第11课 物理学的重大进展
第11课物理学的重大进展
二、现代物理学——相对论和量子论
进步：3、现代物理学两大支柱建立的影响 A、自然科学：
相对论的提出是物理学思想的一项重大革命。否定…， 深刻地揭示了… 。它也发展了… ， …推动… 。 P56第一段 量子论使人类对微观世界的基本认识取得了革命性的进步， 与相对论一起构成现代物理学的基础，弥补了… ，推动了… P57第二段 B、思想认识： 开阔视野，改变了人们认识世界的__ 和 ___。
经济发展
（影响）
社会发展
科学技术是第一生产力
一、近代物理学——经典力学 中世纪的神学世界观及其对人们思想 认识的束缚
怀 疑
探究：1、经典力学体系建立的历史背景是什么？ （近代自然科学形成的背景/为什么会怀疑） 思想条件： 文艺复兴的推动 经济条件：资本主义的发展 主观条件：科学家的探索
一、近代物理学——经典力学
进展辉煌 经典力学、相对论和量子论、 进化论 科技革命 三次科学技术革命
第11课 物理学的重大进展
16-19世纪近 代物理学
怀疑 对中世纪世界 观的怀疑 经典力学体系 自然科学 （背景） 探索 （成就） 进步
19-20世纪初现 代物理学
对经典力学体 系的怀疑 相对论和量子论 自然科学 思想认识
思想认识
一、现代物理学——量子论 探究：1、量子论提出的历史背景是什么？
理论条件： 思想条件：
经济条件：
电子和放射线的发现 人们的科学思想进一步提升
社会经济迅速发展，社会生产力的需 求
二、现代物理学——相对论和量子论
探索
2、成就之二：量子论
第11课物理学的重大进展课件
(1)标2．志：经典力学的建立 1687年，《自然哲学的数学原理》
(2)内容：
物体运动三大定律和万有引力定律等。
(3)特征：
①以实验为基础。②以数学为表达形式。 （4）意义：
①这一体系对解释和预见物理现象，具有 决定性意义。②根据万有引力定律，人们发 现了海王星。
二、相对论的创立
• （3） 天文学：用自制的望远镜发现了许多 用肉眼看不见的星体，证明了哥白尼提出 的“日心说”的正确性
3、意义： ①大大改变了亚里士多德以来有关运动的观 念。②开创了以实验事实为根据的近代科学， ③为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。 ④标志物理学的真正开端
3.创立——牛顿力学体系
牛顿出生于英国的林肯 郡，1665年毕业于著名的剑 桥大学三一学院，获得学士 学位。三年后又获得文学硕 士学位。牛顿曾经长期担任 英国皇家学会会长，他还担 任过英国议会议员，授予爵 士称号。1727年，他病逝， 被安葬于威斯敏斯特教堂， 这是一种极高的荣誉。
1．背景： 19世纪，随着物理学研究的进展，经典 力学无法解释研究中遇到的一些新问题， 面临着挑战。 2．创立： 20世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出 了相对论。
2.相对论的提出及主要内容
爱因斯坦
（1879-1955） 1905-1915年 提出了相对论， 发展了牛顿力学。
成功的秘诀
一个爱说废话而不爱用功的青年，整天 缠着大科学家爱因斯坦，要他公开成功的 秘诀。爱因斯坦厌烦了，便写了一 个公式 给他：A＝x＋y＋z 爱因斯坦解释道： “A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表 正确的方法……” “z代表什么？”青年迫 不及待地问。“代表少说废话。”爱因斯 坦说
对地球认识的变化
教学设计10：第11课 物理学的重大进展
第11课物理学的重大进展近现代物理学发展史是一部一代代物理学家精心实验观察、大胆质疑、开拓创新、发现真理、坚持真理、推动人类文明前进的历史。
伽利略以其勤奋、执著和智慧开创了科学实验的道路，开启了物理学的科学研究大门；牛顿站在巨人的肩膀上，集前人之大成奠定了经典物理学的基石；20世纪以相对论和量子力学为基础的现代物理学的发展，使人类的视野既深入到微观世界，又延伸到宇宙深处。
现代物理学的广泛应用使人类文明进入到一个日新月异迅猛发展的时代。
可以说物理学奠定了现代人类文明发展的基础。
本课分三小目介绍了从16世纪末17世纪初到19世纪末20世纪初物理学的每一次重大进步。
第一目“经典力学”讲述伽利略进行科学研究的背景，他在物理学方面和天文学方面的重大贡献和意义；牛顿经典力学建立的背景及概况，经典力学建立的标志及其显著特征，还分析了经典力学建立的重要影响。
第二目“相对论的创立”分析了相对论提出的历史背景，讲述了相对论的提出及其主要内容，分析了相对论提出的历史意义。
第三目“量子论的诞生与发展”首先分析量子论诞生的背景，接着介绍了量子论的诞生和发展及量子力学，最后分析了量子论及其影响。
【知识与能力目标】1、识记伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克等物理学家对物理学发展所作出的重大成就；2、理解经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位；相对论和量子论诞生的原因、意义；探究经典力学体系的特点；3、比较相对论、量子论与牛顿力学的关系。
