1、必修三 专题七 近代以来科学技术的辉煌一 近代物理学的奠基人和革命者【课标要求】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。【资料卡片】【基础知识梳理】一、认识史上的飞跃牛顿力学体系1.牛顿力学产生前的学说（1）亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。（2）伽利略的力学对力学的发展：如果运动的物体不受阻碍，它将速度保持不变的持续运动下去。突出成就：创立了自由落体定律2.牛顿力学体系（1）形成时间：17世纪（2）著作：自然哲学的数学原理（3）基本理论：牛顿力学三定律、万有引力定律牛
2、顿力学三定律：形成：伽利略自由落体运动惯性定律、加速度定律笛卡尔碰撞运动研究作用与反作用定律意义：构成了近代力学体系的基础；成为整个近代物理学的重要支柱。万有引力定律：开普勒的天体力学+牛顿微积分（4）影响意义牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。适用于整个太阳系、一切天体运动以及宇宙中的所有物体。它的确立使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。根据万有引力定律准确地算出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，人们还发
3、现了海王星、冥王星。二、驱走乌云的太阳量子力学1.背景（1）经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物体为研究对象的，一旦进入光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。（2）19世纪物理研究小到微观粒子、大到宇宙天体。2.量子理论（1）形成：1879年，奥地利的斯蒂芬发现了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系1900年，德国普朗克提出量子概念。1900年，发表关于正常光谱能量分布定律的理论，标志着量子理论的诞生。（2）发展：1905年，德国爱因斯坦提出波粒二象性，将量子理论推广到光学中。1923年，法国德布罗意提出物质波理论，认为微观粒子具有波动性。数年后，在量子理论的基础上建立了量子力
4、学。（3）意义：量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。量子理论改变了近代物理学中的传统观念,使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革。三、爱因斯坦的“时空相对论”1.狭义相对论（匀速运动）（1）提出：1905年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学，创立了狭义相对论。狭义相对论的基础：相对性原理 光速不变原理（2）主要内容：时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。（3）意义：否认了牛顿力学的绝对时空观和绝对静止参考系的“以太”概念。继承和发展了牛顿力学。（物体低速运动高速运动的客观规律） 2.广义相对论（加速运动）（1）提出：19
5、16年，爱因斯坦又建立了广义相对论。（2）主要内容：物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。（3）意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。3.相对论建立的意义爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。这种全新的时空观、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。【课堂讨论】二 追寻生命的起源【课标要求】简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人类起源问题上产
6、生分歧的根源。【资料卡片】【基础知识梳理】一、千年话题谁创造了万物1.古代关于生命起源的传说：神创论（1）上帝造人说 （2）古代中国：女娲抟土造人 （3）古埃及：黑泥塑人；（4）古芬兰：怪鸟蛋孵人；（5）古希腊的阿那克西曼德：鱼变人2.现代关于生命起源的两种认识（1）生命起源于其他星体，后来才被带到地球上来。（2）生命起源于地球自身的演化过程，由C、H、O、N等元素逐渐演变而成。二、近代生命科学的成果1.群体研究路线：林耐运用观察和分类的方法制定了动植物分类法，为进化论的产生奠定基础。2.个体研究路线：（1）哈维运用解剖和实验的方法建立血液循环理论。（2）德国的施莱登、施旺共创细胞学说。（3）
7、细胞学首次科学的触及了生命运动的过程；为解剖学、生理学和胚胎学奠定了坚实的基础。3.巴斯德奠定微生物学的基础（1）成就：实验证明了微生物不能自然产生；发明了巴氏消毒法。（2）应用：使因外科手术感染死亡的人数大幅度减少；促进了细菌学和免疫学的发展。4.拉马克继承和发展了前人关于生物不断进化的思想，为达尔文进化论的创立奠定重要的基础。三、达尔文和进化论1.历史条件：（1）社会环境：政治上：资产阶级革命的影响；经济上：资本主义经济的发展和工业革命的推动；思想上：文艺复兴、宗教改革、启蒙运动解放了思想。（2）科学基础：前辈科学家的研究成果（3）自身实践：达尔文长期的科学研究和执着的探索精神2.确立标志
