第45講近代以來科學技術的輝煌,第45講近代以來科學技術的輝煌 考綱要求 1.近代科學技術:經(jīng)典力學;牛頓;進化論;蒸汽機與電氣技術的應用 2.現(xiàn)代科學技術:量子論;相對論;愛因斯坦;現(xiàn)代信息技術,本講考點,考點2現(xiàn)代科學技術,考點1近代科學技術,1.近代科技產(chǎn)生、發(fā)展的原因 (1)經(jīng)濟:商品經(jīng)濟的發(fā)展和資本主義生產(chǎn)關系的產(chǎn)生、發(fā)展是近代科技產(chǎn)生的前提和根本推動力。 新航路的開辟、殖民擴張、工業(yè)革命也都推動了資本主義的發(fā)展,進而促進了近代科技的發(fā)展。 (2)政治:資產(chǎn)階級民主政治的建立,為近代科技提供了自由發(fā)展的空間。 歐洲先進國家保護、獎勵科技發(fā)明,改革教育制度和專利制度,組織科研機構,這些都推動了近代科技的產(chǎn)生和發(fā)展。 (3)思想:思想的解放為近代科技的發(fā)展解除了精神枷鎖。文藝復興對人文主義的宣揚,宗教改革對教皇權威的否定,啟蒙運動提倡 理性,考點1近代科學技術,強調(diào)自由平等,抨擊封建專制、等級制度,這些都為近代科技的進一 步發(fā)展創(chuàng)造了條件。 (4)個人努力:科學家們面向現(xiàn)實、重視實驗、崇尚理性的科研精神,有利于近代科技的產(chǎn)生和發(fā)展。 2.經(jīng)典力學 (1)背景 a.文藝復興解放了人們的思想。 b.意大利科學家伽利略通過觀察、實驗和推理發(fā)現(xiàn)了自由落體定律,為后來經(jīng)典力學的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎。 c.牛頓對自然物體運動的觀察與實驗。,(2)過程:1687年,牛頓出版了科學巨著自然哲學的數(shù)學原理,創(chuàng)立了經(jīng)典力學體系。 (3)內(nèi)容:物體運動三大定律和萬有引力定律等,形成了一個以實驗為基礎、以數(shù)學為表達形式的牛頓力學體系,即經(jīng)典力學體系。 (4)意義 a.完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。 b.標志著近代科學的形成。 c.對人類解釋和預見物理現(xiàn)象有決定性意義。 誤區(qū)警示牛頓力學體系的建立不是近代科學興起的標志,近代科學革命首先從天文學領域開始,哥白尼“日心說”的提出標志著近代科學的興起。牛頓力學體系的建立標志著近代科學的形成。,3.牛頓 (1)主要成就 a.數(shù)學方面:提出了數(shù)學上有名的二項式定理以及微積分的初步算法。 b.光學方面:自制折射望遠鏡,對太陽光進行反射實驗,奠定了光譜學的基礎;在論文關于光和色的新理論中,提出了光的本質(zhì)是微粒的見解,這個學說統(tǒng)領西方物理學界兩個世紀。 c.天文學方面:1668年制作了世界上第一架反射望遠鏡,使人類對天體的觀察進入新階段;萬有引力定律成為天文學上的基礎定律,極大地推動了人們對天體運動的研究。 d.力學方面:1687年出版科學巨著自然哲學的數(shù)學原理,形成牛頓力學體系,其在以后二百多年間居于物理學的統(tǒng)治地位。,(2)牛頓獲得巨大成就的原因 a.勤奮的探索:牛頓是一個十分專注的科學家,同時也是一位勤奮的探索者。 b.科學的研究方法:“歸納演繹”法,即在實驗中得出結論后,還要在進一步的實驗中證明自己所得出結論的正確性。 c.善于思考與觀察的學習習慣;虛心好學的學習態(tài)度;嚴肅的科學態(tài)度;善于吸收前人的研究成果;等。 4.進化論 (1)背景:啟蒙運動后,重視實踐、崇尚理性蔚然成風;資產(chǎn)階級革命、工業(yè)革命相繼發(fā)生,人們的視野不斷拓寬,思想更加開放;1831年達爾文參加了環(huán)球考察。,(2)過程:1859年,達爾文發(fā)表了物種起源一書,創(chuàng)立了生物進 化論。 (3)內(nèi)容:不同物種的變異是“自然選擇”的結果,進化的原則是“物競天擇,適者生存,自然選擇”。 (4)影響:從根本上改變了當時絕大多數(shù)人對生物界和人類在生物界中地位的看法,有力地挑戰(zhàn)了封建神學創(chuàng)世說。,5.近代技術發(fā)展,拓展延伸1520世紀自然科學發(fā)展的四個階段,拓展延伸“蒸汽革命”和“電氣革命”的不同點,思維啟迪三百年前,人類的思想還充斥著迷信和恐懼,水為什么往低處流?太陽為什么升起落下?這些今天看來簡單至極的問題,在當時卻是根本無法認識和把握的。直到牛頓出現(xiàn),人類才終于結束了這種狀態(tài)。牛頓是如何結束“這種狀態(tài)”的? 提示:建立經(jīng)典力學體系,促使近代科學的形成;促使科學擺脫了神學的束縛。 術語必背 (1)物理學:牛頓的經(jīng)典力學奠定了近代物理學的基礎;20世紀以來,相對論和量子論的提出和發(fā)展掀起了物理學的革命。相對論和量子論構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架。 (2)生物學:達爾文進化論破解了生命的起源之謎,否定了宗教的創(chuàng)世說。,AA,主題經(jīng)典力學體系的歷史地位與影響 史料呈現(xiàn) 史料1正如伏爾泰所說的,“整個自然界、所有行星竟會服從永恒的法則這是非常奇異的”。尋找決定人類事物的這些永恒法則,是法國革命之前的所謂的啟蒙運動的實質(zhì)。 美斯塔夫里阿諾斯全球通史 史料2愛因斯坦曾說“至今還沒有可能用一個同樣無所不包的統(tǒng)一概念,來代替牛頓的關于宇宙的統(tǒng)一概念。而要是沒有牛頓的明晰的體系,我們到現(xiàn)在為止所取得的收獲就會成為不可能”。,讀史指導 (1)史料1屬于現(xiàn)代文獻史料。史料主要表達自然科學對啟蒙運動的影響。 牛頓發(fā)現(xiàn)了自然界的規(guī)律,促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)社會的規(guī)律,從而引發(fā)了啟蒙運動。 是指經(jīng)典力學。 (2)史料2是名人言論。史料主要強調(diào)牛頓在有關宇宙的統(tǒng)一概念領域貢獻突出,是不可替代的。 體現(xiàn)了經(jīng)典力學對宇宙的貢獻。 史料應用 (1) 史料1反映了牛頓力學體系對 產(chǎn)生了積極影響。 提示啟蒙運動 (2)依據(jù)史料1、2,分析牛頓力學體系的影響。 提示促進了啟蒙運動的產(chǎn)生,促進了人們的思想解放;促進了人類對 宇宙的研究和認識,為以后的物理理論奠定了基礎。,1.經(jīng)典力學的歷史地位 (1)把自然界的一切力學現(xiàn)象囊括在力學體系中,是人類對自然界認識史上第一次理論大綜合。 (2)使力學和天文學在理論上達到了相當完備的程度,并且在科學實驗中得到廣泛的應用和驗證,標志著近代科學的形成。 (3)促使科學擺脫了神學的束縛并向前發(fā)展,為工業(yè)革命及其以后的機器生產(chǎn)奠定了科學理論基礎。 (4)牛頓力學體系用數(shù)學方法精確描述宇宙運行的自然法則,為法國啟蒙思想和唯物主義哲學奠定了科學基礎;打擊了宗教神學思想,促進了 人類思想的不斷解放。,2.近代科學的特征 (1)注重實驗。 實驗可以進一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在的邏輯關系,并由此得出重要的結論。 (2)數(shù)學化。 這種數(shù)學化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學關系。自然的數(shù)學結構是近代科學的先驅(qū)們深信不疑的真理。 (3)研究人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界。 典例(2017北京豐臺期末)1690年后許多歐洲嚴肅的思想家認為上帝是神秘的造鐘人,在混沌初開時,建造了一個完美的時鐘,然后就讓它按照預定的規(guī)則自由運轉。這種主張() A.受到牛頓力學體系影響 B.反映了宗教改革的觀念 C.顛覆了上帝造人的學說 D.引發(fā)了第一次工業(yè)革命,A,解題關鍵把握時間和材料強調(diào)的“規(guī)則”。 