2019-2020学年历史 人民版选修4学案：专题六 二 影响世界发展进程的科学巨人 Word版含解析

二影响世界发展进程的科学巨人课程标准学习目标了解牛顿、爱因斯坦等人成长历程及主要科学成就，认识他们在社会发展中的作用。

了解牛顿早期的科学发展与创造。

掌握牛顿的主要贡献，经典力学的含义和影响。

了解爱因斯坦的成长历程和狭义相对论的创立。

掌握爱因斯坦的相对论的提出及意义；了解爱因斯坦为人类和平做出的努力。

分析爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献，理解爱因斯坦为什么被视为20世纪最伟大的科学家。

一、牛顿：宇宙定律的发现者1．生平(1)少年时代：出生于英格兰林肯郡，喜欢读书、思考，动手能力强。

(2)大学时代：入剑桥大学三一学院，得到巴罗教授的赏识和指导，被引进近代自然科学的殿堂。

(3)去世：1727年3月31日在伦敦去世，被安葬在威斯敏斯特大教堂。

2．重要成就(1)物理学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。

②《自然哲学的数学原理》的发表，标志着他完成了物理学发展史上的第一次大综合。

(2)天文学①牛顿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到力学规律的支配。

②采用数学的方法，精确地计算和解决天体运动问题。

③创立了一个崭新的天文学分支——天体力学。

(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，提出光的“微粒说”。

3．地位：英国伟大的物理学家、天文学家、数学家和自然哲学家；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，是宇宙定律的发现者。

[特别提醒]牛顿是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家，其研究领域包括物理学、数学、天文学、神学、自然哲学和炼金术。

牛顿的主要贡献有创立了微积分，发现了万有引力定律和经典力学三定律，设计并实际制造了第一架反射望远镜等等，牛顿被誉为人类历史上最伟大、最有影响力的科学家。

为了纪念牛顿在经典力学方面的杰出成就，“牛顿”后来成为衡量力的大小的物理单位。

二、爱因斯坦：追寻空间和时间的本质1．成长经历(1)出生：1879年出生于德国一个犹太人的家庭。

(2)中学：因厌恶学校的军国主义教育而放弃学籍和德国国籍，只身去了意大利米兰。

(3)大学：1896年进入大学学习物理学，毕业后开展科学研究。

(4)工作：1905年，担任瑞士伯尔尼专利局技术员。

(5)1933年迁居美国。

(6)去世：1955年4月18日，病逝。

2．科学成就(1)狭义相对论①提出：1905年，在论文《论动体的电动力学》中提出。

②内容：认为空间、时间、物质和物质运动之间紧密相连；作为物质存在形式的空间和时间，在本质上是统一的，随着物质的运动而变化。

(2)广义相对论①原因：狭义相对论不能解释加速运动和万有引力的问题。

②发表：1916年的总结性论文《广义相对论基础》。

③内容：在狭义相对论的基础上进一步揭示了时空结构同物质分布之间的关系；1938年又导出物体运动方程，进一步揭示了时空、物质、运动和引力之间的统一性。

④意义：为人们认识宏观宇宙打开了一扇新的窗口，它与量子理论一起构成了现代物理学的两大支柱，为物理学的发展带来革命性的变化。

(3)其他成就①提出质量与能量之间存在的内在联系并建立起质能关系式E＝mc2，为利用原子能提供了理论依据。

②以量子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。

③1921年，以其光子理论而获得诺贝尔物理学奖。

3．捍卫和平(1)认为战争与和平问题是人类的首要问题，并为此多方呼吁奔走。

(2)一战爆发后，公开发表反战宣言。

(3)二战中，对美国用原子弹轰炸日本城市表示强烈不满。

(4)二战后，为反对核战争和反对美国国内法西斯主义而斗争。

4．地位：是世界历史上继牛顿之后最伟大的科学家；创立狭义和广义相对论，标志着物理学的重大突破，是科学发展道路上的一座新的里程碑。

[特别提醒]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。

三、科学改变世界1．成为促进社会经济结构和上层建筑变革的重要力量。

2．为丰富人们的精神生活、提高科学文化和社会管理水平、促进人类精神文明，创造了有利条件。

3．已经并将继续以其自身的伟大力量，改变着世界。

(1)牛顿的伟大发现为近代科学的发展奠定了基础，牛顿是“近代科学之父”，是人类历史上最伟大的科学家之一。

(2)爱因斯坦创立的狭义相对论和广义相对论，是人类认识自然过程中的一次质的飞跃，标志着物理学的重大突破，是在科学发展的道路上矗立起的一座新的里程碑，成为现今原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础。

牛顿在科学领域的贡献史料一恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括说：“①牛顿由于发现了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。

