必修3 第4单元
考点7 物理学与生物学的重大进展
课前自主学习
一、经典力学
1．背景： 文艺复兴 解放了人们的思想。
2．过程：
(1)奠基： 伽利略 等发现的自由落体定律为经典力学体系奠定了基础。
(2)建立——1687年，牛顿出版了《 自然哲学的数学原理 》一书。
①内容：物体 运动三大定律 和 万有引力定律 。
②特征：以 实验 为基础和以 数学 为表达形式。
③运用：发现 海王星 。
④作用：标志近代科学形成。
【疑点1】与传统科学和现代物理学相比，经典力学具有哪些特征？
指点迷津：与传统科学和现代物理学相比，经典力学具有三大特征：①是注重实验，实验可以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。②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。③是研究人们日常生活中易于理解的宏观世界，后来的X射线、放射性和电子等三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象。这些表明人们对物质世界的认识在不断深入。
1．背景：
(1)经典力学面临挑战。
(2)爱因斯坦的多年研究。
2．内容：
(1)狭义：质量会随物体运动速度增大而增加，空间和时间也会随物体运动速度的变化而变化。
(2)广义：空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。
3．意义：发展了 牛顿 力学，是物理学的一次重大革命。
二、相对论的创立(20世纪初)
【疑点2】牛顿力学与相对论的关系如何？
指点迷津： ①牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，相对论反映的是物体高速运动的客观规律，它否定了牛顿力学的绝对时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性。②相对论也发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论之中，相对论是对牛顿力学的继承和发展。③总而言之，相对论只否定了牛顿的绝对时空观，没有否定整个牛顿力学。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。
1．背景：
(1)电子和放射线的发现，人们对物质的认识深入到原子内部。
(2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。
2．诞生：1900年， 普朗克 提出量子假说。
3．发展：
(1)爱因斯坦用量子论解释了 光电效应 。
(2) 玻尔 提出有关原子的量子理论。
(3)20世纪30年代， 量子力学 建立起来。
三、量子论的诞生与发展
4．意义：
(1)使人类对 微观世界 的认识取得革命性进步。
(2)与相对论一起构成 现代物理学 的基础。
(3)弥补了经典力学的不足。
(4)开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
1．条件：
(1)思想基础：文艺复兴、宗教改革和 启蒙运动 解放了人们的思想。
(2)经济基础： 工业革命 使资本主义经济发展。
(3)政治基础： 资产阶级革命 使资产阶级掌握政权。
(4)科学理论基础：细胞学说和 拉马克 的早期进化思想。
2．诞生：
1859年，《 物种起源 》一书的发表。
四、生物进化论
3．内容：
(1)生物经历了由低级到高级、由简单到复杂的发展过程。
(2)自然选择、物竞天择，适者生存。
4．意义：
(1)否定了神创论，第一次把 生物学 放在完全科学的基础上。
(2)有力挑战了 封建神学 ，促进欧洲的思想解放。
(3)对中国思想界也产生了重大影响。
【疑点3】科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的原因有哪些？
指点迷津：二者分歧的根源在于世界观不同。基督教将上帝造人视为天经地义，生物进化论有力挑战了封建神学创世说。在教会和保守势力看来，这不仅是对神和宗教的极大亵渎，更是对人类尊严的莫大伤害。科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的原因，一是科学认识程度的差异，二是教会和进化论者所代表的利益的差异，教会既是封建残余势力的利益代表，又习惯固守封建神学观，进化论思想反映了新兴资产阶级的要求。
科学
理论
时间
原因
成果
认识
物
理
学
经典力学[来源:学_科_网Z_X_X_K]
17世纪～18世纪中期[来源:学*科*网]
(1)文艺复兴人文主义的影响[来源:学科网]
(2)伽利略的研究基础[来源:学+科+网]
推动第一次工业革命，蒸汽动力广泛应用，人类进入“蒸汽时代”
?
电磁学
18世纪末～19世纪中期
科学家对电的研究深入，法拉第发现电磁感应现象
推动第二次工业革命，电力广泛应用，人类进入“电气时代”
相对论和量子论
19世纪～20世纪初
(1)经典力学面临挑战(2)科学家的深入研究
推动第三次科技革命，计算机和互联网广泛应用，人类进入“信息时代”
科学
理论
时间
原因
成果
认识
生物学
进化论
19世纪中期
(1)文艺复兴以来，基督教神学受到冲击(2)细胞学说和早期进化思想奠定基础
沉重打击了上帝创世说，极大解放了人们的思想，促进生物学的发展
?
