身科學的精神等；5、吸收伽利略等前人的研究成果；6、有利的社會環境：啟蒙運動、英國資產階級革命的洗禮18

牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？

“我好像是一個在海邊玩耍的孩子，不時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現在我面前的是完全未探明的真理之海?！?/p>

——牛頓臨終遺言共同探究之一19牛頓（1642-1727）著作：《自然哲學的數學原理》（1687）他提出了物體機械運動的三大定律和萬有引力定律，創建牛頓力學體系。20牛頓的成就與前人研究成果的關系

“巨人肩上的思索”

牛頓曾謙遜地說：“如果我比別人看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上?！?/p>

近代科學在否定中發展，在繼承中發展，在綜合中發展

質疑與思考：經典力學體系是最完美的物理學理論嗎？

19世紀末，面對經典物理學近乎完美的發展，有的物理學家表示：“19世紀已經將物理大廈全部建成，今后物理學家只是修飾和完美這座大廈。”

經典物理學是以日常生活中常見的低速運動的物體為研究對象的，一旦進入光速運動時，經典物理學的某些結論就變得不準確高速運動的微觀粒子發生的現象，是經典力學無法解釋的！在這種背景下，相對論與量子論應運而生22（二）驅走烏云的太陽

（量子理論的誕生）1．量子理論的誕生2．量子理論的發展3．量子論和量子力學的意義231．量子理論的誕生（1）基礎：（2）誕生：

奧地利物理學家斯蒂芬對黑體的研究成果。1900年，德國物理學家普朗克提出了量子概念。并在《關于正常光譜能量分布定律的理論》中，闡述了這一思想，標志著量子理論的誕生。24

普朗克，生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。由于量子論創立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。他的父親是一位杰出的法律教授。普朗克是德國人所具有的最好品質的范例：誠懇、忠于職守，他的業余愛好是音樂，在這方面表現了專業藝術才干；另一項業余愛好是他一直堅持到晚年的登山運動。

252．量子理論的發展（1）德國愛因斯坦：將量子理論推廣到光學中，成功解釋了光電效應，得出光具有波粒二象性的結論。（2）法國德布羅意：提出物質波理論。（3）數年后，奧地利、德國的物理學家建立了量子力學。263．量子論和量子力學的意義（1）量子力學標志著人類對客觀規律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。（2）量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學中的傳統觀念，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發生了重大變革。27（三）愛因斯坦的“時空”

（相對論的建立）1．狹義相對論2．廣義相對論3．相對論建立的意義28狹義相對論發表100周年，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。

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關于相對論，有人說：這個形式簡潔優美的理論蘊藏了太多令人驚訝的內容，100年來，人們時時從中悟出宇宙層出不窮的奧秘，直到今天，這里還有很多內容沒有被我們悟透。……這個“優美的理論”包含了哪些主要內容呢？讓我們一起來領略相對論的奧妙。

301．狹義相對論（1）提出：（2）內容：（3）認識：

1905年，愛因斯坦發表《論動體的電動力學》，創立狹義相對論。

相對性原理和光速不變原理；時間和空間都與物質的運動有關，隨著物質運動速度的變化而變化。（E=mc2）

否認了牛頓力學的絕對時空觀點，是對牛頓力學的繼承和發展。31“天上方一日，人間已一年”

乘坐“光子火箭”的星際旅行

乘坐“光子火箭”以光速作星際旅行，回到地球時，我們會發現什么變化？32

這個故事形象地說明了時間和空間的相對性。

愛因斯坦關于相對論的比喻。為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經風趣地對一名男青年說：“我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：“當然坐在火爐上烤的時間覺得長久。”愛因斯坦說：“這就是我的相對論內容。”332．廣義相對論（1）提出：（2）內容：（3）認識：1916年，愛因斯坦把狹義相對論推廣到加速運動的參考系中，建立了廣義相對論。①物質存在的現實空間不是平坦的，而是彎曲的；②空間彎曲的程度體現為引力場強度；③時間、空間不是獨立的實在，它們是物質存在的形式。

它第一次闡述了四維時空和物質的分布相聯系的重要思想。34愛因斯坦的“時空彎曲”概念353．相對論建立的意義（1）愛因斯坦相對論的建立，是對近代物理學理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時間的可變性，時空的變化和時空結構同物質的運動和狀態密不可分。（2）這種全新的時空觀、運動觀和物質觀的形成，是人類思想發展史中的一次根本性變革，對整個自然科學和哲學都產生了深遠的影響。（3）相對論同量子理論一起，構成了現代物理學的基本理論框架。

由于相對論的觀點與人們的日常經驗不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一些科學家在內的很多人的反對。1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當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章，結果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應理論的建立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論在物理學上卻非常合理且為實驗所證實。想一想:上述現象說明了什么問題?給我們什么啟發?說明：象許多事物一樣，科學的發展道路也并非一帆風順，往往會遇到很多阻力。啟示：要敢于懷疑常識，勇于創新，因為即使生活中習以為常、看起來無懈可擊的規律也可能是不科學的。量子論的意義（了解）

量子論和相對論是現代物理學的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學和狹義相對論結合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技術等奠定了理論基礎。3839成功的秘訣

一個愛說廢話而不愛用功的青年，整天纏著大科學家愛因斯坦，要他公開成功的秘訣。愛因斯坦厭煩了，便寫了一

個公式給他：A＝x＋y＋z愛因斯坦解釋道：“A代表成功，x代表艱苦的勞動，y代表正確的方法……”“z代表什么？”青年迫不及待地問?！按砩僬f廢話?！睈垡蛩固拐f40共同探究之二相對論與牛頓力學的關系怎樣？

相對論打破了牛頓以來傳統的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規律，而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規律，是對牛頓力學的繼承和發展。牛頓力學是相對論的一種特例（物體低速運動狀態），包括在相對論體系中。伽利略（1564——1642）意大利（經典力學的奠基者）牛頓（1642——1727）英國普朗克（1858——1947）德國愛因斯坦（1879——1955）物理學革命20世紀物理學的兩大支柱經典力學體系近代自然科學的形成從此科學擺脫了神學的束縛向前發展。標志：1687《自然哲學的數學原理》——相對論——量子論（1900年）近代科學之父實驗科學科學家主要成就意義伽利略牛頓普朗克近代物理學發展過程中的主要成就及意義自由落體定律勻速運動、勻加速運動用自制的望遠鏡證明了哥白尼的“日心說”為經典力學奠定基礎證明哥白尼的“日心說”的正確性

《自然哲學的數學原理》（物體運動三大定律和萬有引力定律）運動三定律是近代物理學的重要支柱

相對性原理、光速不變原理相對論（狹義、廣義）量子理論愛因斯坦近代物理學理論框架的重大突破繼承和發展了牛頓力學構成現代物理學的基本理論框架經典力學是近代自然科學理論體系中最先成熟和完善的核心理論體系43課堂訓練1．創立了自由落體定律，從而推翻了亞里斯多德的學說的是（）

A、伽利略B、牛頓

C、愛因斯坦D、普朗克2．近代科學進入了全面繁榮的時代，各門自然科學的理論體系紛紛建立起來是在（）

A、17世紀B、18世紀

C、19世紀D、20世紀AC443．實現了自然科學第一次理論性大綜合的是（）A、哈維的血液循環學說B、法拉第的電磁感應理論C、牛頓的經典力學體系D、愛因斯坦的相對論4