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1、9专题七 近代以来科学技术的辉煌专题七 近代以来科学技术的辉煌【概念阐述】 1经典力学经典力学（牛顿力学）是研究在宏观世界和低速状态下的物体运动的客观规律。其基本定律包括：惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律以及万有引力定律。牛顿力学建立在时间和空间是绝对静止的假设基础上。经典力学对近代物理学其他分支学科都有很大影响，构造了物理学的基本框架，也是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。2相对论相对论是20世纪由爱因斯坦创立的关于时空和引力的基本理论。根据研究对象不同，可以分为狭义相对论和广义相对论。相对论揭示了空间、时间的可变性，而且认为时空的变化和时空结构同物质的运动和状态

2、有关，其中广义相对论阐述了四维时空和物质分布相联系的重要思想。相对论适用于对高速运动物体的研究，是对牛顿力学的继承和发展。它与量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。3量子理论量子理论是揭示微观物质世界的基本规律。它用于解释原子结构、化学元素的性质、光的吸收与辐射等问题，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。量子力学的发展使人们对物质的结构及其相互作用的认识发生了革命性转变。它与相对论一起，是现代物理学的两大基本支柱。4进化论 进化论是由达尔文在继承前人关于生物进化的思想基础上，经过实地考察和大量实验研究论证后，提出的一套生物进化理论。进化论的主要观点是：物种是不

3、断进化的，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。物种不断地变异，新种产生，旧种灭绝；生物的进化是连续的，没有不连续的突变，自然界没有飞跃；生物间有共同祖先，彼此间有一定的血缘关系。其理论核心是自然选择原理，即物竞天择，适者生存。5“科”、“技”结合 “科学”是人类关于自然的认识体系，“技术”是人类改变或改造环境的方法、途径及技能。“科学”和“技术”结合是指将学者的研究成果与社会生产实践相结合。在古代，科学的发展与技术进步相分离，而近代以来，“科”、“技”开始相互联系，尤其第二次工业革命以来，“科”、“技”结合越来越密切。技术在科学的指导下得以进步，并推动了社会经济的发展，而技术

4、革新的需求促进科学研究须进一步发展。所以，“科”、“技”结合是社会需求发展的结果，是人类文明不断积淀的结果。6现代信息技术现代信息技术是研究信息的获取、传输和处理的技术，由计算机技术、通信技术、微电子技术结合而成，即利用计算机进行信息处理，利用现代电子通信技术从事信息采集、存储、加工、利用以及相关产品制造、技术开发、信息服务等。现代信息技术主要包括传感技术、通信技术、计算机技术和缩微技术等。【史料解读】史料1：英国著名的哲学家休谟曾说：“我们被放在这有如戏院的世界上，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

5、被悬挂在永恒的疑惧之中” 大国崛起解说词解读：休谟所言，当时的人们没有能用智慧去认识自然和社会的意识与能力，对过去和未来，对任何事物的规律都不知道，因而同样也没有保护自己的能力。这段话反映了近代自然科学兴起之前，人们的思想被宗教神学束缚着，不能充分发挥人自身的力量去认识自然，改造自然。史料2：自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：“让牛顿去吧!”于是，一切成为光明。英国诗人波普解读：诗人波普用简短的诗句表达了对牛顿的高度赞誉。认为牛顿的开启了一个光明的时代，将人类认识冲破神学的束缚，促进人类对自然界认识的突破，用科学的客观规律去认识世界，发现世界。史料3：我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时

6、为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。 牛顿解读：这句话是牛顿对自己做的评价，把自己的伟大发现比喻为大海边光滑的卵石和美丽的贝壳，说明牛顿谦虚的品质和追求真理的精神，同时也说明了探索真理的永无止镜。史料4：他是像一位深受自己的臣民爱戴的国王一样被安葬的。在他之前，是没有哪一位科学家享受如此殊荣的。在他之后，受到如此厚葬的也将会是屈指可数的。科学简史解读：这是启蒙思想家伏尔泰评价牛顿的一句话。说明了牛顿在当时英国受到有如国王般的礼遇和尊重，也反映出人们对科学的尊重。而材料中所说这样的现象是“空前绝后”的，也体现了特定的时代特征：18世纪初的英国