课堂精讲精练
1．近代以来世界的科学发展历程。
【例1】(2010·江苏单科)“把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象，打破了经典物理学中一切过程都是连续变化的观念。”这一理论的诞生主要是由下列哪一问题引起的（ ）
A．研究热辐射 B．揭示时空本质属性
C．解释光电效应 D．预测未知行星方位
解析：此题考查的是对20世纪物理学理论突破的理解。1900年德国物理学家普朗克提出了著名的量子假说，把能量的变化看成是跳跃式的进行，成功地解释了经典理论无法解释的某些现象 。
答案：A
变式训练：(2010·福建文综)右图是一张历史研究性学习活动宣传海报的配图。据此判断，下列标题中最适合于这份海报的是( )
A．“超越时空的梦想”
B．“探索与发现：海王星”
C．“普朗克的假说与验证”
D．“比萨斜塔—亚里士多德力学学说的终结”
解析：此题对图片信息的解读要求较高，第一层信息月亮受地球引力影响绕着地球转，第二层信息月亮运行同时还受其它星体引力的影响，科学家们正是根据万有引力定律预测和计算才发现了海王星的。
答案：B
2．达尔文生物进化论诞生的条件。
(1)思想文化基础：欧洲思想解放运动的高涨是催生进化论思想的重要条件。16世纪以来，随着资本主义的产生，新兴的资产阶级为了维护自身的政治、经济利益开始在意识形态领域展开反封建斗争，文艺复兴、宗教改革和启蒙运动等使人类的视野不断拓展，思想文化领域更加开放，风气更加活跃。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：资产阶级革命和工业革命对进化论的诞生起了巨大的推动作用。同时由于世界市场扩大的需求，工业革命从英国兴起而席卷欧洲，资本主义迅猛发展。资本主义的发展一方面为科学技术的发展创造了条件，另一方面也对科学技术提出了新的要求。
(3)理论基础：科学技术进步、生物学知识积累为进化论的诞生奠定了基础。19世纪初期，生物学本身也有了较大的发展，特别是细胞学说的建立，揭示了所有生命现象的本质统一性，为生物进化论的创立奠定了基础。
【例2】(2010·广东文综)《新编剑桥世界近代史》中有这样的评述：“两个学说都发现了变化的原因在于斗争——生存竞争和阶级斗争。”这两个学说最终形成于（ ）
A．17世纪初期 B．18世纪中期
C．19世纪中期 D．20世纪初期
解析：阐述“生存竞争和阶级斗争”的两个学说分别是1859年《物种起源》和1848年《共产党宣言》的发表。因此这两个学说最终形成于19世纪中期。
答案：C
变式训练：近代一个生物学家，他曾提出过两个闻名的原则，就是“用进废退”和“获得性遗传”。他的一生，可以说是在贫穷与冷漠中度过的，尤其是晚年的境遇很凄凉。直到1909年，在人们纪念他的名著《动物学哲学》出版100周年时，巴黎植物园向各界募捐，才算为他建立了一块纪念碑。碑上镌刻着他女儿的话：“我的父亲，后代将要羡慕您，他们将要替您报仇雪恨！”这位科学家是( )
A．胡克 B．拉马克 C．施莱登 D．达尔文
解析：从材料中，他提出的两个原则“用进废退”和“获得性遗传”，以及“直到1909年，在人们纪念他的名著《动物学哲学》出版100周年时”，可知这位科学家是拉马克。
答案：B
3．生物进化论的影响。
(1)生物进化论给世界带来的影响：
①生物进化论的提出是对封建神学创世说的有力挑战。它以详实的资料和严密的论证，打破了造物主造人的神话，刺向神创说的要害，证明生物物种是由简单的物种发展而来的，并把发展变化的思想引入生物界，使人们不再把动物和植物之间的区别看做是绝对和神圣的。
②根据达尔文及其拥护者的理论，人类是由猿猴进化而来的。此说在教会和其他保守势力看来，不仅是对神和宗教的极大亵渎，更是对人类尊严的莫大的伤害。但是科学的真理并非宗教和迷信所能阻挡的，这是人类认识的巨大的飞跃。
③生物进化论在中国也引起了很大的震动。
(2)对中国思想界的重大影响：
①背景：19世纪末20世纪初，帝国主义掀起了瓜分中国的狂潮，中华民族面临严重危机。中国爱国知识分子为挽救民族危亡，纷纷著述翻译，积极宣传和介绍进化论思想。
②传播：中国的爱国知识分子高呼“物竞天择，适者生存”和“优胜劣汰”，以期唤醒国人。他们还把达尔文生物进化理论当作改造社会的利器，痛感西方列强的弱肉强食和国家民族的落后不幸，希望人们能够以生物进化为鉴，遵循生物进化之理，变法图强，卓然自立于世界。
③影响：以进化论为武器，中国的仁人志士掀起救亡图存的维新变法运动和资产阶级民主革命。
【例3】(2009·安徽文综)被西方教会势力指责为“意在扰乱对神的信仰，企图毁灭上帝”，而中国启蒙思想家严复则认为“其彰人耳目，改易思理，甚于奈端(牛顿)氏之天算格致”的学说是（ ）
A．日心说 B．进化论 C．量子论 D．相对论
解析：本题考查的是进化论思想的作用，属于容易题。解题关键是对两段材料的理解，应为进化论思想的作用，特别是从严复可作出判断
答案：B
变式训练： 19世纪英国科学家达尔文的墓志铭是：“他把世界翻了一个个，虽然并不完全。”“他把世界翻了一个个”是指达尔文( )
A．进行了环球航行和考察
B．开启了人类科学的新时代
C．揭开了工业革命的序幕
D．推翻了上帝创造万物说
解析：进行了环球航行和考察并不能把世界翻了一个个，排除A；开启了人类科学的新时代的是伽利略，排除B；此时工业革命已经开始，排除C；达尔文提出的社会进化论学说，推翻了上帝创造万物学说，从而把世界翻了一个个。
答案：D
特别提示
1．伽利略自由落体定律等物理学定律，开创了近代科学，为经典力学的创立奠定了基础；牛顿力学体系是近代科学形成的标志。伽利略和牛顿都注重实验的重要性，但牛顿力学体系以数学为表达形式。
2．相对论既否定了经典力学的绝对时空观，又继承和发展了经典力学。因为达尔文和牛顿的学说都否定了基督教神学的权威，所以达尔文被当时的人们称为“生物学领域的牛顿”。
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