近代以來科技的輝煌

近代以來科技的輝煌第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六必修三專題七總體知識結(jié)構(gòu)

科學革命技術(shù)革命物理學領(lǐng)域生物學領(lǐng)域經(jīng)典力學體系的創(chuàng)立和發(fā)展（從伽利略到牛頓）量子理論的誕生（從普朗克到愛因斯坦）相對論的建立（愛因斯坦）進化論理論（達爾文與赫胥黎）萬能原動機與“蒸汽機時代”（瓦特）電力的廣泛應用與“電氣時代”（法拉第、西門子等）現(xiàn)代信息技術(shù)與信息時代現(xiàn)代物理學理論的發(fā)展第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六伽利略牛頓普朗克愛因斯坦物理學革命經(jīng)典力學體系——近代自然科學的形成相對論量子論近代科學之父——物理學的真正開端近代物理學第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

伽利略（1564—1642），偉大的意大利物理學家和天文學家，他開創(chuàng)了以實驗事實為根據(jù)并具有嚴密邏輯體系和數(shù)學表述形式的近代科學，被譽為“近代科學之父”。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測，出版了《星空使者》一書。1632年，他出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》，把哥白尼學說推到最終勝利的階段。一.經(jīng)典力學（牛頓力學）1.奠基者——伽利略

1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“自由落體”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體落地下的速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

你知道牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和“美麗的貝殼”？

“我好像是一個在海邊玩耍的孩子，不時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前的是完全未探明的真理之海。”——牛頓臨終遺言2.創(chuàng)立者——牛頓

1643年1月4日，伽利略逝世的這一天，牛頓出生，只有三磅重，誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位科學巨人，并且竟活到了85歲。原希望他成為一個農(nóng)民，但牛頓本人卻無意于此。每次，母親叫他同傭人一道上市場，熟悉做交易的生意經(jīng)時，他便懇求傭人一個人上街，自己則躲在樹叢后看書。牛頓的好學精神感動了舅父，于是舅父勸服了母親讓牛頓復學。第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六后來，作為大學教授，牛頓常常忙得不修邊幅，往往領(lǐng)帶不結(jié)，襪帶不系好，馬褲也不紐扣，就走進了大學餐廳。有一次，他在向一位姑娘求婚時思想又開了小差，他腦海了只剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指，錯誤的把它當成通煙斗的通條，硬往煙斗里塞，痛得姑娘大叫，離他而去。牛頓也因此終生未娶。他馬虎拖沓，曾經(jīng)鬧過許多的笑話。一次，他邊讀書，邊煮雞蛋，等他揭開鍋想吃雞蛋時，卻發(fā)現(xiàn)鍋里是一只懷表。還有一次，他請朋友吃飯，當飯菜準備好時，牛頓突然想到一個問題，便獨自進了內(nèi)室，朋友等了他好久還是不見他出來，于是朋友就自己動手把那份雞全吃了，雞骨頭留在盤子，不告而別了。等牛頓想起，出來后，發(fā)現(xiàn)了盤子里的骨頭，以為自己已經(jīng)吃過了，便轉(zhuǎn)身又進了內(nèi)室，繼續(xù)研究他的問題。第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六英國著名詩人亞歷山大·波普曾寫過一首贊美牛頓的詩：

自然和自然界的規(guī)律，隱藏在黑暗里。上帝說：“讓牛頓去吧!”于是，一切成為光明。

我之所以能比別人看得遠些，是因為我站在巨人們的肩上?！ｎD第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六牛頓第一定律（慣性定律）：任何物體都保持靜止的或勻速直線運動的狀態(tài)，直到其它物體的作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓第二定律（加速度定律）：物體的加速度同該物體所受的合外力成正比，同物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。牛頓第三定律（作用與反作用定律）：一物體對另一物體的作用同時引起另一物體對此物體的大小相等、方向相反的作用，且兩個作用在一條直線上。萬有引力定律：自然界中任何兩個質(zhì)點都以一定的力相互吸引著，這個力同兩個質(zhì)點的質(zhì)量積成正比，同它們之間距離的二次方成反比。牛頓力學體系第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