”史料二“……但对自己而言，我仅仅是一个在海边嬉戏的顽童，为时不时发现一粒光滑的②石子或一片可爱的贝壳而欢喜，可与此同时却对我面前的伟大的真理海洋熟视无睹。

”——牛顿①画线信息说明牛顿对近代科学的发展贡献巨大。

②画线信息“石子”和“贝壳”指二项式定理、微积分、对光的分析和牛顿力学体系等重要发现。

(1)据史料一，回答牛顿在力学上取得的巨大成就及其历史意义。

(2)据史料二，指出牛顿具有怎样的精神品质。

提示(1)成就：牛顿在1687年出版的《自然哲学中的数学原理》中，提出了物体运动三大定律和万有引力定律；形成一个以实验为基础，以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系；万有引力定律成为天文学的基础定律。

意义：牛顿力学体系的创立，标志着近代科学的形成。

(2)严谨、谦虚的科学态度。

牛顿力学体系的深远影响(1)牛顿力学以严格的数学方法和逻辑体系将宇宙间的运动统一起来，是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。

牛顿力学的创立标志着人类科学时代的开始。

(2)牛顿经典力学揭示了力学与运动的关系，使人们可以精确掌握力及其作用，使人们掌握了机械的制造与应用，从而引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。

(3)牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，揭示出宇宙万物的物质本性和科学性，也为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。

爱因斯坦对科学发展的主要贡献史料一他所作的光线经过太阳引力场要弯曲的预言，于1919年由英国天文学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿的日全食观测结果所证实。

1916年他预言的①引力波在1978年也得到了证实。

史料二20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、②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③取决于他的感情、思想和行动对增进人类利益有多大作用。

”①画线信息“引力波”在物理学中是指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量。

在1916年爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。

引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果，因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。

②③画线信息表明《时代》周刊是从爱因斯坦的科学贡献和人格魅力的角度评价爱因斯坦的。

(1)据史料一和所学知识，分析爱因斯坦预言的证实有何意义。

(2)据史料二，列举爱因斯坦以“感情、思想、行动增进人类利益”的主要事迹。

提示(1)证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。

广义相对论改变了人们对宇宙的认识，以广义相对论为指导的天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨前所未有的蓬勃开展起来。

(2)提出相对论，奠定了现代物理学的理论基础；提出光量子假说，解释了光电效应，推动了量子力学的发展；呼吁防止核战争，关注人类的进步与和平。

爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家(1)相继建立了狭义相对论和广义相对论。

狭义相对论统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两大体系，使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。

广义相对论改变了人们对宇宙的认识，建立了完善的引力理论，使宇宙学得到进一步发展。

他的相对论是人类科学史和人类思想史上最伟大的成就之一。

(2)提出了光量子假说，解决了物理学长期未解决的光电效应问题，从而推动了量子力学的发展。

(3)在宇宙、统一场论等物理学领域也取得了重大研究成果。

(4)他具有先进的科学思想，对科学的目的、科学功能等有着正确的认识。

(5)他具有正义感，时刻关心人类的进步与和平。

在人类面临法西斯威胁的情况下，及时提出了研制原子弹的建议，为反法西斯战争的胜利做出了贡献。

二战结束后，他又致力于防止核战争，积极参加世界反战运动，推动世界和平事业的发展。

一、牛顿能够创立力学体系的原因1．从时代特征角度分析(1)17世纪后期到18世纪初期，欧洲正处在社会大变革的时代，资本主义生产关系已有较大发展；欧洲工商业的迅速发展和殖民扩张对科学提出了新的要求，也为科学的发展奠定了物质基础。

(2)文艺复兴、宗教改革、启蒙运动解放了人们的思想。

2．从知识条件角度分析：开普勒和伽利略的研究成果，特别是伽利略的实验观察法和培根所倡导的唯物主义的科学研究法为牛顿创立力学体系提供了借鉴方法。

3．从个人因素角度分析：牛顿自身的因素，扎实的基础知识，勤奋和严谨的工作态度，热爱科学、追求真理的精神，借鉴了前人的科学成果。

二、爱因斯坦对原子弹态度的变化及对其评价1．爱因斯坦对原子弹态度的变化(1)20世纪初，爱因斯坦从相对论出发，提出著名的质能关系式E＝mc2，为核能开发提供理论基础。

德国在相关研究中处于领先地位。

二战爆发后，爱因斯坦向美国总统罗斯福建议，应抢在德国之前研制出原子弹。

(2)美国政府于1945年8月投放原子弹到日本广岛、长崎，造成平民伤亡惨重，爱因斯坦认为致信罗斯福提议研制核武器是自己一生中最大的错误和遗憾。

他甚至懊悔当初从事科研。

2．对爱因斯坦的评价(1)爱因斯坦基于他对维护人类和平的热忱而做出的举动是正确的。

(2)科学技术是一把双刃剑，科学研究可以促进社会发展、保护人类和平；科学研究的初衷与实际应用效果之间可能会出现较大偏差。

(3)科学的发展本身是客观而不受任何利益集团左右的。

我们应以理性的态度来看待科学的发展，既要努力学习，进一步推动科学发展，同时也要控制科研成果的实际应用向着保护人类福音的方向发展。

教材答疑·名师指津一、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革时期，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兴起、开始阶段。