答案A依據(jù)題干材料中“1690年”“然后就讓它按照預定的規(guī)則自由運轉”并結合所學知識可知,1687年牛頓出版了自然哲學的數(shù)學原理,創(chuàng)立了經(jīng)典力學體系,完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合,故A項正確;宗教改革發(fā)生于16世紀,這與題干中“1690年”不符,故B項錯誤;顛覆了上帝造人的學說與題干所給材料中“許多歐洲嚴肅的思想家認為上帝是神秘的造鐘人”不符,故C項錯誤;第一次工業(yè)革命開始于18世紀中期,這與題干中“1690年”不符,故D項錯誤。,1.(2017北京順義第一次統(tǒng)練考)1609年,伽利略發(fā)明了能放大30倍的望遠鏡,第一次發(fā)現(xiàn)了月球表面高低不平,覆蓋著山脈并有火山口的裂痕。與其屬于同一世紀的中國科技成就是() A.九章算術B.齊民要術 C.授時歷 D.農(nóng)政全書 答案D結合所學知識可知,九章算術成書于東漢,故A項錯誤。齊民要術成書于北魏,故B項錯誤。授時歷成書于元朝,故C項錯誤。農(nóng)政全書刊行于1639年,故D項正確。,D,2.(2016北京西城二模)“這部巨著表明,一切能夠計時與測量的運動,無論是在地球上的或是在太陽系內(nèi)的,都可用相同的數(shù)學公式來加以描 述?！边@部巨著的產(chǎn)生() A.標志著近代天文學開始產(chǎn)生 B.使人類對微觀世界的基本認識取得了革命性進步 C.鼓舞了人們運用理性尋找社會運行的法則 D.揭示了時間與空間的本質(zhì)屬性 答案C據(jù)材料并結合所學可知該著作為牛頓的自然哲學的數(shù)學原理。1687年,牛頓出版了自然哲學的數(shù)學原理一書,他把地球上的物體的運動和天體的運動概括到同一個理論之中,形成了一個以實驗為基礎、以數(shù)學為表達形式的牛頓力學體系,牛頓力學體系有利于鼓舞人們運用理性尋找社會運行的法則,C項正確。,C,3.(2016北京海淀期中)西方學者認為,在達爾文之前,生物學的主要研究 者是業(yè)余愛好者和神職人員,研究主要局限于物種的劃分。達爾文和進化論的貢獻,就像牛頓對物理學和天文學的貢獻一樣,將有機生命從宗教制度中解放出來?！艾F(xiàn)在,上帝只是一個旁觀者人類的思想和創(chuàng)造愈發(fā)重要了?！睋?jù)材料判斷,達爾文和進化論的貢獻是() A.否定了教會關于生命起源的學說 B.促進了物理學和天文學的發(fā)展 C.打破了教會對生物學研究的壟斷 D.確立了理性主義的思想觀念,A,答案A根據(jù)材料中“將有機生命從宗教制度中解放出來”“上帝只是一個旁觀者”等信息可知,達爾文的進化論否定了教會關于生命起源的學說,故A項正確;進化論是生物學方面的成就,故B項錯誤;根據(jù) “達爾文之前,生物學的主要研究者是業(yè)余愛好者和神職人員”可知教會并未壟斷生物學研究,故C項錯誤;啟蒙運動確立了理性主義的思想觀念,故D項錯誤。,4.(2017北京順義一模)從19世紀70年代開始,德國設立了許多科學研究機構,鼓勵學生學習和掌握新科技。到20世紀初,在重大科技革新和發(fā)明創(chuàng)造方面德國超過英法之總和,僅次于美國,居世界第二位。這反映出德國() A.海外市場的拓展主導著科技發(fā)明 B.整體科技實力一直領先于其他國家 C.政府在科技發(fā)展中扮演重要角色 D.從歐洲其他國家大量引進技術發(fā)明 答案C材料中沒有敘述與海外市場有關的史實,故A項錯誤;B項說法明顯與材料不符;根據(jù)材料中“德國設立了許多科學研究機構,鼓勵學生學習和掌握新科技”可知政府在科技發(fā)展中起了很大的作用,故C項正確;根據(jù)材料中“在重大科技革新和發(fā)明創(chuàng)造方面德國超過英法之總和”可知德國主要是自主創(chuàng)新,故D項錯誤。,C,1.現(xiàn)代科學的發(fā)展,考點2現(xiàn)代科學技術,a.提出狹義相對論:為原子能的利用奠定了理論基礎,是近代物理學領域的一次偉大革命。 b.提出廣義相對論:奠定了宇宙航行等科學的理論基礎。 c.提出光量子假說:推動了量子力學的發(fā)展。 (2)為人類的和平進步而斗爭 a.是美國原子彈研究的發(fā)起人之一,為戰(zhàn)勝法西斯作出了貢獻。 