必修三第四单元近代以来世界的科学发展历程

必修三第四单元近代以来世界的科学发展历程
第11课物理学的重大进展
【教学目标】
1．知识与能力：
〔1〕识记伽利略的发觉以及他开始的科学研究方法，标志着物理学的真正开端；牛顿力学体系即经典力学体系的建立；海王星、冥王星的发觉；经典力学体系的建立标志着近代科学的形成；1905年爱因斯坦提出了狭义相对论和光速不变原理；1916年他完成了广义相对论的最终形式；普朗克量子论的产生；爱因斯坦推动了量子论的进展；
〔2〕明白得16世纪末17世纪初物理学方面取得突出成就的历史条件；相对论和量子论产生的缘故、意义；
〔3〕摸索〝日心说〞与〝地心说〞相比的进步性；探究经典力学体系的特点、阻碍；归纳量子论的进展过程；
2．过程与方法：
〔1〕利用多媒体手段，为学生提供图片、文字、视频等材料，激发学生学习的爱好，挖掘学生学习的动力；
〔2〕通过问题探究、实践体验、历史比较、图表分析等方法与手段培养学生发觉问题、分析问题、解决问题的能力。

3．情感态度与价值观：
〔1〕科学真理需要勇于探究、执着追求的精神；
〔2〕科学理论在不断完善、创新；
〔3〕人类对客观规律的认识不断深入。

【教学方法】
1. 依照新课标的理念，鼓舞学生自主学习，通过探究学习，解决问题。

解决问题是关键，在解决问题的同时，学习具体知识。

培养学生解决问题的方法和能力。

2．注意培养学生的情感态度价值观。

一方面，适当介绍一些科学家的生平事迹、优秀品德、名言名句等，引导学生感悟他们的孜孜不倦的奋斗精神、求真求实的科学精神、为理想而献身的高贵品质等，陶冶自己的性情，提升自己的情操。

另一方面，要学生有全球的眼光，关注人类的进展，自觉传承科技文化。

【教学内容】
1．经典力学的奠基者——伽利略：
〔1〕背景：受文艺复兴运动的阻碍，科学逐步从神学的桎梏中解放出来。

人类进入到科学实验时代。

16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩展和人的思想的解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观看和实验。

他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。

〔2〕伽利略对物理学重大奉献及意义。

在1604年，意大利物理学家伽利略在实验中发觉：物体下落时的距离与所用时刻的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这确实是闻名的落体定律。

他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。

希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。

他认为物体的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会赶忙停止。

伽利略的研究说明，外力并不是坚持运动状态的缘故，而只是改变运动状态的缘故。

这是自古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革，为经典力学的建立奠定了基础。

他的发觉以及他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。

〔3〕伽利略在天文学方面的奉献及阻碍。

中世纪流行的天文学观点是托勒密的〝地球中心说〞，它认为地球是宇宙的中央，日月星辰都围绕地球运行。

文艺复兴运动时期波兰科学家哥白尼提出〝太阳中心说〞，并写成«天体运行论»。

他提出太阳是宇宙的中心，地球只是是围绕太阳运行并能自转的一颗一般行星而已。

这就揭穿了所谓〝上帝给予地球专门地位〞的说法，摧残了上帝制造世界的谬论。

意大利科学家伽利略对哥白尼学说的传播和天文学的进展做出了重要奉献。

他自创了用以观看天体的第一架望远镜，从望远镜里他发觉月球表面有高山深谷，并不是往常人们所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，专门相似于行星绕着太阳转，他看到银河是由许多恒星组成的，还观看到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。

1632年，伽利略出版了«关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话»。

他的这些发觉和观点，摧残了教会的信条从而证明了哥白尼学说的正确。

2．经典力学的建立：
〔1〕经典力学建立的背景及概况。

17～18世纪，近代自然科学中突出进展起来的是经典力学，又称牛顿力学。

在经典力学的建立中，曾有许多科学家为之付出心血，牛顿那么是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。

