2018年高中历史 专题六 杰出的中外科学家 第2课 影响世界发展进程的科学巨人学案 人民版选修4.doc

第2课影响世界发展进程的科学巨人目标导航1.知道牛顿在物理学、天文学等领域的主要成就，认识牛顿在世界自然科学发展史上的崇高地位。2.掌握爱因斯坦的相对论及其他的科学成就，认识爱因斯坦对维护世界和平所做出的巨大贡献。一、牛顿：宇宙定律的发现者1生平：出生于英格兰一个自耕农家庭；1661年进入剑桥大学三一学院，对自然现象产生浓厚兴趣。2主要科学成就(1)物理学领域发现了万有引力定律，综合并表达了经典力学的三个基本定律：惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律。1687年发表自然哲学的数学原理，从而诞生了天体力学。“牛顿力学”体系的建立标志着近代科学体系的形成。(2)天文学领域用万有引力定律说明，力学规律支配天上的星体运动和地面上的物体运动。采用数学的方法，精确地计算和解决天体运动问题。(3)数学领域发现了二次项定理。创立了微积分，开辟了数学新纪元。(4)光学领域发现白光是由各种不同颜色的光组成的。制成第一架反射望远镜。提出了光的“微粒说”。3.全面认识牛顿(1)是英国伟大的物理学家、天文学家、数学家和自然哲学家。(2)建立起力学理论体系，成为宇宙定律的发现者。(3)1689年，当选为英国议会中的大学代表，其后，把兴趣由科学转向政治、神学等问题。思维点拨1牛顿力学体系内容包括：力学三大定律及万有引力定律。它产生的标志是1687年发表的自然哲学的数学原理。2牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。名师指津宗教迷信思想是科学的大敌。牛顿晚年没有再取得重大成就，与其迷恋宗教和神秘思想密切相关。易错提醒相对论并没有抹掉牛顿在历史上的光辉，实际上相对论发展了牛顿力学，把牛顿力学概括在相对论之中，牛顿所创造的概念至今仍然是指导物理学的重要思想。二、爱因斯坦：追寻空间和时间的本质1生平：1879年出生于德国一个犹太人家庭，1896年进入大学学习物理学。2提出狭义相对论(1)提出：1905年，论动体的电动力学发表，标志着狭义相对论的提出。(2)内容空间、时间、物质和物质运动之间紧密相连，不可分割。空间和时间在本质上是统一的，随着物质的运动而变化。(3)影响：震动了物理学界，使爱因斯坦名扬欧洲。3推动量子力学发展(1)广义相对论标志：1916年发表论文广义相对论基础。内容：万有引力是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的，进一步揭示了时空、物质、运动和引力之间的统一性。意义：相对论与量子理论一起构成了现代物理学的两大支柱，促进了物理学的革命性变化。(2)物理学其他领域建立起质能关系式Emc2，为原子能的利用提供了理论依据。以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子统计。1921年，因其光子理论获得诺贝尔物理学奖。4为人类和平进步而斗争(1)一战爆发后，公开发表反战宣言，呼吁结束战争。(2)二战中建议美国研制原子武器，但对美国原子弹轰炸广岛、长崎表示强烈不满。(3)二战后为反对核战争和美国国内法西斯主义，进行不懈斗争。思维点拨爱因斯坦的伟大之处，不仅仅在于他取得的一系列科学成就，还在于他是一个爱好和平的反战斗士。爱因斯坦是核武器理论的提出者，但又是极力反对核战争的倡导者。归纳总结爱因斯坦创立的狭义相对论和广义相对论，是人类认识自然过程中的一次质的飞跃，标志着物理学的重大突破，是在科学发展的道路上矗立起的一座新的里程碑，成为现今原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础。知识图示主题一牛顿的科学成就史料一牛顿在进行光学实验自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都成为光明。蒲伯从数学开始到牛顿时代为止，数学工作由牛顿完成了一大半。莱布尼茨史料二上中学时牛顿就喜欢做实验并记笔记，他将日常生活中发生的许多现象记录下来，还对所学的知识进行分类整理。史料解读(1)史料一中的图片说明牛顿通过光学实验发现了光的构成和光的“微粒说”。肯定了牛顿在光学方面的贡献。肯定了牛顿在数学方面的贡献。(2)史料二涉及牛顿的一些科学研究方法：做实验、记笔记、分类整理等。问题思考(1)阅读史料一并结合所学知识解释，牛顿如何从光学实验和数学方面使“自然界和自然规律”变成光明的？