专题七专题七 近代以来科学技术的辉煌近代以来科学技术的辉煌古代科学技术古代科学技术近代科学技术近代科学技术研究对象研究对象研究方法研究方法两者关系两者关系近代科学技术的产生近代科学技术的产生分门别类分门别类整体考察整体考察科学实验，科学理论科学实验，科学理论直观感受，哲学思辨直观感受，哲学思辨两相分离两相分离密切结合密切结合 1 1、时间：、时间：1515世纪下半叶世纪下半叶 2 2、原因：、原因：在学习的过程中思考为什么在学习的过程中思考为什么1515世纪下半世纪下半叶以后西方的科学技术取得了辉煌的成就？叶以后西方的科学技术取得了辉煌的成就？ 3 3、古代和近代科学技术的区别、古代和近代科学技术的区别思想基础：思想基础：文艺复兴文艺复兴和和宗教改革宗教改革运动解放了人们的思想，运动解放了人们的思想，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到实验科学的实验科学的时代时代；物质基础：物质基础：新航路开辟后，各国通过海外殖民扩张与掠夺，新航路开辟后，各国通过海外殖民扩张与掠夺，大量资本积累促进了大量资本积累促进了资本主义经济的迅速发展。资本主义经济的迅速发展。政治基础：政治基础：新兴资产阶级新兴资产阶级在发展中要求掌握政权，在发展中要求掌握政权，对自然对自然科学的迫切需要科学的迫切需要。 理论基础：理论基础：以以伽利略伽利略为代表的科学家勇于探索的努力，为代表的科学家勇于探索的努力，奠定奠定了经典力学的了经典力学的理论基础。理论基础。（伽利略伽利略、笛卡尔、开普、笛卡尔、开普勒）勒）一、认识史上的飞跃一、认识史上的飞跃经典力学体系经典力学体系1 1、背景、背景牛顿捡到了哪些牛顿捡到了哪些“光滑的石子光滑的石子”和和“美丽的美丽的贝壳贝壳”？ “我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更为拾到比通常更光滑的石子光滑的石子或或更美丽的贝更美丽的贝壳壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。未探明的真理之海。” 牛顿临终遗言牛顿临终遗言 ( (万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。) ) 惯性定律惯性定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律作用和反作用定律物理运动物理运动三大定律三大定律万有引力万有引力定律定律经经典典力力学学体体系系2 2、经典力学的建立者经典力学的建立者牛顿牛顿 标志：标志：1687年牛顿出年牛顿出版版自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理。3 3、牛顿力学体系建立的意义牛顿力学体系建立的意义 构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的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。重要支柱。 对自然界的力学现象做了系统合理的说明，从而完成对自然界的力学现象做了系统合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。 标志着经典力学体系的形成，标志着经典力学体系的形成，是近代科学形成的标志。是近代科学形成的标志。4 4、经典力学体系的指导作用、经典力学体系的指导作用（1 1）根据万有引力定律，人们准确地算出地球的）根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平平均密度和扁平率均密度和扁平率，正确地解释了，正确地解释了潮汐的成因潮汐的成因。根据。根据这一定律，人们还算出了这一定律，人们还算出了宇宙运行规律宇宙运行规律，并由此发，并由此发现了现了海王星海王星. .思考：经典力学体系是否有局限性呢？思考：经典力学体系是否有局限性呢？（2 2）力学运动定律，引起了）力学运动定律，引起了近代自然科学的革命近代自然科学的革命，对对第一次工业革命第一次工业革命起了起了一定的指导和促进作用一定的指导和促进作用。（3 3）经典力学体系，证明了）经典力学体系，证明了理性理性的正确性，从而促的正确性，从而促进了进了启蒙运动启蒙运动的进一步发展。的进一步发展。1 1、17171818世纪，启蒙运动在欧洲兴起。启蒙世纪，启蒙运动在欧洲兴起。启蒙运动的两个关键的概念是进步和理性。启蒙思运动的两个关键的概念是进步和理性。启蒙思想家认为人类可以利用理性的力量保持不断的想家认为人类可以利用理性的力量保持不断的进步，从黑暗进入阳光。进步，从黑暗进入阳光。“理性理性”概念的形成概念的形成受到了下列哪一因素的直接影响？受到了下列哪一因素的直接影响？