第45讲　近代以来科学技术的辉煌

1、栏目索引第45讲近代以来科学技术的辉煌栏目索引考纲要求第45讲近代以来科学技术的辉煌考纲要求考纲要求1.近代科学技术近代科学技术:经典力学;牛顿;进化论;蒸汽机与电气技术的应用2.现代科学技术现代科学技术:量子论;相对论;爱因斯坦;现代信息技术本讲考点本讲考点考点2现代科学技术考点1近代科学技术栏目索引考点11.近代科技产生、发展的原因近代科技产生、发展的原因(1)经济:商品经济的发展和资本主义生产关系资本主义生产关系的产生、发展是近代科技产生的前提和根本推动力。 新航路的开辟、殖民扩张、工业革命也都推动了资本主义的发展,进而促进了近代科技的发展。(2)政治:资产阶级民主政治民主政治的建立,为

2、近代科技提供了自由发展的空间。 欧洲先进国家保护、奖励科技发明,改革教育制度和专利制度,组织科研机构,这些都推动了近代科技的产生和发展。(3)思想:思想的解放为近代科技的发展解除了精神枷锁。文艺复兴对人文主义的宣扬,宗教改革对教皇权威的否定,启蒙运动提倡 理性理性,考点1近代科学技术栏目索引考点1强调自由平等,抨击封建专制、等级制度,这些都为近代科技的进一步发展创造了条件。(4)个人努力:科学家们面向现实、重视实验、崇尚理性的科研精神,有利于近代科技的产生和发展。2.经典力学经典力学(1)背景a.文艺复兴解放了人们的思想。b.意大利科学家伽利略通过观察、实验和推理发现了自由落体定律,为后来经典

3、力学的创立和发展奠定了基础。c.牛顿对自然物体运动的观察与实验。栏目索引考点1(2)过程:1687年,牛顿出版了科学巨著自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理,创立了经典力学体系。(3)内容:物体运动三大定律和万有引力定律等,形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,即经典力学体系。(4)意义a.完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。b.标志着近代科学近代科学的形成。c.对人类解释和预见物理现象有决定性意义。误区警示误区警示牛顿力学体系的建立不是近代科学兴起的标志,近代科学革命首先从天文学领域开始,哥白尼“日心说”的提出标志着近代科学的兴起。牛顿力学体系的建立标志着近代科学

4、的形成。栏目索引考点13.牛顿牛顿(1)主要成就a.数学方面:提出了数学上有名的二项式定理以及微积分微积分 的初步算法。b.光学方面:自制折射望远镜,对太阳光进行反射实验,奠定了光谱学的基础;在论文关于光和色的新理论中,提出了光的本质是微粒的见解,这个学说统领西方物理学界两个世纪。c.天文学方面:1668年制作了世界上第一架反射望远镜,使人类对天体的观察进入新阶段;万有引力万有引力定律成为天文学上的基础定律,极大地推动了人们对天体运动的研究。d.力学方面:1687年出版科学巨著自然哲学的数学原理,形成牛顿力学体系,其在以后二百多年间居于物理学的统治地位。栏目索引考点1(2)牛顿获得巨大成就的原

5、因a.勤奋的探索:牛顿是一个十分专注的科学家,同时也是一位勤奋的探索者。b.科学的研究方法:“归纳演绎”法,即在实验中得出结论后,还要在进一步的实验中证明自己所得出结论的正确性。c.善于思考与观察的学习习惯;虚心好学的学习态度;严肃的科学态度;善于吸收前人的研究成果;等。4.进化论进化论(1)背景:启蒙运动后,重视实践、崇尚理性蔚然成风;资产阶级革命、工业革命相继发生,人们的视野不断拓宽,思想更加开放;1831年达尔文参加了环球考察。栏目索引考点1(2)过程:1859年,达尔文发表了物种起源物种起源一书,创立了生物进化论。(3)内容:不同物种的变异是“自然选择”的结果,进化的原则是“物竞天择,

