二 影响世界发展进程的科学巨人 学案（含答案） (1)

二　影响世界发展进程的科学巨人
学习目标：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。
教材整理1　牛顿：宇宙定律的发现者
1．地位
英国伟大的物理学家、天文学家、数学家和自然哲学家，他建立起一个完整的力学理论体系，成为宇宙定律的发现者。17世纪最伟大的科学巨匠。
2．求学
(1)出生于英国一个自耕农家庭，在剑桥大学读书时受巴罗教授赏识被举荐为研究生。
(2)在家乡避瘟疫期间，他在自然科学领域踏进了很多前人未涉足的领域。
3．成就
(1)物理学：发现了万有引力定律，综合并表达了惯性、加速度、作用力与反作用力经典力学三定律。发表《自然哲学的数学原理》，完成了物理学发展史上的第一次大综合。从此，天体力学诞生了。人们把“牛顿力学”体系的建立当做近代科学体系形成的标志。
(2)天文学
①用万有引力定律说明，天上的星体运动和地面上的物体运动都受力学规律的支配。
②用数学的方法精确地计算和解决天体运动问题。
(3)数学：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：发现白光由各种不同颜色的光组成；制成第一架反射望远镜；提出了光的“微粒说”。
(5)其他：当选为议会议员后，兴趣转向政治和神学。
【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。
教材整理2　爱因斯坦：追寻空间和时间的本质
1．地位
是世界历史上继牛顿之后最伟大的科学家。
2．求学
1879年出生于德国，进入大学后主修物理学。
3．成就
(1)1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，震动了当时的物理学界。
(2)1916年完成了创建广义相对论的工作。
(3)提出了质能互换的关系式，即E＝mc2。
(4)以量子理论完满地解释光电效应、辐射过程、固体比热，发展了量子统计。1921年，他以光子理论而获得诺贝尔物理学奖。
4．活动
(1)第一次世界大战爆发后，公开发表反战宣言。
(2)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斗争。
教材整理3　科学改变世界
1．科学家们的研究成果成为促进社会经济结构和上层建筑变革的重要力量。
2．科学的发展还为丰富人们的精神生活等创造了条件。
知识网络
史论要旨
1.16世纪末17世纪初，伽利略的研究奠定了经典力学的基础，标志着物理学的真正开端；17世纪，牛顿的经典力学标志着近代自然科学的形成。2.相对论否定了经典力学的绝对时空观，揭示了时空的本质属性，发展了牛顿力学。
探究点　牛顿经典力学与爱因斯坦相对论的关系
史
料
解
读
史料一　1687年，牛顿提出万有引力定律，并用教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》
史料揭示了牛顿万有引力定律与潮汐现象的关系。
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。
史料表明了牛顿经典力学的局限性及其与爱因斯坦相对论的关系。
【史料应用】
(1)根据史料一近代牛顿如何解释潮汐现象。
【提示】　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)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。
【提示】　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。
【史论拓展】　牛顿经典力学体系与爱因斯坦相对论的关系
(1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个前提，即物体在低速运动情况下，这些定律才能适用。
(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，它们随着物质的运动而变化，物质质量随运动的速度增大而增加。爱因斯坦还提出质能转化原理，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。牛顿所创的经典力学，至今仍是指导物理学的重要思想。
阅读下列材料，回答问题。
材料　在“光荣革命”到来之前，一个伟大的人发现了解释自然现象的钥匙。……人们觉得，理性也能打开人类事务之门。随后，洛克发表《政府论》，他指出：政治权力是每个人交给社会的自然状态中所有的权力，由社会委托给统治者，用来为他们谋福利和保护他们的财产。当统治者滥用权力，破坏而不是保护人民财产的时候，人民可以反抗甚至推翻它。
——据斯塔夫里阿诺斯《全球通史》等编写
联系所学知识，写出材料中“伟大的人”的名字及其所发现“钥匙”的重要意义。
【规范解答】　根据材料“在‘光荣革命’到来之前”“解释自然现象”判断出“伟大的人”的名字，“意义”联系所学知识回答。
【答案】　牛顿。经典力学体系完成了人类对自然界认识史上第一次理论大综合，促进了理性思想与启蒙运动的发展。
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
【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。
【答案】　D
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》
【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。
【答案】　B
3．之所以说牛顿经典力学体系的建立标志着近代科学的形成，主要是因为它(　　)
A．将天体的运动和地球上的运动概括在同一理论之中
B．是人类认识自然的历史上对自然规律进行的第一次理论性概括和总结
C．具有相当程度的科学性和预见性
D．建立了一套实验观察与数学演绎相结合的科学研究方法
【解析】　近代科学的特点，一是注重实验，二是它的数学化。牛顿经典力学体系建立了一套实验观察与数学表达相结合的科学研究方法，因此标志着近代科学的诞生。故答案为D项。
【答案】　D
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
【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。
【答案】　B
5．阅读下列图片：
图一
牛顿　　　　　　图二
海王星
请回答：
(1)说明图一、图二的内容的相互关系。
(2)图一中的人物取得了哪些重大成就？
(3)我们应学习他的哪些优秀品质？
【解析】　第(1)问可从海王星的发现来回答。第(2)问“重大成就”依据所学知识进行概括即可。第(3)问可从态度、精神、方法等方面回答。
【答案】　(1)19世纪40年代，天文学家用牛顿的万有引力定律进行计算，发现了海王星。
(2)①数学：提出二项式定理，创立了微积分，开辟了数学新纪元。②光学：证明日光由七色光组成，说明物体颜色的形成原理；提出光的本质是微粒的学说。③天文学：考察行星运动分析潮汐现象，发现万有引力定律，推动人们对天体运动的研究。④物理学：《自然哲学的数学原理》中提出三大运动基本定律，标志着牛顿力学体系建立即经典力学体系建立。
(3)虚怀若谷的谦虚态度；善于思考和观察；正确的科学研究方法；勤奋探索的精神。