高中历史专题六杰出的中外科学家第2课影响世界发展进程的科学巨人课时作业人民版选修4.docx
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高中历史专题六杰出的中外科学家第2课影响世界发展进程的科学巨人课时作业人民版选修4
专题六杰出的中外科学家第2课影响世界发展进程的科学巨人课时作业人民版选修4
[课标要求] 了解牛顿、爱因斯坦等人的成长历程及主要科学成就,认识他们在社会发展中的作用。
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
①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。
②1687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”体系的建立标志着近代科学体系的形成。
(2)天文学领域
①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。
②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
①发现了二次项定理。
②创立了微积分,开辟了数学新纪元。
(4)光学领域
①发现白光是由各种不同颜色的光组成的。
②制成第一架反射望远镜。
③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。
[特别提醒]牛顿力学体系的创立,既是牛顿个人的贡献,更是时代的产物、时代的贡献。
个人的成就,离不开时代政治、经济、文化因素的支撑。
牛顿力学体系是整个物理学和天文学的基础,也是一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。
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
①空间、时间、物质和物质运动之间紧密相连,不可分割。
②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,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.物理学其他领域
(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。
[特别提醒]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。
主题一 牛顿及其力学体系
1.为什么说牛顿是“近代科学之父”?
(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,牛顿创立了“牛顿二项式定理”,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。
2.牛顿力学体系的建立——《自然哲学的数学原理》的发表
(1)内容:
物体运动三大定律和万有引力定律;潮汐现象、地球形状等问题。
(2)意义:
①形成经典力学理论,居物理学的统治地位达二百年;标志近代科学的形成;推动工业革命的进程。
②对自然观念的影响:
牛顿经典力学的成就之大使得它得以广泛传播,深深地改变了人们的自然观。
③对社会科学的影响:
经典力学在社会科学方面,特别是对哲学和人类思想的发展,也产生了重大影响。
材料 19世纪20年代,人们在制作星表时发现天王星的运行轨道不是完美的椭圆,经天文学家们用牛顿的科学成果进行计算,认为在天王星附近可能有一颗未知行星的引力在干扰其运动,并算出了这颗行星的位置。
1846年,德国天文学家加勒在认定的位置上果然找到了这颗行星,后来被命名为海王星。
思考 海王星的发现运用了牛顿的哪一项研究成果?
这一现象说明了什么问题?
答案 成果:
万有引力定律。
说明的问题:
万有引力定律推动了人们对天体运动的研究;自然科学具有惊人的预见力和理论指导意义。
主题二 爱因斯坦及其相对论
1.爱因斯坦的科学贡献
狭义相对论
(1)标志:
《论物体的电动力学》
(2)基本原理:
相对性原理和光速不变原理
(3)意义:
改变牛顿力学的时空观念,揭露物质和能量的相当性,为原子能的利用奠定理论基础,是近代物理学领域的一次伟大革命
广义相对论
(1)标志:
1916年发表《广义相对论基础》
(2)基本原理:
等效原理和广义相对性
(3)意义:
改变人们对宇宙的认识,天体和宇宙演化的观测研究及理论探究开展起来
光电效应理论
(1)1905年,提出光量子假说:
利用量子论成功解释光电效应出现现象及光的本质,进一步推动量子论的发展
(2)1921年因光电效应研究获诺贝尔物理学奖
物理学其他领域:
在宇宙学、统一场论等领域取得重大研究成果
2.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。
材料 20世纪最后一期的《时代》周刊评选出了一位“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”。
他说过这样的名言:
“一个人对社会的价值首先取决于他的感情、思想和行动对增进人类利益有多大作用。
”
思考 这位历史人物是谁?