思考“日心说”与“地心说”相比的进步性，探究经典力学体系的特点、影响。
【过程与方法目标】通过引导学生对近代以来物理学的重大发展的讨论和分析，培养学生运用历史唯物主义和辩证唯物主义观点分析、比较和评价历史问题的能力。
【情感态度价值观目标】通过对伽利略等科学家不畏艰难追求真理的事例的讲述，培养学生勇于探索、执著追求和捍卫真理的优良品质，以及为理想献身的精神，对其进行正确的世界观和人生观的教育；通过对近代以来物理学的重大发展的讲述，使学生认识到科学理论是不断完善、创新的，人类对客观规律的认识是不断深入的。
教材解析：必修3第11课 物理学的重大进展
教材解析：必修3第11课物理学的重大进展一、学法指导2．重点拓展（1）伽利略最早倡导并以实践实验加数学的方法，他所谓的实验室理想化的实验。
牛顿的方法是“归纳－演绎”法，与从前的演绎法所不同的是，牛顿认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证。
在二位大师这里，实验观察和数学演绎紧密的结合在一起，成为近代科学产生和发展的重要标志。
（2）爱因斯坦的相对论，在我们平时日常生活中是很难理解的，因为我们日常所接触的都是远远小于光速的运动，根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应：长度变短、时钟变慢。
但是如果接近光速的运动能变成现实的话，一个以这样速度运动的人，在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。
（3）牛顿力学（经典力学）的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。
20世纪初，爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观。
指出时间和空间随着物质的运动而变化。
要注意理解相对论是对牛顿力学的既否定又发展。
相对论发展概括了牛顿力学，牛顿力学仅是相对论中物体低速运动下的一个特例，对物体高速运动下的时空观，则无法解释，但是他仍然有存在的必要和价值。
二、知识结构三、重难点分析1．17世纪物理学取得重大成就的历史条件（1）14－16世纪的文艺复兴，反对盲从和迷信，提倡去创造、去发现，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件；（2）宗教改革进一步摧毁天主教会的精神独裁，对科学革命发生了巨大的影响；（3）地理大发现又以实践证明了地缘学说，为建立新的天文学和地理学奠定了基础。
2．经典力学（1）重要奠基者──伽利略（16世纪末17世纪初）①贡献：发现了自由落体定律等物理学定律。
物理学：落体定律、匀速运动、匀加速运动定律。
天文学：用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说”。
②意义：开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的创立和发展奠定了基础。
（2）创立者——牛顿（17世纪）①标志：《自然哲学的数学原理》。
第11课 近代物理学的重大进展
19世纪物理学研究不断发展
经典力学无法解释高速运动微观粒子发生的现象
导 致
物理学危机
和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了
四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。而且，就是这
样一位光彩夺目的人物，在整个中小学时代却常常被斥为“生性孤
僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不在焉。想入非非”。中学毕业
前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。16岁
那年，他以同等学历报考大学，尽管物理、数学成绩很好，但由于
需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。第二年进入大学后，
在四年大学生活中，他仍然不是“好学生”：曾被数学教授称为
“懒狗”，曾因做实验出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适
宜学物理而应当改行。大学毕业时几位同窗好友都留校当了助教，
牛顿（英）
从经典力学发展到相对论、量子 论（19世纪末～20世纪初）
利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人 证实了哥白尼“日心说”的正确性
哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的 理论基础，标志着近代科学革命开始。
“从此自然科学便开始从神学中解放出来”，“科 学的发展从此便大踏步前进”（恩格斯《自然辩证法》）
人们争相传颂： “哥伦布发现了 新大陆，伽利略 发现了新宇宙”。
英国在1987年发行了一套纪念牛顿
的
出版300周年的邮票，
其中一枚是关于