英國著名的哲學家休謨曾說：“我們被放在這有如戲院的世界上，每個事件的起源和緣由卻完全隱瞞不讓我們知道，我們既沒有足夠的智慧預見未來，也沒有能力防止那些使我們不斷受傷害的不幸事件發(fā)生。我們被懸掛在永恒的疑懼之中……”——《大國崛起》解說詞

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？這些今天看來簡單之極的問題，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(jié)束了這種狀態(tài)。

——《大國崛起》解說詞認識史上的飛躍第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六①牛頓的運動三定律構(gòu)成了近代力學體系的基礎，成為整個近代物理學的重要支柱。②牛頓力學體系對自然界的力學現(xiàn)象做了系統(tǒng)合理的說明，從而完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。③成為近代科學形成的標志。思考牛頓力學體系建立的意義是什么？第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

質(zhì)疑與思考：經(jīng)典力學體系是最完美的物理學理論嗎？

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和完美這座大廈?！?/p>

高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，是經(jīng)典力學無法解釋的！第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

普朗克，生于基爾。1879年普朗克在慕尼黑大學獲得博士學位后，先后在慕尼黑大學和基爾大學任教。由于量子論創(chuàng)立，普朗克獲得1918年諾貝爾物理學獎。他的父親是一位杰出的法律教授。普朗克是德國人所具有的最好品質(zhì)的范例：誠懇、忠于職守，他的業(yè)余愛好是音樂，在這方面表現(xiàn)了專業(yè)藝術(shù)才干；另一項業(yè)余愛好是他一直堅持到晚年的登山運動。

二.物理學革命1.量子力學的創(chuàng)立者——普朗克第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

艾伯特·愛因斯坦（1879—1955），1879年3月14日誕生在德國烏爾姆的一個猶太人家中。1894年舉家遷居意大利米蘭。1900年畢業(yè)于瑞士蘇黎世工業(yè)大學。愛因斯坦被認為是最富于創(chuàng)造力的科學家，他不但創(chuàng)立了相對論，還提出了光量子的概念，得出了光電效應的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本質(zhì)，為量子力學的建立奠定了基礎。為此榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎。同時，他還證明了熱的分子運動論，提出了測定分子大小的新方法。2.相對論的創(chuàng)立者——愛因斯坦第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六1955年4月18日因主動脈瘤破裂逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不發(fā)訃告，不舉行公開葬禮，不建墳墓，不立紀念碑?；鸹瘯r按照他的書面遺囑：免除所有花卉布置以及所有音樂典禮。骨灰撒在永遠對人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。遺囑執(zhí)行者用歌德悼念席勒的詩結(jié)束了那樸素的葬禮：“我們?nèi)极@益不淺/全世界都感謝他的教誨/那專屬他個人的東西/早已傳遍廣大人群/他像行將隕滅的彗星/光華四射/把無限的光芒同他的光芒永相連結(jié)”。他的主治醫(yī)生賀維博士認為如此偉大的大腦，應該進行研究，所以他便把愛因斯坦的大腦保留了下來，并切成200片帶走。但至今沒有結(jié)論。第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六①創(chuàng)立1905年愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對論②內(nèi)容：時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān)時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變化而變化③狹義相對論的影響否認了牛頓力學的絕對時空觀繼承和發(fā)展了牛頓力學奠定了利用原子能的理論基礎(1)狹義相對論第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六(2)廣義相對論①提出：1916年②內(nèi)容③意義第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想愛因斯坦關(guān)于相對論的比喻。為了對這一深奧的理論做通俗的說明，愛因斯坦曾經(jīng)風趣地對一名男青年說：“我打個比方，比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說愛，那么，同樣的時間你覺得哪一個更長？”男青年說：“當然坐在火爐上烤的時間覺得長久。”這故事形象說明了時間和空間相對性。第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六①相對論的建立是對近代物理學理論框架的重大突破，深刻揭示了空間和時間的本質(zhì)屬性。②這種全新的時空觀、運動觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革。量子論和相對論是現(xiàn)代物理學的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學和狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術(shù)、半導體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎。(3)相對論建立的意義第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六相對論的現(xiàn)實意義舉例——相對論能修正GPS（全球定位系統(tǒng)）

