1、专题四 杰出的中外科学家,一、李四光与地质力学 1.贡献 (1)发现第四纪冰川遗迹：1921年,李四光发现了第四纪冰川遗迹,成为中国第四纪冰川地质学和气候学研究上的一个里程碑。,(2)奠定中国地质力学的基础 自20世纪20年代起,先后出版了中国地质学地质力学概论,创立了地质力学。 组织实施新中国的地质普查勘探工作,发展了新中国的地质事业。 李四光用力学研究地壳现象,创立了“构造体系”的基本理论。,(3)推动中国石油资源的开采 20世纪50年代后期至60年代,在李四光理论的指导下,我国相继找到大庆油田、大港油田、胜利油田、华北油田等大型油田,摘掉了中国“贫油”的帽子。,2.评价 (1)李四光是我
2、国杰出的地质学家、地质力学的创立者和新中国地质事业的开拓者和奠基人。 (2)李四光为我国科技工作者树立了榜样,在中国科学史上具有不可替代的位置。,问题：周恩来为什么称李四光“是一面旗帜”? 提示：是因为他早年参加辛亥革命,是一位民主主义革命者,新中国成立后,毅然回国,是社会主义事业的建设者,是新中国科技工作者的典型代表和榜样。,二、牛顿：宇宙定律的发现者 1.成就 (1)物理学领域 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。 1687年发表自然哲学的数学原理,从而诞生了天体力学。“牛顿力学”体系的建立标志着近代科学体系的形成。,(2)天
3、文学领域 用万有引力定律说明力学规律支配天上的星体运动和地面上的物体运动。 采用数学的方法,计算和解决天体运动问题。 (3)数学领域 发现了二次项定理。 创立了微积分,开辟了数学新纪元。,(4)光学领域 发现白光是由不同颜色的光组成。 制成第一架反射望远镜。 提出了光的“微粒说”。,2.评价 (1)是英国伟大的物理学家、天文学家、数学家和自然哲学家。 (2)建立起力学理论体系,成为宇宙定律的发现者。 (3)1689年当选为英国议会中的大学代表,其后,把兴趣由科学转向政治、神学等问题。,三、爱因斯坦追寻空间和时间的本质 1.提出狭义相对论 (1)标志：1905年,论动体的电动力学的发表。 (2)
4、内容 空间、时间、物质和物质运动之间紧密相连,不可分割。 空间和时间在本质上是统一的,随物质的运动而变化。 (3)影响：震动了物理学界,使爱因斯坦名扬欧洲。,2.提出广义相对论 (1)标志：1916年发表论文广义相对论基础。 (2)内容：万有引力是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀引起的。 (3)意义：相对论与量子理论构成了现代物理学的两大支柱,促进了物理学的革命性变化。,3.物理学其他领域 (1)建立起质能关系式E=mc2,为原子能的利用提供了理论依据。 (2)以量子理论解释光电效应、辐射过程、固体比热,发展了量子统计。 (3)1921年,因其光子理论获得诺贝尔物理学奖。,4.为人
5、类和平进步而斗争 (1)第一次世界大战爆发后,公开发表反战宣言。 (2)第二次世界大战中建议美国研制原子武器,后又对原子弹轰炸广岛、长崎表示强烈不满。 (3)战后,为反对核战争和美国国内法西斯主义进行不懈斗争。,问题1：牛顿力学体系建立的意义是什么? 提示：(1)正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律,它把过去一向认为是截然无关的地球上的物体运动规律和天体运动规律概括在一个统一理论中,实现了自然科学的第一次理论性的大综合。这是人类对自然界认识的一个飞跃。 (2)是整个物理学和天文学的基础,也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。,问题2：狭义相对论和牛顿时空观的关系是怎样的?
