課程內容
《物理學的重大進展、破解生命起源之謎》
一、經典力學
1、16世紀末17世紀初物理學發展的歷史條件
(1)新興的資產階級在經濟上和政治上對自然科學的迫切需求。
(2)自然科學自身發展的需要。
(3)中世紀農業、手工業的發展。
(4)文藝復興、地理大發現和宗教改革的推動。
(5)科學家勇于探索的精神。
2、奠基——伽利略的貢獻
伽利略(1564-1642年)偉大的意大利物理學家和天文學家,他開創了以實驗事實為根據并具有嚴密邏輯體系和數學表述形式的近代科學,被譽為“近代科學之父”。他第一個把望遠鏡對準天空進行觀測。出版了《星空使者》一書。1632年,他出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》,把哥白尼的學說推到了最終勝利的階段。
3、創立——牛頓力學體系
牛頓出生于英國的林肯郡,1665年畢業于著名的劍橋大學三一學院,獲得學士學位。三年后又獲得文學碩士學位。牛頓曾經長期擔任英國皇家學會會長,他還擔任過英國議會議員,授予爵士稱號。1727年,他病逝,被安葬于威斯敏斯特教堂,這是一種極高的榮譽。
4、貢獻
(1)建立標志:1687年《自然哲學的數學原理》出版
(2)內容:物理機械運動三大定律(慣性定律、加速度的比例定律、作用和反作用定律)、萬有引力定律等
(3)特點:注重實驗 數學化
(4)意義:伽利略的發現以及他開始的科學研究方法,是人類思想史上偉大成就之一,標志著物理學的真正開端。
牛頓力學有助于人類解釋與預見物理現象,是經典物理學和天文學的基礎,也是現代工程力學以及與之有關的工程技術的理論基礎。牛頓力學的創立,標志著人類科學時代的開始。(自然科學角度)
牛頓力學和熱學引發了第一次工業革命,使人類進入蒸汽時代。(生產力和社會發展角度)
牛頓用數學方法精確描述宇宙運行的自然法則,還為法國啟蒙思想和唯物主義哲學奠定了科學基礎。(哲學角度)
二、相對論的創立
1、相對論提出的歷史背景
(1)過去的物理學以牛頓理論為基礎,認為時間和空間是絕對的,兩者是沒有任何直接聯系的。
(2)19世紀隨著科學的飛速發展,科學家發現高速運動的微觀粒子發生的現象,經典力學無法解釋。
2、相對論的提出及主要內容
愛因斯坦(1879-1955):1905-1915年提出了相對論,發展了牛頓力學。
學習探究 如何理解相對論?
相對論分為狹義相對論和廣義相對論
狹義相對論:
1、否定了牛頓的絕對空間和絕對時間觀念,指出時間、空間和物質運動不是各自孤立存在的,時間和空間是隨著物質運動而變化的,物質的質量也是隨運動速度的變化而變化的,揭示了空間、時間、物質運動之間的本質上的統一性,從而建立一個既適用于宏觀低速又適用于高速的運動理論。
2、質量和能量之間有密切的關系,從而推導出著名的質能關系式。
廣義相對論:
進一步揭示了時空結構同物質分布的關系,指出物質間存在萬有引力是由于物質的存在和分布使時間和空間的性質不均勻而引起的。
當速度接近光速時:長度變短——尺縮效應;時間變慢——鐘慢效應;質量(重量)增加
當速度達到光速時:鐘表不走了——時間停止了
3、相對論提出的歷史意義:
(1)相對論的提出是物理學領域的一次大革命。
(2)否定了經典力學絕對時空觀,發展了牛頓力學。
(3)推動物理學發展到了新的高度。
三、量子論的誕生與發展
1、量子論誕生的歷史背景
(1)19世紀末20世紀初,電子和放射性的發現使人們對物質的認識深入到原子內部。
(2)實驗表明,微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規律進行描述。
2、量子論的誕生、發展和量子力學
(1)誕生:1900年,德國物理學家普朗克提出量子假說,宣告量子論誕生。
(2)發展:
a、愛因斯坦利用量子理論成功解釋了光電效應;
b、玻爾提出了有關原子的量子理論;
c、20世紀30年代,量子力學建立(量子力學:研究微觀世界粒子運動規律的科學。)