[来源:学科网]
在经典力学领域中，最重要的成确实是万有引力定律和运动三定律的发觉，这些成就构成了经典力学的差不多内容。

〔2〕经典力学建立的标志。

经典力学建立的标志是牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律。

牛顿在数学、光学等领域均有重大奉献，最重要的是在力学方面。

他在力学方面的奉献之一是确立了万有引力定律。

那个定律说明，任何两个物体之间都有引力存在。

那个引力与彼此吸引的物体的质量体积成正比，而与两物体间距离的平方成反比。

万有引力定律总结了此前一个半世纪的科学发明并用精确的数学术语把它们连结起来了。

此外，牛顿还确立了闻名的运动三定律，即惯性定律、比例定律〔即加速度与力成正比〕、作用和反作用相等定律。

运动三定律是经典物理学的基础。

1687年，他出版了«自然哲学的数学原理»，在该书中他第一给力学的差不多要领如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义，对大至宇宙天体，小至光的微粒的一切物体在真空中或在有阻力的介质中的运动，全部应用运动三定律和万有引力定律给予了说明，把自然界中的一切力学现象都囊括在他的力学体系之中。

«自然哲学的数学原理»一书的出版标志着经典力学的成熟。

牛顿力学在科学史上的意义表现在它把天上和地上的运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动有普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类自然界认识的第一次综合。

〔3〕经典力学的显著特点。

最显著的特点之一确实是注重实验，实验能够进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。

另一个显著特点是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。

自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。

〔4〕经典力学的阻碍。

牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的进展。

经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。

3．从经典力学到相对论：
〔1〕相对论提出的历史背景。

19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这确实是X射线、放射性和电子的发觉。

这三大发觉以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了坚决。

物理学家们曾认为的看起来差不多差不多上完成了的经典物理学体系，从全然上显现了坚决，这确实是所谓的〝物理学危机〞。

经典物理学所研究的是人们日常生活中易于明白得的宏观世界，三大发觉所揭示的却是人们没有直截了当体会的微观现象，这说明人们对物质世界的认识差不多深入了一个层次。

物理学
的〝危机〞没有吓倒大多数物理学家，他们连续向前探究，因此产生了以量子论和相对论的建立为标志的物理学革命，物理学从此开创了新的天地。

〔2〕相对论的提出及要紧内容。

过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时刻和空间是绝对的，两者是没有任何直截了当联系的。

看起来宇宙间存在着一个永久走动着的大钟，在任何情形下，它的速率永久差不多上相同的，世界上的一切运动在时刻上都以它为度量标准。

德国物理学家爱因斯坦通过多年的研究，打破了传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理。

指出了时刻、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化。

狭义相对论认为：物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时刻也会随着物体运动速度的变化而变化，即还会发生尺缩效应和钟慢效应。

1916年，爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。

在广义相对论中，引力是被考虑的要紧问题。

广义相对论指出：空间和时刻不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布，使人类进一步深化了对时刻、空间和引力现象的认识。

广义相对论又被认为是一种引力理论。

〔3〕相对论提出的历史意义。

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，从本质上修正了由狭隘体会建立起来的时空观，深刻地揭示了时刻和空间的本质属性，即揭示了时空的可变性、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。

4．量子论的产生与进展：
〔1〕量子论产生的背景。

19世纪末20世纪初，电子和放射性的发觉，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。

但大量的实验说明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。

量子论在这种背景下产生。

〔2〕量子论的产生、进展和量子力学。

1900年，德国物理学家普朗克提出了物质的辐射能不是连续的，而是以最小的、不可再分的能量单位即能量量子的整数位跳跃式地变化的量子假说。

那个假说宣告了量子论的产生。

在普朗克之后，英国的物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，证实原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成。

电子在不同轨道上围绕着原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时就放出相应波长的电磁波。

玻尔在此基础上创立了原子结构的理论。

爱因斯坦利用量子论成功地说明了光电效应显现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的进展。

德国物理学家海森伯和奥地利物理学家薛定谔等创立了物理波理论，指出电子和一切物质粒子都像光一样，既具有连续的波动性质，又具有不连续的粒子性质。

通过这些科学家的共同努力，到1925年左右量子力学最终建立。

量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。

〔3〕量子论和量子力学的阻碍。

在量子论基础上进展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的进展。

同时，也标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界。

相对论和量子力学的确立是物理学革命的高潮，以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地学等学科的理论也都发生了革命性的突破。

