第2课《影响世界发展进程的科学巨人》学案(含答案)
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1、第第 2 课课 影响世界发展进程的科学巨人影响世界发展进程的科学巨人 目标导航 1.知道牛顿在物理学、天文学等领域的主要成就,认识牛顿在世界自然科学发展 史上的崇高地位。2.掌握爱因斯坦的相对论及其他的科学成就,认识爱因斯坦对维护世界和 平所做出的巨大贡献。 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.主要科学成就 (1)物理学领域 发现了万有引力定律,综合并表达了经典力学的三个基本定律:惯性定律、加速度定律、 作用力与反作用力定律。 1687 年发表自然哲学的数学原理 ,从而诞生了天体力学。“牛顿力学”体
2、系的建立标 志着近代科学体系的形成。 (2)天文学领域 用万有引力定律说明,力学规律支配天上的星体运动和地面上的物体运动。 采用数学的方法,精确地计算和解决天体运动问题。 (3)数学领域 发现了二次项定理。 创立了微积分,开辟了数学新纪元。 (4)光学领域 发现白光是由各种不同颜色的光组成的。 制成第一架反射望远镜。 提出了光的“微粒说”。 3.全面认识牛顿 (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。 思维点拨 (1)牛顿力学体系内容包括:
3、 力学三大定律及万有引力定律。 它产生的标志是 1687 年发表的自然哲学的数学原理 。 (2)牛顿力学的创立,标志着人类科学时代的开始。 名师指津 宗教迷信思想是科学的大敌。 牛顿晚年没有再取得重大成就, 与其迷恋宗教和神 秘思想密切相关。 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 空间、时间、物质和物质运动之间紧密相连,不可分割。 空间和时间在本质上是统一的,随着物质的运动而变化。 (3)影响:震动了物理学界
4、,使爱因斯坦名扬欧洲。 3.推动量子力学发展 (1)广义相对论 标志:1916 年发表论文广义相对论基础 。 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。 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。 (2)物理学其他领域 建立起质能关系式 Emc2,为原子能的利用提供了理论依据。 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。 1921 年,因其光子理论获得诺贝尔物理学奖。 易错提醒 相对论并没有抹掉牛顿在历史上的光辉, 实际上相对论发展了牛顿力学, 把牛顿 力学
5、概括在相对论之中,牛顿所创造的概念至今仍然是指导物理学的重要思想。 归纳总结 爱因斯坦创立的狭义相对论和广义相对论, 是人类认识自然过程中的一次质的飞 跃,标志着物理学的重大突破,是在科学发展的道路上矗立起的一座新的里程碑,成为现今 原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础。 4.为人类和平进步而斗争 (1)第一次世界大战爆发后,公开发表反战宣言,呼吁结束战争。 (2)第二次世界大战中建议美国研制原子武器,但对美国投掷原子弹轰炸日本广岛、长崎表示 强烈不满。 (3)第二次世界大战后为反对核战争和美国国内法西斯主义,进行不懈斗争。 思维点拨 爱因斯坦的伟大之处, 不仅仅在于他取得的一系列科学成就,
6、还在于他是一个爱 好和平的反战斗士。爱因斯坦是核武器理论的提出者,但又是极力反对核战争的倡导者。 知识图示 主题一 牛顿的科学成就 史料一 牛顿在进行光学实验 自然界和自然规律隐藏在黑暗中,上帝说,让牛顿出生吧!于是一切都成为光明。 蒲伯 从数学开始到牛顿时代为止,数学工作由牛顿完成了一大半。莱布尼茨 史料二 上中学时牛顿就喜欢做实验并记笔记,他将日常生活中发生的许多现象记录下来, 还对所学的知识进行分类整理。 史料解读 (1)史料一中的图片说明牛顿通过光学实验发现了光的构成和光的“微粒说”。肯定了牛顿 在光学方面的贡献。肯定了牛顿在数学方面的贡献。 (2)史料二涉及牛顿的一些科学研究方法:做
7、实验、记笔记、分类整理等。 问题思考 (1)阅读史料一并结合所学知识解释,牛顿如何从光学实验和数学方面使“自然界和自然规 律”变成光明的? (2)结合史料二归纳牛顿能使黑暗变成光明的原因。 提示 (1)光学实验:自制折射望远镜,证明日光即白光由七色光组成,进一步说明了物体颜 色的形成原理,奠定了光谱学的基础;提出光的本质是微粒的见解,统领西方物理学界两个 世纪,与荷兰惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。数学方面:提出了数学上 有名的二次项定理和微积分的初步算法。 (2)原因: 做实验、 记笔记、 积累知识、 分类整理,将实验作为得出科学概念的主要途径;“归 纳演绎”法;忘我的勤奋探索
8、精神。 牛顿的科学成就 (1)牛顿是英国物理学家、天文学家和数学家。 (2)在天文学方面,他解释了潮汐现象,指出潮汐的大小不但同朔望月有关,而且与太阳的引 力也有关系;牛顿从理论上推测出地球不是球体,而是两极稍扁、赤道略鼓,并由此说明了 岁差现象等。 (3)在物理学上,牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作,建立了三条运动基本定律和万有引力 定律,并建立了经典力学的理论体系。 (4)在数学上,牛顿提出了“牛顿二次项定理”,并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学。 (5)在光学方面,牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成,并制成“牛顿色盘”;关于光的本 性,牛顿创立了光的“微粒说”。在牛顿的著作自然哲学的数学
9、原理中,他用数学解释 了哥白尼的日心说和天体运动的现象。 (6)牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志,是人类认识史上对自然规律的第一次概括和 总结。 主题二 经典力学理论与相对论的关系 史料一 在牛顿时代,牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道 路;牛顿所创造的概念,至今仍然指导着我们的物理学思想。爱因斯坦 史料二 绝对空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关而且永远是相同的和不动的。 牛顿自然哲学的数学原理 史料三 空间和时间不可能离开物质而独立存在, 空间的结构和性质取决于物质的分布。 爱因斯坦相对论 史料解读 (1)由史料一中的可知,爱因斯坦并没有否定牛顿力学,而
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