(2)结合史料二归纳牛顿能使黑暗变成光明的原因。提示(1)光学实验：自制折射望远镜，证明日光即白光由七色光组成，进一步说明了物体颜色的形成原理，奠定了光谱学的基础；提出光的本质是微粒的见解，统领西方物理学界两个世纪，与荷兰惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。数学方面：提出了数学上有名的二次项定理和微积分的初步算法。(2)原因：做实验、记笔记、积累知识、分类整理，将实验作为得出科学概念的主要途径；“归纳演绎”法；忘我的勤奋探索精神。史论总结牛顿的科学成就(1)牛顿是英国物理学家、天文学家和数学家。(2)在天文学方面，他解释了潮汐现象，指出潮汐的大小不但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系；牛顿从理论上推测出地球不是球体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差现象等。(3)在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建立了三条运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体系。(4)在数学上，牛顿提出了“牛顿二次项定理”，并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学。(5)在光学方面，牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成“牛顿色盘”；关于光的本性，牛顿创立了光的“微粒说”。在牛顿的著作自然哲学的数学原理中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。(6)牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，是人类认识史上对自然规律的第一次概括和总结。主题二经典力学理论与相对论的关系史料一在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。爱因斯坦史料二绝对空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而且永远是相同的和不动的。牛顿自然哲学的数学原理史料三空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布。爱因斯坦相对论史料解读(1)由史料一中的可知，爱因斯坦并没有否定牛顿力学，而是肯定了牛顿力学对现代物理学的指导意义。(2)史料二中的反映的是牛顿的绝对时空观。(3)史料三中的是说空间、时间是与外部事物相联系的，受其影响。说明空间取决于物质的分布，因此会有变化。问题思考(1)爱因斯坦认为相对论与牛顿力学是什么关系？(2)相对论对经典力学有什么新发展？提示(1)爱因斯坦认为，牛顿力学至今仍然在指导着我们的物理学思想。因此，爱因斯坦并没有否定牛顿力学，而是认为牛顿力学是相对论的基础，相对论是牛顿力学的发展。(2)牛顿认为空间是绝对的，而爱因斯坦认为时间、空间是相对的，爱因斯坦否定了牛顿的绝对时空观，弥补了经典力学在认识宏观世界上的不足。史论总结经典力学理论与相对论的关系(1)批判和修正牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。而爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观，指出了时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的，而是随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的变化而变化，并提出质能转化原理。(2)继承与发展牛顿力学是整个力学的基础，他所关注的是宏观的世界和低速运动的物体。相对论发展了牛顿力学，把人类的目光引向了微观世界和高速运动的物体，又使得牛顿力学成为相对论力学在低速状态下的一个特例。这既是对传统物理学的一次伟大革命，同时又促进了物理学研究的进一步发展。主题三全面评价爱因斯坦史料一(英国)皇家学会会长汤姆逊曾说过：“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。它不是发现了一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”爱因斯坦获得诺贝尔奖来之不易。