本单元内容
近代以来世界的科学(必修3)
一、物理学的发展
1.经典力学
(1)背景。
①______________不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生
了重要影响。
②伽利略开创________，为经典力学的创立和发展奠定了基础。
(2)标志：1687年，牛顿出版《___________________》一书。
(3)内容：物体运动_________和万有引力定律。
(4)特征：以_____为基础、以数学为表达形式。
(5)作用：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。
文艺复兴运动
近代科学
自然哲学的数学原理
三大定律
实验
2.相对论
(1)背景：经典力学面临新挑战。
(2)标志：20世纪初德国物理学家_________提出。
(3)内容：包括___________和广义相对论。
(4)意义。
①否定了经典力学的____________，深刻揭示了时间和空间的本
质属性。
②发展了牛顿力学，将经典力学概括在___________之中，推动物
理学发展到一个新的高度。
爱因斯坦
狭义相对论
绝对时空观
相对论力学
3.量子论
(1)背景。
①人们对物质的认识深入到_________。
②微观的_________不能用经典力学的理论来说明。
(2)标志：1900年，德国物理学家普朗克提出_________。
原子内部
粒子运动
量子假说
(3)发展。
①爱因斯坦利用量子理论成功解释了_________。
②玻尔提出了有关原子的量子理论。
(4)意义。
①使人类对_________的基本认识取得革命性的进步。
②与_______一起，构成了现代物理学的基础。
③开阔了人们的视野，改变了人们_________的角度和方式。
光电效应
微观世界
相对论
认识世界
【误区警示】爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的发展，而不是否定。爱因斯坦的相对论只否定了牛顿的绝对时空观，没有否定整个牛顿力学。牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所提出的很多概念，至今仍是指导我们的物理学思想。
二、生物进化论
1.标志：1859年《_________》的发表
2.内容
(1)生物都经历______________、由简单到复杂的发展过程。
(2)提出“_________，_________，自然选择”的原理。
3.意义
(1)有力地挑战了封建神学创世说。
(2)达尔文被称为“__________________”。
物种起源
由低级向高级
物竞天择
适者生存
生物学领域的牛顿
三、蒸汽机的发明和电气技术的应用
1.蒸汽时代
(1)条件。
①政治：17世纪末，英国取得_____________的胜利。
②经济：___________的发展，使应用机器进行生产成为可能。
③科技：科学技术为生产发展提供发现和发明。
(2)进程。
①改良：_____改良蒸汽机。
②应用：工业部门先后采用_______作为动力。
③推广：19世纪三四十年代，蒸汽机在___________被广泛采用。
资产阶级革命
工场手工业
瓦特
蒸汽机
欧洲和北美
(3)※蒸汽时代对人类历史进程产生哪些重要影响？
①工业生产：工厂形成， ______________逐渐形成。
②城市进程：形成许多工业城市和工业国家。
③世界联系：蒸汽动力在_________工具上的应用，使得世界各地的联系更加密切，世界日益成为一个整体。
社会化大生产
交通运输
2.电气时代
(1)条件：1831年，法拉第发现了_____________。
(2)进程。
①发电机、_______的发明和使用使电力成为新能源。
②长距离的输变电技术日趋成熟，使机器的使用更加普遍。
(3)影响。
①促进了工业的迅速发展，出现了_______________。
②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。
③生产和资本的集中促进了_________形成。
④城市的面貌和人们的社会生活发生了巨大的变化。
电磁感应现象
电动机
第二次工业革命
垄断组织
四、现代信息技术
1.概况
(1)1946年，_____研制成世界上第一台电子计算机。
(2)20世纪60年代末，美国加紧了对信息技术的研究和开发。
(3)1969年，美国建立起四个站点的网络，促进了_______的产生。
(4)20世纪90年代，互联网发展为___________。
2.影响
(1)标志着_______社会开始出现，加快了___________的步伐，
