近代科学技术的辉煌.ppt

科学线索： 1、牛顿是经典力学的建立者，他的物体机械运动三大定律和万有引力定律，标志着近代物理学的形成。 2、爱因斯坦的相对论是物理学思想的一次重大革命。与量子论一起构成现代物理学的基本理论框架。 3、生物进化论的诞生，破解了生命起源之迷，给基督教神学以致命打击，在科学界和思想界产生了巨大深远震动。,近代以来科学技术的辉煌,专题七,十七世纪四十年代的世界，东西方先后有两位君主走向绝境 一个将脖子伸进了树枝下丝带吊环里，另一个将脖子伸进了断头台的铡刀下，而两人死后其民族的走向却是天壤之别。就是在这个年代以后，东西方的崛起与没落明显加快，我们看到：世界的天平开始失衡,近代物理学 的 奠基人和革命者,第一课,他是谁？为何会有如此之殊荣？,他被 安葬在威斯敏斯特教堂，那是安葬英国英雄们的地方。 为他抬棺材的是两位公爵、三位伯爵以及大法官。法国 著名哲学家伏尔泰当时正在英国访问，他目睹了牛顿的 葬礼，十分感叹牛顿所获得的殊荣。他是这样描写的： “他是像一位深受自己的臣民爱戴的国王一样被安葬 的。在他之前，是没有哪一位科学家享受如此殊荣的。 在他之后，受到如此厚葬的也将会是屈指可数的。” 科学简史,经典力学体系,（1）经典力学体系的主要内容,牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著自然哲学的数学原理中。,牛顿的成就与前人研究成果的关系,“巨人肩上的思索” 牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”,牛顿科学成就的取得是站在哪些巨人的肩膀上？,伽利略对亚里士多德力学观的否定,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。如：“推箱子”的例子,伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。,英国著名诗人亚历山大波普写道： 自然和自然界的规律隐藏在黑暗中 上帝说，“让牛顿去吧” 于是一切成为光明,（2）经典力学体系的影响,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。,牛顿三大定律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，使科学摆脱了神学的束缚。,哈雷慧星轨道的推算,长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现。53年以后的1758年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。哈雷慧星的发现验证了万有引力定律的科学性。,相对论的建立,1、狭义相对论。 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。,狭义相对论认为：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。,狭义相对论的基础：相对性原理 光速不变原理,2、广义相对论 1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论。,广义相对论认为，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。 广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。,相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。,3、相对论与牛顿力学的关系：,4、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。,狭义相对论发表100周年， 也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛， 但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。,“天上方一日，人间已一年”,乘坐“光子火箭”的星际旅行,乘坐“光子火箭”以光速作星际旅行，回到地球时，我们会发现什么变化？