第11课　物理学的重大进展

标准要求
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。
伽利略（1564—1642），伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了《星空使者》一书。1632年，他出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。
伽利略受审
牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这是一种极高的荣誉。
牛顿（ 1642—1727）

建立——牛顿
牛顿的成果

牛顿的贡献
1. 经典力学体系——标志近代科学的形成
2.促进了资本主义的两次科技革命的出现
牛顿有哪些重要贡献？其中最重要的是什么？
数学：二项式定理，微积分

光学：发现太阳光的光谱，微粒说

天文学：发明反射式望远镜等

力学：《自然哲学的数学原理》
物体运动三大定律；万有引力定律
——形成经典力学体系

经典力学体系
注重实验 数学化
特征：
建立的标志：
《自然哲学的数学原理》
运用：
海王星、冥王星的发现
【思考】结合教材所学内容，请谈谈经典力学有哪些特点及缺陷？
1、显著特征
1）注重实验
2）数学化
2、适用范围（局限性）
只适用于物体运动的低速状态，是绝对的时空论；
只适用于宏观物体（宏观世界）的运动。
爱因斯坦
（1879-1955）
1905-1915年
提出了相对论，发展了牛顿力学。
二、相对论的创立  ——爱因斯坦
相对论的内容：
（1）狭义相对论：物体运动时，质量会随物体运动速度增长而增加，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。
相对论的意义：
（1）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空间观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。
（2）相对论发展了牛顿力学，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。
相对论和经典力学有何关系？
1、相对论否定了经典力学的绝对时空观；
2、相对论发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例；
3、牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着人们的物理学思想。
产生： 1900年普朗克提出量子假说，他认为，辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。这一假说宣告了量子论的诞生。
三、量子论的诞生与发展
量子论的发展：
（1）爱因斯坦首先认识到量子概念，利用原子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。
（2）丹麦物理学家玻尔在此基础上提出了有关原子的量子理论。
（3）20世纪30年代量子力学建立起来。
量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。
量子论和量子力学的意义：
（1）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。
（2）量子论和相对论构成了现代物理学的基础。
（3）改变了人们认识世界的角度和方式。
相对论和量子论提出的意义
相对论和量子论一起，构成了现代物理学的基础。相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。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，改变了人们认识世界的角度和方式。

