K12学习第四单元 近代以来世界的科学发展历程教案.docx
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K12学习第四单元近代以来世界的科学发展历程教案
第四单元 近代以来世界的科学发展历程教案
第四单元 近代以来世界的科学发展历程
第11课 物理学的重大进展
知识点一 经典力学
．背景
文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。
16世纪末17世纪初，伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。
2．建立
提出：
1687年，牛顿出版了《自然哲学的数学原理》。
内容：
物体运动三大定律和万有引力定律等。
特征：
①以实验为基础。
②以数学为表达形式。
3．地位及作用
经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。
后来，根据万有引力定律，人们发现了海王星等。
为什么16世纪中期以后科学会出现新时期？
农业、手工业、商品经济发展，社会经济发展，资本主义萌芽并发展，生产经验的积累，技术能力的提高，提供了物质基础。
文艺复兴运动、宗教改革、启蒙运动的影响。
科学家的刻苦钻研、追求真理、勇于探索的科学精神。
【题1】 关于伽利略的力学成就的评述，正确的是
①标志着经典力学体系的建立 ②开创了实验科学的时代
③标志着物理学的真正开端 ④是人类思想史上的伟大成就之一
A．①②③
B．②③④
c．①③④
D．①②④
答案 B
解析 伽利略的力学成就为经典力学的建立奠定了基础，标志着物理学的真正开端。
另外，伽利略开创的一系列科学研究方法使其成为近代实验科学的奠基者，是人类思想史上的伟大成就之一。
本题正确答案为B。
知识点二 相对论的创立
．背景
19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。
德国物理学家爱因斯坦多年的研究。
2．内容
狭义相对论：
物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
广义相对论：
空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。
3．意义
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。
它也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。
牛顿经典力学与相对论的关系怎样？
牛顿在17世纪提出了经典力学。
包括物体运动三大定律和万有引力定律等，这些定律有一个共同的前提，即物体在低速运动的情况下这些定律才适用。
1905年爱因斯坦提出狭义相对论。
指出时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化。
从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，揭示了时间与空间的本质属性。
总之，从内容和体现的思想来看，相对论发展了牛顿力学，把牛顿力学概括在相对论力学中，牛顿力学只是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。
【题2】 从经典力学到相对论的发展表明
①任何科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现 ②人类对自然界的认识是随着时代的前进而不断发展的 ③人类开始从宏观世界深入到微观世界认识规律 ④科学的发展是无止境的
A．①②③④
B．①②④
c．②③④
D．①②③
答案 B
解析 此题考查学生对世界近现代物理学发展的综合认识能力。
①②④从科学发展的继承性、特点等角度作了正确阐释。
相对论着重研究宏观世界高速运动的物体。
知识点三 量子论的诞生与发展
．背景
19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，人们对物质的认识深入到了原子内部。
大量的实验表明，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。
2．诞生
时间：
1900年，德国物理学家普朗克提出了量子假说。
内容：
辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。
3．发展
爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应。
丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。
20世纪30年代，量子力学建立起来。
