学年人民版选修四62 影响世界发展进程的科学巨人学案.docx

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学年人民版选修四62影响世界发展进程的科学巨人学案

第2课　影响世界发展进程的科学巨人

预习导引

学习目标

重点难点

1.了解牛顿、爱因斯坦的成长历程及主要科学成就的史实。

2.认识牛顿、爱因斯坦在社会中的作用。

1.重点：

了解牛顿在物理学、天文学等领域的主要成就，掌握爱因斯坦发现相对论及其他科学成就。

2.难点：

认识牛顿在世界自然科学发展史上的崇高地位，认识爱因斯坦对维护世界和平所做出的巨大贡献。

知识点一　牛顿：

宇宙定律的发现者

1．生平：

出生于英格兰一个自耕农家庭；1661年进入剑桥大学三一学院，对自然现象产生浓厚兴趣。

2．主要成就

（1）物理学

（2）天文学

（3）数学

（4）光学

3．评价

（1）是英国伟大的物理学家、天文学家、数学家和自然哲学家。

（2）建立起力学理论体系，成为宇宙定律的发现者。

（3）1689年，当选为英国议会中的大学代表，其后，把兴趣由科学转向政治、神学等问题。

[概念辨析]　牛顿成功的因素

牛顿虚怀若谷、谦虚好学，具有勇于探索的精神，甘于寂寞、献身科学的精神；使用科学的研究方法，吸取前人的研究成果等。

知识点二　爱因斯坦：

追寻空间和时间的本质

1．生平：

1879年出生于德国一个犹太人家庭，1896年进入大学学习物理学。

2．提出狭义相对论

（1）提出：

1905年，《论动体的电动力学》发表，标志着狭义相对论的提出。

（2）内容

（3）影响：

震动了物理学界，使爱因斯坦名扬欧洲。

3．提出广义相对论

（1）标志：

1916年发表论文《广义相对论基础》。

（2）内容：

万有引力是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的，进一步揭示了时空、物质、运动和引力之间的统一性。

（3）意义：

相对论与量子理论一起构成了现代物理学的两大支柱，促进了物理学的革命性变化。

4．其他成就

（1）建立起质能关系式E＝mc2，为原子能的利用提供了理论依据。

（2）以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子统计。

（3）1921年，因其光子理论获得诺贝尔物理学奖。

5．为人类和平进步而斗争

（1）一战爆发后，公开发表反战宣言，呼吁结束战争。

（2）二战中建议美国研制原子武器，但对美国原子弹轰炸广岛、长崎表示强烈不满。

（3）二战后为反对核战争和美国国内法西斯主义，进行不懈斗争。

[疑难辨析]　相对论与牛顿经典力学的关系

主题　牛顿经典力学与爱因斯坦相对论的关系

【史料探究】

史料一　1687年，牛顿提出万有引力定律，并用数学方法证明了潮汐现象确实是由地球、月亮和太阳的相对运动及其引力的变化所造成的；月、日引潮力是产生潮汐的原动力，它是天体引力的组成部分。

——《引潮力的发现》

史料二　牛顿以他所理解的“质量”认为物体会相互吸引，但是他无法解释能够互相吸引的原因，爱因斯坦为“质量”在不同的场合作了不同的定义，甚至无法定义。

思考

（1）根据史料一近代牛顿如何解释潮汐现象。

（2）根据史料二及所学知识，指出牛顿和爱因斯坦理论之间的联系。

答案　

（1）牛顿认为潮汐现象与地球、月亮、太阳的相对运动及其引力的变化有关；对潮汐现象的解释来自于科学研究并上升到科学理论的高度。

（2）联系：

爱因斯坦相对论否定了牛顿力学的绝对时空观，揭示了时间、空间的本质属性；爱因斯坦发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的阶段。