,爱因斯坦的“时空弯曲”概念,相对论的现实意义举例相对论能修正GPS（全球定位系统） 全球定位系统GPS的应用也已普及化了，许多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的GPS接收器确定物体位置的误差是在15米范围内，这个误差可以用爱因斯坦相对论来修正。,19世纪，西方宗教信仰的虔诚度降低。与这一趋势形成无关的科学家是 A牛顿 B达尔文 C爱因斯坦 D伽利略 解析：本题可运用排除法。A牛顿发现万有引力和提出力学三大定律，引领人类进入科学时代。B达尔文提出进化论，对上帝造人说提出挑战；D伽利略用实验的方法证明哥白尼的“太阳中心说”的正确性，三者均动摇神学权威。故选C符合题意。,第二课 追寻生命的起源,据圣经记载：第一天，上帝创造了昼夜；第二天，上帝创造了天空；第三天，上帝创造了陆、海及植物；第四天，上帝创造了日月；第五天，上帝创造了动物；第六天，上帝创造了男人亚当；第七天，亚当问上帝，为什么世间万物独有我如此孤独？于是上帝取他的肋骨制造了女人夏娃。,上帝创造万物论,物种起源一书为什么能引起人们购买的热情？是什么观点震撼了世界？,1859年11月24日清晨，雾霭中，伦敦几家书店的门口人声鼎沸，人们争先恐后地排队购买刚出版的新书物种起源。初版1250本书在发行的当天就被销售一空。书中的观点震撼了世界，动摇了禁锢人们思想许多个世纪的特创论。 引自科学简史,达尔文的生物进化观。,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。 自然界进化的规则是物竞天择，适者生存。,达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了（适者生存）。,结合本课教材相关资料和以前所学知识，思考： 生物进化观是在什么背景下产生的？,联系必修一专题七第一课“代议制的确立和完善”中有关“英国资产阶级革命”的内容。 联系必修二专题五第三课“蒸汽的力量”有关“工业革命”的内容。 联系必修三专题六第二课“人性的复苏” 中有关“文艺复兴”和“宗教改革”的内容 联系必修三专题六第三课“理性与自由的启蒙”和第四课“主权在民的政治启蒙”的内容。,关于达尔文 达尔文（18091882）出生在英国，祖父和父亲都是有名的医生。他从小就活泼好动，喜欢采集昆虫，特别热衷于打猎和骑马旅行. 16岁时，为了让他将来继承祖业，父亲送他到爱西堡大学学医。但他对医学并不感兴趣，常到海边向人学习采集生物标本，对动物进行解剖、分类和作观察记录。 19岁那年，达尔文又进入剑桥大学学习神学。在这期间，他结识了一些朋友。从他们那里，他学会了如何发掘并鉴定地质矿物标本等，为他将来从事自然科学的研究打下了基础。,22岁那年，经朋友推荐，达尔文以博物学者的身份登上了“贝格尔”号远航考察船，随船进行为期5年的科学考察。那时候，达尔文还相信生物是由上帝创造的。每到一个地方，达尔文都要仔细考察当地动物、植物资源。许多实例引起他的思考，并使他对“上帝造物论”产生了怀疑。,达尔文（18091882）,在南美洲，达尔文发现了古犰狳的化石。它们与现代生活的犰狳十分相似，但又有不同。这是否说明现代的动物是由古代的动物发展而来的呢？在加拉帕戈斯群岛上，达尔文发现，这里不同岛上的地雀各有其特点。这种现象使达尔文想到物种可能在不断地变化着。 各地的所见所闻，都说明随着时间的推移，生物是在逐渐进化的。但是，当时达尔文还不能说明引起生物进化的原因。考察归来，达尔文就开始研究这个问题。 达尔文耐心地收集资料和证据。他访问过农夫、 种子供应店店主和家畜、家禽饲养人。他还亲自饲养鸽子，观察家鸽在人工饲养下所产生的变异. 经过大量的观察和研究，达尔文终于成功地用自然选择学说解释了生物进化的原因，并于1859年出版了物种起源这部巨著，引起极大的反响。达尔文的进化论被恩格斯赞誉为19世纪自然科学的三大发现之一。,“贝格尔号”舰的航行,结合上述背景材料和教材有关达尔文科学探索过程的资料 达尔文的科学探索过程给了我们哪些启发？,在达尔文的自传中，他这样总结自己的一生，“最重要的是，爱好科学不厌深思勤勉观察和收集资料相当的发明能力和常识”。,达尔文尊重事实、勇于探索的科学精神。