4．意义
使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。
与相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。
推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
为什么说量子理论和相对论是现代物理学的两大支柱？
〖HTF〗经典物理学所适用的主要是我们日常生活中的物理现象，但在宏观的宇宙世界和微观的粒子世界面前，就显得不太够用了。
量子论的形成标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界；同时，在量子论基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。
相对论的提出否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，推动物理学发展到一个新的高度。
量子论和相对论弥补了经典物理学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。
【题3】 中新社台北4月19日电：
19日晚7时许，世界第一高楼——台北101大楼呼应“物理照亮世界”的活动：
点亮灯光，凸现“E=mc2”，纪念伟大的科学家爱因斯坦发表相对论100周年。
相对论提出的历史意义有
①是物理学思想的一次重大革命
②否定了经典力学的绝对时空观
③深刻地揭示了时间和空间的本质属性
④树立了新的时空观、运动观、物质观
A．①②③
B．①②③④
c．①③④
D．②③④
答案 B
解析 爱因斯坦发表相对论是物理学领域最伟大的革命，在很大程度上缓解了19世纪末出现的经典物理学的危机，创立了一个全新的物理学世界，极大地拓展了物理学的应用领域。
同时，相对论也打破了经典物理学绝对化的思维，揭示了时空的可变性、时空变化的联系性，形成了全新的时空观、运动观和物质观，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对自然科学和哲学产生了极其深远的影响。
【史料文本】 阅读教材P54“伽利略面对教会的审判”插图和[历史纵横]。
【信息解读】 一可以看到伽利略对物理学作出的重大贡献，二可以得知教会对伽利略的迫害，反映了当时教会对人们思想的压制。
【史料应用】 1.关于右图的物理学理论的说法正确的是
A．最早是在17世纪初伽利略在实验中发现的
B．图示表明，大球先落地，小球后落地
c．图示表明，小球先落地，大球后落地
D．是哥白尼“日心说”的有力证据
答案 A
【史料文本】 阅读教材P55[资料回放]和[历史纵横]。
【信息解读】 通过对材料的阅读，可以看出牛顿谦逊的优良品德和对科学的敬畏，以及实事求是、脚踏实地的科学态度，也反映了牛顿经典力学的巨大威力。
【史料应用】 2.下列对牛顿力学体系的表述，不正确的是
A．其内容就是物体运动三大定律
B．把天上和地上的物体运动概括在同一个理论之中
c．是人类对自然规律的第一次理论性的概括和综合
D．牛顿力学体系具有相当的科学性、预见性
答案 A
解析 牛顿力学体系的内容包括物体运动三大定律和万有引力定律等，A项表述不确切。
思考：
你认为应该怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？
方法点拨 本题主要考查学生的理解分析能力。
回答时应突出两人的贡献，分清两人的研究领域。
答案要点 牛顿确立了万有引力定律和运动三大定律，之后光学、电磁学等与力学进一步统一，大大推动了物理学的发展。
牛顿力学研究的是宏观世界。
爱因斯坦打破了牛顿以来传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理，1916年爱因斯坦的相对论发展了牛顿力学。
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。
【变式1】 XX年8月24日，在捷克首都布拉格举行的国际天文学联合会大会通过行星的新定义，1930年发现的冥王星“惨遭降级”。
发现冥王星的理论依据是
A．哥白尼的“太阳中心说”
B．伽利略的科学理论
c．牛顿经典力学理论
D．爱因斯坦的相对论
答案 c
解析 牛顿的经典力学用严格的数学方法和逻辑思维把宇宙的运动统一起来，对预见物理现象有决定意义，冥王星的发现正是根据万有引力定律计算出来的。
故正确答案为c项。
一、本课测评
思考：
相对论和量子论的出现，有什么意义？
方法点拨 本题主要考查准确识记和理解教材中的知识，根据教材知识直接回答即可。
答案要点 量子论和相对论弥补了经典物理学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。