A A资产阶级代议制的逐渐建立资产阶级代议制的逐渐建立 B B经典力学体系的确立经典力学体系的确立C C达尔文物种起源的出版达尔文物种起源的出版 D D工业革命的兴起与发展工业革命的兴起与发展B B2 2科学的旅程科学的旅程认为，“在科学上，没有一在科学上，没有一个理个理论能能够说得到了完全的得到了完全的证明明，当新事，当新事实或或新的新的观察察结果出果出现时它必定有待于它必定有待于进一步的一步的检验和和审视。正是科学。正是科学这一不断自我一不断自我纠错的特性，的特性，使它成使它成为人人类理解自然机制最理解自然机制最为严谨也最也最为有有效的手段。效的手段。”下列史下列史实符合符合该论述的是述的是从从亚里士多德学里士多德学说到自由落体定律到自由落体定律 从神从神创论到生物到生物进化化论 从万有引力定律到从万有引力定律到电磁磁感感应理理论 从从经典力学到相典力学到相对论A A B B C C D DC C3 3下图为苹果公司最初的标记下图为苹果公司最初的标记( (牛顿在苹果树下看书牛顿在苹果树下看书),),外外框写着框写着“牛顿牛顿, ,一个永远孤独地航行在陌生思想海洋中的一个永远孤独地航行在陌生思想海洋中的灵魂灵魂. .”该公司作此选择最可能的理由是牛顿的经典力学该公司作此选择最可能的理由是牛顿的经典力学理论理论A A首次将人置于世界和社会的中心首次将人置于世界和社会的中心 B B使人类对微观世界的认识取得革命性进步使人类对微观世界的认识取得革命性进步 C C深刻揭示了时间和空间的本质属性深刻揭示了时间和空间的本质属性 D D用数学方法精确描述了宇宙运行规律用数学方法精确描述了宇宙运行规律D D基础基础：奥地利斯蒂芬对黑体的研究成果。：奥地利斯蒂芬对黑体的研究成果。标志标志：德国普朗克：德国普朗克关于正常光谱能量分关于正常光谱能量分 布定律的理论布定律的理论【阅读思考阅读思考】量子论是怎样诞生和发展的？量子论是怎样诞生和发展的？为什么量子论的出现是为什么量子论的出现是“驱走乌云的太阳驱走乌云的太阳”？影响：影响：标志着人类对客观规律的认识，开始从标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世宏观世界界深入到深入到微观世界微观世界。让人们根本上改变了近代物理学。让人们根本上改变了近代物理学中的传统观念中的传统观念, ,使物理学乃至整个自然科学的观念发使物理学乃至整个自然科学的观念发生了重大变革。生了重大变革。发展发展：（1 1）德国）德国爱因斯坦：解释光电爱因斯坦：解释光电 效应，得出光具有效应，得出光具有波粒二象性波粒二象性； （2 2）法国德布罗意：提出）法国德布罗意：提出物质波理论物质波理论； （3 3）奥、德物理学家：建立）奥、德物理学家：建立量子力学量子力学二、驱走乌云的太阳二、驱走乌云的太阳量子论量子论 关于相对论，有人说：这个形式简洁优美关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，100100年年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到今天，这里还有很多内容没有被秘，直到今天，这里还有很多内容没有被我们悟透。我们悟透。三、爱因斯坦的时空三、爱因斯坦的时空相对论相对论1 1、相对论的建立、相对论的建立-爱因斯坦爱因斯坦狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论相相对对论论打破经典力学的绝对时空观打破经典力学的绝对时空观进一步深化对时间空间和引进一步深化对时间空间和引力现象的认识力现象的认识19051905年年论动体的电动力学论动体的电动力学时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运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。动速度的变化而变化。物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，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，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空空间弯曲间弯曲的程度体现为引力场强度。的程度体现为引力场强度。 广义相对论第一次阐述了广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的四维时空和物质的分布相联系分布相联系的重要思想。的重要思想。2 2、相对论建立的、相对论建立的意义意义 爱因斯坦相对论的建立，爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理是对近代物理学理论框架的重大突破论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的，它不仅揭示了空间、时间的可变性，而且说明，无论是空间还是时间都不能可变性，而且说明，无论是空间还是时间都不能单独发生变化，时空的变化和时空结构同物质的单独发生变化，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。