物理学的发展
经典力学：奠基：伽利略（16C末-17C初）
建立：牛顿（17C晚期）

相对论：爱因斯坦
量子论：普朗克
19世纪末20世纪初
物理学发展的过程
经典力学：
解析低速运动、
宏观世界物理
现象
近代物理学
相对论：
微观世界、
高速运动
量子论：
解释微观世
界物理现象
现代物理学
为相对论的提出奠定基础
继承和发展了经典力学
经典力学、相对论、量子论的关系
每课要述
探索生命起源之谜
课标要求：
简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源。
亚当与夏娃
在上帝创世的第六天，上帝耶和华按照自己的模样用泥土造了一个男人，取名叫“亚当”，并且在东方造了
个花木繁茂、到处长着鲜美的果子的伊甸园给亚当居住。后来，上帝感到亚当一个人很孤独，就用亚当的一根肋骨又造了一个女人并取名叫“夏娃”。
后来，夏娃偷吃了禁果，惹怒了上帝，上帝就把亚当和夏娃赶出了伊甸园贬到尘世里生活了。他们的后代不断地在地上繁衍。亚当和夏娃便成为了以后所有人类的祖先。
——《圣经》
一.神学※教会的禁锢——“上帝创世说”
1、上帝创世说的主要内容
基督教宣扬，世界上的一切，包括人，都是由上帝创造的。
2、上帝创世说的影响
（1）基督教会在欧洲成为精神支柱，被视为天经地义。
哥白尼
布鲁诺
（2）基督教会打击异端，致使生物学研究进展缓慢。
一.神学※教会的禁锢——“上帝创世说”
结合材料探寻达尔文进化论诞生的背景
二.科学※破解生命起源之谜——进化论
1、创立标志
1859年，达尔文发表《物种起源》一书，标志着生物进化论的诞生。
2、诞生背景（19C五六十年代）
政治上：资产阶级革命的影响；
经济上：工业革命的推动；
思想上：文艺复兴、启蒙运动解放了思想；
科学上：细胞及细胞学说的发展；
拉马克早期生物进化思想的形成；
主观上：达尔文的科学探索。
科学与宗教在人类起源问题上产生的分歧及其根源
从世界观方面说，宗教是建立在唯心主义世界观基础上的，而科学是从唯物主义立场出发的
从方法论方面说，宗教学说是没有经过实践检验的，科学是建立在实验和观察研究基础上的
从政治方面来说，宗教实际上是统治阶级维护特权的工具，科学是要追求民主和平等
分歧：
科学：生命是自然界进化的结果
宗教：生命是神创造的
根源：
4、影响
（1）对宗教界：挑战封建神学，否定神创说，促进人类的认识飞跃;(把造物主（神）从有生命现象的研究领域驱逐出去，促进了欧洲的思想解放，他被称为“生物学领域的牛顿”。)
（2）对科学界：把发展变化的思想引入生物界，开创了生物科学发展的新时代；
（3）对哲学界：为马克思主义的发展提供自然史基础；
（4）社会影响：
①成为资产阶级反对封建特权的思想武器；
②对处于国家危亡时期的中国思想界产生了巨大震动；
③“优胜劣汰”被殖民者利用，成为他们推行强权政治和霸权主义的理论依据。
二.科学※破解生命起源之谜——进化论
【思考】14—19世纪，欧洲在思想领域、天文学领域、物理学和生物学领域如何挑战封建神学？
1、14—17C文艺复兴提倡人文主义，肯定人的价值和尊严，把神从人们的生活中驱逐出去；
2、16C哥白尼提出日心说，把神从天文学领域驱逐出去；
3、17C牛顿创立经典力学，提出了物体运动三大定律和万有引力，把物体运动和天体运动概括到同一个理论之中，把造物主（神）从无生命现象研究领域驱逐出去；
4、19C达尔文创立生物进化论，认为生物是进化而来的，把造物主（神）从有生命现象的研究领域驱逐出去。
近代自然科学的主要成就
16C哥白尼“日心说”和伽利略的论证（望远镜）
16C末17C初伽利略“自由落体定律”
17C牛顿经典力学（三大定律、万有引力）
20C初爱因斯坦相对论和普朗克量子论
细胞学说、 19C初拉马克早期生物进化思想
19C中期达尔文进化论
（第一次工业革命）瓦特蒸汽机
（第二次工业革命）电磁感应理论、发电机
（第三次科技革命）互联网
天文学：
物理学：
生物学：