7、，资本主义经济萌芽和发展；经过资产阶级革命，从专制逐渐地走向民主；近代自然科学兴起；经历了文艺复兴运动、宗教改革的洗礼，正逐渐形成了崇尚科学、尊重科学的社会风尚。史料5：牛顿的发现表明，自然界中一切在引力作用下产生的运动均可从物质自身的原因得到说明，因此无须借助于超自然因素的作用。一切力学事件不再是孤立的、偶然的事件，而是一系列运动变化中的一个环节，人们只要通过运用力学三定律，便可以从物体在某一给定时刻的运动状态推知其在此之前或之后某一时刻的运动状态。 世界文明史简编解读：“牛顿的发现表明”主要是指经典力学，说明经典力学体系成为了理解物体运动的基本规律和原则,使人类能够凭科学理解生活中的许多现

8、象,使科学摆脱了神学束缚。牛顿力学体系是当时最为系统的、合理的力学体系，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。史料6：牛顿确立了充分尊重经验事实的理性化或科学化的思维传统牛顿革命还告诉人们，科学研究最好的方法有综合与分析两种正是牛顿，以他的巨大成功为动力，推动了这种科学思维方式在知识界的迅速普及一系列学科领域的飞跃发展，会同牛顿革命一起，构成了人类历史上第一个科学革命时代。 马克垚：世界文明史解读： 牛顿力学确立了尊重经验事实的科学思维传统，提供了综合和分析两种很好的科学研究方法。这些科学思维和研究方法带动了自然科学的发展，引起了巨大的科学革命。史料7：迄1784年，关于牛顿的书的就有

9、40本，法文的17本，德文的3本，拉丁文的11本，葡萄牙文和意大利文的各1本。启蒙运动的史学家们相当严格地认识到牛顿作为某种象征的重要性。 科学与启蒙运动解读： 牛顿力学和牛顿科学思想在欧洲广泛传播，对启蒙思想家们产生了重要的启发和激励作用。启蒙思想家们因此进行了种种思考，产生了积极的思想成果，有力地推动了现代文明的发展和人类社会的进步。史料8：材料一 627年秋，唐贞观元年，28岁的玄奘法师开始了孤身求法的西行历程。历经一年的跋涉到达印度境内。 材料二 1872年，斐利亚福克先生在伦敦改良俱乐部和会友们打赌，要在八十天内环游地球一周。在当时的情况下，这确实是一件很难办到的事。但最后他提前一天

10、完成了。（八十天环游地球简介） 材料三 1992年10月，一架“协和”号超音速客机，为了纪念哥伦布发现美洲新大陆500周年，只用了32小时49分绕地球一周，创造了环球飞行的新纪录。解读：三段材料反映了不同的时代里，交通发展的情况及其对人们生活和社会发展的影响。在古代中国：步行是一般人常用的出行方式。在19世纪中后期，经历了第一次工业革命之后，蒸汽机车的发明和应用使出行更加方便和快速。而从20世纪以来，飞机的应用使交通更加便捷，人们之间的沟通也就更加密切。材料充分体现了科学技术的发展对人类社会进步的重要作用。史料9：资产阶级，由于一切工具的改进，由于交通运输的极其便利，把一切民族甚至最野蛮的民族

11、都融进文明了。它迫使一切民族如果他们不想灭亡的话采用资产阶级的生活方式它按照自己的面貌为自己创造出一个世界。 共产党宣言解读：材料反映了西方国家通过工业革命，生产力得到了极大的提高，交通运输更加便捷，从而使人类交流更加方便和密切，客观上也促进了一些生产力落后地区的发展，使世界日益成为一个整体。另一方面，也加紧了殖民侵略，使一些民族利益受到损害。史料10：爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。 英皇家学会会长汤姆逊解读： 汤姆逊的话主要表达了爱因斯坦相对论对人类思想发展的巨大作用。相对论不仅是对近代物理学理论框架

12、的重大突破，而且其全新的时空观、运动观和物质观，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。【难点辨析】1经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。它是人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，是整个物理学和天文学的基础，也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。它的确立，使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，同时也在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。经典力学体系是近代自然科学形成的标志。而其确立的尊重经验事实的科学思维和归纳、演绎的研究方法，也促进了近代其他各门自然学科

13、的革命和发展。使科学摆脱了神学的束缚向前发展，19世纪进入全面繁荣时期,各自然科学理论体系纷纷建立。2科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源。如何认识当代世界科学与宗教并存的现象？（1）根本分歧是：生命是自然界进化的结果，还是上帝创造的产物。（2）产生分歧的根源：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，宗教学说没有经过实践检验，科学是建立在实验和观察研究基础上的。从政治上来说，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。（3）如何理解宗教和科学的关系？宗教与科学都是人类文明的产物，它们共存于历史和现实之中，它们之间不是

