1、专题七近代以来科学技术的辉煌专题导引本专题主要讲述近代以来人类在物理学、生物学、信息技术等领域取得的重大科技成就。在物理学领域先后出现了牛顿的经典力学、爱因斯坦的相对论、普朗克的量子论等重大成就；在生物学领域，达尔文提出了生物进化论观点，沉重打击了封建神学上帝造人说；第二次世界大战后，电子计算机与通信技术的发展，推动了互联网的诞生；随着科技的进步，生产的动力也发生了深刻的变化，蒸汽机和电气技术就是最主要的成果。这些科技成果有力地推动了社会的进步。1.理清基本线索：一是归纳各个领域的科技成就，二是注意科学是不断完善的、技术是不断进步的。2.加强联系比较：一是将科技成就与同时期的政治、经济相联系，
2、分析相互间的联系与影响。二是联系科技成就产生的历史背景，并据此把握科学技术对人类社会发展的推动作用。三是利用自己在数学、物理、生物等学科学过的相关知识，结合教材列表归纳这一时期所涉及的重大成就。四是把同时期的中外科技成就进行比较。第1课近代物理学的奠基人和革命者情景问题切入英国皇家学会会长汤姆逊曾说：“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，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”但就是这项伟大的发明却始终没有获诺贝尔奖。原来当时有不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应原理的
3、建立者获奖。学习目标引领课标（1）了解经典力学的主要内容,认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。（2）知道相对论、量子论的主要内容,认识其意义。重点经典力学、相对论、量子论的主要内容及其意义。难点物理学大发展的影响。整体结构感知本课第一目“认识史上的飞跃”，主要讲述了牛顿力学体系建立的过程、主要内容及其影响。本课第二目“驱走乌云的太阳”，主要讲述了经典物理学的新发展量子理论的诞生及其意义。本课第三目“爱因斯坦的时空，”主要讲述了爱因斯坦对近代物理学的重大突破和发展、相对论的提出及其地位。图示如下：自主预习梳理【答案】亚里士多德自由落体定律英国惯性加速度作用力和反作用力近代力学体系开普勒天体
4、力学微积分自然哲学的数学原理自然界万有引力定律天文学普朗克爱因斯坦量子力学自然界物质运动 近代物理学 论动体的电动力学物质运动牛顿力学1916匀速四维时空物质分布近代物理学理论空间时间人类思想现代物理学重难疑点探究1.近代科学诞生的历史背景（1）新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要。14世纪以后，手工工场发展迅速，生产中的技术改造与机器的逐步采用，向人们提出很多新的问题，需要自然科学予以解决，以促进生产力的更大发展。同时，新兴资产阶级要求掌握政治权力，他们需要把自然科学作为反对宗教统治争取思想自由的理论武器。（2）自然科学自身发展的需要。经过中世纪前期的漫长黑夜，自然科学逐渐复兴
5、。资本主义生产方式的产生和发展，不仅向自然科学提出大量的研究课题，还提供了丰富的经验材料以及新的科学实验条件。（3）文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。文艺复兴运动从思想上解放了人和人性，人的自我意识觉醒，形成了人文主义的思想潮流，把人从宗教神学的桎梏下解放了出来，激发了人对宇宙、自然和人自身的探究。随着经院哲学的衰落，宗教自然观对人思想的束缚被突破，这也为科学的发展提供了有力的思想武器。科学在宗教的衰落中成长，科学的成长又加速了宗教的衰落。在此期间，地理大发现也有重要意义，它以实践证实了地圆学说，为建立新的天文学和地理学奠定了基础，对近代科学技术的发展有不可估量的意义。2.牛顿力学体系建立
6、的原因（1）具备了较好的经济基础。当时英国资本主义经济的迅速发展，为牛顿在科学方面的贡献创造了条件。（2）具备了较好的知识条件。开普勒和伽利略的研究成果，特别是伽利略的实验观察方法，为牛顿在科学方面的成就提供了很好的知识条件。（3）英国资本主义制度确立后，资本主义生产的迅速发展对力学提出了迫切的要求，这为牛顿在力学方面的贡献提供了较好的机会。（4）牛顿在科学领域的探索精神和不畏艰辛、勇于牺牲的思想品质。3.相对论提出的意义（1）它在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，可以广泛地解释不同运动状态的物质，创立了一个全新的时空观、运动观和物质观，极大地扩展了物理学应用的领域。（2）相对