6、 提示：(1)牛顿时空观是“绝对时间”和“绝对空间”的理论。 (2)爱因斯坦创立的“狭义相对论”则认为时空与运动是相对的。 (3)狭义相对论并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观低速运动和物体运动的客观规律,而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律,是对牛顿力学的继承和发展。,问题3：狭义相对论和广义相对论影响是什么? 提示：(1)狭义相对论的创立,改变了牛顿力学的时空观念,揭露了物质和能量的相当性,为原子能的利用奠定了理论基础,是近代物理学领域的一次伟大革命。 (2)广义相对论改变了人们对宇宙的认识,在广义相对论的指导下,天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨蓬勃开展起来。,联系必修3分析
7、近代自然科学产生和发展的原因。(1)商品经济的发展和资本主义生产关系产生、发展。(2)资产阶级民主政治的建立。(3)思想的解放为近代科技的发展解除了精神枷锁。(4)面向现实世界,重视实践、崇尚理性的科研精神蔚然成风,有利于科学技术的发明和发展。,主题 1 李四光和地质力学,(2012温州模拟)阅读下列材料： 材料一 第一次世界大战时期,为了寻找石油,美国的美孚石油公司曾耗资几百万美元在中国西北地区打了7口探井,后因收获甚微而离去。20世纪20年代初,美国斯坦福大学一位教授在中国作了一番地质调查后,发表文章,断言：“中国贫油。”,材料二 1953年底,毛泽东和周恩来把李四光请到中南海,询问中国天
8、然石油的前景如何,李四光分析了我国的地质条件,认为中国的陆地一定有石油,并指出“美孚的失败,并不能证明中国没有石油可采”。 探究1：材料二中,毛泽东和周恩来把李四光请到中南海询问中国天然石油前景的背景是什么? 提示：背景：新中国成立初期,石油严重短缺；国民经济恢复后开始工业化建设,使国家对石油的需求越来越大。,探究2：李四光认为中国的陆地一定有石油的理论依据是什么?结合史实说明李四光观点的正确性。 提示：他创立的地质力学理论。史实：根据李四光的地质力学理论,从20世纪50年代后期至60年代,地质部门、勘探部门经过共同努力,相继找到了大庆、胜利、华北等大油田,在国家建设急需能源的时候摘掉了中国“
9、贫油”的帽子。,材料三 李四光地质科学奖是为纪念李四光对我国科学事业和地质事业的巨大贡献而设立的,旨在继承和发扬他从国家建设需要出发,积极从事科学、技术和教育实践,不断开拓创新,勇于攀登科学高峰的精神和爱国主义精神,鼓励广大地质工作者为社会主义现代化建设和科技进步多做贡献。李四光地质科学奖每两年评选一次。 中国科学院网站,探究3：依据材料说明我国为什么要设立李四光地质科学奖? 提示：是为了纪念李四光对我国科学事业和地质事业的巨大贡献,旨在继承和发扬他从国家建设需要出发,积极从事科学、技术和教育实践,不断开拓创新,勇于攀登科学高峰的精神和爱国主义精神,鼓励广大地质工作者为社会主义现代化建设和科技
10、进步多做贡献。,李四光创立地质力学理论的原因1.李四光两度出国留学。获得有关地质方面的丰富理论知识。2.担任中央研究院地质研究所所长并且被选为中国地质学会会长,多次赴欧美讲学、参加学术会议和考察地质构造,开阔了眼界。3.李四光为中国地质科学事业的发展不辞艰辛、呕心沥血。他从事科研,不依赖洋人,不迷信权威。,4.对第四纪冰川的深入研究为研究地质构造提供了重要依据。5.李四光运用力学的观点,对中国和东亚的地质结构进行了系统的研究,先后发表了一系列著作,创立了地质力学理论。,主题 2 牛顿和爱因斯坦,材料一 正是在物理学领域,牛顿进行了最有意义的研究。在这方面,他以伽利略的研究为基础,将后者的成果发
11、展到辉煌的顶点。伽利略主要关心的是地球的运动。牛顿则发现了有关宇宙本身的定律。,材料二 伽利略发现,运动中的物体若无一定的外力使它转向,便做匀速直线运动：这一发现要求人们必须能解释：为什么行星不以直线飞离,而趋于落向太阳,结果形成其椭圆形的运行轨道；为什么月亮同样地趋于落向地球。 探究1：根据材料一、二,概括指出牛顿经典力学诞生的客观条件。 提示：前人的科研成果；科技自身发展的要求。,探究2：牛顿物理分析方法的特征是什么? 提示：利用数学作完整的推演；注重实验。,材料三 1921年,爱因斯坦获得了诺贝尔奖。这奖来得相当不易。当时,有不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说,如果给相对论授奖,他们就要退回
12、已获的奖章,结果评选委员会找到了一个办法,让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖,相对论始终没有获得诺贝尔奖。 吴国盛科学的历程,探究3：结合材料分析,应如何看待1921年爱因斯坦获诺贝尔奖时所发生的事情。 提示：这一事件说明人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程,即使在以尊重真理为最高准则的科学界也不例外,这一事件也进一步映衬了爱因斯坦敢于打破权威、勇于探索和坚持真理的科学精神。,一、牛顿力学体系的主要内容及建立的意义1.主要内容牛顿最重要的科学贡献是建立了经典力学的完整体系,被称为牛顿力学。16841686年牛顿写成了科学巨著自然哲学的数学原理,在天文学家哈雷的资助下于168