全球定位系統(tǒng)———GPS的應用也已普及化了，許多城市的公共汽車、出租車上都安裝了它。早期的GPS接收器確定物體位置的誤差是在15米范圍內(nèi)，這個誤差可以用愛因斯坦相對論來修正。第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六狹義相對論發(fā)表100周年，也許全世界只有幾十個人能完全理解他的真諦，但這并不能掩蓋相對論對人類生活的巨大改變。

●第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六Life追尋生命的起源近代生物學第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六創(chuàng)世紀女媧造人問題一：進化論誕生前，關(guān)于生命起源的說法有哪些？曾經(jīng)長期流行并占主導的觀點又是什么？問題二：為什么“神創(chuàng)論”能夠成為生命起源的共識并長期流行？一.宗教——神創(chuàng)論上帝創(chuàng)世界

據(jù)《圣經(jīng)》載：第一天是晝夜；第二天是空氣；第三天是陸、海及植物；第四天是日月星辰；第五天是蟲魚鳥獸；第六天是創(chuàng)造了人。如果你無法認同它，有什么理由反駁?如果認同，你能找出一個肯定它的理由嗎?第二十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六達爾文(1809-1882)英國皇家學會會員,法國科學院院士布魯諾(1548-1600)堅持哥白尼日心說而被宗教裁判所燒死達爾文進化論思想是時代進步的綜合產(chǎn)物文藝復興以后,基督教神學受到極大的沖擊。面向現(xiàn)實世界、重視實踐、崇尚理性的追求蔚然成風。17-18世紀，資產(chǎn)階級革命和工業(yè)革命相繼發(fā)生，人們的視野不斷拓寬，思想更加開放。18世紀下半期到19世紀，生物學研究陸續(xù)取得重大成果，細胞學說發(fā)展起來。細胞學說的確立，為生命科學的研究奠定了基礎。19世紀初，法國生物學家拉馬克通過對自然現(xiàn)象的觀察，提出了生物從低級向高級發(fā)展進化的觀點，他肯定了環(huán)境對物種變化的影響。提出兩個著名的原則——用進廢退和獲得性遺傳。早期的進化思想開始形成。

——摘自人教07版歷史教材必修三P59第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六關(guān)于達爾文

達爾文（1809～1882）出生在英國，祖父和父親都是有名的醫(yī)生。他從小就活潑好動，喜歡采集昆蟲，特別熱衷于打獵和騎馬旅行.16歲時，為了讓他將來繼承祖業(yè)，父親送他到愛西堡大學學醫(yī)。但他對醫(yī)學并不感興趣，常到海邊向人學習采集生物標本，對動物進行解剖、分類和作觀察記錄。19歲那年，達爾文又進入劍橋大學學習神學。在這期間，他結(jié)識了一些朋友。從他們那里，他學會了如何發(fā)掘并鑒定地質(zhì)礦物標本等，為他將來從事自然科學的研究打下了基礎。