定律的。
图中的苹果大家都知道是万有引 力的象征。苹果内的几何图是什 么意思呢？
在《自然哲学的数学原理》中， 牛顿用来证明球形天体对球外一质 点的引力等效于球的全部质量集中 于球心时，用了一幅几何图，这一 点对于确定万有引力与距离成平方 反比关系是很重要的 。
第11课 物理学的重大进展
李贽、黄、顾、王 师夷长技、中体西用、 维新变法、三民主义
新文化运动
近代自然科学产生和发展的背景
①经济：资本主义工业和商品经济的发展为近代自然科学的产生
奠定物质基础（提供了丰富的经验材料和实验条件，显微镜、
望远镜、钟摆的发明为科研提供了手段和工具），经济发展需
要革新科技来提高生产效率，成为科技发展的主要动力。 ②政治：资本主义制度在欧洲逐步确立，为科研提供了比较自由
伏尔泰曾写道：“如果全部自 然界，一切行星都要服从永恒 的规律，而有一个小动物，五 尺来高，都可以不把这些定律 放在眼中，完全任意地为所欲 牛顿（ 1642—1727） 为，那就太奇怪了。”
牛顿所处时代（17世纪中叶至18世纪初） 的时代特征
①经济上： 资本主义发展到手工工场时期
②政治上： 资本主义制度在英国逐步确立
狭义相对论讨论：匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间 的物理定律。 光速是物质运动的极限速度，时空都与物质运动有关，随物质 运动速度的变化而变化；物质运动时，质量会随着运动速度增 大而增大，同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变 化；物质的质量m与其能量E之间的关系：E=mc2。奠定了利用原
①相对论否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时 间和空间的本质属性，弥补了经典力学在宏观物体高速运 动研究的不足。 ②相对论发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中， 推动物理学发展到一个新的高度。 ③开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。 ④相对论的提出时物理学领域的一次重大革命。
经典力学体系的局限性： 建立在宏观物体低速运动的基础上， 认为时空与物质运动无关而独立存在， 是绝对的，这符合人们的日常经验， 但无法解释高速运动状态下的物质运 动规律和微观世界中的粒子。
安徽省六安市城南中学2016-2017学年高中历史三教案：第11课物理学的重大进展
1、量子论的诞生
19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，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。但大量的实验表明，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。
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.这个假说宣告了量子论的诞生。经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、情感、态度和价值观目标
通过学习，了解科学家为科学进步所作出的努力。学习他们为科学献身的精神；形成科学的态度。知道在科学的道路上荆棘遍布，增强面对挫折的能力。增强毅力，树立勇往直前、持之以恒的精神.
教学重、
难点
重点:伽利略对物理学发展的重大贡献;经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。
难点:物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。
X射线、放射性和电子的发现是19世纪末物理学界的重大事件.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。以量子论和相对论的建立为标志的物理学革命，为物理学开辟了新天地.
过去的物理学认为宇宙在任何情况下,它的速率永远都是相同的,世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究，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。指出了时间、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，空间和时间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.
高三人教版必修三第四单元第11课物理学的重大进展教学设计
-选择一个物理学家，如爱因斯坦、普朗克等，研究他们的生平和科学贡献，制作成PPT，下节课向同学分享。
4.创新思维训练：
-针对本节课所学的物理学重大进展，提出一个创新性的问题，并尝试用所学知识进行解答。
-探讨物理学的发展对人类文明进步的影响，以及对未来社会发展的潜在贡献。
-倡导严谨、求实的科学态度，培养学生诚实守信、尊重客观规律的价值观。