(3)量子理論的應用:太陽能電池;無線數碼家庭報警器;DVD機;液晶電視;激光打印機;筆記本電腦。
3、量子論的重要影響
(1)使人類對微觀世界的認識取得重大進步,是290世紀最深刻、最有成就的科學理論之一。
(2)量子論與相對論共同構成現代物理學的基礎,彌補了經典力學在認識宏觀世界和微觀世界方面的不足。
(3)改變了人們認識世界的角度和方式。
總結:現代物理學的兩大支柱:
1、背景:經典力學的危機,以牛頓力學為代表的經典物理學無法解釋19世紀末以來的物力學新發現。
2、現代物理學的兩大支柱
(1)相對論
內容:相對性原理與和光速不變原理。時間、空間、運動、質量是相對的。
意義:擴展了物理學的研究空間和應用領域(從日常范圍到宏觀宇宙空間);開闊了人們的思維
(2)量子論
過程:普朗克的量子假說;玻爾提出原子的量子理論;愛因斯坦提出光電效應
意義:對化學、生物學、醫學等多門學科產生重大影響,直接推動了生產力的發展,從根本上改變了人類的物質生活
3、啟示:科學理論對科學技術的發展有巨大的推動作用,但科學技術本身是一把雙刃劍。科技能造福人類,推動生產力水平的提高,但如果運用不當,也能危害人類。
破解生命起源之謎
一、教會的禁錮
1、世界神創說
米開朗基羅根據《圣經》創作的名畫——創世紀-創造亞當
2、基督教精神獨裁
(1)上帝創造一切
基督教宣揚上帝創造了世界萬物,并按自己的形象用泥土創造了男人亞當,又用亞當的一根肋骨造成女人夏娃。
(2)精神獨裁
1543年因懼怕宗教教廷的迫害,哥白尼在臨終前正式提出日心學說。哥白尼的日心說,動搖了人類以上帝之驕子自居的信仰
布魯諾始終堅持哥白尼的“日心學說”,最后被宗教裁判所判為“異端”,于1600年被燒在羅馬鮮花廣場
二、達爾文的生物進化論
1、達爾文進化論的條件和原因
(1)經濟方面:工業革命使得資本主義經濟得到了迅速的發展。
(2)政治方面:歐洲大陸資產階級制度的確立,打擊了封建勢力和教會的力量。
(3)思想文化上:文藝復興、宗教改革和啟蒙運動的洗禮;
(4)科學技術的進步
(5)理論基礎:細胞學說和早期的生物進化思想。
物種起源
標志著生物進化論的誕生,影響歷史進程的經典著作;震撼世界的十本書之一;對人類發展進程產生過廣泛影響的巨著;影響中國近代社會的經典譯作;1985年美國《生活》雜志評選的人類有史以來的最佳圖書;
1986年法國《讀書》雜志推薦的理想藏書;一部劃時代的著作。標志著19世紀絕大多數有學問的人對生物界和人類在生物界中的地位的看法發生了深刻的變化。是十九世紀三大科學發現之一。
細胞學說
是1838-1839年間由德國的植物學家施萊登和動物學家施旺所提出,直到1858年才較完善。它是關于生物有機體組成的學說,主要內容:
1、細胞是有機體,一切動植物都是由單細胞發育而來,那生物是由細胞和細胞的產物所組成2、所有細胞在結構和組成上基本相似
3、新細胞是由已存在的細胞分裂而來
4、生物的疾病是因為其細胞機能失常
5、細胞是生物體結構和功能的基本單位
6、生物體是通過細胞的活動來反映其功能的
拉馬克是進化論的倡導者和先驅
3、達爾文進化論的內容
(1)生物是不斷進化的,一切生物都經歷了由低級向高級、有簡單到復雜的發展過程;
(2)生物進化是逐漸和連續的;
(3)生物有著共同的祖先;
(4)生存競爭和自然選擇是生物界的普遍規律,自然選擇是生物進化論的基礎。
4、達爾文進化論的歷史意義
(1)有力的挑戰了封建神學的創世說,促進了人類認識的飛躍;
(2)把發展變化的思想引入了生物界,開創了生物科學發展的新時代;
(3)為馬克思主義理論提供了自然史基礎
(4)成為資產階級反對封建特權的思想武器,對處在危亡時期的中國思想界也產生了巨大的震動。
知識結構:
生物學——進化論——細胞學術的創立、拉馬克早期生物進化思想、達爾文進化論
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于老師
女,中教中級職稱
教學標兵。熱愛教育,講課生動形象, 注重引導學生養成良好的學習習慣。