14、决然的对立关系，尤其在理性发达的现代世界。宗教和科学都是为人类服务的。两者在作用的侧重面上有所不同：科学只能断言“是什么”，而不能断言“应当是什么”，相对而言它是机械的。而与此相反，宗教只涉及对人类思想和行动的评价，它不能够有根据地谈到各种事实以及它们之间的关系，但这种思想引导和价值判断的力量是不可缺少的。所以爱因斯坦对两者关系的比喻是相当形象而又贴切的，他说：科学没有宗教就像瘸子，宗教没有科学就像瞎子。（例如，达尔文在进化理论研究中，大量吸取了当时一种自然神学的东西。）宗教思想和其具体表现也要不断改革和发展，以便更有助于发挥作用，而科学在阐述和论证方面的准确性就有助于宗教的发展。另一方面，宗

15、教的情感和价值力量可以推动科学理论工作不断地前进。我们要做的即是如何使两者相互促进和发展。因此，在现代世界中，宗教与科学不仅都客观并存着，而且应当互相促进与发展着，共同推进人类文明的健康发展。3相对论和量子论的意义。量子理论弥补了经典物理学在微观的粒子世界方面认识的空缺，把人类对客观规律的认识从宏观世界推进到微观世界，改变了人们看世界的角度和方式；量子理论让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它深刻地揭示了时间和空间的本质属性。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

16、的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。普朗克创立量子论和相对论一起构成了20世纪现代物理学的基本理论框架，它们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。4科学技术进步对社会发展的作用。整体来说，科学技术是推动社会变革的巨大动力。科学技术能大幅度提高社会生产力；改变社会结构和世界形势；使世界日益成为一个整体；加快城市化进程，改变人类生活方式等。（1）蒸汽机的发明与应用对社会发展的主要作用：第一，解决了工业发展中的动力问题，自此以后，只要有煤做燃料开动蒸汽机，就可根据需要建

17、立工厂，不再受河流的限制。第二，促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切。第三，推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的广泛利用，使英国到处建立起大工厂。那些高耸入云的烟囱，喷出缕缕烟雾，庞大的厂房，发出隆隆的轰鸣，打破了原来中世纪田园生活的恬静，历史已跨进了一个新的时代“蒸汽时代”。总之，蒸汽机是人类继发明用火之后，在驯服自然力方面所取得的最大成果。（2）电的应用及对人类社会的影响：第一，电的发明，使机器使用更加普遍，并且

18、推动了许多新兴工业部门的出现。伴随工业的大发展，生产和资本高度集中，产生了垄断组织。第二，以电力的应用为标志的第二次工业革命促使资本主义世界市场最终形成，促进了世界的整体化。第三，电的应用极大地改善了人们的生活，电报电话的普及，方便了人们的联系。各种电气走进家庭，逐步代替了人类的家务劳动。电影、电视技术，帮助人们获取更多资讯，丰富了人类文化生活。总之，电作为新能源广泛使用，开辟了电气时代。当然，科学技术是一把“双刃剑”，它在推动社会发展的同时，也带来一些负面影响。如：环境污染，贫富悬殊不断拉大，科技应用于战争产生空前的破坏和灾难等。5现代信息技术对人类社会的影响。（1）利：大大缩小了全球的空间

19、距离，使全人类实现信息交流和共享；推动了知识经济的产生与发展；使人类的生产生活、工作学习、思维方式等都发生了深刻的变化；促进了传统产业的更新改造，使人类进入信息时代。（2）弊：导致信息泛滥、垃圾信息、网络安全和网络犯罪等；各国之间围绕互联网的竞争造成世界更加动荡不安；虚拟社会对人们的生活和学习工作特别是对青少年产生消极影响。【图说历史】图1：艺术家笔下的牛顿像神一样在制定宇宙规律（教材第121页）这是1795年英国著名艺术家布莱克的版画。这幅单刷版画上，作者将人物置于一个充满神秘色彩的宇宙背景中，把牛顿描绘成了一位正在认真作图的几何学家，而且是一位神一样的几何学家，正在设计创造世界的蓝图。此图