量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。

量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。

【教学重点】
1．伽利略对物理学进展的重大奉献；
2．经典力学的建立；相对论的提出；量子论的产生。

【热点试题】
1．你认为伽利略能够确定加速运动定律的关键途径是什么？你有何启发？什么缘故16世纪中期以后科学会显现新时期？
2．牛顿对物理学的要紧奉献包括哪些？
3．爱因斯坦的要紧研究成果有哪些？
【课堂小结】
文艺复兴以来，由于人的思想从宗教束缚中解放出来，重视实践和理论的结合，促进了科学技术的迅速进展，专门是欧洲的自然科学取得了庞大成就，在数学、生物学、物理学、化学等众多领域，理论研究取得了专门多划时代的成果。

在学习本单元过程中要突出了解这一时期科学家取得的重要成果以及对人类生活和社会进步的作用，同时也要关注这些科学巨匠勇于探究、执着追求的科学精神。

第12课探究生命起源之谜
【教学目标】
1．基础知识与能力:
〔1〕识记达尔文进化论的要紧观点；把握进化论的要紧观点，概括科学与宗教在人类起源问题上的分歧并认识其根源，培养学生运用科学的世界观认识世界的能力；
〔2〕明白得18世纪下半期到19世纪生物学领域发生的重大转折，取得革命性进展的缘故；达尔文生物进化论对社会进步所产生的庞大阻碍。

2．过程与方法：
〔1〕联系宗教关于人类起源的传奇和时代背景去分析达尔文关于生物进化观点的产生缘故。

引导学生联系生物所学内容去归纳达尔文进化论的要紧观点；
〔2〕通过学生预习、课堂展现本课要紧内容，促进同学的互相学习。

教师给予必要的补充。

3．情感态度与价值观：
〔1〕科学家的坚强探究和不懈努力赢得了科学的进步，科学的进步又推动了人类历史的进展，科学技术是第一生产力；
〔2〕通过学习明白得生物学的庞大进步，了解进化论带来的世界性阻碍，树立继承和进展科学的信念；注重个运气德、修养的培养。

【教学方法】
1．由于本课内容较为枯燥的特点，可对教材内容多进行些提问。

指导学生阅读，要多引导学生摸索、讨论，调动学生学习的积极性和主动性，鼓舞学生在课堂上主动参与，以加深学生对历史和现实的明白得过程，学会学习；
2．有条件的地区和学校可依照教材的内容、搜集的数据、资料、图片和影视资料制成课件，使学生对本课知识有一个更直观、全面的了解，以培养和提高学生的学习爱好和历史思维能力。

【教学内容】
1．教会的禁锢：
〔1〕神创说内容：认为世界万物，包括人类，差不多上由神制造的。

世界各民族由于所处的地区、生产活动、生活习俗都不尽相同，在此基础上也就产生了不同的文化。

各种文化都毫无例外地留下了关于人类起源的神话。

这些神话尽管说法不一，并带有强烈的民族特色，但都认为世界的万物，包括人类，差不多上神制造的，这确实是神创说。

〔2〕欧洲基督教上帝创世说的阻碍：
①基督教会在欧洲成为精神支柱，被视为天经地义；
②基督教会打击异端，致使生物学研究进展缓慢。

16世纪，西班牙大夫塞尔维特为了进行血液循环的研究，违反教会不许解剖人体的禁令，被教会以异端罪判处死刑；17世纪，布鲁诺被罗马教皇处死。

2．拉马克和早期生物进化思想：
〔1〕生物进化论思想产生的条件和缘故〔背景〕：
①思想基础：文艺复兴〔文艺复兴、宗教改革和启蒙运动的洗礼〕人文主义思潮对基督教神学的冲击，面向现实世界、重视实践、崇尚理性的追求蔚然成风；
②物质基础：17～18世纪资产阶级革命和工业革命的发生，使人们思想和视野更加开放：一方面从17世纪后期开始，资本主义政治制度在英美法德等国建立，打击了封建势力和教会力量；另一方面18世纪60年代开始于英国后扩展到其他欧美国家工业革命，使资本主义迅猛进展。