13、7年出版。牛顿在这一著作中,系统地阐述了力学的三大定律和万有引力定律,概括了物体机械运动的基本规律。,(1)牛顿第一定律,又称惯性定律：一切物体在不受外力作用时,总是保持匀速直线运动或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。(2)牛顿第二定律,又称加速定律：物体运动的加速度与作用于物体上所有外力的合力成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向与外合力的方向相同。(3)牛顿第三定律,又称作用反作用定律：两个物体间的作用力和反作用力总是在同一直线上,大小相等,方向相反。,(4)万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。它是牛顿在当时天文学和力学成就的基础上,主要是根据开普勒三定律、落体运动规律和牛顿
14、第二定律等,对天体的运动和地面上物体的运动,进行长期观察和研究所得出的成果。,2.建立意义(1)牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律,它把过去一向认为是截然无关的地球上的物体运动规律和天体运动规律概括在一个统一理论中,实现了自然科学的第一次理论性的大综合。这是人类对自然界认识的一个飞跃。(2)牛顿力学是整个物理学和天文学的基础,也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。,二、爱因斯坦对社会责任的承担爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家,还是一位具有正义感的社会活动家,时刻关心人类的进步与和平。晚年的爱因斯坦,致力于防止核战争,呼吁全世界人民认识到核战争的极端危险性,倡议
15、各国科学家用自己的言行来维护世界和平。,1.阅读下列材料： 材料一 1920年2月,即将回国的李四光接受邀请,从英国来到法国巴黎,为在那里勤工俭学的中国留学生作了一次题目为现代繁华与炭的演讲。在演讲中,李四光阐述了他的治学态度：我们看待世界上的事物或讲到学术问题,应该有科学的态度。我们要相互勉励,互相警戒,凡遇着新境象、新学说,切不可为它所支配,为它所奴隶。搞科学研究,心只管细,胆只管大,只要掌握了逻辑的思维,哪怕是纷繁复杂的世界,天经地义的学说,都不能吓倒我们。“真正讲学的精神,可以用一句话概括,那就是为真理奋斗。”,材料二 1948年,在第18届国际地质学会上,李四光就其地质力学作了学术报
16、告,从而使地质力学这一新学科正式载入史册。 请回答： (1)结合材料一和时代背景分析李四光科学成就的特点。 (2)结合所学知识概括李四光的主要贡献。 (3)从李四光身上体现了一种怎样的精神?,【解析】第(1)题结合材料和时代背景可知,李四光出国留学归来后报效祖国；第(2)题从李四光创立地质力学等角度回答；第(3)题言之有理即可。 答案：(1)李四光早年两度出国留学,学成后归来报效祖国。新中国成立后,他的科研成果为推动新中国的富强和中华民族伟大复兴作出了贡献。 (2)发现第四纪冰川遗迹,创立地质力学和“构造体系”的基本理论,组织实施新中国的地质普查勘探工作,在其指导下发现大庆等油田。 (3)敢于
17、挑战权威,勇于探索的精神。,2.阅读下列材料,回答问题。 材料一 一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：“在我们这一时代的物理学家中,爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一。按照我的看法,他也许比牛顿更伟大,因为他对于科学的贡献,更加深入地进入了人类思想基本要领的结构中。”,材料二 1939年8月2日,爱因斯坦出于对人类命运的极大关注, 写信给罗斯福总统,建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原 子弹；后来,当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后,爱因斯坦 陷入了巨大的后悔与痛苦之中,自认一生最大的错误就是建议研 制原子弹。并曾说过：“我并不认为自己是释放原子能之父,
18、我 是以一种很间接的方式参与其中的。事实上我没有预见到原子 能会在我这个时代释放出来,我只是在理论上认为它是可能 的”“由于我不能预知原子能在今后的益处,我只好说目前 它是个威胁。但也许这样也好,它可迫使人类在国际事务中采用 秩序,倘若没有这种恐惧的压力,这种秩序决不会出现。” 爱因斯坦晚年文集,(1)材料一中为什么说爱因斯坦比牛顿更伟大? (2)根据材料二,归纳爱因斯坦的观点。,【解析】第(1)题可结合相对论的影响分析。第(2)题“观点”从材料二中归纳。 答案：(1)狭义相对论的创立,改变了牛顿力学的时空观,揭露了物质和能量的相对性,为原子能的利用奠定了基础,是近代物理学领域的一次伟大革命。