促使_________提高管理水平。
(2)提高了工作效率，改变了人们的_________方式。
(3)给人们特别是青少年带来一定的负面影响。
美国
互联网
全球信息网
信息化
经济全球化
传统产业
社会交往
【史论要旨】蒸汽动力和电力作为19世纪两种主要动力，成为工业革命的标志性产物，对人类社会变革起到了巨大推动作用，实现了资本主义工业化的两次飞跃，先后把英法美德等主要资本主义国家带入了工业化时代。但也带来了某些负面影响，如污染问题、资源枯竭等问题。
物理学发展与三次工业革命的关系
【知识导图】
近代物理学的发展及特征
阅读以下材料信息，并结合所学知识探究问题：
材料一 1684年牛顿以其高超的数学才能提出了万有引力定律……牛顿是第一个成功地运用公式清楚的表述力学体系公理的人。如果说牛顿是站在巨人的肩膀上，那么让他成功的站到巨人肩上的阶梯就是数学工具……而著名的牛顿力学、拉格朗日力学、哈密顿力学三大独立力学体系也是建立在三个独立的数学模型之上，它们都具有普遍的适用范围。
——《经典力学建立与数学模型关系之探究》
材料二 近代物理学的发展带动了其他自然学科的发展，催生了大量的高新技术，极大地改变了当代社会、经济的各个方面。物理科学的诞生和发展，几乎与人类认识自然和利用自然的历史一样久远；未来物理学的发展，仍将与人类文明的进步共生同行。在现代物理学的各个研究领域中，历来都有人作出发现已近尾声的预言，但……每一个研究领域都不断涌现出激动人心的新发现。
——宋友林、姚乾凯编写《近代物理专题》
1.根据材料一联系所学知识，分析牛顿经典力学形成的原因和特征。
提示：(1)原因：牛顿高超的数学才能；“站在巨人的肩膀上”；时代的需要。
(2)特征：注重实验，揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出结论；数学化，自然的数学结构是近代科学先驱们深信不疑的真理；研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。
2.利用材料二划线句子来分析牛顿经典力学。20世纪初物理学有哪些“激动人心的新发现”？
提示：(1)分析：经典力学的出现带动了天文学的发展，发现了天王星和海王星；经典力学引发了第一次工业革命，带来生产力的巨大进步，有利于资产阶级政治、经济秩序的形成。
(2)1900年量子假说的提出宣告量子论的诞生；20世纪初爱因斯坦提出相对论，两者一起构成了现代物理学的基础。
【师生互动】如何理解经典力学的出现具有时代性？
提示：(1)它是时代的产物：文艺复兴解放了人们的思想，对科学研究产生了重要影响。
(2)它造就了新时代：经典力学带动了社会各个领域的发展，冲击了封建神学的力学理论，直接促进了第一次工业革命的兴起，进入蒸汽时代。
(3)内容的时代性：它是绝对的时空观，适用于低速状态下物质的运动。
3.近代科学产生发展的原因有哪些？
提示：(1)经济基础：商品经济发展和资本主义生产关系的产生、发展是近代科学产生的前提和根本动力。
(2)政治保障：资产阶级革命的胜利和民主政治的建立，为近代科学提供了自由的发展空间。欧洲先进国家保护、奖励科技发明、改革教育制度、组织相关机构，都推动了近代科学的创立和发展。
(3)思想基础：思想解放为近代科学的发展解放了精神枷锁。文艺复兴极大地促进了人们思想的解放，打破了封建神学的束缚。启蒙运动更是提倡理性，抨击专制、等级制度，强调自由平等，为近代科学的进一步发展创造了条件。
(4)其他因素：面向现实、重视实验、崇尚理性的科研精神，有利于科学的发明和发展；科学家的不懈努力也是重要原因。
【拓展延伸】近代科学发展的四个阶段
(1)产生阶段：15～16世纪
①原因：资本主义工商业的产生和发展；人文主义思潮的影响；中世纪生产经验的积累。
②标志：天文学领域的革命。
(2)形成和发展阶段：17～18世纪中期
①原因：新航路的开辟；手工工场的发展；早期资产阶级革命的成功。
②标志：牛顿力学体系的创立。
(3)迅速发展阶段：18世纪末～19世纪中期
①原因：西方主要国家工业革命的进行，对科学提出了更高的要求。
②标志：电磁学的新成就、细胞学说和达尔文的生物进化论等。
(4)突破和系统阶段：19世纪末20世纪初
①原因：第二次工业革命的进行和资本主义经济的迅速发展。
②标志：量子论和相对论的提出。
4.经典力学的历史地位。
提示：(1)把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类认识自然的过程中对自然规律的第一次总结与概括。
(2)形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系，标志着近代科学的形成和人类科学时代的开始。