7、论打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。（3）它将牛顿力学体系概括在相对论力学之中，推动了物理学发展到一个新高度。（4）它不仅对物理科学本身，对自然科学，而且对整个人类的思想都产生了不可磨灭的影响，是人类思想发展史上的一次根本性变革。典型例题示例【例1】（2011新课标卷文综35）哥白尼、牛顿和爱因斯坦被称为近代以来最伟大的科学家，其理论的共同之处是（）A.得到了科学实验的验证B.改变了人类对自然世界的认知C.推动了技术的重大突破D.科学地概括出物质运动的规律【解析】相对论未得到科学实验验证，A项不适合爱因斯坦；“日心说”未推动技术的重大突破，C项不适合哥白尼；哥白尼
8、的“日心说”有缺陷，不能算科学地概括出物质的规律，排除D项；B项强调这三人的天文学和物理学贡献对人类认知的推动作用。故选B项。【答案】B【例2】（2011安徽文综21）日本福岛核泄漏事故引起全球关注。反思近代科技发展的历程，下列说法正确的是（）A.人类面临的核威胁最初源于爱因斯坦的相对论B.原子弹的使用是反法西斯战争胜利的决定因素C.科技发明是近百年间众多人为灾难的主要原因D.第三次科技革命诸多技术源于二战中的军事发明【解析】人类面临的核威胁最初源于原子弹而非爱因斯坦的相对论，A项偷换概念；反法西斯战争胜利的决定因素在于反法斯同盟的建立而非原子弹的使用，排除B项；科技是双刃剑，本身不会带来灾难
9、，关键在于人的作为，排除C项；第三次科技革命诸多技术源于二战中的军事发明，比如原子科技、航天科技的发展与二战中的原子弹、导弹有密切关系，故选D项。【答案】D【例3】（2011广东卷文综22）1919年英国泰晤士报曾刊登标题文章“科学革命”，两个副标题是“宇宙新理论”、“牛顿观念的破产”。具有“科学革命”意义的理念是（）A.日心说B.量子论C.相对论D.经典力学【解析】审题扣住关键词，由“牛顿观念的破产”可知该理论解决了牛顿经典力学的危机，为现代科学革命的两大支柱：相对论和量子论，故排除A 、D两项。 由“宇宙新理论”可知为相对论，相对论主要是宏观领域的理论，而量子论主要是微观领域的理论。【答案
10、】C【例4】（2011江苏历史20）菲利普-费尔南德兹阿迈斯托在评价某科学家时指出：在他的宇宙里，“每一种现象都是带有欺骗性。物质和能量可以相互转换。双胞胎以不同的速度衰老。平行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙。”这位科学家是（）A.伽利略B.达尔文C.牛顿D.爱因斯坦【解析】“物质和能量可以相互转换”，指的是爱因斯坦的质能关系公式即物质的能量等于该物质的质量与该物质运动速度平方的乘积。“双胞胎以不同的速度衰老”说明时间是可变的，指的是爱因斯坦的相对论。【答案】D随堂巩固演练1.（2010天津卷11）20世纪初，提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是（）A.普朗克
11、B.麦克斯韦C.玻尔D.爱因斯坦【答案】D【解析】测量目标：历史知识/知道重要的历史事实、历史概念和历史评价。考试内容：相对论和量子论。分析：知道爱因斯坦对量子理论的贡献即可。2.（2010福建卷20）右图是一张历史研究性学习活动宣传海报的配图。据此判断，下列标题中最适合于这份海报的是（）A.“超越时空的梦想”B.“探索与发现：海王星”C.“普朗克的假说与验证”D.“比萨斜塔亚里士多德力学学说的终结”【答案】B【解析】此题融历史、地理、物理学知识与研究性学习于一体。对图片信息的解读要求较高，第一层信息月亮受地球引力影响绕着地球转，第二层信息月亮运行同时还受其它星体引力的影响，科学家们正是根据万
12、有引力定律预测和计算才发现了海王星的，故选B。此题用排除法也比较容易选出B。【启示】加强对历史图片信息的解读和课本知识的迁移能力的训练3.（2010江苏卷20）“把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主要是由下列哪一问题引起的（）A.研究热辐射B.揭示时空本质属性C.解释光电效应D.预测未知行星方位【答案】A【解析】“这一理论”指的是量子论，而这一理论主要是由研究热辐射理论引起的。故正确答案为A。4.（2010苏州质检）牛顿曾经说过：“我所以有这样的成就，是因为我站在巨人的肩膀上的缘故。”由于伽利略
13、、开普勒等前人的努力，牛顿才有可能用已经准备好了的材料建立一座宏伟的经典力学大厦，这座大厦建立起来的标志是（）A.力学中的哲学原理的发表B.科学的经典力学原理的发表C.力学和数学的原理的发表D.自然哲学的数学原理的发表【答案】D【解析】基础知识的掌握是历史学习中最基本的要求，本题考查对牛顿经典力学建立标志的掌握。由上图可知牛顿的经典力学是建立在伽利略的成就之上的，其标志是自然哲学的数学原理的发表。5.史学界认为经典力学体系的建立标志着近代科学的形成，主要是因为它（）A.包括运动三大定律B.提出了万有引力定律C.具有相当高程度的科学性和预见性D.建立了一套实验观察和数学精确表达的科学研究方法【答