8、：1859年物种起源的出版。3.主要观点：（1）自然界中生物的物种是不断进化的，是不断从低级向高级发展的。（2）自然界进化的规则是物竞天择，适者生存。进化论的社会影响：4.影响：（1）挑战了封建神学，否定了神创论，促进了人类认识的飞跃；（2）把发展变化思想引入生物界，开创了生物科学发展的新时代；（3）对处于国家危亡时期的中国思想界也产生巨大震动。救亡图存的变法运动和革命运动蓬勃兴起。四、造物主的落寞1.赫胥黎：（1）牛津大辩论时间：1860年 双方：威尔伯福斯和赫胥黎焦点：物种起源一书 结果：以进化论者的胜利告终（2）1863年，赫胥黎发表人类在自然界中的位置，使人猿同祖论进一步得到确立，促进
9、了进化论的传播。2.宗教和科学的分歧分歧宗教科学世界观上帝创造万物，并且永恒不变生命是物质世界不断进化的结果论证的方法依靠主观想象和圣经来臆断依靠证据和实验【课堂讨论】三 人类文明的引擎【课标要求】以蒸汽机的发明和电气技术的应用为例，说明科学技术进步对社会发展的作用【资料卡片】【基础知识梳理】一、第一次工业革命蒸汽时代（18世纪下半叶到19世纪中期）（一）序幕：棉纺织业的技术创新1.发明（1）导火线：凯伊发明了飞梭，大大提高了织布行业的效率。（2）开始标志：1765年哈格里夫斯发明人力“珍妮机”，纺的纱比较精细，但不结实。（3）1769年阿克莱特发明水力纺纱机，纺的纱的结实，但粗糙。（4）17
10、79年克隆普顿发明“骡机”，纱的产量和质量大大提高。（5）1785年卡特莱特研制出水力织布机，织布效率提高40倍。2.意义：揭开工业革命的序幕，并在技术上完成了由手工业向机器大工业的过渡。（二）标志性发明：蒸汽机的发明与改良“万能的原动机”1原因（1）社会生产的直接推动（2）实验科学的长期孕育2.蒸汽机的发明（1）1690年，（法）巴本发明带有活塞的实验型汽缸，把热能转变为机械能。（2）1705年，纽可门等人研制大气活塞式蒸汽机，只能用于矿山抽水。3.瓦特改良蒸汽机（1）发明：17691782年完成蒸汽机的改良1769年，在汽缸后加上冷凝器，1782年，设计出双向气缸的蒸汽机1782，设计了一
11、套连杆曲柄传动装置（直线往复运动旋转运动）（2）意义:被广泛运用，成为一切生产部门和交通运输部门“万能的原动力”。推动工厂的建立，人类跨入“蒸汽时代”。有力的推动了交通运输工具的改进。（三）蒸汽机的应用交通运输工具的发明1.1803年（美）富尔顿制成汽船，之后“克莱蒙特”号试航成功，速度比帆船快。2.1814年（英）史蒂芬孙发明蒸汽机车，1825年亲自设计了“旅行”号机车。昭示着“铁路时代”的到来。（四）机器制造业的诞生1.1794年（英）莫兹利发明移动刀架，1797年制成带有移动刀架和导轨系统的车床。2.19世纪机械加工制造业诞生，近代技术体系最终建立二、第二次工业革命电气时代（19世纪下半
12、叶20世纪初）（一）电力的发明和使用1.发明：（1）1831年（英）法拉第发现电磁感应现象，提出发电机的理论原理（2）1838年（俄）雅可比制成实用电动机。（3）1867年（德）西门子制成发电机。（4）1873年（比）格拉姆制成最早具有商品价值的直流电动机。（5）1882年（美）爱迪生创建第一个发电站。2.影响：推动电力工业和电气设备工业的迅速发展（二）内燃机的发明和应用1.发明：（1）18世纪80年代前期，（德）卡尔本茨、戴姆勒各自制成汽油内燃机。（2）1887年狄塞尔发明柴油内燃机2.影响: （1）推动汽车、远洋轮船、飞机等新型交通工具的出现；（2）推动石油开采业的发展，加速石油化学工业的
13、产生。（三）化学工业的建立1.1887年（瑞）诺贝尔发明无烟炸药。2.诺贝尔奖从1901年开始颁发。【课堂讨论】四 向“距离”挑战【课标要求】以网络技术为例，了解现代信息技术对人类社会的影响。【资料卡片】【基础知识梳理】一、立体交通的诞生1.条件：（1）第二次工业革命使人类社会从蒸汽时代跨入电气时代。（2）19世纪70年代，高效率的内燃机进入推广使用阶段，对交通运输领域产生了重大影响。2.发明：（1）1885年，德国卡尔本茨和戴姆勒制成了最早的汽车。（2）1887年把内燃机装到轮船上。（3）1903年，美国莱特兄弟制成第一架飞机。推动了石油开采和石油化工业的发展。3.影响：全世界交通运输业有了
14、迅猛发展，人类从平面交通时代迅速步入水陆空立体交通时代。二、穿越大洋的电波1.条件：电动机和发电机的发明。2.发明：（1）1837年，美国莫尔斯发明有线发报机。1851年，横跨英吉利海峡的海底电缆铺设成功。1866年，横跨大西洋的海底电缆铺设成功，不久形成了遍布全球的电报网。（2）1876美国贝尔发明电话机，在通信领域将世界连接成一体。（3）意大利马可尼横跨大西洋传送无线电信息成功，被成为“无线电之父”。在1916年完成短波试验，奠定了现代远距离无线电信的技术基础。三、第三次科技革命（20世纪40、50年代以来）1.电子计算机：（1）产生：1946年，美国研制出第一台计算机。（2）发展：电子计
15、算机经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路四个发展阶段。第五代新型计算机正在研制之中。（3）电子计算机技术的应用，不仅为自动化和控制论的建立奠定了基础，而且被广泛应用到各个领域，如数据处理、设计实验、自动控制、经营管理、信息传播、情报检索、通信联络、教学科研等方面。 2.互联网技术：（1）电子计算机与通信技术相结合的互联网技术的发展，给世界带来了翻天覆地的变化。 （2）这种高效率的信息传输网络，被称之为“信息高速公路”。积极：大大缩小了全球的空间距离，使全人类实现信息交流和共享；推动了知识经济的产生与发展；使人类的生产、生活、工作、学习、思维等方式都发生了深刻的变化；促进了传统产业的更新改造；使人类进入信息时代。消极：导致信息泛滥、垃圾信息、网络安全和网络犯罪等；各国之间围绕互联网的竞争造成世界更加动荡不安；虚拟社会对人们生活和学习工作特别是对青少年产生消极影响。【课堂讨论】