(3)牛顿力学和热学引发了第一次工业革命，使人类社会进入蒸汽时代。
(4)牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础，打击了神学，促使人类思想不断解放。
三次科技革命的发展与影响
阅读以下材料，结合所学知识分析探究：
材料 十七世纪和十八世纪从事创造蒸汽机的人们也没有料到，他们所造成的工具，比其他任何东西都更会使全世界的社会状况革命化，特别是在欧洲，由于财富集中在少数人一边，而绝大多数人则一无所有，起初是资产阶级获得了社会的和政治的统治，而后就产生资产阶级和无产阶级之间的阶级斗争，只能以资产阶级的灭亡和一切阶级对立的消失而告终。
——恩格斯《自然辩证法》
1.结合材料联系所学知识分析蒸汽机有哪些主要作用？
(材料信息：蒸汽机使社会状况革命化；使财富集中；资产阶级获得统治地位等)
提示：(1)推动了财富的集中和贫富分化；带动社会政治、经济变革；阶级力量对比的变化；推动社会性质转型。
(2)推动社会化大生产的形成；形成了众多工业城市和工业国家；促进交通工具的革新。
2.两次工业革命各具有怎样的特点？
提示：(1)第一次工业革命时期，许多发明来源于工匠的实践经验，科学与技术尚未真正的结合；第二次工业革命期间，科学与技术结合取得了巨大成果。
(2)第一次工业革命首先发生于英国，其他国家工业革命的发展进程相对缓慢；第二次工业革命几乎同时发生在几个先进的资本主义国家，规模更加广泛，发展比较迅速。
(3)对尚未完成第一次工业革命的国家来说，两次工业革命是交叉进行的，既可吸收第一次工业革命的技术成果，又可直接利用第二次工业革命的新技术，其经济发展速度比较快。
3.用新史观分析两次工业革命的影响。
提示：(1)整体史观：两次工业革命中的新型交通和通讯工具推动了整体世界的形成与发展。
(2)文明史观：工业革命是人类由农业文明向工业文明转变的转折点。
(3)近代化史观：工业革命推动了全球近代化进程，促进政治法制化、民主化，经济工业化、城市化，思想文化科学化，社会生活文明化。
(4)社会史观：工业革命带来严重的社会问题。
(5)生态史观：自然环境的恶化和资源的过度耗费。
【拓展延伸】信息技术给人类社会带来的影响。
(1)引起了工作方式的革命，不必限制在车间或办公室中，从而提高了效率，增加了工作乐趣。
(2)给人类生活带来了革命性的变化，人们的日常生活更加丰富多彩。
(3)引发了一场学习的革命。互联网不仅使传统的教育方式更加完善，而且使远程教育成为可能，为教育提供了新的发展空间。
(4)垃圾信息和网络安全等影响了国家的经济安全。
(5)给人们创造了一个虚拟的社会。有些人尤其是青少年沉迷于虚拟世界不能自拔，还有一些腐朽落后的文化和有害信息腐蚀未成年人的心灵。
(6)全球各国之间围绕互联网的竞争也日益加剧，造成世界更加动荡不安。
【拓展延伸】“蒸汽时代”“电气时代”“信息时代”的重要区别。
提示：
电力、石油 电话、留声机、飞机、汽车
时 期
工业革命前
蒸汽时代
电气时代
信息时代
动力(能源) 信息传播方式
人力、畜力等 马车
蒸汽机 蒸汽机车、轮船
原子能(核能) 互联网
近代以来物理学的发展
三年8考 高考指数:★★★★
【例1】(2011·江苏单科·T20)菲利普·费尔南德兹—阿迈斯
托在评价某科学家时指出：在他的宇宙里，“每一种现象都带
有欺骗性。物质和能量可以相互转换。双胞胎以不同的速度衰
老。平行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙。”这位
科学家是( )
A.伽利略 B.达尔文
C.牛顿 D.爱因斯坦
试做： ______
【命题思路】本题命题点是物理学的重大成就。以课程标准“知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义”为依据，挖掘近现代物理学的重大成就这一知识点来命题。
【思维路径】
【高频预测】(1)近三年江苏高考题目，大多考查学生对近代物理学的发展脉络的识记与理解。
(2)物理学的考查角度有：经典力学的奠基和形成，爱因斯坦相对论的内容及其与经典力学的关系，量子论及其在物理学发展史上的地位。
(3)复习备考时，注意掌握重要科学巨匠及其主要科学思想和成就，分清他们先后相继的关系和内在的联系，明确物理学发展的基本脉络。同时，要知道它们并不是对前者的完全否定，而是在否定中发展。
【变式备选】伽利略通过梁的弯曲实验和理论分析，指出对长度相似的圆柱形梁，抗弯力矩和半径立方成比例。1685年，牛顿发现了万有引力定律：两个物体之间有引力，引力和距离的平方成反比，和两个物体质量的乘积成正比。从这两个事例中可以看出自然科学的特征之一是( )
A.实验是近代科学研究的全部方式