③理论基础：18世纪下半期到19世纪，生物学研究连续取得重大成果，细胞学说确立，为生命科学的研究奠定了基础。

17世纪，英国科学家胡克用自制的显微镜观看软木片时发觉了细胞；1838年，德意志植物学家施莱登提出植物细胞学说；1839年德意志动物学家施旺把这一学说从植物学扩展到动物学，并进而建立起统一的细胞学说；19世纪50年代，德国大夫德马克等人把细
胞学说和胚胎学结合起来研究，发觉了细胞分裂，进一步完善了细胞学说。

细胞学说的确立与进展，为生命科学的研究奠定了基础。

过渡：正是在对细胞学说研究的基础上，一批生物学家逐步认识到生物界中不同物种之间不仅存在联系，而且物种是可变的。

拉马克提出生物进化论。

〔2〕拉马克——进化论的的倡导者和先驱：
①生平简介：拉马克〔Jean-Baptiste de Lamarck，1744-1829〕是法国伟大的博物学家。

生物学一词是他发明的，最先提出生物进化的学说，提出了高等动物是由低等动物演变而来的。

是进化论的倡导者和先驱。

②要紧成就：第一提出生物从低级向高级进展进化的观点；其次确信环境对物种变化的阻碍，提出〝用进废退〝和〞获得性遗传〝两个闻名的进化原那么。

前者指经常使用的器官就发达，不用会退化，比如长颈鹿的长颈项确实是它经常吃高处的树叶的结果。

后者指后天获得的新性状有可能遗传下去，如颈项长的长颈鹿，其后代的颈项一样也长。

并认为这两者既是变异产生的缘故，又是适应形成的过程。

③意义：早期的生物进化思想开始形成，为达尔文生物进化论的创立提供了理论基础。

3．达尔文——进化论的创立者：
〔1〕创立标志：1859年，达尔文发表«物种起源»一书，标志着生物进化论的产生。

在达尔文的自传中，他如此总结自己的一生，〝最重要的是，爱好科学──不厌深思──勤奋观看和收集资料──相当的发明能力和常识〞。

〔2〕理论观点：
①一切生物都经历了由低级向高级、由简单到复杂的进展过程；
②生物界现存的物种具有共同的原始起源，不同物种的变异是〝自然选择〞的结果；
③生存竞争和自然选择是生物界的普遍规律。

〝物竞天择，适者生存〞为核心的进化论，认为一切生物都经历了一个由低级向高级，由简单到复杂的进展过程。

生存竞争和自然选择是生物界的普遍规律。

凡能较好地适应环境和发生变异的个体，将获得较多生存和繁育的机会，那些有利的变异，通过世代的传递，逐步积存为显著的变异，从而形成生物新种。

〔3〕对欧洲学术界的阻碍：把进展变化思想引入生物界，开创了生物科学进展的新时代。

比如把进展变化的思想引入生命世界，使人们不再把动物与植物之间、动物和人之间的区别看作是绝对和神圣的。

〔4〕对社会进步产生的阻碍：进化论思想在欧洲引起轩然大波，成为资产阶级反对封建特权的思想武器。

达尔文被称为〝生物学领域的牛顿〞。

如对处于国家危亡时期的中国思想界也产生庞大震动。

救亡图存的变法运动和革命运动蓬勃兴起。

中国近代启蒙思想家、翻译家严复(1853—1921年)译述了赫胥黎的部分著作，名曰«天演论»，以〝物竞天择，适者生存〞的观点号召人们救亡图存，〝与天争胜〞，对当时思想界有专门大阻碍。

他们还把达尔文生物进化理论当作改造社会的利器，掀起了救亡图存的维新变法运动和资产阶级民主革命。

【教学重点】
1．进化论确立的历史条件、进化论的要紧观点和阻碍；
2．分析科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源。