b.第二次世界大戰(zhàn)結束后,致力于防止核戰(zhàn)爭,積極參加世界反戰(zhàn)運動,推動世界和平事業(yè)的發(fā)展。,2.愛因斯坦 (1)科學貢獻,3.現(xiàn)代信息技術 (1)背景 a.二戰(zhàn)期間,美國為解決計算大量軍用數(shù)據(jù)的難題,進行機器快速計算研制。 b.美國加緊信息科學技術的研發(fā)。,巧思妙記現(xiàn)代物理學,(2)過程 a.1946年,美國研制成功世界上第一臺電子計算機,奠定了現(xiàn)代信息技術的基礎。 b.1969年,互聯(lián)網(wǎng)雛形產(chǎn)生。 c.20世紀 90年代以后,互聯(lián)網(wǎng)進一步發(fā)展為全球信息網(wǎng)。 (3)應用:現(xiàn)代信息技術廣泛應用于科學計算、數(shù)據(jù)處理、電子商務、多媒體、輔助制造、設計等領域,推動了社會的進步。 (4)影響 a.改變了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),加快了經(jīng)濟全球化的步伐。 b.改變著人們的工作、生活方式。 c.網(wǎng)絡也帶來了一些負面影響。,誤區(qū)警示網(wǎng)絡經(jīng)濟不等同于知識經(jīng)濟。知識經(jīng)濟是與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工 業(yè)經(jīng)濟相對應的一個概念,是一種新型的、富有生命力的經(jīng)濟形態(tài)。創(chuàng)新是知識經(jīng)濟發(fā)展的動力,雖然它與信息科技密切相關,但兩者不能等同。網(wǎng)絡經(jīng)濟也稱信息經(jīng)濟,是以現(xiàn)代計算機技術為基礎的新經(jīng)濟形態(tài),嚴格地說,信息經(jīng)濟包含在知識經(jīng)濟之中。 思維啟迪19世紀末,面對經(jīng)典物理學近乎完美的發(fā)展,有的物理學家表示:“19世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成,今后物理學家只是修飾這座大廈。”19世紀末,經(jīng)典力學體系是個完美的物理學理論嗎?它遇到了怎樣的挑戰(zhàn)? 提示:不是。高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象,經(jīng)典力學無法解釋。,Z,術語必背 (1)相對論在很大程度上解決了19世紀末出現(xiàn)的經(jīng)典物理學的危機,打 破了經(jīng)典物理學絕對化的思維模式,為人們提供了辯證地看待世界的方法。 (2)量子力學的創(chuàng)立,使人們的認識深入到新的層次和領域,從根本上改變了人類的物質(zhì)生活。,主題經(jīng)典力學與相對論的關系 史料呈現(xiàn) 史料1在一片“牛頓被推翻了”的叫喊聲中,愛因斯坦說:“可是人們不要以為,牛頓的偉大工作能被這一理論或者任何別的理論代替。他偉大而明晰的觀念,作為自然哲學領域里整個近代概念結構的基礎,將永遠保持它獨特的意義?！?巨人百傳叢書愛因斯坦 史料2愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論開闊了無限小的微觀世界和無限大的宏觀世界的研究領域,成為原子能科學、天體物理學和宇宙學的理論基礎。 張建華世界現(xiàn)代史,讀史指導 (1)史料1屬于現(xiàn)代評論史料。該史料通過愛因斯坦的言論來說明牛頓經(jīng)典力學的地位和價值。 是指愛因斯坦的相對論;強調(diào)牛頓經(jīng)典力學理論奠定了近代科學的基礎。 (2)史料2是現(xiàn)代文獻史料。依據(jù)史料中“開闊了”和“理論基礎”等信息可知,史料體現(xiàn)了相對論的意義,為研究微觀和宏觀世界奠定了理 論基礎。,史料應用 (1)牛頓力學反映的是宏觀物體 的客觀規(guī)律,而相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律;相對論是對牛頓力學的 。 