蒸汽技术：
电气技术：
信息技术：
每课要述
从蒸汽机到互联网
课标要求：
以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例，说明科学技术进步对社会
发展的作用；以网络技术为例，理解现代信息技术对人类社会的影响。
1.背景 2.过程
3.影响
— “蒸汽时代”
— “信息时代”
— “电气时代”
1.过程 2.影响
1.过程 2.影响
从蒸汽机到互联网
“蒸汽时代”
一、背景：
1、政治：
17世纪末英国资产阶级革命胜利
2、经济：
18世纪工场手工业发展使机器生产成为可能，要解决动力问题
3、技术：
科学技术为生产提供发现和发明
二、过程：
1、18世纪60年代：单动式蒸汽机：装有冷凝器；
2、18世纪80年代：联动式蒸汽机：曲柄机构、自动调节速率。——“万能蒸汽机”（可适应不同工厂的需要）
瓦特改良蒸汽机
“蒸汽时代”
一、背景：政治、经济、技术
二、过程：
瓦特改良蒸汽机
三、影响：
1、19世纪三四十年代，蒸汽机在欧美广泛使用，人类进入“蒸汽时代”。
2、解决了工业发展中的动力问题，工场手工业转变为机器大工业工厂，社会化大生产逐渐形成。
3、加快了城市化建设出现了许多工业化城市和工业国家。
4、促进了通运输工具的发展
5、加强了世界各地的联系，世界日益成为一个整体资本主义世界基本形成
(1)环境污染开始。
以化石燃料、以燃煤动力为基础,通过大量消耗自然资源、排放工业污水来发展经济,造成了环境污染，汽车产生的废气、工业污水、臭氧层破坏、温室效应、大气土壤中的有害物质等。
(2)社会贫富差距拉大。
资本家越来越富有,工人越来越贫穷，人际关系冷漠，阶级对抗加剧。
(3)加剧殖民侵略和掠夺，拉大资本主义国家与殖民地半殖民地的差距。
【思考】“蒸汽时代”到来的消极影响有哪些?
二、电气革命的出现
1.背景
（1） 各种工业生产的需要；
（2） 科学家们对电的研究不断深入；
（3） 法拉第发现电磁感应现象。
出生在英国一个铁匠的贫困家庭，只上过两年小学，14岁当装订书籍的学徒。在七年的学徒期间，利用订书的空闲时间，如饥似渴、废寝忘食地阅读了许多自然科学的书籍。后来，他毛遂自荐，在22岁时当了大化学家戴维的实验助手。1831年，法拉第经过7年反复试验，发现电磁感应现象
法拉第（1791—1867）
2.过程
1866年，德意志科学家西门子研制成发电机
电动机
1873年,比利时人格拉姆发明了电动机
在20世纪成为工业发展的主要动力，生活电器产品普及。
“最大的浪费莫过于浪费时间了。”
“人生太短暂了，要多想办法，用极少的时间办更多的事情。”

爱迪生的发明：

电灯
电报
电话
电车
电梯
留声机
蓄电池
打字机
甚至与电力无关的橡皮、水泥
“电气时代”
一、背景：
三、影响：
1、工业出现新的技术革命浪潮，进入电气时代。
2、生产力迅猛发展改变着社会结构和世界形势：资产阶级开始确立对世界的统治，世界市场最终形成。
3、生产和资本集中促成垄断组织形成。
4、城市面貌和人们的社会生活发生了巨大的变化。
5、促进了交通和通讯工具的发展
6、进一步加强了世界的联系，资本主义世界市场形成
二、过程：
【思考】“蒸汽时代”“电气时代”发明的异同
（1）相同点：
①都是社会生产需要直接的结果；
②都是经过长期的科学实验而创制成功的；
③都是解决人类社会的动力问题。
（2）不同点：
① “蒸汽时代”的发明侧重于轻工业；科学含量不高；发明者主要是工人、技师；发明主要集中在英国。
②“电气时代”的发明侧重于基础工业、重工业；科学含量高；发明者主要是科学家；发明涉及主要资本主义国家。
1、社会生产力大幅度提高。
蒸汽机发明以后，工业革命轰轰烈烈开展，蒸汽时代到来；电气技术的应用，第二次工业革命开始，“电气时代”到来.
2、社会结构和世界形势的改变。
资产阶级由于掌握了先进的生产力，实力日益强大，开始确立对世界的统治。同时，随着信息交流和交通运输的便捷，世界各地的联系更加密切，世界日益成为一个整体。
3、社会财富的大大增加和人们生活变得更加丰富多彩，城市化进程加快，改变了人们的生活方式和思想观念。
蒸汽机出现以后，形成了新的城市。随着经济的发展，城市更加繁荣而且日益重要。电气技术的广泛应用，使城市面貌发生了巨大变化。
4、不能忽视的另一个问题就是环境污染的逐步加剧。
以蒸汽机的发明和电气技术的应用事例，简要谈谈科学技术的进步对社会发展的作用。
科学技术的进步推动了社会的发展，科学技术是生产力，生产力是推动人类社会发展的终极动力。
三、信息技术的发展
1.原因
（1） 现代科学技术，特别是计算机技术的发展；