量子论和相对论的创立使人们的认识深入到新的层次和领域，特别是发现了微观物质的运动规律，为现代自然科学和现代技术革命提供了重要的理论基础。
它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人类认识世界的角度和方式，在人类思想史上占有极其重要的地位。
【变式2】 20世纪初，现代物理学的两大支柱诞生。
它们为人们辩证地看待世界和认识微观世界提供了重要途径。
这两大支柱是
①“地心说” ②牛顿力学体系 ③相对论 ④量子论
A．①④
B．②③
c．③④
D．②④
答案 c
二、学习延伸
了解20世纪核能研究发展的基本情况，谈一谈这一研究的发展对人类社会产生了哪些影响。
方法点拨 可以查阅资料或上网查询，找出核能的发展史实，然后一分为二地看待核能源问题。
答案要点 二战期间，德国法西斯与美国竞相发展核武器，1945年，美国在日本投放原子弹，苏联也在1949年试验成功原子弹，1957年苏联建成核电站，1964年中国制造出了原子弹。
核能的研究，一方面使人类处在核战争的阴影之下，另一方面，核能的和平开发与利用，又给人们带来了生活的便利。
课程标准
课标追问
要点提示
了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位；知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
。
.简述经典力学的主要内容及意义。
内容：
物体运动三大定律和万有引力定律等。
意义：
经典力学体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。
后来，根据万有引力定律，人们发现了海王星等。
2.简述相对论的内容及意义
内容：
①狭义相对论：
物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
②广义相对论：
空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。
意义：
①相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。
②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。
③它也发展了牛顿力学，将其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.简述量子论的内容及意义。
。
内容：
辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。
意义：
①使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步。
②与相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。
③推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式
基础巩固
．伽利略被称为是“天上的哥伦布”，这是因为他
A．发现了落体定律
B．为经典力学奠定了基础
c．在天文学方面的巨大贡献
D．注重实践和实验
答案 c
解析 本题考查学生的比较分析能力。
哥伦布发现新大陆，伽利略发现了许多用肉眼看不见的天体，故选c项。
2．下列关于经典力学体系的表述正确的是
①其形成的标志是《自然哲学的数学原理》的发表 ②它以实验为基础，以数学为表达形式 ③其建立标志着近代科学的形成 ④该体系并不是尽善尽美的
A．①②③④
B．①②④
c．①③④
D．①②③
答案 A
解析 把握牛顿经典力学体系的两个基本特征：
一是实验，二是数学化，即以实验为基础，以数学为表达形式。
3．物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。
这是哪一理论的内容
A．惯性定律
B．万有引力定律
c．狭义相对论
D．广义相对论
答案 c
4．爱因斯坦相对论的提出，是物理学领域的一场伟大革命。
它
A．否定了牛顿的力学原理
B．借鉴了法国科学家的学说
c．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性
D．修正了能量、质量相互转化的理论
答案 c
解析 19世纪末，新实验同经典物理学理论发生了矛盾，物理学出现了危机。
爱因斯坦的相对论揭示了空间、时间、物质、运动之间的本质上的统一性，解决了这一问题。
5．与爱因斯坦“狭义相对论”不符合的是
A．时间、空间、质量、运动都是相对的
B．质量随物体运动速度的增大而增加
c．空间、时间不可能离开物质而单独存在
D．时间、空间会随物体运动变化而变化
答案 c
解析 c项是爱因斯坦“广义相对论”的内容。
6．美国《时代》周刊曾选出了多名20世纪的风云人物。