B.数学方式是主要表达形式
C.17世纪物理学是核心学科和基础学科
D.揭示时间和空间的本质属性
【解析】选B。本题考查学生理解能力。伽利略与牛顿都用数学的方式记录了自然科学的发展成就，这说明自然科学的特征是数学化，故选B。
蒸汽机的发明和电气技术的应用
三年2考 高考指数:★★
【例2】(2010·江苏单科·T16)英国曼彻斯特地区，在18世纪
80年代初只有棉纺厂两家，短短的时间内棉纺厂发展很快；1802
年52家，1809年64家，1830年99家。以上现象出现的主要原因
是( )
A.珍妮纺纱机推动工业发展 B.蒸汽动力的普遍推广
C.铁路交通大规模兴建 D.英国棉纺品大量涌入中国
试做： ______
【命题思路】本题涉及的知识点有：工业革命中的能源革新及其与工业结构变化的关系。围绕“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”这一课程标准来命题。
【思维路径】
【高频预测】(1)能源是人类社会进步的重要标志和推动力，能源问题是伴随着工业革命而出现的。随着社会的继续发展，能源问题日渐突出。近年各地高考考查能源与工业革命的联系这一角度较多。
(2)能源与第一次工业革命的考查角度有：蒸汽机及其煤炭资源的开发，蒸汽机的发展及影响；能源与第二次工业革命的考查角度有：新能源的开发，电气技术的应用及其对生产、生活的影响。
(3)复习备考时，注意掌握蒸汽机及电气技术的发展演变，分析两次工业革命对生产、生活及世界联系的影响，理解两次工业革命的不同，特别是产生的影响方面的不同。
【变式备选】“如果不是蒸汽机提供了相对无限的动力，工业
革命可能会在仅仅增加了纺织品生产的速度后便逐渐消失，就
像它在中国发生的那样。”(《全球通史》)，对材料的理解正
确的是( )
①蒸汽机发明为工业革命的深入发展提供了必需的动力
②工业革命仅仅表现为纺织品生产速度的加快
③工业革命首先表现在纺织品生产上
④中国近代曾经出现过纺织品生产速度的加快，但因为没有技术方面的革新而停滞不前
A.①③④ B.①②③④ C.①②③ D.②③④
【解析】选A。本题考查学生理解能力。根据“如果不是……工业革命可能会……”可判断①正确；工业革命的发展首先表现在纺织品生产上，此后扩展到采矿、冶金等各个行业，②错误，③正确；④符合中国近代经济的发展，正确，故选A。
1.(2011·海南单科·T10)17世纪，处于科学革命中的西欧，
“肯定自然知识的实用价值，以及肯定它对科技进步的前景所
包含的意义，已经成为普遍接受的常识，但科学的素养对于人
类，以及对于人类所处的环境实际产生的作用还是很小”。这
一现象说明( )
A.民众仅从实用角度理解科学革命
B.科学素养的提高不受社会重视
C.科学革命只影响到知识阶层
D.科学方法已获得广泛认同
【解析】选D。本题考查学生分析能力。注意关键词“普遍接受”“常识”等，可以判定科学方法已获得广泛认同，故选D。从关键句“以及肯定它对科技进步的前景所包含的意义”，可见不仅是从“实用角度”，排除A。科学素养作用还很小不能等同于科学素养的提高不受社会重视，排除B。C明显错误，排除。
2.(2011·广东文综·T22)1919年英国《泰晤士报》曾刊登标题文章——“科学革命”，两个副标题是“宇宙新理论”、“牛顿观念的破产”。具有“科学革命”意义的理论是( )
A.日心说 B.量子论
C.经典力学 D.相对论
【解题指南】此题以英国《泰晤士报》的标题文章切入，考查了相对论这一知识点。材料内涵有二：首先，注意这篇报道的时间是“1919年”；其次，注意对两个副标题的理解。
【解析】选D。本题考查学生分析能力。牛顿经典力学只适用于宏观低速运动物体。1916年，爱因斯坦建立了广义相对论。相对论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，深刻揭示了时间和空间的本质属性，相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，所以选D。
3.(2011·安徽文综·T21)日本福岛核泄漏事故引起全球关注。反思近代科技发展的历程，下列说法正确的是( )
A.人类面临的核威胁最初源于爱因斯坦的相对论
B.原子弹的使用是反法西斯战争胜利的决定因素
C.科技发明是近百年间众多人为灾难的主要原因
D.第三次科技革命诸多技术源于二战中的军事发明
【解析】选D。本题考查学生理解能力。A项人类面临的核威胁最初源于二战期间美国制造原子弹而不是相对论，故不正确；世界人民的联合是反法西斯战争胜利的决定因素，故B项不正确；C项表述不准确，科技主要还是给人类带来益处；D项第三次科技革命的计算机、宇航、核能技术产生等都与战争有关，符合题意。