6、适者生存,自然选择”。(4)影响:从根本上改变了当时绝大多数人对生物界和人类在生物界中地位的看法,有力地挑战了封建神学创世说神学创世说。栏目索引考点1近现代技术背景发明应用意义改良蒸汽机的发明工场手工业的发展、棉纺织业的技术创新;1705年,英国的纽可门制成了可以应用于矿井排水的蒸汽机1769年英国人瓦特开始改良蒸汽机18世纪80年代瓦特改良的蒸汽机广泛运用于纺织业、采矿业、冶金业等工业部门;1807年美国人富尔顿制成用蒸汽机驱动的轮船;1814年,英国人史蒂芬孙发明了蒸汽机车使用机器生产的工厂迅速发展,城市化进程明显加快;火车和轮船的发明使交通运输更便捷,世界各地的联系更加密切,世界日益成为

7、一个整体。人类进入蒸汽时代电气技术的应用1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,为发电机的研制奠定了理论基础1866年德国工程师西门子西门子 制成实用的发电机。电动机也很快被发明出来发电机和电动机应用于工业部门,长距离的输变电技术日益成熟电气技术的应用使工业获得更强大、更方便的动力;机器的使用更加普遍,更多新的工业部门涌现;城市的面貌和人们的社会生活发生了巨变。人类进入电气时代现代信息技术的发展二战期间,美国为解决计算大量军用数据的难题进行机器快速计算研制;美国加紧信息科学技术的研发1946年,美国研制成世界上第一台电子计算机,奠定了现代信息技术的基础;1969年,互联网雏形产生;2

8、0世纪90年代以后,互联网进一步发展为全球信息网现代信息技术广泛应用于科学计算、数据处理、电子商务、多媒体、辅助制造、设计等领域,推动了社会的进步改变了传统产业,加快了经济全球化的步伐;改变着人们的工作、生活方式;网络也带来了一些负面影响。人类进入信息时代5.近代技术发展栏目索引考点1拓展延伸拓展延伸1520世纪自然科学发展的四个阶段 原因标志产生阶段(1516世纪)(1)资本主义工商业的产生和发展为自然科学的发展奠定了物质基础(2)人文主义思潮的影响使人们对自然界的认识产生了革命性的变化(3)中世纪生产经验的积累天文学领域的革命形成和发展阶段(17世纪18世纪中期)(1)早期殖民扩张与掠夺促

9、进了西欧资本主义工商业的发展(2)手工工场的发展促进了技术的进步;早期资产阶级革命的成功牛顿力学体系的创立迅速发展阶段(18世纪末19世纪中期)随着主要资本主义国家工业革命的进行,经济的发展对科学提出了更高的要求电磁学的新成就、细胞学说和达尔文的生物进化论等重大突破和系统化阶段(19世纪末20世纪初)第二次工业革命的进行和资本主义经济的迅速发展电的发现与应用,特别是爱因斯坦的相对论更是物理学领域的一次重大革命栏目索引考点1比较项蒸汽革命电气革命产生方式蒸汽动力主要是生产实践经验的总结,不是科学与技术真正结合的产物电力以电磁学理论为基础,是科学理论发展的产物,由多国的科学家共同创制出来影响生产力

10、大机器生产出现,人类进入蒸汽时代生产力高度发达,人类进入电气时代社会关系近代两大对立阶级产生生产和资本高度集中,产生垄断组织国际格局造成落后的东方从属于先进的西方的格局使东西方经济联系更加密切,同时差距进一步拉大世界市场资本主义世界市场基本形成资本主义世界市场最终形成拓展延伸拓展延伸“蒸汽革命”和“电气革命”的不同点栏目索引考点1思维启迪思维启迪三百年前,人类的思想还充斥着迷信和恐惧,水为什么往低处流?太阳为什么升起落下?这些今天看来简单至极的问题,在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现,人类才终于结束了这种状态。牛顿是如何结束“这种状态”的?提示:建立经典力学体系,促使近代科学的形成;

