二 影响世界发展进程的科学巨人 学案（含答案） (2)

二
影响世界发展进程的科学巨人
依萨克·牛顿（1642—1727）被誉为“近代科学的开创者”，为人类社会的发展作出了巨大贡献。他的三大成就——万有引力定律、微积分学和对光的分析，为现代科学的发展奠定了基础。但当别人问起他成功的原因时，他却回答说：“假如我有一点微小的成就的话，没有其他秘诀，唯有勤奋而已。”他还曾说：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩上。”
思考：牛顿以怎样的态度看待他取得的成就？在他身上我们能够学到哪些优秀品质？
提示：牛顿对待自己取得的成就是很谦虚的。我们可以从他身上学到虚怀若谷的谦虚态度和严谨的科学研究态度，以及勤奋的探索精神等。
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
1．出生在伟大的时代：牛顿出生的时代，正是欧洲的自然科学和社会科学发生巨大变革的时代。
2．迈入科学研究大门
（1）在大学阶段，牛顿得到了“卢斯卡数学讲座”第一任教授______的赏识和指导，逐步被引进近代自然科学的殿堂。毕业后，留在大学研究室工作。
（2）在剑桥大学，牛顿受到的数学和自然科学的熏陶与培养，使他对自然现象产生了浓厚的探索兴趣。
（3）1665年夏天，牛顿回到故乡。在故乡的日子里，他思考了自然科学领域内许多前人从未思考过的问题，踏进了很多前人没有涉足的领域，为其一生的重大科学发现奠定了坚实的基础。
3．创立天体力学
（1）创立过程
①牛顿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，即惯性定律、__________、作用力与反作用力定律，这是牛顿在物理学方面的最主要的成就。
②1687年，牛顿发表《__________________________》，用上述定律把天上的行星和它们的卫星的运动规律同地上重力下坠的现象统一起来，完成了物理学发展史上的第一次大综合，创立了天体力学。
（2）基本特征：采用______的方法，精确地计算和解决天体运动问题。
（3）历史影响：牛顿集16、17世纪科学先驱们的成果之大成，建立起一个完整的力学理论体系，把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中，成为宇宙定律的发现者。
4．其他科学建树
（1）在数学领域，牛顿发现了二次项定理，创立了________，开辟了数学新纪元。
（2）在光学方面，牛顿发现了白光是由各种不同颜色的光组成的，制成了第一架反射望远镜，提出光的“________”。
二、爱因斯坦
1．成长历程
（1）1894年，上中学的爱因斯坦因厌恶德国学校的军国主义教育，自动放弃学籍和德国国籍，只身去了意大利的______。
（2）1896年，爱因斯坦进入大学学习物理学。大学毕业后，利用业余时间开展科学研究。
2．创立相对论
（1）创立背景：19世纪末20世纪初，物理学发生了急剧变革，一系列物理学新现象相继出现，古典物理学理论无法对此作出解释。
（2）创立过程
①爱因斯坦于1905年创立了狭义相对论，突破了传统物理学的绝对时空观，认为空间、时间、物质和物质运动彼此不可分割，它们之间紧密相连；作为物质存在形式的空间和时间，在______上是统一的，随着物质的运动而变化。
②1916年3月，爱因斯坦完成总结性论文《广义相对论基础》。广义相对论是一个关于引力的理论，它在狭义相对论的基础上进一步揭示了________同物质分布之间的关系。
③1938年，爱因斯坦在广义相对论的运动问题上取得重大进展，导出了物体运动方程，进一步揭示了时空、______、运动和引力之间的统一性。
（3）重大影响
①相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，给出了科学而系统的时空观和物质观，使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。相对论的创立，标志着物理学取得重大突破，是在科学发展道路上矗立起的一座新的里程碑。
②爱因斯坦创立的相对论，追寻着______和______的本质，使人类对自然界的认识进入一个全新的时代。
3．其他物理学成就
（1）提出质量和能量之间存在的内在联系，从而建立起质能关系式____________，为人们后来利用原子能提供了理论依据。
（2）以量子理论完满地解释光电效应、________、固体比热，发展了量子统计。1921年，爱因斯坦以其________获得诺贝尔物理学奖。
量子理论的提出标志着人类对客观规律的认识开始从宏观世界深入到微观世界。
4．维护世界和平的斗争
（1）第一次世界大战爆发后，爱因斯坦公开发表反战宣言，呼吁欧洲科学家应竭尽全力，尽快结束战争。
（2）1939年，爱因斯坦写信给美国总统，建议美国研制原子弹，以遏制德国法西斯。当美国在日本投掷了原子弹后，爱因斯坦对此表示强烈的不满。
（3）二战后，爱因斯坦为反对核战争和反对美国国内法西斯主义进行了不懈的斗争。
20世纪50年代，“冷战”加剧，核讹诈成为笼罩在人们头上的阴云。针对这种情况，爱因斯坦和英国哲学家罗素联合发表了《罗素—爱因斯坦宣言》，反对核战争，呼吁世界和平。
答案：一、2.（1）巴罗
3．（1）加速度定律
自然哲学的数学原理
（2）数学