22歲那年，經(jīng)朋友推薦，達爾文以博物學者的身份登上了“貝格爾”號遠航考察船，隨船進行為期5年的科學考察。那時候，達爾文還相信生物是由上帝創(chuàng)造的。每到一個地方，達爾文都要仔細考察當?shù)貏游?、植物資源。許多實例引起他的思考，并使他對“上帝造物論”產(chǎn)生了懷疑。達爾文（1809—1882）為什么時代選擇了達爾文提出進化論?第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六在加拉帕戈斯群島上，達爾文發(fā)現(xiàn)，這里不同島上的地雀各有其特點。這種現(xiàn)象使達爾文想到物種可能在不斷地變化著。各地的所見所聞，都說明隨著時間的推移，生物是在逐漸進化的。但是，當時達爾文還不能說明引起生物進化的原因?？疾鞖w來，達爾文就開始研究這個問題。達爾文耐心地收集資料和證據(jù)。他訪問過農(nóng)夫、種子供應店店主和家畜、家禽飼養(yǎng)人。他還親自飼養(yǎng)鴿子，觀察家鴿在人工飼養(yǎng)下所產(chǎn)生的變異。經(jīng)過大量的觀察和研究，達爾文終于成功地用自然選擇學說解釋了生物進化的原因，并于1859年出版了《物種起源》這部巨著，引起極大的反響。達爾文的進化論被恩格斯贊譽為19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一。“貝格爾號”艦的航行第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六（1）社會環(huán)境：政治上：資產(chǎn)階級革命的影響；經(jīng)濟上：資本主義經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)革命的推動；思想上：文藝復興、宗教改革、啟蒙運動解放了思想。（2）科學基礎：科學技術(shù)的進步和生物學知識的積累。細胞學說和生物進化的觀點等奠定了理論基礎。（3）自身實踐：達爾文的科學探索。二.科學——進化論1.進化論創(chuàng)立的歷史背景第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

1859年11月24日清晨，霧靄中，倫敦幾家書店的門口人聲鼎沸，人們爭先恐后地排隊購買剛出版的新書——《物種起源》。初版1250本書在發(fā)行的當天就被銷售一空?！瓡械挠^點震撼了世界，動搖了禁錮人們思想許多個世紀的特創(chuàng)論。

——引自《科學簡史》二.科學——進化論《物種起源》一書為什么能引起人們的熱情？什么觀點震撼了世界？2.進化論的創(chuàng)立者：達爾文第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六標志：1859年達爾文《物種起源》出版物種是不斷進化，是不斷從低級向高級發(fā)展；物競天擇，適者生存，自然選擇。問題一：進化論誕生的標志是什么？主要觀點有哪些？人類起源于古猿觀點：二.科學——進化論第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

達爾文認為長頸鹿的進化原因是：長頸鹿產(chǎn)生的后代超過環(huán)境承受能力（過度繁殖）；它們都要吃樹葉而樹葉不夠吃（生存斗爭）；它們有頸長和頸短的差異（遺傳變異）；頸長的能吃到樹葉生存下來，頸短的卻因吃不到樹葉而最終餓死了（適者生存）。第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六問題二：結(jié)合上述背景材料和教材有關(guān)達爾文科學探索過程的資料達爾文的科學探索過程給了我們哪些啟發(fā)？

在達爾文的自傳中，他這樣總結(jié)自己的一生，“最重要的是，愛好科學──不厭深思──勤勉觀察和收集資料──相當?shù)陌l(fā)明能力和常識”。達爾文尊重事實、勇于探索的科學精神。第二十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六1863年，赫胥黎發(fā)表《人類在自然界中的位置》，通過比較解剖學的研究，論證了“人的構(gòu)造和其他動物一樣，尤其和猿更接近”。它使人猿同祖論進一步得到了確立，促進了進化論的傳播。造物主的落幕赫胥黎（1825—1895）3.進化論的發(fā)展者：赫胥黎第三十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六以上兩圖是當時宗教人士為諷刺達爾文所作科學理論傳播的艱難第三十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六嚴復（1853—1921）《天演論》封面嚴復和《天演論》第三十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六陳獨秀（1880—1942）“進化論”與新文化運動新文化運動的前期,主要是傳播西方的民主與科學，即宣傳資產(chǎn)階級自由平等學說和達爾文的進化論。第三十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六4.生命起源產(chǎn)生的重大影響（1）挑戰(zhàn)了封建神學，否定了神創(chuàng)說，促進了人類認識的飛躍；

