高二历史第四章第11课第12课第13课从蒸汽机到互联网
人教实验版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
第四章
第11课物理学的重大进展
第12课破解生命起源之谜
第13课从蒸汽机到互联网
二. 重点、难点
重点：近代物理学的重大进展
难点：破解生命起源之谜
三. 课堂教学
第11课物理学的重大进展
（一）经典力学
1. 经典力学的奠基者──伽利略
（1）背景
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察和实验。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、天文学发展做出的重大贡献及意义
在1604年，意大利物理学家伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的自由落体定律。他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。
伽利略的研究表明，外力并不是维持运动状态的原因，而只是改变运动状态的原因。这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。
他的发现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贡献及影响
伽利略是利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。他用自己制造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。1632年，伽利略因在一本书中宣传“日心说”，遭到罗马教会的迫害。他被教会判处终身监禁，这本书也遭到教会的查禁。
2. 经典力学的建立——牛顿
（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发展起来的是经典力学，又称牛顿力学。这除了由于工场手工业时期经济上的需要之外，也是因为力学研究的对象最直接，它抛开物体的物理、化学性质只把它作为一个质量的实体来看待。在经典力学领域中，最重要的成就是万有引力定律和运动三定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。在经典力学的建立中，曾有许多科学家为之付出心血，牛顿则是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。
（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贡献，最重要的是在力学方面。他在力学方面的贡献之一是确立了万有引力定律。这个定律说明，任何两个物体之间都有引力存在。这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，牛顿还确立了著名的运动三定律，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）经典力学的显著特征
最显著的特征之一就是注重实验，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。另一个显著特征是它的数学化，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。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。
（4）经典力学的影响
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发展。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。这一体系对解释和预见物理现象，具有决定的意义。后来，根据万有引力定律，人们发现了海王星等“我不知道世人对我是怎样看的，不过我只觉得自己像是一个在海滨玩耍的孩子，有幸拾到光滑美丽的石子，但真理的大海，我还没有发现。我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。”——牛顿
（二）相对论的创立
（1）相对论提出的历史背景
经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，存在绝对的静止和绝对的时间。这与人们的一般看法一致。19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。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）相对论的提出及主要内容
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。
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，引力是被考虑的主要问题。广义相对论指出：空间和时间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间、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经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间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。
相对论的观点与人们的日常经验不一致，但它在物理学上却十分合理，并为实验所证实。爱因斯坦为了说明时间的相对性，曾经举出这样的例子：把两个完全一样的钟，分别放在地球的北极和赤道上。由于地球自转的缘故，赤道上的钟会比北极的钟走得慢一些。他的计算表明：当速度增大时，时间将会变慢；当速度达到光速时，时间也就停止。
相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。它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。它也发展了牛顿力学，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。
（三）量子论的诞生与发展
（1）量子论诞生的背景
19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，打开了原子的大门，人们对物质的认识深入到了原子内部。大量的实验表明，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明描述。量子论在这种背景下诞生。
（2）量子论的诞生、发展和量子力学
1900年，为了解决热辐射理论的疑点，德国物理学家普朗克提山了量子假说。他认为：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。这一假说宣告了量子论的诞生。
普朗克做出了一个大胆的假设，物体在发射辐射与吸收辐射时能量的交换或变化，是以不连续的方式进行的，是以一定数量值的整数倍跳跃式变化的，在辐射的发射和吸收过程中。能量不是无限可分的，而是有一个最小的份额单元。这个最小的能量单元普朗克称之为“能量子”或“量子”。他因提出量子假说，获得1918年诺贝尔物理学奖。
量子论与物理学界几百年来信奉的“自然界无跳跃”的原则发生冲突，遭到许多物理学家的反对，但也得到了一些科学家的支持。爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应，丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。20世纪30年代，量子力学建立起来。
（3）量子论和量子力学的影响
量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成效的科学理论之一。它与相对论一起，构成了现代物理学的基础。相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
第12课破解生命起源之谜
（一）谁是万物的创造者
1. 世界是神创造的──神创说
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。这些神话虽然说法不一，并带有强烈的民族特色，但都认为世界的万物，包括人类，都是神创造的，这就是神创说。
2. 基督教的上帝创世说和精神独裁
在欧洲封建社会，基督教是当时人们普遍信仰的宗教，基督教神学也由此成为包括和贯通一切的“科学的皇后”。基督教神学认为：上帝在7天的时间内按一定的次序“各从其类”地创造世界，最后用泥土按自己的形象造人，他用泥土创造了男人亚当，用亚当的一条肋骨创造了女人夏娃，他们就是人类的始祖。所以上帝是一切存在的本原。基督教神学还为现实社会的不平等进行辩护，这适应了封建统治者的需要，基督教会成为封建统治的精神支柱。基督教神学教义也被奉为金科玉律，一切与其不符的学说则统统被斥之为“异端”而遭无情