11、促使科学摆脱了神学的束缚。术语必背术语必背(1)物理学:牛顿的经典力学奠定了近代物理学的基础;20世纪以来,相对论和量子论的提出和发展掀起了物理学的革命。相对论和量子论构成了现代物理学的基本理论框架。(2)生物学:达尔文进化论破解了生命的起源之谜,否定了宗教的创世说。AA栏目索引考点1主题经典力学体系的历史地位与影响主题经典力学体系的历史地位与影响史料呈现史料呈现 史料史料1 正如伏尔泰所说的,“整个自然界、所有行星竟会服从永恒的法则这是非常奇异的”。寻找决定人类事物的这些永恒法则,是法国革命之前的所谓的启蒙运动的实质。美斯塔夫里阿诺斯全球通史 史料史料2 爱因斯坦曾说“至今还没有可能用一个同

12、样无所不包的统一概念,来代替牛顿的关于宇宙的统一概念。而要是没有牛顿的明晰的体系,我们到现在为止所取得的收获就会成为不可能”。栏目索引考点1读史指导读史指导(1)史料1属于现代文献史料。史料主要表达自然科学对启蒙运动的影响。 牛顿发现了自然界的规律,促使人们去发现社会的规律,从而引发了启蒙运动。 是指经典力学。(2)史料2是名人言论。史料主要强调牛顿在有关宇宙的统一概念领域贡献突出,是不可替代的。 体现了经典力学对宇宙的贡献。史料应用史料应用(1) 史料1反映了牛顿力学体系对 产生了积极影响。提示提示启蒙运动(2)依据史料1、2,分析牛顿力学体系的影响。提示提示 促进了启蒙运动的产生,促进了人

13、们的思想解放;促进了人类对宇宙的研究和认识,为以后的物理理论奠定了基础。栏目索引考点11.经典力学的历史地位经典力学的历史地位(1)把自然界的一切力学现象囊括在力学体系中,是人类对自然界认识史上第一次理论大综合。(2)使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度,并且在科学实验中得到广泛的应用和验证,标志着近代科学的形成。(3)促使科学摆脱了神学的束缚并向前发展,为工业革命及其以后的机器生产奠定了科学理论基础。(4)牛顿力学体系用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则,为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础;打击了宗教神学思想,促进了人类思想的不断解放。栏目索引考点12.近代科学的特征近代科学的

14、特征(1)注重实验。 实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑关系,并由此得出重要的结论。(2)数学化。 这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。(3)研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。典例典例 (2019北京丰台期末)1690年后许多欧洲严肃的思想家认为上帝是神秘的造钟人,在混沌初开时,建造了一个完美的时钟,然后就让它按照预定的规则自由运转。这种主张()A.受到牛顿力学体系影响 B.反映了宗教改革的观念C.颠覆了上帝造人的学说 D.引发了第一次工业革命A栏目索引考点1解题关键解题关键把握时间和材料强调的“规则”。答案答案 A 依据题干材

15、料中“1690年”“然后就让它按照预定的规则自由运转”并结合所学知识可知,1687年牛顿出版了自然哲学的数学原理,创立了经典力学体系,完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合,故A项正确;宗教改革发生于16世纪,这与题干中“1690年”不符,故B项错误;颠覆了上帝造人的学说与题干所给材料中“许多欧洲严肃的思想家认为上帝是神秘的造钟人”不符,故C项错误;第一次工业革命开始于18世纪中期,这与题干中“1690年”不符,故D项错误。栏目索引考点11.(2019北京顺义第一次统练考)1609年,伽利略发明了能放大30倍的望远镜,第一次发现了月球表面高低不平,覆盖着山脉并有火山口的裂痕。与其属于同一

16、世纪的中国科技成就是()A.九章算术B.齐民要术C.授时历 D.农政全书答案答案 D结合所学知识可知,九章算术成书于东汉,故A项错误。齐民要术成书于北魏,故B项错误。授时历成书于元朝,故C项错误。农政全书刊行于1639年,故D项正确。D栏目索引考点12.(2019北京西城二模)“这部巨著表明,一切能够计时与测量的运动,无论是在地球上的或是在太阳系内的,都可用相同的数学公式来加以描述。”这部巨著的产生()A.标志着近代天文学开始产生B.使人类对微观世界的基本认识取得了革命性进步C.鼓舞了人们运用理性寻找社会运行的法则D.揭示了时间与空间的本质属性答案答案 C据材料并结合所学可知该著作为牛顿的自然