四、教学内容与过程
（一）导入新课
在本节课的导入阶段，我将采用以下方法引导学生进入新课的学习：
1.提问法：向学生提问：“同学们，你们知道物理学的发展历程吗？有哪些重要的里程碑？”通过这个问题，引导学生回顾已学的物理学知识，为新课的学习做好铺垫。
3.强调物理学在现代社会中的重要作用，提高学生的社会责任感和使命感。
4.培养学生严谨、求实的科学态度，使学生认识到科学研究中诚实守信、尊重客观规律的重要性。
5.倡导合作、互助、共享的团队精神，培养学生关爱他人、乐于助人的品质。
二、学情分析
本章节的教学对象为高三学生，经过前两年的物理学习，他们已具备了一定的物理基础，掌握了基本的物理概念、原理和实验技能。在此基础上，学生对物理学的发展历程、重大进展有一定了解，但可能对一些深层次的物理原理和理论掌握不够扎实。此外，学生在科学思维能力、自主学习能力、合作能力等方面存在一定差异。
3.情感态度与价值观：强调物理学在人类文明进步中的重要作用，培养学生的责任感、使命感，引导学生树立正确的科学观。
五、作业布置
为了巩固本节课所学知识，提高学生的应用能力和思维能力，特布置以下作业：
1.基础知识巩固：
-完成课本第11课的相关习题，特别是涉及到经典力学、相对论、量子理论的基本概念和原理的题目。
必修三第11课__物理学的重大进展(共35张PPT)
伽 利 略 的 折 射 式 望 远 镜
伽 利 略 的 手 稿
Байду номын сангаас
1609年，伽利略创制了天文望远镜。他 观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅 月面图。
木 星 和 它 的 伽 利 略 卫 星
1610年，伽利略用望远 镜发现有4颗卫星围绕着木 星转。这一发现震动了整个 欧洲和全球科学界。 伽利略是第一位利用望 远镜观察天体的人。目前人 类发现的16颗木星卫星中， 有４颗叫“伽利略卫星”。
牛顿（ 1642—1727）
3.创立——牛顿及其经典力学体系的创立
（17世纪晚期）
1）标志：
1687年《自然哲学的数学原理》
2）.内容（成就）
A、1687年，出版《自然哲学的数学原理》，提 出运动三大定律和万有引力定律。
B、建立起以实验为基础以数学为表达形式（特 点）的牛顿力学体系，即经典力学体系。
1897年汤姆逊用实验发现 电子,1906年获诺贝尔奖
1898年12月26日,居里夫妇 发现镭，1903年获诺贝尔奖
二、现代物理学——相对论和量子论
探究：2、近代物理学发展到现代物理
学的历史背景？（经典力学遭遇挑战的原因）
怀疑 自身局限： 宏观、低速、绝对时空观 思想条件： 启蒙运动的影响（理性主义）
4)意义: ①历史地位： 这是在人类认识史上对自然规律的第一次理论性 概括和综合；标志着近代科学的形成； ②影响（自然科学，思想认识，经济发展） 这一体系得以解释和预见物理现象具有决定性意 义，推动了物理学的发展； 理性的思维方式，为法国启蒙思想和唯物主义哲 学奠定了科学基础； 给其他学科的发展提供了科学的思考方法； 为工业革命提供科学理论（牛顿力学和热学）
1900年的4月，热力学的奠基人，著名的开尔文男爵在一个科学报告会 上作了一篇名为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》的演讲。 在这篇演讲中提到，在光学和热学领域，各有一个实验现象还无法用牛顿 经典理论来解释，因此称为笼罩在牛顿经典时空观下科学领域的两朵乌云。
2020届人教版高中历史必修3第四单元 第11课 物理学的重大进展材料解析
第11课物理学的重大进展经典力学1．伽利略对物理学的贡献〔材料一〕外力是改变物体运动状态的原因：一个运动的物体假如有了某种速度以后，只要没有增加或减小速度的外部原因，便会始终保持这种速度──这个条件只有在水平的平面上才有可能，因为假如在沿斜面运动的状况里，朝下运动则已经有了减速的起因。
由此可知，只有水平的平面上的运动才是不变的，运动既不会减小或减弱，更不会消灭。
──伽利略《关于两门新科学的对话》〔材料二〕加速度概念的确定：正如匀速运动被解释为相等时间中保持相等的速度，所以我们也可以用类似的方法，设想在一段相等的时间中，速度的增加并不会复杂，这样我们可以认为速度是平衡的、连续的变化着，在任意相等的时间间隔中，速度的增加总是确定的。
──伽利略《关于两门新科学的对话》【解读】《关于两门新科学的对话》是伽利略关于自然运动科学和材料强度科学的一部重要著作，为物理学的发展作出卓越的贡献。
伽利略对于力学的研究，在他的科学活动中占有极为重要的地位，他所建立的摆的定律、惯性定律、落体运动定律，以及对抛体运动的研究和他提出的相对性原理，奠定了动力学的重要基础。
以后经牛顿的发展完善，建立了现代经典力学的系统理论。
2．伽利略捍卫发展哥白尼的日心说〔材料〕萨：如果世界的中心确是所有天层以及星体（即行星）环绕运行的中心点，那就完全可以肯定，处于宇宙中心的是太阳，而不是地球。
因此，作为第一个普遍概念而言，中心的地点就是太阳的地点，而地球离开中心的距离就是它离开太阳的距离。
辛：你是怎样引申出行星环绕的中心是太阳而不是地球呢？萨：这是根据最明显，因而也是最具有说服力的许多观察而引申出来的。