试列举他“以感情、思想、行动增进人类利益”的主要事迹。
答案
(1)人物:
爱因斯坦。
(2)事迹:
①提出相对论,奠定了现代物理学的理论基础。
②提出光量子假说,解释了光电效应,推动了量子力学的发展。
③在宇宙学、统一场论等物理学方面也有重大成就,是物理学及人类自然科学史上的革命。
④呼吁防止核战争,关注人类的进步与和平。
1.勤奋和善于钻研是牛顿的性格,有人对他在大学时代取得的某项成就评价时说,“即使牛顿没有别的成就,仅这个也足以使他在科学史上留下不朽之名”。
该人所评价的牛顿的成就是( )
A.提出二次项定理
B.制成折射望远镜
C.发现天体运行规律
D.提出万有引力定律
答案 A
解析 大学时代的牛顿,提出了数学上的二次项定理和微积分的初步解决方法。
2.“每个物体如果没有外界影响使其改变状态,那么该物体仍保持其原来静止的或等速直线运动的状态。
”该论断出自( )
A.《自然哲学的数学原理》
B.《物种起源》
C.《天演论》
D.《论动体的电动力学》
答案 A
解析 题干的论断符合牛顿的《自然哲学的数学原理》的相关论述,故正确答案为A项。
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.相对论的提出推动物理学发展到一个新的高度,依据是( )
①相对论从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观
②相对论深刻地揭示了时间和空间的本质属性 ③将牛顿力学概括在相对论力学之中 ④将人类对客观规律的认识开始从宏观世界深入到微观世界
A.①②③B.①③④
C.③④D.②③
答案 A
解析 ④是量子论的重大意义,故应排除。
5.爱因斯坦说:
“我不知道第三次世界大战用什么武器,但是第四次世界大战人们将只会用木棒和石头打仗了。
”这个言论表明爱因斯坦是一位( )
A.反对战争的科学家
B.极端的民族主义者
C.狂热的爱国主义者
D.鼓吹战争的社会活动家
答案 A
解析 第二次世界大战结束后,爱因斯坦曾致力于防止核战争,成为一位著名的反战运动活动家,故A项符合题意;B、C、D三项均与题干材料中的有效信息不符。
6.阅读下列材料:
爱因斯坦说,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,至今仍然指导我们的物理学思想。
请回答:
(1)“牛顿时代”是什么样的时代?
(2)牛顿在物理学上有什么贡献?
(3)有人认为相对论的创立使牛顿在历史上的光辉被抹掉了。
你认为这种观点是否正确?
为什么?
答案
(1)17世纪中叶至18世纪20年代,处于资本主义手工工场时期,资产阶级文化在逐渐发展。
(2)提出力学的三大定律和万有引力定律,是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合。
(3)不正确。
因为牛顿力学体系的建立是近代科学体系形成的标志,牛顿在科学史上有杰出贡献;牛顿所创立的概念,至今仍指导着我们的物理学思想。
解析 第
(1)问要紧密结合17世纪历史发展的特征回答。
第
(2)问要结合所学知识来回答。
第(3)问的关键是理解清楚牛顿的学说与相对论之间的关系是包容关系,相对论将牛顿力学作为特殊情况下的运动状态包容其中。
基础巩固
1.下列对17世纪牛顿力学体系产生的原因的表述,不确切的是( )
A.资本主义生产迅速发展对力学提出了迫切要求
B.伽利略等人的研究已有相当厚实的基础
C.牛顿个人具有的伟大天才和作出的巨大努力
D.同时代的众多著名科学家协同一致的通力合作
答案 D
解析 在力学和天文学方面,在哥白尼、开普勒、伽利略等人的研究基础上,牛顿才建立起力学体系,但不能说是同时代众多著名科学家协同一致的合作。
2.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。
3.爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系,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,而非经典力学;它发展了经典力学,并将其概括在相对论力学之中。
4.20世纪初,爱因斯坦从相对论出发,提出了著名的质量能量公式,为核开发提供了理论依据。
后来,美国首先研制了原子弹,并于1945年在日本广岛、长崎投放,平民伤亡惨重,爱因斯坦非常痛心。
以上史实说明( )
A.科学技术应用于战争,促进了人类和平
B.科学技术推动了军事的发展,以暴制暴换取了和平
C.科学研究的初衷有时与实际应用效果有较大的偏差
D.科学本身是客观的,不受任何利益集团左右
答案 C
解析 解答的关键是准确提取题干材料中的信息。
爱因斯坦主张研究原子弹的目的是制止法西斯侵略、维护世界和平,但原子弹在广岛、长崎的投放导致了平民大量伤亡,故C项符合题意;A、B、D三项均与题干材料中的有效信息不符。
5.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。
6.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
7.1919年,英国派出远征队分赴两地观察日全食。
结果发现,星光在太阳附近的确发生了1.7秒的偏转。
随后皇家学会会长宣布:
“这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果。
”这一宣布使谁成了新闻人物( )
A.牛顿B.爱因斯坦
C.达尔文D.哥白尼
答案 B
解析 远征队研究的结果其实是确认了广义相对论的结论是正确的。
广义相对论是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论,统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律。
从所取得的成就和生活的时代上,其他三位可排除。
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.③④
C.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。
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