17、哲学的数学原理。1687年,牛顿出版了自然哲学的数学原理一书,他把地球上的物体的运动和天体的运动概括到同一个理论之中,形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,牛顿力学体系有利于鼓舞人们运用理性寻找社会运行的法则,C项正确。C栏目索引考点13.(2019北京海淀期中)西方学者认为,在达尔文之前,生物学的主要研究者是业余爱好者和神职人员,研究主要局限于物种的划分。达尔文和进化论的贡献,就像牛顿对物理学和天文学的贡献一样,将有机生命从宗教制度中解放出来。“现在,上帝只是一个旁观者人类的思想和创造愈发重要了。”据材料判断,达尔文和进化论的贡献是()A.否定了教会关于生命起源的学说B.促

18、进了物理学和天文学的发展C.打破了教会对生物学研究的垄断D.确立了理性主义的思想观念A栏目索引考点1答案答案 A根据材料中“将有机生命从宗教制度中解放出来”“上帝只是一个旁观者”等信息可知,达尔文的进化论否定了教会关于生命起源的学说,故A项正确;进化论是生物学方面的成就,故B项错误;根据“达尔文之前,生物学的主要研究者是业余爱好者和神职人员”可知教会并未垄断生物学研究,故C项错误;启蒙运动确立了理性主义的思想观念,故D项错误。栏目索引考点14.(2019北京顺义一模)从19世纪70年代开始,德国设立了许多科学研究机构,鼓励学生学习和掌握新科技。到20世纪初,在重大科技革新和发明创造方面德国超过

19、英法之总和,仅次于美国,居世界第二位。这反映出德国()A.海外市场的拓展主导着科技发明B.整体科技实力一直领先于其他国家C.政府在科技发展中扮演重要角色D.从欧洲其他国家大量引进技术发明答案答案 C材料中没有叙述与海外市场有关的史实,故A项错误;B项说法明显与材料不符;根据材料中“德国设立了许多科学研究机构,鼓励学生学习和掌握新科技”可知政府在科技发展中起了很大的作用,故C项正确;根据材料中“在重大科技革新和发明创造方面德国超过英法之总和”可知德国主要是自主创新,故D项错误。C栏目索引考点21.现代科学的发展现代科学的发展科学理论背景创立过程内容意义爱因斯坦的相对论到了19世纪,随着物理学研究

20、的进展,经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题,面临着挑战1905年,爱因斯坦发表论文论动体的电动力学论动体的电动力学 ,创立了狭义相对论;1916年,他创立了广义相对论空间和时间随着物体运动速度的变化而变化。空间和时间不是独立存在的,它们都是物质存在的形式相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。它否定了经典力学的绝对时空观,深刻地揭示了时间和空间的本质属性量子力学19世纪末20世纪初,人们对物质的认识深入到原子内部1900年,德国物理学家普朗克普朗克提出了量子假说,宣告了量子论的诞生。爱因斯坦利用量子理论解释了光电效应,丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论辐射像物质一样,是由具有能量的基

21、本单位量子来实现的人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步。量子论与相对论一起,构成了现代物理学的基础,开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式考点2现代科学技术栏目索引考点2a.提出狭义相对论:为原子能的利用奠定了理论基础,是近代物理学领域的一次伟大革命。b.提出广义相对论:奠定了宇宙航行等科学的理论基础。c.提出光量子假说:推动了量子力学的发展。(2)为人类的和平进步而斗争a.是美国原子弹研究的发起人之一,为战胜法西斯作出了贡献。b.第二次世界大战结束后,致力于防止核战争,积极参加世界反战世界反战运动,推动世界和平事业的发展。2.爱因斯坦爱因斯坦(1)科学贡献栏目索引考点23.现代

22、信息技术现代信息技术(1)背景a.二战期间,美国为解决计算大量军用数据的难题,进行机器快速计算研制。b.美国加紧信息科学技术的研发。巧思妙记巧思妙记现代物理学栏目索引考点2(2)过程a.1946年,美国研制成功世界上第一台电子计算机,奠定了现代信息技术的基础。b.1969年,互联网互联网雏形产生。c.20世纪 90年代以后,互联网进一步发展为全球信息网。(3)应用:现代信息技术广泛应用于科学计算、数据处理、电子商务、多媒体、辅助制造、设计等领域,推动了社会的进步。(4)影响a.改变了传统产业,加快了经济全球化的步伐。b.改变着人们的工作、生活方式。c.网络也带来了一些负面影响。栏目索引考点2误