4．（1）微积分
（2）微粒说
二、1.（1）米兰
2．（2）本质
时空结构
物质
（3）空间
时间
3．（1）E＝mc2
（2）辐射过程
光子理论
问题1：牛顿力学体系的建立，是牛顿对科学的巨大贡献。试分析牛顿力学体系建立的意义。
提示：本问题阐述了牛顿力学体系建立的意义，是对教材知识的有机补充和拓展。
（1）由机械运动的三大定律（惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律）和万有引力定律组成的牛顿力学体系，正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，把过去一向认为是截然无关的地球上的物体运动规律和天体运动规律概括在一个统一的理论中，实现了自然科学的第一次理论性的大综合，这是人类对自然认识的一个飞跃，使人类获得了用理性解决所有问题的自信。（2）牛顿力学建立了一套与古代不同的自然观和方法论，其最显著的特征，一是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间的内在逻辑关系，并由此得出重要结论；二是它的数学化，自然的数学结构是近代科学先驱深信不疑的真理。（3）牛顿力学体系的建立标志着近代科学的形成。
问题2：牛顿力学体系建立后，人们普遍认为物理学的基本问题在原则和理论上都得到了解决。但20世纪初爱因斯坦却又提出了相对论，创立了新的时空观、运动观和物质观。试分析相对论提出的背景及历史意义。
提示：本问题阐述了相对论提出的背景及历史意义，把握本问题，能够对19世纪末20世纪初的科技发展有一个更加全面的了解。
（1）历史背景：19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次。（2）历史意义：相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，深刻地揭示了时间和空间的本质属性（时空的可变性、时空变化的联系性），树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。
【例题1】
有人认为，牛顿的时代是一个科学革命的时代，其依据是（
）。
A．文艺复兴和宗教改革动摇了宗教神学的统治地位
B．真正的科学伴随着资本主义的发展登上历史舞台
C．牛顿的天体力学完成了物理学发展史上的第一次大综合
D．经典力学的诞生彻底解决了物理学的理论问题
解析：最能说明科学时代到来的应是科学发展的事实，牛顿力学体系仅是众多科学发现中的一个方面，在牛顿生活的时代，天文学、物理学等众多科学领域都取得了重大进展。
答案：B
社会存在决定社会意识，社会的需要是科学产生和发展的动力。
【例题2】
20世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它（
）。
A．否定了经典力学体系
B．打破了绝对时空观
C．彻底解决了19世纪以来物理学面临的危机
D．标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界
解析：爱因斯坦的相对论打破了牛顿力学的绝对时空观，它是对牛顿力学体系的突破和发展，而不是否定。
答案：B
1
牛顿被誉为“近代科学的开创者”，他在科学领域取得了三大成就，包括（
）。
①万有引力定律
②微积分学
③光的“微粒说”
④进化论
A．①②③
B．②③④
C．①③④
D．①②④
2
据牛顿的朋友介绍，牛顿是受苹果落地的启发而悟出了万有引力定律的。这反映了牛顿的（
）。
A．善于观察思考的学习习惯
B．勤奋的探索精神
C．注重实验的科学研究方法
D．严肃的科学态度
3
中学时代的爱因斯坦曾经自动放弃学籍和德国国籍，只身去了意大利。是因为他（
）。
A．较早就受到了科学和哲学的启蒙
B．厌恶德国学校的军国主义教育
C．不满德国人对犹太民族的歧视
D．前去感受古罗马辉煌灿烂的文化
4
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．前者发展了后者
D．前者推翻了后者
5
阅读下列材料：
材料一
我没有什么特别的才能，不过喜欢寻根刨底地追问问题罢了。
智慧并不产生于学历，而是来自对于知识的终身不懈的追求。
一个人只有以他全部的力量和精神致力于某一事业时，才能成为一个真正的大师，因此全力以赴才能精通。
——爱因斯坦
材料二
有一次，一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘诀。他回答：“早在1901年，我还是22岁的青年时，已经发现了成功的公式，我可以把这公式秘密告诉你，那就是A＝X＋Y＋Z，A是成功，X是努力工作，Y是懂得休息，Z是少说废话。这公式对我有用，我想对许多人也一样有用。”
请完成：
从以上材料中我们感受到了爱因斯坦哪些科学精神？对我们有何启示？
答案：1．A　解析：进化论是英国生物学家达尔文的成就，④的叙述是不正确的。
2．A　3.B　
4．B　解析：相对论否定了经典力学的绝对时空观，而非否定了经典力学；爱因斯坦发展了经典力学，并把它概括在相对论力学之中。
5．参考答案：科学精神：勤奋好学的求知态度，热爱科学，脚踏实地的科学研究，对科学的不懈追求及正确的科学研究方法等。
对我们的启示：学习上应当要有正确的学习方法，应该勤学好问，好独立思考等。