《时代》周刊认为其中一名“在许多科技领域里，特别是在探索和利用原子和宇宙的多种作用力方面，他是值得人们记忆的人。
”这位“风云人物”应该是
A．牛顿
B．爱因斯坦
c．达尔文
D．居里夫人
答案 B
解析 注意题干中的“原子”一词，联想到相对论与原子弹。
7．激光器的发明是下列哪一理论推动的结果
A．经典力学
B．相对论
c．量子论
D．进化论
答案 c
解析 根据量子论的观点，光是由具有能量的基本单位量子组成的，激光器就是利用光能做功的机器。
能力提升
8．发现万有引力定律的物理学家是
A．库仑
B．伽利略
c．牛顿
D．爱因斯坦
答案 c
解析 万有引力定律、牛顿运动定律均属于经典力学的知识，牛顿是这一理论体系的建立者。
牛顿是站在伽利略等巨人肩膀上取得成功的，库仑定律是库仑发现的电学规律。
9．一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 牛顿力学体系定律以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来，对人类解释与预见物理现象有决定性的意义，A、c、D三项所说的人物不符合题意。
0．19世纪，西方人宗教信仰的虔诚度降低。
与这一趋势形成无关的科学家是
A．牛顿
B．达尔文
c．爱因斯坦
D．伽利略
答案 c
解析 c项爱因斯坦在20世纪初提出相对论，与题干中要求的“19世纪，西方人宗教信仰的虔诚度降低”不符合。
1．阅读下列材料：
材料一 但是，正是在物理学领域，牛顿进行了最有意义的研究。
在这方面，他以伽利略的研究为基础，将后者的成果发展到辉煌的顶点。
牛顿的一个朋友叙述了这位伟大的科学家是如何在观察果园里的苹果从果树上掉下来时，受到解决这一难题的暗示的。
——斯塔夫里阿诺斯《全球通史》
材料二 但是，在某些方面，特别是在教士中间，却存在着激烈的反对。
这是可以理解的，因为正如以往哥白尼的天文学体系废除了地球在宇宙的中心地位一样，达尔文主义似乎废黜了人类在地球历史上的中心地位。
——斯塔夫里阿诺斯《全球通史》
材料三 20世纪初，在物理学领域掀起了一场伟大的革命，取得了一系列辉煌成果，爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论则是这场革命中最伟大的理论成果。
——齐鲁书社《世界文化简史》
请回答：
根据材料一，分析“伽利略的研究”指什么。
牛顿是如何将其“发展到辉煌的顶点”的？
根据材料二，分析哥白尼的主要科学成就是什么。
达尔文在生物学上的主要贡献是什么？
其标志是什么？
内容是什么？
根据材料三，分析相对论和量子论各是怎样提出的？
有何意义？
答案 伽利略提出的落体定律。
牛顿提出万有引力定律。
哥白尼提出“日心说”。
达尔文创立生物进化论。
其标志是1859年发表的《物种起源》。
内容：
达尔文认为，一切生物都经历了由低级向高级，由简单到复杂的发展过程；他提出，生物不是不变的，而是会发生变异的，生物界现存的物种具有共同的原始起源，不同物种的变异是“自然选择”的结果。
生存竞争和自然选择是生物界的普遍规律。
1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，1916年，完成了广义相对论的最终形式，二者统称为相对论；1900年，普朗克提出了量子假说，宣告了量子论诞生。
意义：
量子理论和相对论弥补了经典物理学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。
2．阅读材料，回答问题：
20世纪初，爱因斯坦从相对论的思想出发，提出了著名的质量能量公式，揭示出人类可以将物质的部分质量直接转换为巨大的、并能被人类直接利用的能量。
这为核开发提供了理论依据。
德国科学家十分重视这一理论的军事价值，在相关研究中处于世界领先地位。
第二次世界大战爆发之后，爱因斯坦向美国总统罗斯福建议，应该抢在纳粹之前研制出原子弹。
罗斯福接见了这位科学家后决定：
要赶在德国人之前造出原子弹。
美国政府从事原子弹的制造是完全秘密的，爱因斯坦本人也不知道。
但当他知道德国没有制成原子弹，而美国已成功后，感到沉重和不安。
他说，如果他知道德国不会制造原子弹，他就不会为“打开这个潘多拉魔匣做任何事情”。
爱因斯坦得知美国向广岛和长崎投下原子弹，平民伤亡惨重时，感到非常痛心。
他说，致信罗斯福提议研制核武器，是自己一生中最大的错误和遗憾。
他甚至懊悔当初从事科研，“早知如此，我宁可当个修表匠”。
爱因斯坦的做法究竟是对还是错？
从这件事情中，我们能得到什么启发？
答案 爱因斯坦是基于他维护人类和平的热忱而做出上述举动的，故而正确。
启发：
科学研究应该用于促进社会发展、保障人类和平等方面；科学对军事技术进步的推动作用巨大，有时能起到以暴制暴从而换取和平的作用；科学研究的初衷，与其后的实际应用的效果之间可能会出现较大偏差等。