在这些把地球从中心排除出去，而把太阳放在中心的观察中，一个最确实可靠的观察是，我们发现所有的行星在某一个时候靠近地球，而在另一个时候又距地球较远。
──《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》【解读】《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》一书，是伽利略天文学研究成果总集。
人教版历史必修三：第11课《物理学的重大进展》ppt课件
C.达尔文
【解析】选B。本题考查学生再认再现能力。 1687年,牛顿出版
了著名的力学著作《自然哲学的数学原理》,建立起一个完整
的力学体系。
2.(2013·天津学业水平测试)经过科学家的计算,1846年人们 终于发现了海王星。其计算的理论依据是( A.哥白尼“日心说” C.牛顿万有引力定律 )
B.伽利略自由落体定律 D.爱因斯坦相对论
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
1.通读课文,勾画并记忆以下知识点： (1)伽利略的物理学成就和牛顿创立经典力学体系。 (2)相对论的提出及其对的建立。 (4)重点掌握相对论和量子理论对物理学的发展。
2.在掌握近代以来世界科学发展脉络的基础上,探究思考：
二、相对论的创立
1.背景：19世纪,经典力学面临着挑战。 爱因斯坦 提出。 2.创立：20世纪初的德国物理学家_________ 3.内容： 质量 会随着物体运动速度增大 (1)狭义相对论：物体运动时,_____ 而增加,同时,空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变 化。
(2)广义相对论：空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情
系,即经典力学体系,标志着近代科学的形成和人类科学时代的
开始。 (3)牛顿力学和热学引发了第一次工业革命,使人类社会进 入“蒸汽时代”。 (4)牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则,为法国 启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础;打击了神学,促进人 类思想不断解放。
主题二
20世纪初物理学的发展
【探究讨论】 材料一 17世纪牛顿创立的经典力学符合人们的日常经验,也
【解析】选B。材料表明的是潮汐现象,是由天体引力所致。近 代经典力学体系包含了万有引力定律,能对这一自然现象作出 科学解释。
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（ 3 ）相对论发展了牛顿力学， 牛顿力学是相对论力学在低 速状态下的一个特例。牛顿 力学是整个力学的基础，牛 顿所创造的概念，至今仍指 导着我们的物理学思想。
课本习题提示
一、学思之窗：牛顿确立了万有引力定律和 运动三定律，之后光学、电磁学等与力学 进一步统一，大大推动了物理学的发展， 牛顿力学研究的是宏观世界。爱因斯坦打 破了牛顿以来传统的绝对时空观，于 1905 年提出了狭义相对论和光速不变原理， 1916 年爱因斯坦完成了广义相对论的最终 形式。爱因斯坦的相对论发展了牛顿力学， 将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动 物理学发展到一个新的高度。
牛顿力学与爱因斯坦相对论之间的 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 律有一个不容忽视的前提，即物体 运动是在低速情况下，这些定律才 适用。相对论力学出现后，牛顿力 学并未失去光辉。当物体运动的速 度远远低于光速时，相对论力学定 律就趋近于牛顿的经典力学定律。
（2）20世纪初，爱因斯坦提出相对 论，否定了牛顿的绝对时空观，指 出了时间和空间的辩证关系，即时 间和空间不是绝对不变的，而是随 着物质的运动而变化，物质质量随 运动速度的变化而变化，并提出质 能转化原理，奠定了利用原子能的 理论基础，加深了人们对物质和运 动的认识，在哲学和科学上都具有 重大意义。
第11课 物理学的重大进展
一、经典力学 1.确立条件 2.确立：标志、内容、特征 3.地位和意义 二、相对论 1.创立背景
2.创立 3.主要理论：狭义相对论、广义相对论 4.意义 三、量子论 1.诞生背景 2.诞生与发展 3.更小的粒子，它把人类 引入研究物质的微观结构， 探索微观粒子奥妙的世界。 量子力学是研究微观世界粒 子运动规律的科学。
二、本课测评：相对论和量子 论发现人们日常经验之外的 宏观世界和微观世界的物质 运动规律，不仅推动了物理 学的进步，还大大开阔了人 们视野，改变了人们认识世 界的角度和方式。
三、学习延伸：①加速了“二战” 的结束，缩短了战争时间。②利用 核能造福于人类社会。③曾使美苏 争霸不断升级，人类面临核战争的 威胁。 ( 答案不唯一，言之有理即 可。本题的核心是培养同学们查阅 资料和组织材料的能力，大家可通 过不同方式组织材料，发表自己的 看法)。