【史论归纳】　爱因斯坦的相对论和牛顿的力学体系的关系

（1）牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律适用有一个前提，即物体在低速运动情况下。

（2）爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观，指出时间和空间不是绝对不变的，而是随物质运动的变化而变化，爱因斯坦还提出质能转换原理，加深了人们对物质和运动的认识。

（3）相对论发展了牛顿力学，把牛顿力学概括在相对论力学中，牛顿力学是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。

牛顿创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。

1．罗素说：

“几乎所有现代世界与古代世界之间的区别，都得归功于十七世纪取得最辉煌成就的科学。

”这句话中“十七世纪取得最辉煌成就的科学”指的是（　　）

A．相对论B．生物进化论

C．量子力学D．经典力学

答案　D

解析　注意限制词，“十七世纪取得最辉煌成就的科学”是经典力学。

2．沃尔夫在1935年写道：

“（它）公认是科学史上最伟大的著作。

……二百多年来，它一直是全部天文学和宇宙学思想的基础。

”“它”所指的著作是（　　）

A．康德的《纯粹理性批判》

B．牛顿的《自然哲学的数学原理》

C．赫胥黎的《人类在自然界中的位置》

D．达尔文的《物种起源》

答案　B

解析　牛顿的《自然哲学的数学原理》提出了物体运动的万有引力定律等，把地球上的物体运动和天体运动概括到同一个理论之中，因而能成为天文学和宇宙学思想的基础。

3．法国数学家和天文学家拉普拉斯曾经这样说过：

“不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。

”牛顿所发现的“世界”是指（　　）

A．微积分B．反射望远镜

C．光的色散原理D．三大运动定律

答案　D

解析　牛顿的三大运动定律揭示了物体运动的规律，把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。

4．爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学体系之间的关系，比较准确的说法是（　　）

A．前者否定了后者B．前者概括了后者

C．前者继承了后者D．前者推翻了后者

答案　B

解析　相对论否定了经典力学的绝对时空观，他发展了经典力学，并将其概括在相对论力学之中。

5．1999年12月，在20世纪最后一期的《时代》周刊中，评选出了一位“世纪人物”。

《时代》周刊称他为“天才、政治难民、人道主义者，原子和宇宙之谜的开启者”，“以其最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头”。

这个“世纪人物”应是（　　）

A．牛顿B．达尔文C．爱迪生D．爱因斯坦

答案　D

解析　由题干可知符合“世纪人物”之意的是爱因斯坦。

6．阅读下列材料：

材料一　牛顿的《原理》被公认为是科学史上的最伟大的著作。

在对当代和后代思想的影响上，无疑没有什么别的杰作可以同《原理》相媲美。

二百多年来，它一直是全部天文学和宇宙学思想的基础……无怪乎牛顿力学的非凡成功甚至给诸如心理学、经济学和社会学等各个不同领域的工作者也留下了极其深刻的印象，以致他们都试图在解决各种问题时以力学或准力学为楷模。

——《十六、十七世纪科学、技术和哲学史》

材料二　启蒙思想家们在牛顿革命的启发、激励下进行了种种思考。

伏尔泰曾写道：

“如果全部自然界，一切行星，都要服从永恒的规律，而有一个小动物，五尺来高，却可以不把这些定律放在眼中，完全任意地为所欲为，那就太奇怪了。

”但由于牛顿学说本身的机械决定论性质，充满机械唯物论精神的启蒙思想也不可避免地带有形而上学的武断（主要是忽视了人的心灵的复杂性）。

——《世界文明史》

请回答：

（1）牛顿说：

“假如我看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。

”结合所学知识，指出牛顿生活的时代特征，并列举两位影响了牛顿的“巨人”。

（2）根据上述材料并结合所学知识，指出牛顿学说对近代社会发展的主要影响。

答案　

（1）时代特征：

①资本主义不断发展；②启蒙思想兴起与传播；③近代科学不断取得进展。

“巨人”：

开普勒、伽利略等。

（2）①在物理学、数学、天文学等领域做出了杰出贡献，并确立了相关学科的科学体系和科学的研究与思维方法；②为心理学、经济学和社会学等学科树立了楷模；③推动了启蒙运动的发展；④机械决定论对启蒙思想及某些社会科学研究产生了一定的负面影响。