第12课 破解生命起源之谜
知识点一 教会的禁锢
．原因
在古代，人们相信神创造了人类和世界万物。
在欧洲封建社会，基督教会是封建统治的精神支柱。
2．表现
基督教宣扬，世界上的一切都是由上帝创造的。
教会指责那些敢于挑战神学说教的思想为“异端”。
生物学家只能在不触犯教会禁令和神学教义的前提下，对动植物的形态、生理和分类进行具体的研究，致使生物学研究进展缓慢。
基督教的上帝创世说和精神独裁
关于人类起源问题世界各民族传统文化中几乎都有神创说。
在欧洲文化中则强调上帝创世说。
基督教的上帝创世说。
欧洲封建社会时期，基督教是当时人们普遍信仰的宗教，基督教神学由此成为包括和贯通一切的“科学的皇后”。
基督教神学认为上帝创造了世界宇宙万物，上帝是一切存在的本原。
为适应封建统治者的需要，基督教神学还为现实社会的不平等进行辩护，成为封建统治的精神支柱。
基督教神学教义被奉为金科玉律，一切与其不符的学说则统统被斥为“异端”，而遭无情打击和迫害，由此形成了基督教神学的精神独裁。
【题1】 关于基督教神创说的叙述，正确的是
①世界上的一切都是由上帝创造的 ②亚当、夏娃是人类的祖先 ③挑战“神创说”的思想被斥为“异端” ④认为人类是自然选择的产物
A．①②③④
B．①②③
c．②③④
D．①②④
答案 B
解析 欧洲古代的上帝创世说，被中世纪的天主教会加以神化，成为天经地义的权威理论，绝不容许人们提出相左的“异端”学说。
④是达尔文进化论的内容。
知识点二 拉马克和早期生物进化思想
．条件
文艺复兴以后，面向现实世界、重视实践、崇尚理性的追求蔚然成风。
17～18世纪，资产阶级革命和工业革命相继发生，人们的视野不断拓宽，思想更加开放。
细胞学说的确立，为生命科学的研究奠定了基础。
2．提出
9世纪初，法国生物学家拉马克提出。
3．内容
提出生物从低级向高级发展进化的观点。
提出两个著名的原则——“用进废退”和“获得性遗传”。
4．意义：
早期的生物进化思想开始形成。
细胞学说
细胞学说是德国植物学家施莱登和动物学家施旺于1839年创立的。
它认为一切动植物都由细胞组成，每个细胞不仅能独立地活动，而且能作为整个机体的组成单位而行使其功能。
1855年，德国细胞病理学家微耳提出，细胞只能由既存的细胞分裂产生。
动植物的生长和繁殖是细胞分裂的结果。
细胞学说被恩格斯认为是19世纪自然科学三大发现之一。
【题2】 最早提出生物从低级向高级发展进化观点的科学家来自
A．德意志
B．法国
c．英国
D．美国
答案 B
解析 法国生物学家拉马克于19世纪初提出了生物从低级向高级发展进化的观点。
知识点三 达尔文与进化论
．标志
859年，英国科学家达尔文发表了《物种起源》一书，创立了生物进化论。
2．内容
发展进化：
生物是进化而来的，它们经历了由低级向高级、由简单到复杂的发展过程。
自然选择：
生物现存的物种具有共同的原始起源，不同物种的变异是“自然选择”的结果。
物竞天择：
生物为了生存和繁育后代，必须适应或对付周边环境的挑战，还必须与其他种类的生物相互竞争，同时，生物个体之间还存在着本种类内部的竞争。
适者生存：
凡是能够较好地适应环境而发生变异的个体，将获得较多生存和繁殖的机会，而那些发生了有害变异的个体则将遭到淘汰。
3．影响
生物进化论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，有力挑战了封建神学创世说。
在教会和保守势力看来，这不仅是对神和宗教的极大亵渎，更是对人类尊严的莫大伤害。
支持达尔文的人称他是“生物学领域的牛顿”。
为什么把达尔文称为“生物学领域的牛顿”？
牛顿力学对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明和解释，它提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，这些定律构成了一个统一的体系，把天上和地上的物体运动概括在一个理论中，从此，它把神从无生命的研究领域驱逐出去，使科学摆脱了神学的束缚。
而达尔文的进化论给上帝创造万物说以致命一击，它证明了今天的整个有机世界——植物、动物，包括人在内，都是延续亿万年的发展过程的产物。
【题3】 达尔文被当时的人们称为“生物学领域的牛顿”，这主要是因为
A．达尔文和牛顿分别在生物学领域和物理学领域取得了重大成就
B．达尔文和牛顿对科学发展的贡献是巨大的
c．达尔文和牛顿的学说都否定了基督教神学的权威
D．达尔文和牛顿的学说是一脉相承的
答案 D
解析 17世纪的牛顿把“造物主”从无生命现象的研究领域中驱逐了出去，19世纪的达尔文又把“造物主”从有生命现象的研究领域中驱逐了出去，因而达尔文被称为“生物学领域的牛顿”。
【史料文本】 阅读教材P58[历史纵横]和P59
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