（2） 冷战时期，美国争霸的需要。
“信息时代”
基础：1946年，美国研制世界上第一台计算机，奠定了现代信息技术的基础。
诞生：1969年，美国国防部建立包括四个站点的网络，促进了互联网的产生。（原因：美国和苏联争夺世界霸权的需要）
发展：20世纪90年代，互联网进一步发展为全球信息网（world wide web）。中国1994年接入互联网。
过程：
3.互联网有什么功能和特点？
以纸质为媒介的报纸是第一媒体
以电波为媒介的广播是第二媒体
以图像为媒介的电视是第三媒体
而互联网，这种以数字化的方式存储、处理和传播，称为第四媒体 。
影响
积极
消极
1、信息化社会开始出现。
2、信息经济全面发展，加快经济全球化
的步伐。
3、传统产业借助互联网提高管理水平，
并通过全球营销和采购扩大市场。
4、互联网改变了人类的生产、生活、工
作、学习、社会交往和思维方式。
1、信息泛滥、垃圾信息、网络安全和网
络犯罪等影响着经济的安全。
2、各国之间围绕互联网的竞争加剧，造
成世界更加动荡不安。
3、对青少年的不良影响：虚拟世界、沉
迷游戏等。
主要是指以美国为首的西方国家，利用网络优势传输西方资产阶级的意识形态、政治制度、文化思想。例如：克林顿宣称：“当21世纪即将来临的时候，美国的敌人已将战场从物理空间扩展到虚拟空间”。
对策：
抓住机遇，大力发展；
积极引导，趋利避害；
加强监管，科学发展。
现代信息技术的发展对世界局势的影响？
１、国际竞争手段变化：政治经济军事竞争
科技竞争；

２、信息技术水平的差距，进一步扩大了发达国家同发展中国家之间的差距；

３、各国之间围绕互联网之间的竞争日益激烈，造成世界局势的动荡不安；
在农业社会、工业社会、信息社会时代的战略资源分别是什么？
（土地、资金、知识）
蒸汽时代、电气时代、信息时代的重要区别
人力、畜力、自然力等
马、车
蒸汽
蒸汽机机车、轮船
电力、石油
电话、留声机、飞机、汽车
原子能（核能）
互联网
从不同的角度看待三次科技革命
从文明史观:农业文明——工业文明——信息文明
从全球史观：资本主义世界市场基本形成——资本主义世界市场最终形成——整个世界日益联成一个整体,全球化进程加快.
从现代化史观：工业化、信息化
世界科技发展的三个阶段
(1)兴起阶段（１６C－１８C）：文艺复兴运动促使近代自然科学兴起，实现了科学史上的第一次革命。
波兰科学家哥白尼开创性的提出了“太阳中心说”；意大利的伽利略自制了天文望远镜，进一步证明了太阳中心说；牛顿力学的创立则成为近代科学形成的标志；牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。
(2)综合化阶段（１９C前期－２０C初）：19世纪前期电磁感应现象的发现和19世纪电磁学的辉煌成就。爱迪生发明一系列电器，电的广泛应用使人类进入电气时代；达尔文发表了《物种起源》，从根本上改变了19世纪绝大多数人对生物界和人类在生物界中位置的看法，否定了神创说；爱因斯坦提出了相对论和光的量子理论，普朗克提出了量子假说，描绘了一个宏观宇宙世界和微观粒子世界，改变了人们看世界的角度和方式。
(3)飞跃阶段（20C四五十年代以来）：以信息技术为代表的新技术革命兴起，科技在各个领域都有突破性的发展，如生物工程技术、新能源技术、新材料技术、航天技术等，而且综合化、整体化程度更高。
世界科技中心的转移：古中国—意—英—美—美苏等多国
专题小结
近代以来世界的科学发展历程
科学理论
科学成果
物理学
生物学
蒸汽机
电的应用
电子计算机
经典力学
早期进化思想
生物进化论
相对论
量子论
轮船、火车
蒸汽时代
发电机、内燃机、电话、飞机、汽车
互联网
电气时代
信息时代