提示低速運動繼承與發(fā)展 (2)結合以上史料和所學知識,說明愛因斯坦狹義相對論的歷史意義。 提示改變了牛頓力學的絕對時空觀念,揭露了物質(zhì)和能量的相對性,為原子能的利用奠定了理論基礎,是近代物理學領域的一次偉大革命。,經(jīng)典力學、相對論和量子論三者的關系 (1)牛頓力學的創(chuàng)立為相對論的提出奠定了基礎。 (2)相對論是對牛頓力學的繼承和發(fā)展,否定了牛頓力學的絕對時空觀,將牛頓力學概括在相對論力學之中,推動物理學發(fā)展到一個新的高度。 (3)量子論和相對論彌補了牛頓力學的不足。 量子論和相對論一起,構成了現(xiàn)代物理學的基本理論框架,開闊了人們的視野,改變了人們認識世界的角度和方式。 (4)三者是繼承與發(fā)展的關系,一起推動了物理學的發(fā)展。,典例20世紀上半期,有科學家認為:假如宇宙中所有的物質(zhì)都消失了,時間和空間會與物質(zhì)一同消失。支撐其觀點的科學理論是() A.自由落體定律B.量子論 C.相對論 D.加速度定律 解題關鍵明確時間、空間和物質(zhì)的關系。 答案C根據(jù)所學知識可知,相對論認為時間和空間是物質(zhì)運動的屬性,時空不能脫離物質(zhì)運動而存在,故C項符合題意。,C,1.“這種革命不是伽利略物理學對亞里士多德物理學的那種以否定為主并最終取而代之的革命。”“任何一個更為普遍的理論,都應當將先前所應用的、并在廣大范圍內(nèi)所證實的理論作為一個局部情況,包含在本身之中?！鄙鲜稣摂嘣u論的科學理論是() A.經(jīng)典力學B.生物進化論 C.相對論 D.量子論 答案C根據(jù)材料中該科學理論“將先前所應用的、并在廣大范 圍內(nèi)所證實的理論作為一個局部情況,包含在本身之中”可知,愛因斯坦的相對論否定了牛頓經(jīng)典力學的絕對時空觀,將經(jīng)典力學概括在相對論力學之中(經(jīng)典力學是相對論力學在宏觀物體低速運動下的狀態(tài)),故選C項。,C,2.英國物理學家秦斯說:“物質(zhì)的基本粒子其運動不像是鐵道上平滑走過的火車,而像是田野中跳躍的袋鼠?！痹摾碚?) A.沖破宗教神學束縛 B.揭示宇宙運行規(guī)律 C.顛覆經(jīng)典力學體系 D.深化微觀世界認識 答案D根據(jù)所學可知,文藝復興沖破了宗教神學束縛,排除A項; “物質(zhì)的基本粒子”屬于微觀世界,與宏觀世界宇宙不符,排除B項;愛因斯坦的相對論顛覆了牛頓的經(jīng)典力學體系,排除C項;據(jù)材料中“物質(zhì)的基本粒子其運動像是田野中跳躍的袋鼠”可知,這是指普朗克的量子論,他指出物質(zhì)的輻射能量不是連續(xù)的,而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的,故D項正確。,D,3.諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧高度贊揚一位科學家,指出他的“新眼光改變了基礎物理的發(fā)展進程”。其理論“宏偉,美妙,廣速,催生了令人敬畏的宇宙學”楊振寧所贊揚的科學家是() A.伽利略B.牛頓C.瓦特D.愛因斯坦 答案D根據(jù)材料中“基礎物理”“宇宙學”并結合所學知識可知,愛因斯坦的狹義相對論、光量子假說、廣義相對論等理論以新的視 角對現(xiàn)代物理學作出巨大貢獻,他的追求成為理論物理基礎研究的精神,“催生了令人敬畏的宇宙學”。故答案為D項。,D,4.互聯(lián)網(wǎng)上信息傳遞的快捷性和交互性,使身處世界任何地方的研究者都可以成為研究伙伴,在網(wǎng)上進行實時討論、協(xié)同研究,甚至使用網(wǎng)上的主機和軟件資源,來完成自己的研究工作。這反映出互聯(lián)網(wǎng)() A.改變了人們的時空觀念B.導致信息不再有保密性 C.方便了人們的交流合作D.改變了人們的生活習慣 答案C根據(jù)材料中“互聯(lián)網(wǎng)使身處世界任何地方的研究者都可以成為研究伙伴”并結合所學可知,互聯(lián)網(wǎng)方便了人們的交流合作,材料強調(diào)的是人們之間的合作,與時空觀念、信息保密性、人們的生活習慣無關,C項符合題意。,C,