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，结果评选委员会找到了一个办法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。吴国盛科学的历程史料二一般公众，甚至许多当权的人都没有意识到使用核弹的战争究竟会引起怎样的后果。一般公众仍然用城市的毁灭来想象，据了解，新的核弹比旧的核弹有更大的威力，一颗原子弹能毁灭广岛，而一颗氢弹能毁灭像伦敦、纽约和莫斯科那样的特大城市。我们向自己提出的问题应当是：能采取怎样的措施来制止一场其结局对一切方面都必然是灾难的军事竞赛。罗素爱因斯坦宣言史料解读(1)史料一中的肯定了相对论的科学成就。说明科学界还不能理解相对论，没有认识到相对论的科学价值。说明人们对新事物的认识和接受是一个极其艰难的过程。总之，史料一说明人们对新事物的认识和接受的艰难，即使是伟大的科学成就，同时也映衬出爱因斯坦敢于打破权威、勇于探索的科学精神。(2)史料二中的强调核武器的灾难性后果。说明爱因斯坦反对核战争和核军备竞赛。问题思考(1)结合史料一分析，应如何看待爱因斯坦获得诺贝尔奖时所发生的事情？(2)史料二反映了爱因斯坦的哪些主张？(3)结合史料一、史料二，简评爱因斯坦。提示(1)说明人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程，即使在以尊重真理为最高准则的科学界也不例外，映衬了爱因斯坦敢于打破权威、勇于探索和坚持真理的科学精神。(2)反映了爱因斯坦反对使用原子武器和核军备竞赛，主张维护世界的和平与发展。(3)爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家，而且是一个具有高度责任感的社会活动家。史论总结全面评价爱因斯坦爱因斯坦，世界十大杰出物理学家，现代物理学的开创者、集大成者和奠基人，同时也是一位著名的思想家、哲学家和具有正义感的社会活动家。(1)科学贡献爱因斯坦提出光量子假说，圆满地解释了光电效应问题。后来进行光辐射学的研究，并于1921年因光电效应研究获得诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展。狭义相对论揭示了作为物质形式存在的空间和时间统一成一个四维空间，爱因斯坦的相对论是人类认识自然过程中的一次质的飞跃，推动了现代科学技术的发展。(2)倡导和平他反对侵略战争，反对军国主义和法西斯主义，反对民族压迫和种族歧视，为人类的进步进行坚决的斗争。倡议各国认识核战争的极端危险性，各国科学家用自己的言行来维护世界和平。(3)爱因斯坦一生淡泊名利，他获得了许多荣誉，但他从来没把这些荣誉看得很重。1一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：“他以神一般的力量第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是()A伽利略B牛顿C爱因斯坦D普朗克答案B解析牛顿的万有引力定律，描绘了行星的运动和图像，把天上和地上的物体运动概括在一个理论之中，是人类认识史上对自然规律的第一次理论性概括和综合。2“每个物体如果没有外界影响使其改变状态，那么该物体仍保持其原来静止的或等速直线运动的状态。”该论断出自()A自然哲学的数学原理B物种起源C天演论D论动体的电动力学答案A解析题干的论断符合牛顿的自然哲学的数学原理的相关论述，故正确答案为A项。3牛顿被称为“近代科学之父”。如果让你为他配音，选择的台词应是()A“如果说我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。”B“不要希图成为一个成功的人，而要努力成为一个有价值的人。”C“物竞天择，适者生存。”D“天才不过是百分之一的灵感，加上百分之九十九的汗水。”答案A解析题中涉及四句名言，只有A是牛顿所说，因此应选A。4阅读下列材料：材料一牛顿(16421727年)，毕业于剑桥大学，后任该校教授。英国皇家学会会员、会长。牛顿除了在力学方面的贡献外，还是微积分的发明人之一；同时，他发现了太阳光的光谱，发明了反射式望远镜等。材料二爱因斯坦(18791955年)，德国物理学家。1905年获哲学博士学位。曾在多所大学任教授，并当选为普鲁士科学院院士。1921年，他因在光电效应上的贡献获得诺贝尔物理学奖。1933年，因受纳粹政权迫害，迁居美国。1940年入美国籍。请回答：(1)结合材料一及所学知识，指出牛顿在物理学方面的最突出成就。