23、区警示误区警示网络经济不等同于知识经济。知识经济是与农业经济、工业经济相对应的一个概念,是一种新型的、富有生命力的经济形态。创新是知识经济发展的动力,虽然它与信息科技密切相关,但两者不能等同。网络经济也称信息经济,是以现代计算机技术为基础的新经济形态,严格地说,信息经济包含在知识经济之中。思维启迪思维启迪19世纪末,面对经典物理学近乎完美的发展,有的物理学家表示:“19世纪已经将物理大厦全部建成,今后物理学家只是修饰这座大厦。”19世纪末,经典力学体系是个完美的物理学理论吗?它遇到了怎样的挑战?提示:不是。高速运动的微观粒子发生的现象,经典力学无法解释。Z栏目索引考点2术语必背术语必背(1)相

24、对论在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机,打破了经典物理学绝对化的思维模式,为人们提供了辩证地看待世界的方法。(2)量子力学的创立,使人们的认识深入到新的层次和领域,从根本上改变了人类的物质生活。栏目索引考点2主题经典力学与相对论的关系主题经典力学与相对论的关系史料呈现史料呈现 史料史料1 在一片“牛顿被推翻了”的叫喊声中,爱因斯坦说:“可是人们不要以为,牛顿的伟大工作能被这一理论或者任何别的理论代替。他伟大而明晰的观念,作为自然哲学领域里整个近代概念结构的基础,将永远保持它独特的意义。”巨人百传丛书爱因斯坦 史料史料2 爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论开阔了无限小的微观世界和无

25、限大的宏观世界的研究领域,成为原子能科学、天体物理学和宇宙学的理论基础。张建华世界现代史栏目索引考点2读史指导读史指导(1)史料1属于现代评论史料。该史料通过爱因斯坦的言论来说明牛顿经典力学的地位和价值。 是指爱因斯坦的相对论;强调牛顿经典力学理论奠定了近代科学的基础。(2)史料2是现代文献史料。依据史料中“开阔了”和“理论基础”等信息可知,史料体现了相对论的意义,为研究微观和宏观世界奠定了理论基础。栏目索引考点2史料应用史料应用(1)牛顿力学反映的是宏观物体 的客观规律,而相对论反映的是物体高速运动的客观规律;相对论是对牛顿力学的 。提示提示低速运动继承与发展(2)结合以上史料和所学知识,说

26、明爱因斯坦狭义相对论的历史意义。提示提示改变了牛顿力学的绝对时空观念,揭露了物质和能量的相对性,为原子能的利用奠定了理论基础,是近代物理学领域的一次伟大革命。栏目索引考点2经典力学、相对论和量子论三者的关系经典力学、相对论和量子论三者的关系(1)牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础。(2)相对论是对牛顿力学的继承和发展,否定了牛顿力学的绝对时空观,将牛顿力学概括在相对论力学之中,推动物理学发展到一个新的高度。(3)量子论和相对论弥补了牛顿力学的不足。 量子论和相对论一起,构成了现代物理学的基本理论框架,开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。(4)三者是继承与发展的关系,一起推动了

27、物理学的发展。栏目索引考点2典例典例20世纪上半期,有科学家认为:假如宇宙中所有的物质都消失了,时间和空间会与物质一同消失。支撑其观点的科学理论是()A.自由落体定律B.量子论C.相对论 D.加速度定律解题关键解题关键明确时间、空间和物质的关系。答案答案 C根据所学知识可知,相对论认为时间和空间是物质运动的属性,时空不能脱离物质运动而存在,故C项符合题意。C栏目索引考点21.“这种革命不是伽利略物理学对亚里士多德物理学的那种以否定为主并最终取而代之的革命。”“任何一个更为普遍的理论,都应当将先前所应用的、并在广大范围内所证实的理论作为一个局部情况,包含在本身之中。”上述论断评论的科学理论是 ()A.经典力学B.生物进