,以上两图是当时宗教人士为讽刺达尔文所作,科学理论传播的艰难,1863年，赫胥黎发表人类在自然界中的位置，通过比较解剖学的研究，论证了“人的构造和其他动物一样，尤其和猿更接近”。它使人猿同祖论进一步得到了确立，促进了进化论的传播。,赫胥黎发展生物进化论,赫胥黎（18251895）,生命起源产生的重大影响,1、挑战了封建神学，否定了神创说，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。,严复和天演论,严复 （18531921）,天演论封面,技术线索： 主要讲了近代以来的三次科技革命。 1、蒸汽时代。瓦特改良的蒸汽机，被称为万能蒸汽机，是工业革命中最伟大的发明，他解决了工业发展的动力问题，从此工业革命轰轰烈烈的开展起来，人类社会进入“蒸汽时代”。轮船、火车的出现，把原来彼此隔离的世界联系起来，改变了世界的格局。 2、电气时代。电气技术的应用，引发了第二次工业革命，人类社会进入“电气时代”。电力成为 工业发展的主要动力。电灯、电话、电报、电车、电影、无线电、广播电台的相继问世，改善了信息交流，便捷了交通运输，加强了世界各地联系，丰富了人们的娱乐生活，使世界面貌大为改观。 3、信息时代。互联网的诞生，标志着信息时代到来，人类进入信息化社会。人类正面临一个蓬勃发展的全新的文明形态。网络与社会生活融为一体，把人类推向一个新的生活空间。,3、人类文明的引擎 （1）瓦特改良蒸汽机(a b) 改良过程：1769年，在纽可门蒸汽机汽缸后加上冷凝器，大大提高了蒸汽机的热效率。1782年设计出双向汽缸的蒸汽机，使热效率成倍增加。1782年设计一套连杆曲柄传动装置，使蒸汽机提供的动力运动形式从直线往复运动变为旋转运动。 影响：瓦特改良蒸汽机使蒸汽机得到广泛的应用，成为一切生产部门和交通运输部门“万能的原动机”，历史跨入了一个新的时代蒸汽机时代。 （2）法拉第发现电磁感应现象(a a) 1831年英国的法拉第发现电磁感应现象，提出发电机的理论基础。 （3）爱迪生和他的发明(a a) 发明钨丝灯泡，改进电话，试验电车，发明留声机、电影放映机等。 1882年在纽约创建了第一个发电站纽约市珍珠街电厂，把输电线连接成网络。 4、向“距离”挑战 （1）电子计算机与网络技术的发明和发展(a b) 电子计算机的发明、发展及影响： 1946年美国研制出第一台电子计算机，至今，电子计算机经历了电子管、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。电子计算机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。现在有些已研制出的计算机系统能部分代替人类的智力活动，被称为“人工智能”。 网络技术的发展及影响： 电子计算机与通讯技术相结合促进了互联网技术的发展。互联网高效率的信息传输网络被称为“信息高速公路”。互联网技术有利于人类进行相互间的信息交流与共享、信息传递与汇集，大大缩小了全球空间距离，改变着人类文明的进程。,1.在下列自然科学成就中，影响远远超越其学科范围，扩展到社会和经济思想领域，并对中国近代民主思想产生了重要影响的是 A经典力学 B进化论 C相对论 D量子论 解析:B 进化论引进中国后，对中国的资产阶级改良和革命运动产生了重大影响，如维新变法和辛亥革命。,2.19世纪中期随着工业革命完成，自由主义思潮兴起，这反映在科学领域就是 A牛顿完成力学体系 B伽利略的实验研究方法 C达尔文确立进化论 D爱因斯坦提出相对论 解析：C 达尔文的进化论，从根本上推翻了“神创说”，使人们彻底摆脱了封建神学的束缚，进一步促成了人们思想的解放。,3.达尔文被当时的人们称为“生物学领域的牛顿”，主要是因为 A达尔文和牛顿分别在生物领域和物理学领域取得了重大成就 B达尔文和牛顿对科学发展的贡献是巨大的 C达尔文和牛顿的学说是一脉相承 D达尔文和牛顿的学说都否定了基督教神学的权威 解析：D，关键是明白“生物学领域的牛顿”这主要考查的是二者的共同之处，很明显C不对，而A、B不符合题干，故选D。,1“它提供了治理和利用热能，为机械供给动力的手段。因而，它结束了人类对畜力、风力和水力的由来已久的依赖”。这是对哪一发明的描述 A.发电机 B.纺纱机 C电动机 D.蒸汽机 解析：D从“热能”、“结束了依赖”中，我们可以判断A、C、D基本符合要求，但根据题干总体分析，应该选比较早出现的蒸汽机。,2.