（2）把發(fā)展變化思想引入生物界，開創(chuàng)了生物科學發(fā)展的新時代；（3）對處于國家危亡時期的中國思想界也產(chǎn)生巨大震動。救亡圖存的變法運動和革命運動蓬勃興起。第三十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六坐落于英國蘇格蘭格拉斯哥市喬治廣場的詹姆斯·瓦特銅像（1832年修建）。愛迪生（1847—1931），美國著名發(fā)明大王，一生完成了2000多種發(fā)明。人類文明的引擎第三十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六■棉紡織業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新■棉紡織機器的發(fā)明表時間(18世紀)發(fā)明動力60年代中珍妮紡紗機人力60年代末水力紡紗機水力70年代末騾機水力80年代中水力織布機水力第三十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六■“萬能的原動機”■1785年，瓦特制成了改良的蒸汽機，人類社會由此進入“蒸汽時代”。第三十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六1.瓦特改良蒸汽機的過程：

18世紀中期，瓦特改進蒸汽機

——使蒸汽機成為“萬能的原動機”（效率顯著、可用于一切動力機械“原動機”）一.蒸汽動力與“蒸汽時代”蒸汽機是人類繼發(fā)明用火之后，在馴服自然力方面所取得的最大成果。有了蒸汽機的動力，工廠不必再建在水流湍急的地方。大規(guī)模生產(chǎn)不僅成為可能，而且成為必要。紡織業(yè)、采礦業(yè)和冶金業(yè)在蒸汽機的帶動下迅猛發(fā)展，機器制造業(yè)也繁榮起來。工廠大量出現(xiàn)，使原來恬靜的田園生活被打破，跨入一個新時代——蒸汽機時代。第三十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六蒸汽機車斯蒂芬孫汽船富爾敦第三十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六（為什么說蒸汽機是工業(yè)革命中最偉大的發(fā)明？）

1）解決了工業(yè)發(fā)展的動力問題；自然力（人力、畜力、水力、風力）

蒸汽2）改變了工業(yè)格局的分布；近水建廠交通發(fā)達、資源豐富3）出現(xiàn)了發(fā)明和使用機器的熱潮；4）促進了交通運輸業(yè)的發(fā)展。蒸汽輪船、蒸汽機車2.蒸汽機的意義使人類進入“蒸汽時代”第四十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六4.蒸汽機對社會發(fā)展的影響這是19世紀英國一個欣欣向榮的新興工業(yè)城市，它曾經(jīng)是寧靜的農(nóng)村，但蒸汽機和工廠的出現(xiàn)，使它變得濃煙蔽日，臭水橫流。第四十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六龐大的機器一刻不停地轉(zhuǎn)，這位工人彎著腰，以固定的方式用扳手擰緊螺母。他實際上變成了一個零件，失去了自己的思維。雖然創(chuàng)造的財富增加了，工人們卻失去了手工業(yè)時代曾經(jīng)有過的自由。第四十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六

出生在英國一個鐵匠的貧困家庭，只上過兩年小學，14歲當裝訂書籍的學徒。在七年的學徒期間，利用訂書的空閑時間，如饑似渴、廢寢忘食地閱讀了許多自然科學的書籍。后來，他毛遂自薦，在22歲時當了大化學家戴維的實驗助手。1831年，法拉第經(jīng)過7年反復試驗，發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象研究電磁感應現(xiàn)象的實驗示意圖法拉第■“科“”技”結(jié)合的典范■第四十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六發(fā)電機1866年，德意志科學家西門子研制成發(fā)電機

第四十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六1.法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象，為發(fā)電機的研制提供理論基礎。2.電氣技術(shù)的應用。例如：德國工程師西門子制成發(fā)電機。比利時人格拉姆制成了直流電動機。美國人愛迪生創(chuàng)建第一個發(fā)電站。英國倫敦首批用上電燈的馬路第四十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期六3.電氣技術(shù)