解析　本题主要考查从客观历史环境评价历史人物的能力。

第

（1）问考查对近代科学之父牛顿生活时代的认知。

牛顿是17世纪科学革命中所涌现出来的最伟大的科学家，他生活的时代是资本主义发展和启蒙运动兴起的时代。

学生要结合所学知识作答，准确归纳时代特征和列举其他人物，主要考查对历史的再认、再现能力。

对牛顿时代特征的分析要兼顾到经济、思想、文化等角度。

第

（2）问考查对历史人物的评价。

作答时应充分从材料中获取有效信息，注意全面辩证地论述，巨大贡献归纳要点需全面，但据材料亦应分析出其负面影响。

行文应注意简洁，围绕影响进行概括。

不要赘述具体成就。

基础巩固　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．科学技术是人类探索自然的产物，一般认为我们今天所理解的科学和技术形成于17世纪。

实现了物理学史上第一次飞跃的是（　　）

A．电磁学理论的建立B．牛顿力学的建立

C．进化论的出现D．量子力学的建立

答案　B

解析　牛顿力学体系的建立标志着近代科学体系形成，因此也可称为物理学史上第一次飞跃。

2．一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　牛顿的万有引力定律，描绘了行星的运动和图像，把天上和地上的物体运动概括在一个理论之中。

3．晚年的牛顿迷恋和钻研宗教与神秘思想，他认为“上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。

这说明（　　）

A．牛顿毕生致力于自然科学的研究

B．牛顿晚年否定了自己所发展的科学

C．牛顿受时代的限制，也有其局限性

D．牛顿真实的目的是用科学战胜神学

答案　C

解析　在牛顿生活的那个时代，中世纪神学的巨大阴影还未消退。

晚年的牛顿认为“上帝”是一个永恒、无限、绝对完美的主宰者，正是其时代局限性的体现。

4．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

答案　A

解析　相对论树立了全新的时空观、运动观和物质观，打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证地看待世界的途径，故A项符合题意；B项是哥白尼的科学成就，C项是普朗克的科学成就，D项是牛顿的科学成就。

5．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命。

他（　　）

A．否定了牛顿的力学原理

B．借鉴了法国科学家拉瓦锡的学说

C．揭示了时间、空间并非绝对不变的属性

D．修正能量、质量互相转化的理论

答案　C

解析　题干题项是围绕着对“相对论”的认识和评价。

经分析可知：

爱因斯坦否定的是牛顿的绝对时空观，不是力学全部，A项排除；拉瓦锡学说主要是化学领域，B项排除；相对论没有修正质能转换理论，D项排除；C项符合题干表述之意，是正确答案。

能力提升

6．某一理论被评价为“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，人们第一次深刻地认识到时间、空间和物质的运动相互依赖。

”这一理论的创立者是（　　）

A．伽利略B．牛顿C．爱因斯坦D．普朗克

答案　C

解析　伽利略是经典力学体系的奠基者，牛顿是经典力学体系的创立者，经典力学适用范围是宏观世界低速运动的物体；普朗克提出量子论，量子与原子、分子一样是一种微观粒子，因此量子论主要意义在于使人们对世界的认识由宏观世界深入到微观世界；爱因斯坦的相对论发展了牛顿的经典力学，适用范围由低速扩展为高速，由宏观延伸至宇宙，它深刻地揭示了时间和空间的本质属性。

综合以上分析可知，答案选C项。

7．在人类历史发展的浩瀚长河中，诞生了许多科学成就，才使人类的物质生活更加丰富多彩。

从经典力学到相对论的发展表明（　　）

①任何科学成就都是“站在巨人的肩上”的发现　②人类对自然界的认识随着时代的前进而不断地发展　③人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律　④科学发展是无止境的