这一成就有什么特点？(2)结合材料二及所学知识，指出爱因斯坦在物理学方面的突出贡献及其意义。(3)概括两位科学家取得物理学方面成就的共同原因。答案(1)创建经典力学体系，标志着近代科学体系的形成。特点：一是注重实验，二是数学化。(2)提出相对论，指出时空的本质属性。是物理学思想的一次重大革命，奠定了现代科学发展的理论基础。(3)勇于探索、善于观察、执着追求的科学精神，社会生产力的发展与社会进步。解析解答第(1)题的第一问要抓住关键词“最突出”，第二问实际上是要求分析近代科学的特点；第(2)题综合材料二及所学知识即可作答；第(3)题要综合时代特点及个人因素分析。基础达标1(2016邯郸高二检测)沃尔夫在1935年写道：“(它)公认是科学史上最伟大的著作二百多年来，它一直是全部天文学和宇宙学思想的基础。”“它”所指的著作是()A康德的纯粹理性批判B牛顿的自然哲学的数学原理C赫胥黎的人类在自然界中的位置D达尔文的物种起源答案B解析牛顿的自然哲学的数学原理提出了物体运动的万有引力定律等，把地球上的物体运动和天体运动概括到同一个理论之中，因而能成为天文学和宇宙学思想的基础。2(2016乌鲁木齐高二检测)斯塔夫里阿诺斯在全球通史中说：“在光荣革命到来之前，一个伟大的人发现了解释自然现象的钥匙。”材料中的“钥匙”是指()A伽利略开创了近代科学B牛顿构建了经典力学体系C达尔文创立了生物进化论D普朗克提出了量子假说答案B解析“光荣革命”发生于1688年，1687年牛顿的自然哲学的数学原理出版，标志着经典力学体系创立，故B正确。3(2016荆门高二检测)牛顿在自然哲学的数学原理序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象。”据此，牛顿注重()A总结前人的理论研究成果B实验和数学运算的有机结合C实验、理论和应用相结合D运用哲学原理解释自然现象答案C解析由“从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方法论证其他的现象”得出牛顿注重的是理论和应用相结合，故C正确。4(2016南通高二检测)“现在，时间能够伸长收缩，不是在宇宙的任何地点都是均匀的，而是与运动状态与引力相关的。”这一描述反映的科学理论()A准确预见了海王星的存在B推动了欧洲启蒙运动进程C发现能量辐射的运动规律D拓展了对宏观世界的认识答案D解析由材料时间“能够伸长收缩”“是与运动状态与引力相关的”，结合所学知识分析得知，该理论是指爱因斯坦的相对论，故D正确。5(2016嘉兴高二检测)1919年11月7日，历来谨慎的英国泰晤士报出现醒目的标题文章科学中的革命，两个副标题是“宇宙新理论”“牛顿观念的破产”，爱因斯坦迅速成为万人敬仰的科学英雄。促成这一现象的原因最可能是()A狭义相对论的提出，改变了牛顿力学的时空观念B广义相对论第一次提出了四维时空和物质分布相联系的思想C光量子假说的提出，解决了经典力学无法解决的光电效应D英国天文学家通过天文观测证实爱因斯坦的光线弯曲预言答案D解析狭义相对论的提出是1905年，广义相对论是1915年，光量子假说提出是1905年，三项时间都与1919年不符；1919年爱因斯坦有关“引力场中的光线发生弯曲”的理论得到验证，故本题选D。6(2016泰州高二检测)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他成功解释了光电效应，他的理论重新肯定了“微粒说”和波动说对于描述光的行为的意义。该理论()A深刻揭示了时空的本质属性B推动量子理论进一步发展C推动了近代自然科学的诞生D标志着量子理论的诞生答案B解析材料中“成功解释了光电效应，他的理论重新肯定了微粒说”有利于研究微观的事物现象，推动了量子论进一步发展，故B正确。能力提升7(2016南京高二检测)近代科学之父牛顿勇于创新，对推动社会发展作出了杰出贡献。阅读下列材料，回答问题。材料一规则寻求自然事物的原因，不得超出真实并足以解释其现象者。规则物体的性质，它们既不能被增强又不能被减弱，并且属于所能做的实验中所有物体的，应被认为是物体的普遍性质。规则在实验哲学中，由现象归纳得出的命题，在其他现象使这些命题更加精确或出现例外之前，都应被视为完全正确或基本正确的，而不管相反的假设。牛顿自然哲学的数学原理材料二随着文艺复兴的深入发展，人性从上帝重新回归到人本身。但文艺复兴时代的“人性”主要是指人的情感、意志和人格等自然本性。到17、18世纪，英国知识界围绕三个重大思想主题进行了知识体系创新。这三个思想主题是：第一，宇宙和物质世界的本质和