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，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是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。 量子论和相对论构成现代物理学的基本理论量子论和相对论构成现代物理学的基本理论框架。框架。相对论的发表标志着人类迈入相对论的发表标志着人类迈入现代科学技现代科学技术时代术时代。【合作探究合作探究】：相对论与牛顿力学的关系：相对论与牛顿力学的关系项目项目项目项目区别区别区别区别 关系（地位）关系（地位）关系（地位）关系（地位）牛顿牛顿牛顿牛顿力学力学力学力学体系体系体系体系与与与与狭义狭义狭义狭义相对相对相对相对论论论论牛顿牛顿牛顿牛顿宏观宏观宏观宏观物体物体物体物体低速低速低速低速运运运运动的客观规律动的客观规律动的客观规律动的客观规律狭义相对论打破绝对时间狭义相对论打破绝对时间狭义相对论打破绝对时间狭义相对论打破绝对时间和绝对空间，牛顿力学是和绝对空间，牛顿力学是和绝对空间，牛顿力学是和绝对空间，牛顿力学是相对论的一种特例。相对论的一种特例。相对论的一种特例。相对论的一种特例。但不但不但不但不是牛顿力学对全盘否定是牛顿力学对全盘否定是牛顿力学对全盘否定是牛顿力学对全盘否定, , , ,而是继承和发展。而是继承和发展。而是继承和发展。而是继承和发展。狭义狭义狭义狭义宏观宏观宏观宏观物体物体物体物体高速高速高速高速运运运运动的客观规律动的客观规律动的客观规律动的客观规律狭义狭义狭义狭义与与与与广义广义广义广义相对相对相对相对论论论论狭义狭义狭义狭义适用于高速运动适用于高速运动适用于高速运动适用于高速运动中的中的中的中的匀速匀速匀速匀速运动体运动体运动体运动体系系系系广义相对论第一次阐述四广义相对论第一次阐述四广义相对论第一次阐述四广义相对论第一次阐述四维时空和物质分布相联系维时空和物质分布相联系维时空和物质分布相联系维时空和物质分布相联系的的重要思想。的的重要思想。的的重要思想。的的重要思想。广义广义广义广义适用于高速运动适用于高速运动适用于高速运动适用于高速运动中的中的中的中的加速加速加速加速运动体运动体运动体运动体系系系系4 4它它“使人们的认识由低速领域扩大到高速领使人们的认识由低速领域扩大到高速领域，由宏观领域延伸到宇宙领域，人们第一次深域，由宏观领域延伸到宇宙领域，人们第一次深刻地认识到时间、空间和物质的运动相互依赖。刻地认识到时间、空间和物质的运动相互依赖。”“”“它它”指的是指的是A A伽利略的自由落体定律伽利略的自由落体定律 B B普朗克的量子论普朗克的量子论C C牛顿的经典力学牛顿的经典力学 D D爱因斯坦的相对论爱因斯坦的相对论D D5 5爱因斯坦的相对论修正了经典力学体系，并爱因斯坦的相对论修正了经典力学体系，并非否定。在相对论中，牛顿三大定律依然正确，非否定。在相对论中，牛顿三大定律依然正确，只不过在分析问题时还要考虑到相对论的效应而只不过在分析问题时还要考虑到相对论的效应而已。以上阐述的相对论与经典力学的关系是已。以上阐述的相对论与经典力学的关系是A A各自独立各自独立 B B继承与发展继承与发展 C C否定与对立否定与对立 D D否定与发展否定与发展B B6 6“这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。以及支配它们变化的能量过程的有用理论。”下下列有关列有关“这一发现这一发现”的表述，错误的是的表述，错误的是A A有助于解释光电效应有助于解释光电效应 B B推动了现代物理学的重大发展推动了现代物理学的重大发展C C揭示了时空的本质属性揭示了时空的本质属性 D D促进了人们深入认识微观世界促进了人们深入认识微观世界C C为什么为什么15世纪下半叶以后西方的世纪下半叶以后西方的科学技术取得了辉煌的成就？科学技术取得了辉煌的成就？a.欧洲资本主义萌芽，为近代自然科学的兴起奠定了欧洲资本主义萌芽，为近代自然科学的兴起奠定了物质基础物质基础（物质基础物质基础）b.新兴资产阶级在发展中要求掌握政权，对自然科学新兴资产阶级在发展中要求掌握政权，对自然科学的迫切需要。（的迫切需要。（政治上政治上）c.文艺复兴以来，崇尚科学、知识、注重实验，鼓励文艺复兴以来，崇尚科学、知识、注重实验，鼓励探索未知世界。（探索未知世界。（思想条件思想条件）d.新航路开辟，重商主义，殖民扩张，资产阶级为了新航路开辟，重商主义，殖民扩张，资产阶级为了满足日益扩大的市场需求，迫切需要革新科技来提高满足日益扩大的市场需求，迫切需要革新科技来提高生产，征服世界。（生产，征服世界。（生产经验、技术能力生产经验、技术能力）e.科学家勇于探索的精神。科学家勇于探索的精神。