19、 (2)原子能用于战争给人类的生存造成威胁；原子弹的威胁使人类在国际事务中更加注重秩序,不轻易发动战争。,3.伟大的历史人物往往以其超凡的人格魅力、与时俱进的理论 认识和社会实践活动引领时代的前进。 材料一 2005年4月20日北京青年报环球光速昨晚耀长城： 为纪念划时代物理学大师逝世50周年,全球举行“物理照耀世 界”光束传递活动。他说过这样的名言：“一个人对社会的价 值首先取决于他的感情、思想和行动对增进人类利益有多大作 用。”20世纪最后一期的时代周刊也将其评选为“世纪人 物”,称他为“天才、政治难民、人道主义者、原子和宇宙谜 的开启者”,“以其伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头”。,材
20、料二 1939年8月2日,爱因斯坦出于对人类命运的极大关注, 写信给罗斯福总统,建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出 原子弹；后来,当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后,爱因斯 坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中,自认一生最大的错误就是建 议研制原子弹。并曾说过：“我并不认为自己是原子能之父, 我是以一种很间接的方式参与其中的。事实上我没有预见到原 子能会在我这个时代释放出来,我只是在理论上认为它是可能 的”“由于我不能预知原子能在今后的益处,我只好说目 前它是个威胁。但也许这样也好,它可迫使人类在国际事务中 采用秩序,倘若没有这种恐惧的压力,这种秩序决不会出现。”爱因斯坦晚年文集,请回答： (1)依
21、据材料一及所学知识,阐述这位伟大人物对人类的贡献。 (2)结合爱因斯坦的观点,谈谈你对原子能的认识。依据材料归纳爱因斯坦的人格魅力。,【解析】本题考查材料运用能力。解答第(1)题依据材料一及相关知识进行归纳即可。第(2)题先归纳爱因斯坦的观点,然后用一分为二的辩证观说明对原子能的认识,再依据材料提炼爱因斯坦的人格魅力。,答案：(1)他创立的相对论为科学发展带来了革命性的变化；根据相对论得出的质量能量公式为原子弹的研制提供了理论依据；他提出的光量子假说推动了量子力学的发展,奠定了现代物理学的理论基础；他在宇宙学、统一场论等领域的成果是人类自然科学史上的一次革命。,(2)爱因斯坦的观点：原子能用于
22、战争给人类的生存造成威胁。原子弹的威胁使人类在国际事务中更加注重秩序,不轻易发动战争。 认识：原子能的和平利用,为人类提供了新的能源；大国间的核军备竞赛对世界和平造成威胁；核能的放射性污染可能严重破坏环境,对人类社会和经济的可持续发展造成重大危害。 人格魅力：乐于奉献精神,淡泊名利,生活节俭；关心人类,对社会有崇高责任感；热爱和平,厌恶战争等。,4.(2012南阳模拟)农业革命使文明成为可能,但是,一旦前进了这一大步,农业就没再作出进一步的贡献。科学则相反,恰好借助于它的研究法而不断地稳步发展。科学的真正的、合法的目标只在于这一点,即人类生活因新的发现和力量而丰富。发明者的成果虽是一种不太壮观
23、和炫耀的东西,却是到处都被感觉到且永远存留下去。 斯塔夫里阿诺斯全球通史,请回答： (1)材料反映的主要观点是什么? (2)列举17世纪晚期和20世纪初期物理学方面“发明者的成果”。 (3)上述物理学方面“发明者的成果”“到处都被感觉到且永远存留下去”。试结合18世纪中期人类经济发展和社会生活方面变化的史实加以说明。,【解析】本题考查学生的材料运用能力。第(1)题可根据材料中“人类生活因新的发现和力量而丰富”回答。第(2)题注意时间和要求17世纪晚期、20世纪初期,物理学方面,然后根据所学知识回答。第(3)题注意时间：18世纪中期,正是工业革命将要开始的时间,然后联系第(2)题及所学知识归纳答
24、案。,答案：(1)科学推动人类文明的进步,丰富人类社会的生活。 (2)牛顿建立经典力学体系；爱因斯坦创立相对论；普朗克等人创立并发展了相对论。 (3)经典力学理论推动了工业革命的发展；使人类进入了“蒸汽时代”；城市化进程日益加快,人们的生活方式得到改变,社会生活更加丰富多彩。,1.阅读材料,回答问题。 材料一 牛顿说：“我只是站在巨人的肩上。”爱因斯坦在谈到相对论的创立时说：“相对论实在可以说是对麦克思韦和洛伦兹的伟大构思画了最后一笔,因为它力图把场物理学扩充到包括引力在内的一切现象。”“如果你要解决不可能解决的问题,你就不要去理会你自己的限制。”,材料二 据英国米切尔怀特牛顿：最后的巫师记载
25、,1936年,英国经济学家凯恩斯从一个收藏者手里购买了一批有关牛顿的秘密资料。通过几年的研究,凯恩斯于1942年在英国皇家学会俱乐部发表了一次名为“牛顿其人”的演说,给出一个与传统模式截然不同的牛顿形象,即牛顿不再只是一个科学家,也是一个醉心神学和炼金术的人。 1942年,爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年撰写了一篇文章,对牛顿的一生作了如下评价：“只有把他的一生看做为永恒真理而斗争的舞台上之一幕才能理解他。”,(1)结合材料一和所学知识,指出爱因斯坦的相对论与牛顿经典力学的关系。概括他们取得科学成就的共同条件。 (2)根据材料二,指出凯恩斯和爱因斯坦是如何评价牛顿的?他们为什么会有不同的评价?