14、案】D【解析】在解题时注意从牛顿经典力学体系形成的基本特征认识近代科学形成的标志、依据。A、B、C三项都是牛顿力学体系的内容或意义，与题干要求不符。二、非选择题6.阅读下列材料：爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有高思维能力和创造力的人所能发现的惟一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思维。请回答：（1）“牛顿时代”是什么样的时代？（2）牛顿有什么贡献？（3）有人认为相对论的建立使牛顿在历史上的光辉被抹掉了。你认为这种观点是否正确？为什么？【答案】（1）17世纪中叶至18世纪20年代，处于资本主义手工工场时期，资产阶级文化在逐渐发展。（2）提出物体机械运动的三大定律和万有
15、引力定律，是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合。（3）不正确。因为牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，牛顿在科学史上有着杰出的贡献。牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。课后强化作业一、选择题1.（2011山东实验中学打靶题）有人说：“1417世纪，西方出现了近代科学的曙光，而中国则呈现出传统科技的晚霞。”能支持该说法的一组是（）A.牛顿经典力学的提出与天工开物B.电磁学的确立与本草纲目C.进化论的确立与农政全书D.相对论的提出与梦溪笔谈【答案】 A【解析】 牛顿经典力学的出现是近代科学兴起的标志，天工开物属于传统科技著作。2.(2011珠海二模)1900 年，有位
16、科学家提出：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，能量也是由一份份“能量原子”构成的。这位科学家是（ ）A.伽利略B.牛顿C.爱因斯坦D.普朗克【答案】D【解析】题干提出的是量子理论，故选D项。3.（2011淮安调研）“科学理论的发展往往并不意味着新理论摧毁旧理论，而是限制和缩小旧理论的作用范围，把旧理论作为新理论的某种特例包含在其中。”下列选项最能说明此观点的是（）A.神创论与进化论B.经典力学与相对论C.经典力学与量子论D.相对论与量子论【答案】B【解析】本题考查经典力学和相对论之间的关系。经典力学是相对论的一个特例，即运动物体低于光
17、速的情况。4.（2011中山三模）德国科学家基尔霍夫(18241887)曾说：“物理学已经无所作为，往后无非在已知规律的小数点后面加上几个数字而已。”能证明这一说法错误的是（）A.经典力学体系的建立B.电力的广泛应用C.爱因斯坦相对论的提出D.两弹一星的问世【答案】C【解析】爱因斯坦的相对论解决了经典物理学中难以解决的问题，大大扩展了物理学的空间。5.(2011合肥）“谁企图在真理和认识的领域内要求人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的嘲笑声中垮台。”能说明这一论断的最有力证据是（） A.爱因斯坦提出相对论B.诺贝尔发明高爆安全炸药C.牛顿建立经典力学D.玻尔提出原子的量子理论【答案】A
18、【解析】爱因斯坦的相对论继承和发展了牛顿的经典力学，提供了一种辩证思维的新模式，打破了人们对权威的迷信。6.(2011巢湖）学术界有一种观点，认为量子论是由普朗克和爱因斯坦共同创立的。这种观点是基于爱因斯坦提出了（）A.广义相对论B.狭义相对论C.光电效应D.光的量子理论【答案】D【解析】相对论是爱因斯坦自己提出的，量子论是普朗克、爱因斯坦等人共同创立的。7.（2011临沂）某电视台节目给了一个谜面“巨匠、17世纪、力学、英国”，答一伟大的科学家。你认为谜底是 （）A.伽利略B.牛顿C.普朗克D.爱因斯坦【答案】B【解析】普朗克和爱因斯坦生活在20世纪，排除C、D两项，伽利略是意大利人，排除A
19、项。8.（2011临沂）一位历史学家在评价一位现代科学家时曾指出：“（他）的这些观点表明科学已经达到了能够被人类所知的界限。一个清楚明白的宇宙已经消失，代之而来的是一个全新的宇宙。”这位科学家是指（）A.伽利略B.牛顿C.普朗克D.爱因斯坦 【答案】D【解析】据题干中的“现代科学家”这一信息可排除近代科学家“伽利略”和“牛顿”，据“宇宙”这一信息可排除研究微观世界的普朗克。9.（2011福州）右图所示为原子弹爆炸后形成的“蘑菇云”图片，为原子弹爆炸提供理论基础的科学家是（）A.牛顿B.爱因斯坦C.普朗克D.达尔文【答案】B【解析】为原子弹爆炸提供理论基础的是爱因斯坦的相对论。10.（2011临