【分析比较分析比较】中西近代（中西近代（15C）科技发展原因比较）科技发展原因比较从经济、政治、思想、对外几个方面着手从经济、政治、思想、对外几个方面着手科学家科学家主要成就主要成就意义意义伽利略伽利略自由落体定律自由落体定律为经典力学奠定基础为经典力学奠定基础注重科学研究方法注重科学研究方法牛顿牛顿自然哲学的数学原自然哲学的数学原理理（物体运动三大（物体运动三大定律和万有引力定律）定律和万有引力定律）标志着牛顿力学体系的形成标志着牛顿力学体系的形成标志着近代科标志着近代科学的形成学的形成爱因斯坦爱因斯坦相对论（狭义、广义）相对论（狭义、广义）、光速不变原理、光速不变原理P122和和123页页为现代自然为现代自然科学和现代科学和现代技术革命提技术革命提供了重要的供了重要的理论基础理论基础解释光电效应出现的解释光电效应出现的现象和光的本质现象和光的本质进一步推动了量子论的发展进一步推动了量子论的发展普朗克普朗克量子论量子论P122页。（改变了页。（改变了使使重大变革重大变革 ）物理学重大进展的主要成就及意义物理学重大进展的主要成就及意义伽利略伽利略（1564156416421642），），伟大的意大利伟大的意大利物理学家和物理学家和天文学家天文学家，他开创了以实他开创了以实验事实为根据并具有严密验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式逻辑体系和数学表述形式的近代科学的近代科学，被誉为，被誉为“近近代科学之父代科学之父”。他第一个。他第一个把望远镜对准天空进行观把望远镜对准天空进行观测，出版了测，出版了星空使者星空使者一书。一书。16321632年，他出版了年，他出版了关于托勒密和哥白尼两关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话大世界体系的对话，把，把哥白尼的学说推到了最终哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。胜利的阶段。伽利略奠定的基础伽利略奠定的基础（1）成就：）成就：（2）意义：）意义：创立科学的研究方法：创立科学的研究方法：物理学：物理学：天文学：天文学：观察、实验和推理观察、实验和推理实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。定律等。自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼证明了哥白尼“日心说日心说”的正确性。的正确性。伽利略与望远镜伽利略与望远镜1717世纪初，伽利略发明世纪初，伽利略发明了第一架天文望远镜，了第一架天文望远镜，在发现木星的四颗大卫在发现木星的四颗大卫星之后，看到了犹如一星之后，看到了犹如一把弯镰的金星。伽利略把弯镰的金星。伽利略在在星际使者星际使者一书中一书中向人们报告了自己的发向人们报告了自己的发现。这一重大发现有力现。这一重大发现有力地驳斥了地心说，为哥地驳斥了地心说，为哥白尼的日心体系提供了白尼的日心体系提供了一个强有力的证据。一个强有力的证据。 1590 1590年，年，伽俐略伽俐略在斜塔在斜塔的顶层做自由落体运动实的顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差验，让两个重量相差1010倍倍的铁球，同时从塔顶落下，的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚人雄辩地一举推翻了束缚人们近们近20002000年的希腊学者年的希腊学者亚亚里士多德里士多德关于重量不同的关于重量不同的物体，其下落的速度也不物体，其下落的速度也不相同的相同的“物体下落速度与物体下落速度与重量成正比重量成正比”的理论。的理论。伽伽俐略开创了实验物理的新俐略开创了实验物理的新时代，为经典力学的创立时代，为经典力学的创立奠定基础。奠定基础。途径：实验、计算。途径：实验、计算。启示：实践是检验真理的唯一标启示：实践是检验真理的唯一标准。准。【合作探究合作探究】1：你认为伽利略：你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键途能够确定自由落体定律的关键途径是什么？你有何启示？径是什么？你有何启示？（1）成就：）成就：（2）意义：）意义：创立科学的研究方法：创立科学的研究方法：物理学：物理学：天文学：天文学：观察、实验和推理观察、实验和推理实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。定律等。自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼证明了哥白尼“日心说日心说”的正确性。的正确性。开创了开创了以实验事实为根据以实验事实为根据并具有并具有严密逻辑体系严密逻辑体系的的近代科近代科学学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。伽利略在天文学上的发现和观点，伽利略在天文学上的发现和观点，摧毁了教会的信条摧毁了教会的信条而而证明了哥白尼学说的正确。证明了哥白尼学说的正确。伽利略奠定的基础伽利略奠定的基础