4.(2010·江苏单科·T20)“把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主要由下列哪一问题引发( )
A.研究热辐射 B.揭示时空本质属性
C.解释光电效应 D.预测未知行星方位
【解析】选A。本题以基本科学原理为切入点，体现了高考对文化史的高度重视和基础知识对解决历史问题的重要性，主要考查了学生再认、再现历史知识的能力。由题干可知，该理论为量子假说。1900年，为了解决热辐射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了著名的量子假说，把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，由此判断A正确；而爱因斯坦的相对论揭示时空本质属性，B项不符合题意；量子论产生后成功解释了光电效应，万有引力定律具有预测未知行星方位的科学价值，所以C、D两项也与题意不符。
5.(2010·天津文综·T11)20世纪初，提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题的科学家是( )
A.普朗克 B.麦克斯韦
C.玻尔 D.爱因斯坦
【解析】选D。本题以20世纪以来的重大科学理论作为切入点，考查学生再认、再现历史知识，分析历史概念，评价历史事件的能力。1905年爱因斯坦大胆地提出了光量子假说，利用这一光量子假说，爱因斯坦成功地解释了经典电磁场理论无法解释的光电效应等实验现象，故选D。
6.(2010·广东文综·T21)《新编剑桥世界近代史》中有这样的评述：“两个学说都发现了变化的原因在于斗争——生存竞争和阶级斗争。”这两个学说最终形成于( )
A.17世纪初期 B.18世纪中期
C.19世纪中期 D.20世纪初期
【解析】选C。本题考查学生理解能力。阐述“生存竞争和阶级斗争”的两个学说分别是1859年发表的《物种起源》和1848年发表的《共产党宣言》。因此这两个学说最终形成于19世纪中期。
【变式备选】“达尔文的《物种起源》出版后，宗教势力……组织信徒出版刊物，……叫嚣‘打倒进化论’……1864年，竟有30位皇家学会会员与40位医学博士，联名发表宣言反对达尔文。
……(赫胥黎)说：若干年间，批评指责的北风刮起它最大的曲解和嘲讽的暴风，甚至把我说成是一个邪恶的人。”(《科学蒙难集》)下列对材料信息的解读，不正确的是( )
A.达尔文的理论给上帝创造万物观点以致命的一击
B.新的研究成果往往要经过多年才能为社会接受和认可
C.因众多科学家的质疑，进化论始终无法被社会认可
D.由于继承和发展了进化论，赫胥黎受到反对势力的攻击
【解析】选C。本题考查学生阅读理解历史材料、分析解决问题的能力。由“宗教势力……叫嚣‘打倒进化论’”，可知A项理解正确。《物种起源》是1859年发表的，题干材料中“1864年，竟有30位皇家学会会员与40位医学博士，联名发表宣言反对达尔文”，可知B项理解正确。由题干中赫胥黎的话可知D项理解正确。C项说法不符合事实，太绝对，理解错误，符合题意。
7.(2009·广东单科·T21)普朗克曾这样评论爱因斯坦的科学成就：“这个原理在物理世界观上所引起的革命，只有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。”文中的“这个原理”是( )
A.相对论 B.日心说
C.量子假说 D.万有引力定律
【解析】选A。本题考查学生再现史实的能力。普朗克的观点主要是高度评价爱因斯坦的科学成就，“日心说”是哥白尼的学说，“量子假说”是普朗克首先提出的，“万有引力定律”是牛顿经典力学的组成部分。爱因斯坦的主要学说是“相对论”，相对论的提出是物理学思想领域的一次革命，它否定了经典力学的绝对时空观，把物理学发展到一个新高度，普朗克高度评价爱因斯坦主要是基于此。
8.(2010·安徽文综·T35)阅读材料，结合所学知识回答下列问题。
材料一 古代中国人所创造的科学技术具有其独特的风格和独到的体系。构成这一独特的科技体系的有农、医、天、算四大学科，以及陶瓷、丝织和建筑三大技术。这四大学科和三大技术是中华民族先人在科学技术上的独特建树。
——摘编自吴国盛《科学的历程》
材料二 近代科学技术是以前所未有的速度发展的，这一时期的一系列成果，是现代科学技术的基础。现代科学的发展更是将人类对自然界的认识水平提高到一个崭新的高度。
国际金融危机发生以来，世界主要经济体纷纷采取措施，加大科技和教育投入，应对国际金融危机，布局未来发展，培养新的竞争优势。
——摘编自中国科学院《2010科学发展报告》等
材料三 科学不仅刷新了我们的世界图景，也刷新了我们的日常生活。……然而，在科学成功的背后