【热点试题】
1．什么缘故神创论能够成为生物起源的共识，同时长期流行？
2．物竞天择，适者生存，自然选择〞是达尔文进化论的核心思想。

这一思想之因此能在19世纪中期产生的缘故是什么？
3．试比较达尔文的进化论和拉马克的进化观。

4．生物进化论的提出，有什么历史意义？
【课堂小结】
19世纪生物进化论的产生是人类破解生命起源之谜取得的重大突破。

达尔文进化论的提出，是人类思想史上划时代的大事。

它打破了上帝7天造就世上万物和人类的神话，极大地促进了欧洲的思想解放，使人们的世界观发生了全然性的变化。

它不仅丰富、进展了生物学本身，也使生物学成为一门综合性的学科获得了新的进展方向。

其〝物竞天择，适者生存〞和〝优胜劣汰〞的思想促进了亚洲等为救亡图存的资产阶级民主革命的兴起。

第13课从蒸汽机到互联网
【教学目标】
1．知识与能力:
〔1〕识记三次工业革命过程中代表性的发明；
〔2〕明白得〝蒸汽时代〞、〝电气时代〞和〝信息时代〞到来的必定性，科学技术的进步对推动社会进展的庞大作用；
〔3〕了解以蒸汽机、电动机和网络技术的发明和进展说明科学技术进步对人类的意义；探究科学思想与科学进展之间的关系。

2．过程与方法：
〔1〕通过已学知识的回忆引导学生明白得本课的相关知识，探究科技革命对社会进展与进步的庞大作用；
〔2〕通过表格比较三次工业革命在内容和意义上的异同，认识他们之间的关系。

3．情感态度与价值观：
〔1〕认识电力的发觉与进展是几代科学家努力的结果，树立继承发扬人类优秀文化成果的观念；
〔2〕社会的进展需要技术革命，科技是第一生产力，是推动人类社会进展的终极动力。

【教学方法】
1．本课的文字和资料比较丰富，建议老师在教学时适当补充，增加学生对近代以来这三个时期科技成就的感性了解，为深入认识科学技术进步的意义奠定基础；
2．在教学中，老师给学生以适当的引导，使学生了解这些科技成就取得的背景及对世界产生的重要阻碍。

【教学内容】
1. 〝蒸汽时代〞的到来：
(1)背景：
①17世纪末，英国取得了资产阶级革命的胜利，为经济进展扫清了障碍；
②18世纪，随着工场手工业的进展，应用机器进行生产成为可能；
③科学技术为生产的进展提供了许多发觉和发明。

(2)瓦特改良蒸汽机：
①改良通过：
单动式蒸汽机：18世纪60年代，瓦特制成装有冷凝器的单动式蒸汽机，大大提高了蒸汽机的功率；
联动式蒸汽机：18世纪80年代，又制造了联动式蒸汽机，采纳曲柄机构，使往复的直线运动转变为旋转运动。

蒸汽机的改进：增加可自动调剂蒸汽机速率的装置。

②要紧用途：除用作提水外，还能够带动车床、织布机等，适应不同工厂的需要。

此后，纺织业、采矿业、冶金业、造纸业等工业部门，都先后采纳蒸汽机作为动力。

(3)瓦特蒸汽机问世的意义：
①解决了工业进展中的动力问题，真正意义上的社会化大生产逐步形成。

自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可依照需要建立工厂，不再受河流的限制;
②在工业化进程中，形成了许多工业都市，英、法、美等国成为工业国家。

相伴着都市化，近代意识形成，如竞争意识、时刻意识、风险意识、效率意识、创新意识、变革意识、人们的生活方式、价值观念等发生变化；
③促使工业革命轰轰烈烈地展开，显现了发明和使用机器的热潮。

如美国人富尔顿于1807
年发明〝萨凡纳〞号轮船、1814年英国人史蒂芬孙发明蒸汽机车等。

瓦特蒸汽机应用于运输业中，。