20、反映出牛顿经典力学体系对地面物体运动和天体力学研究方面的巨大贡献。在艺术家的心中，牛顿就如神一样，也可以反映出牛顿及他的力学体系促进了人类对自然界认识的突破，冲破神学束缚，牛顿及以他为象征的近代自然科学将代替“神”，成为人类认识上的重要途径和手段。画中牛顿手拿工具作图，也反映出牛顿以严谨的科学态度，用科学的方法，通过实验论证理论。图2：海王星的发现（漫画）（教材第121页）1781年天王星发现以后，有人利用牛顿万有引力定律来计算天王星的位置，但结果总是与观测值不符。有人怀疑这一理论是否可靠，也有人认为天王星外还存在一个大行星，使天王星受到引力而改变了位置。当时大多数天文学家赞成后一种假说。英国

21、的J.C.亚当斯于1845年算出了这个行星的轨道和质量。他把结果通知英国几位天文学家，但未引起注意。1845年夏天，法国的勒威耶也开始研究这个问题，并于1846年6月1日和8月31日发表了两个报告。同年9月18日，勒威耶预报相差不到一度的位置上找到了这颗新行星，命名为海王星。图3：“纳罗虫”化石与和谜虫复原图1984年7月1日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员侯先光在澄江县帽天山发现了“纳罗虫”化石，向人类揭示沉睡了5.3亿年的寒武纪早期世界。1984年以后的十年间，来自十多个国家的五十多位古生物学家，在澄江帽天山地区采集了约五万块化石，古生物学家们迄今为止已在澄江化石中发现了四十多个门类

22、的八十余种动物。云南澄江生物化石群出现于寒武纪生物大爆发时期，除了低等植物藻类外，大量代表现在各个动物门类的动物同时突然出现。也就是说，大多数现生各动物门类代表在澄江生物化石群中都有其发现。寒武纪在不到地球1%的年纪里，出现了90%的物种。 这个难题至今未解。而达尔文生前也说过：“今后如果有人对我的理论提出挑战，那很可能来自对寒武纪动物突然大量出现的解释。” 图4：“人面猴身”的达尔文这幅画将达尔文画成“人面猴身”的怪物，用以讽刺达尔文。因为达尔文在人类起源和性选择一书中称人类起源于旧大陆的灵长类动物，这个观点冒犯了许多人。例如，当时的宗教原教旨主义者就指责“自然选择”、“缺乏高贵的意愿”，即

23、与上帝造人说相对立。反映出达尔文进化论在当时面临的巨大压力，与传统的但被西方大多数人所接受的上帝造人说相对峙。这其中也有达尔文进化论自身的理论缺憾。达尔文无法找到产生变异的根源，也没能解释新性状如何传给下一代。至今，进化论还有许多问题不能解释。而现代西方社会中人们对进化论的支持率并不高，而且少于坚信“上帝造人”的比例。图5：20世纪初德国柏林的一个普通的晚上这是20世纪初德国柏林的一个普通的晚上，正是因为有了电及电灯，使得柏林的夜晚如同白昼。电的发明和广泛使用更大地改变了人类的生活方式，在第一次工业革命的蒸汽动力给人类文明带来的深刻影响后，第二次工业革命带来了更迅速和更深远的影响，使人类社会进

24、入电气时代。两次工业革命，造成了人类社会的大转型，改变了整个世界。图6：通过电报从马赛传送到巴黎的一幅图片（1863年）萨缨尔摩尔斯认为，他可以利用电流将信息从一个城市传到另一个城市。 1837年在纽约大学一个人头攒动的讲演厅里，摩尔斯第一次成功演示了“电报”。1844年5月24日，人类历史上第一个长途电报从华盛顿发至了巴尔的摩。图7：12英尺粗的战利品这幅摄影作品是美国人肯塞达利尤斯在1908年创作的。图中几位伐木工人正骄傲地炫耀即将被他们伐倒的巨树，这种场面在20世纪初仍被认为是人类的杰作。巨大的树身给人以强烈的视觉冲击，人们砍伐这样的巨树反映了人的力量，也映射出两次工业革命对人类社会发展

25、的巨大推动力。但是，工业革命的飞速发展是以森林的迅速消灭为代价的。这幅作品也不无讽刺地道出了工业革命背后的破坏与灾难。图8：断掌工业这幅摄影作品是罗伯特杜瓦斯诺于1956年创作的。早期的工业社会变成了疯狂的食人机器，浓烟蔽日的工厂和血淋淋的断指，这是对19世纪兴起的所谓“人类的进步”最为直接的控诉。照片通过令人触目惊心的断掌和浓烟反映了工业文明背后的阴暗面，对环境造成的污染，对人劳动力的剥削，给工人造成的痛苦等。【习题荟萃】11906年12月14日，一位科学家在柏林的物理学会上发表了题为论正常光谱的能量分布定律的理论的论文。他是 （ ）A牛顿 B普朗克 C达尔文 D爱因斯坦2科学与近代世界一书