26、,【解析】本题考查学生的材料运用能力。解答第(1)题第一问,两者都是物理学的成就,牛顿研究的是低速运动状态下的现象,爱因斯坦则扩展到了高速运转状态下,对牛顿有否定,但不是完全的否定,结合材料与所学知识进行论述；第二问的关键句：“我只是站在巨人的肩上”、“因为它力图把场物理学扩充到包括引力在内的一切现象”,据此作出分析即可。第(2)题首先概括材料二的观点,然后从着眼点、角度、获取的史料信息等方面进行分析。,答案：(1)关系：相对论否定了经典力学的绝对时空观,深刻揭示时间和空间的本质属性；它也发展了经典力学,将其概括在相对论之中,推动物理学发展到一个新的高度。 条件：继承与发展；创新。 (2)评价
27、：凯恩斯认为,牛顿“不再只是一个科学家,也是一个醉心神学和炼金术的人”；爱因斯坦充分肯定了牛顿一生热爱真理、为真理而斗争的崇高品质。 不同：着眼点不同；角度不同；获取的史料信息不同。,2.阅读下列材料,回答问题。 材料一 某校计划在实验楼走廊上张贴两位中外科技界名人的画像。以下为可供选择的人物清单：牛顿、爱因斯坦、列宁、李四光、孙中山。 材料二 1933年,爱因斯坦在为英国一刊物撰稿时写道：“科学是一种强有力的工具,如何使用它,它是给人赐福还是给人降祸,取决于人本身,而不是取决于工具。刀子对人生活是有用的,但是它能够用来杀人。我们的唯一希望在于,拒绝任何有助于战争准备或战争意图的行为”。,材料
28、三 科学不仅刷新了我们的世界图景,也刷新了我们的日常生活。然而,在科学成功的背后,我们必须看到一个潜在的危险正在暴露出来；人类通过大规模地开发大自然,虽然掌握了更高的能量,有了支配自然界的能力,但却动摇了人类生存的根基。 吴国盛科学的历程,(1)请从材料一所提供的人物清单中选出符合要求的两位人物并说明其成就。 (2)根据材料二,概括爱因斯坦的主要观点。 (3)怎样理解材料三中科学“动摇了人类生存的根基”?我们该如何应对这种“潜在的危险”?,【解析】本题考查教材中一些伟大的科学家的功绩。根据所学,牛顿的成就：创立了经典力学体系,著作自然哲学的数学原理,完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合
29、,使科学摆脱了神学的束缚。爱因斯坦的成就：创立相对论,是人类认识自然过程中的一次质的飞跃。李四光的成就：创立地质力学和“构造体系”的基本理论。根据要求,任选两位科学家进行回答。第(2)题分析材料二回答爱因斯坦的观点。第(3)题根据所学,作者认为科学“动摇了人类生存的根基”主要指科技发展会带来一些负面影响,如环境、社会、伦理等问题。针对这些问题,如何进行应对属于开放性问题,可根据所学来回答。,答案：(1)牛顿的成就：创立了经典力学体系,著作自然哲学的数学原理,完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合,使科学摆脱了神学的束缚。爱因斯坦的成就：创立相对论,是人类认识自然过程中的一次质的飞跃。狭义相对论改变了牛顿力学的时空观念,为原子能的利用奠定了理论基础。广义相对论改变了人们对宇宙的认识,是对近代物理学理论框架的重大突破。李四光的成就：在中国发现第四纪冰川的遗迹,创立地质力学和“构造体系”的基本理论,开展新中国的地质事业(根据要求任选两位人物进行回答。),(2)爱因斯坦的观点：科学是一种强有力的工具,如何使用它,它是给人赐福还是给人降祸,取决于人本身；反对将科学成果用于战争。 (3)“动摇了人类生存的根基”主要指科技发展会带来一些负面影响,如环境、社会、伦理等问题。应对：在人与自然和谐相处的理念下进一步提高科技水平；加强国际合作；确保经济、社会可持续性发展。,