20、沂）英国著名物理学家汤姆生在展望20世纪物理学前景时，讲道：“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了。”其中第二朵“乌云”，尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。为驱散这一“乌云” （）A.伽利略提出自由落体定律B.牛顿导出万有引力定律C.普朗克创立量子理论D.爱因斯坦提出相对论【答案】C【解析】针对黑体辐射理论出现的“紫外灾难”而进行的科学研究是量子理论的提出。11.（2011广州二模）一位科学家为自己撰写的悼词：“他的妻子和妹妹已经走了，他的终生挚友贝索也走了，现在该他了，既然过去和未来并无区别，生与死又何足道哉！”该科学家是（）A.伽利略
21、B.达尔文C.爱因斯坦D.普朗克【答案】C【解析】“既然过去和未来并无区别”，这一信息体现了爱因斯坦的相对论。12.（2011福建南安）2009年某一期的开心辞典节目，主持人出了一道题：“下列科学家与其科学成就的对应关系中，不正确的是？”选手被这个问题难住了，如打电话向你求助，你的判断应该是（） A.伽利略近代科学之父B.爱因斯坦标志人类进入科学时代C.达尔文提出了生物进化论D.普朗克宣告了量子论的诞生【答案】B【解析】标志人类进入科学时代的是牛顿的力学体系。二、非选择题13.阅读下列材料：材料一这一发现成为20世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现，那
22、就是不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。诺贝尔物理奖获得者材料二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（这是物体的特性值按：即逸出功）。那些表面上朝着垂直方向被激发的电子、将以最大的法线速度离开物体。爱因斯坦文集请回答：（1）材料一所述“这一发现”指的是什么？“这一发现”对物理学领域产生了什么影响？（2）材料二反映的是什么物理效应？这一效应与材料一“这一发现”的关系是什么？【答案】（1）量子理论。量子理论从根本上改变了近
23、代物理学中的传统观念，指导人们向物质运动的各个层面进行深入探讨，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。（2）光电效应。爱因斯坦把量子理论推广到光学中，成功地解释了光电效应。14.阅读下列材料：材料一“嫦娥奔月”的神话，只能表达人类对大地月球之间的一种朦胧关系，寄托了人类向往太空的精神幻想。18世纪牛顿创立了经典力学理论后，运动三定律和万有引力定律才为人类真正认识地球、展开对太空的研究奠定了科学基础，机械动力、天文观察装置的发明和使用，天体中的一颗颗行星的发现又为人类正确认识宇宙带来了希望。材料二20世纪爱因斯坦的相对论揭示了时间、空间与物质分布、运动之间的辨证关系，提出了新的宇宙观，
24、同时使得现代物理学和天文学彼此结合而产生了天体物理学，为人类研究和探索宇宙提供了新的更广泛的途径。请回答：（1）据材料一说明牛顿创立的经典力学包括哪些内容。（2）结合所学知识举例说明牛顿力学体系对实践的指导作用。（最少举两例）（3）材料二中的相对论是如何提出的？相对论的提出有何意义？（4）结合所学知识说明爱因斯坦相对论与牛顿经典力学的关系。【答案】（1）经典力学包括运动三定律（惯性定律、加速度定律及作用力和反作用力定律）和万有引力定律。（2）举例：根据万有引力定律准确算出地球的平均密度和扁平率。正确解释潮汐成因。发现海王星。（答出任意两项均可）（3）过程：1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，1
25、916年，广义相对论最终形成。意义：相对论的建立，标志着一种全新的时空观、运动观和物质观的形成，是人类思想发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影响。同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。（4）爱因斯坦的相对论弥补了经典力学的不足，相对论是对经典力学的继承与发展。视野拓展升华牛顿学说对中国的影响牛顿的经典力学不仅影响了科学界和技术界，而且唤醒了人们对科学真理的认知，推动了社会变革和人们的思想革命。在中国，牛顿学说的传播为清末资产阶级改良派掀起维新变法思潮提供了舆论准备。清末戊戌变法的主将康有为、梁启超和谭嗣同等人，都无一例外地从牛顿学说中寻找维新变法的根据，牛顿在科学上革故图新的精神鼓舞了清末一切希望变革社会的有志之士。领导辛亥革命的孙中山，在青年时代刻苦学习，获得了大量系统的自然科学知识，其中包括达尔文的进化论、牛顿的万有引力学说。孙中山高度评价牛顿：“达尔文发明物种进化之理，而学者多称之为时间之大发明，与牛顿氏之摄力为空间之大发明相媲美。”他还把牛顿的科学理论作为他的“建国方略之心理建设”的一个思想基础。科学技术与思想解放之间有什么关系？