26、中写道：“似乎有一种最小量的能是不能复分的。这情形就好像是一个美国人用货币付款时，无法把分币分成更小的单位来支付他所得到的最小分量的货物一样。在任何情况下，分子都只能发射整分币数的能。”这段话解释的科学理论是 （ ）A万有引力定律 B电磁感应 C量子理论 D相对论3世界著名科学刊物Science在纪念普朗克提出量子概念100周年的一篇评论文章中指出：“一个世纪以前，我们所理解的物理世界是经验性的；20世纪，量子力学为我们周围的世界提供了精确的完整的理论；然而，今日物理学与1900年的物理学有很大的共同点：它仍旧保留了基本的经验性，我们不能彻底预测组成物质的基本要素的属性，仍然需要测量它们。”下

27、列各项中，能准确解读这段话的是 （ ）A物理学经历了由经验研究向测量研究的转变B20世纪物理学的研究方法没有发生重要变化C量子力学导致人们对物理世界的认识由精确取代经验D量子力学为物理学提供了精确但不是唯一正确的理论41905年春天，爱因斯坦在写给友人的一封信中说，“我答应给你四项研究成果，下次就寄给你第一项，它以革命性的方式处理辐射与光的问题。”这项研究成果是 （ ）A量子力学 B光具有波粒二象性C狭义相对论 D光电效应5有位先生梦见自己到了另一个世界，当他再度睁开眼睛时，发现自己处在一个街角，有一个人慢慢骑着自行车。当他接近时，这位先生惊讶地发现，这个骑车人和自行车在运动方向是不可思议的扁

28、平。这位先生可能涉及的科学理论是 （ ）A量子力学 B相对论C光电效应 D进化论6爱因斯坦曾说：“科学对于人类事物的影响有两种方式。第二种方式是教育性质的它作用于心灵。”下列对这句话的理解中，不恰当的是 （ ）A科学进步促进了人文主义的发展 B科学进步促进人类自我意识的觉醒C科学进步促进了心理学的发展 D科学进步增强了人类和自然相处的信心7电子计算机已经历了四个发展阶段，其先后顺序排列正确的是 （ ） 晶体管 电子管 集成电路 大规模集成电路A B C D81996年2月，世界排名第一的国际象棋特级大师卡斯帕罗夫与美国国际商用机器公司（IBM）研制的电脑“深蓝”（Deep Blue）进行对弈，

29、最后以42获胜。然而次年5月，卡斯帕罗夫再次与改进了的“更深蓝”（Deeper Blue）较量时，却以2.53.5落败。这一人机对话不能说明的是 （ ）A电子计算机技术的持续发展 B人类驾驭科学技术的可贵探索C电脑已经全面超越人脑 D人机关系是值得世人思考的新话题9随着工业革命的推进，19世纪上半期英国出现的新的社会问题是 （ ）A清教徒受到迫害 B童工现象开始出现C广大农民丧失土地 D产业工人相对贫困101954年，美国一个城市管理自来水的专员发现，该市自来水耗费量在某些三分钟的时段内会奇怪地突然增加。出现这种现象的原因可能是 （ ）A当时汽车开始在美国普及，这三分钟刚好是车主集中洗车的时间

30、B黑客通过互联网攻击自来水公司的电脑系统，导致数据显示错误C第二次世界大战后美国企业管理水平普遍下降，统计数据计算错误D当时电视开始在美国普及，这三分钟是广告时间，大家上厕所集中用水11. 阅读下列材料，并结合所学知识回答问题：材料一 分工、水利特别是蒸汽机的利用、机器的应用，这就是从18世纪中叶起，工业用来震撼旧世界基础的三个伟大杠杆。 恩格斯：英国工人阶级状况材料二 蒸汽机教我们把热变成机械运动，而电的应用将为我们开辟一条道路。 恩格斯：致爱伯恩施坦材料三 因为在最先使用机器的地方，机器就把大批手工工人抛到街头上去。马克思：雇佣劳动与资本（1）材料一涉及的史实称作什么？ （2）写出18世纪

31、中叶至19世纪上半期把热变成机械运动作出重要贡献的发明家。（3）大批手工业工人被“抛到街头上去”后，又到了何处？成为了什么人？（4）分析以上三则材料，用一句话归纳科技的作用。12阅读下列材料，并结合所学知识回答问题：材料一 牛顿的原理公认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