A．①②③④B．①②④C．②③④D．①②③

答案　B

解析　考查对教材知识的识记。

由教材知识可知①②④都正确。

③是量子论的重大意义。

8．法国学者帕斯卡尔曾经讲到过三种伟大：

“一种是帝王、首领的伟大；一种是精神、理智的伟大；还有一种是仁爱、心灵的伟大。

这三种伟大一个比一个高，后者比前者高，最后者最高。

”下列符合“仁爱、心灵的伟大”的人物有（　　）

①康熙帝　②亚里士多德　③甘地　④爱因斯坦

A．①③B．③④C．①③④D．①②④

答案　B

解析　本题以帕斯卡尔曾经讲到过的三种伟大来切入，需要考生正确理解三种伟大的内涵。

康熙帝符合第一种帝王、首领的伟大；亚里士多德符合第二种精神、理智的伟大，即智者的伟大；甘地、爱因斯坦符合第三种仁爱、心灵的伟大，即圣人的伟大，故选B项。

9．阅读下列材料，回答问题。

材料一　英国广播公司（BBC）千年最伟大的思想家评选结果揭晓（1999年9月）

英国广播公司（BBC）评出的千年最伟大的思想家

（1999年9月）

1.马克思（德国思想家）

2.爱因斯坦（德裔美国科学家）

3.牛顿（英国物理学家）

4.达尔文（英国科学家）

5.阿奎那（意大利经院哲学家）

6.霍金（英国科学家）

7.康德（德国哲学家）

8.笛卡儿（法国数学家、哲学家）

9.麦克斯韦（英国物理学家）

10.尼采（德国哲学家）

材料二　我们被放在这犹如戏院的世界上，每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道，我们既没有足够的智慧预见未来，也没有能力防止那些使我们不断受伤害的不幸事件发生。

我们被悬挂在永恒的疑惧之中……——英国哲学家休谟

（1）据材料一，爱因斯坦和牛顿紧随马克思之后排在第二、三名，他们分别对人类历史发展做出了怎样的贡献？

（2）材料二是对材料一中哪位科学家诞生之前的社会的描述？

为什么？

（3）材料三中，在光学领域牛顿、爱因斯坦分别取得了什么成就？

答案　

（1）牛顿创立经典力学体系，标志着近代自然科学体系形成；爱因斯坦提出相对论，奠定了现代物理学的基础。

（2）牛顿。

经典力学（《自然哲学的数学原理》）是人类历史上对自然规律第一次进行的理论性概括和总结。

（3）牛顿揭开了白光的组成之谜，提出了光的“微粒说”；爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应及光的本质。

【学习思考】

为什么说牛顿诞生的时代正是欧洲科学界发生巨大变革的时代？

（教材P141）

提示　17世纪中期，欧洲历史正处于一个巨大的转折和变化时期。

当时英国正处在资产阶级革命的风暴中；欧洲的启蒙运动也在发动阶段。

而在自然科学方面，哥白尼的“太阳中心说”，伽利略的自由落体定律和加速度概念，开普勒、布鲁诺、培根等科学家的发现，都预示着科学界一个革命时代的来临。

【自我测评】（教材P145）

列举牛顿和爱因斯坦的主要科学成就。

提示　

（1）牛顿：

万有引力定律及惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律等。

（2）爱因斯坦：

狭义相对论、广义相对论、光量子假说等。

【材料阅读与思考】（教材P145）

阅读爱因斯坦的信，结合本课的内容，谈谈你对这封信的认识与看法。

提示　这是一道开放题。

它集中体现了爱因斯坦这位科学家对科学技术在给人类带来便利、进步的同时，对历史进程中所凸显的世界性问题的忧虑、关注和对未来解决这些问题的期盼。