第五章物理学革命及其影响

第一节经典力学的成就与局限性第二节经典时空观与相对论时空观1.了解经典力学的发展历程和伟大成就．2.知道经典力学的局限性和适用范围．3．了解经典时空观及其基本推论． 4.了解狭义相对论的理论基础与相对论时空观的几个推论．一、经典力学的发展历程1.15世纪以后，欧洲文艺复兴时期，各行各业迅速发展，物理学也进入了快速发展的阶段．2.16世纪，波兰的天文学家哥白尼创立了日心说，解放了世人的思想．3.17世纪，伽利略发现了惯性定律、落体定律及力学相对性原理，奠定了动力学的基础．法国的笛卡儿、荷兰的惠更斯、德国的开普勒分别在不同领域作出了重要贡献．在17世纪，最伟大的科学家牛顿在前人研究的基础上，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出了力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定律．4.18世纪，很多科学家投入了大量的精力研究物理学问题，从动量、能量角度完善了牛顿力学．5.19世纪，科学家用新的、更简洁的形式重新表述了牛顿运动定律，形成了分析力学．同时，经典力学由单个质点推广到多质点构成的系统，建立了刚体力学、弹性力学、塑性力学、流体力学等．1．(1)伽利略发现了行星运动的规律．( )(2)卡文迪许通过实验测出了引力常数．( )(3)牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因．( )(4)笛卡儿对牛顿第一定律的建立作出了贡献．( )提示：(1)×(2)√(3)×(4)√二、经典力学的成就和局限性1.经典力学的伟大成就(1)经典力学把天上物体和地上物体统一起来，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合．(2)使人们认识到了以现象观察和实验研究为基础的自然科学理论的基本特征．(3)建立了以实验和数学相结合的研究方法．(4)推动了其他学科的发展，与其他学科相结合产生了一些交叉性的分支学科．2.经典力学的局限性和适用范围(1)经典力学不适用于研究高速运动(接近光速)的物体．(2)经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象．1．牛顿第二定律属经典力学理论，它在高速世界还适用吗？提示：在高速世界中，物体的质量随着速度的增加而变大，物体的加速度不一定与它所受的外力成正比，牛顿第二定律不再适用．三、经典时空观1.惯性系与非惯性系(1)惯性系：牛顿运动定律成立的参考系，相对于惯性系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性系．(2)非惯性系：牛顿运动定律不成立的参考系，相对于惯性系做变速运动的参考系是非惯性系．2.伽利略相对性原理：对于所有惯性系，力学规律都是相同的，或者说，一切惯性系都是等效的．3.经典时空观(绝对时空观)：时间永远均匀地流逝，与任何外界无关；空间与任何外界事物无关，从不运动，永远不变．4.经典时空观的几个具体结论(1)同时的绝对性；(2)时间间隔的绝对性；(3)空间距离的绝对性；(4)物体质量恒定不变，即它们与参考系的选择(或观察者的运动状态)无关．2．(1)质量是物体的固有属性，任何时候都不会改变．( )(2)经典力学可以解决自然界中所有的问题．( )提示：(1)×(2)×四、相对论时空观1.光速不变与经典物理学的矛盾：观察和实验事实表明：无论光源和观察者如何运动，光速只能是c，这与经典力学的速度合成法则相矛盾．2.狭义相对论的两条基本假设(1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得真空中的光速都相同．3.相对论时空观(1)“同时”的相对性：在一个参考系中同时发生两个事件，在另一个参考系看来是不同时的．(2)运动的时钟变慢：时钟相对于观察者静止时，走得快；相对于观察者运动时，走得慢．运动速度越快，效果越明显．(3)运动的尺子缩短：物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大；相对于观察者运动时，观察者在运动方向上观测，它的长度要缩短，速度越快，缩得越短．(4)物体质量随速度的增加而增大．2．在“时间延缓效应”中，钟表走快走慢应如何理解？提示：每个惯性系中的观测者都是使用静止于该参考系中的时钟进行有关时间的观测，对同一物理过程经历的时间，在不同惯性系中观测，测得的结果不同，并不是时钟走快了或走慢了，而仅仅是一种观测效应．对经典时空观与相对论时空观的认识[学生用书P78]1.绝对时空观是在地球范围内凭直觉经验建立起来的，它符合人们对空间、时间的主观感受；相对论时空观是在光速不变的实验事实上，以狭义相对论的两条基本假设为前提建立的．2.经典时空观中，时间、空间、物质是彼此独立、互不联系的，时间、长度和质量这三个物理量都与参考系的运动无关．相对论时空观中，空间和时间是运动着的物质的存在形式，时空概念是从物质运动中抽象出来的，它们之间相互依赖、彼此联系．3.只有在高速运动时，相对论效应才比较显著，在通常情况下，相对论效应极其微小，可忽略不计，仍可按经典时空观理解．理解时空观应特别注意参照系．时空观所研究的就是时间、空间与参考系的问题，经典时空观认为时间和空间是绝对的，与参考系的选取无关，相对论时空观认为对于一个参照系，都有只属于这个参照系的空间和时间．所以在相对论时空观中必须时刻清楚观察者所选定的参考系．(多选)下列说法中属于经典时空观的观点是( )A．世界的过去、现在和将来都只有量的变化，而不会发生质的变化B．时间和空间不依赖人们的意识而存在C．时间和空间是绝对的D．时间和空间是紧密联系、不可分割的[解析] 经典时空观认为时间和空间都是与外界事物无关的，绝对的，故A、B、C属于经典时空观；D属于相对论时空观．[答案] ABC在经典力学中，时间、长度和质量都与参考系的运动无关．1.关于经典力学和相对论，下列说法正确的是( )A．经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B．相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的C．相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系D．经典力学包含在相对论之中，经典力学是相对论的特例解析：选D.相对论的建立并没有否定经典力学，而是认为经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形．所以A、B、C错误，D正确．狭义相对论的基本假设及结论[学生用书P78]1.狭义相对论的基本假设(1)相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的．(2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都相同．2.狭义相对论的结论(1)“同时”的相对性：在一个参考系中同时发生的两个事件，在另一参考系看来是不同时的，这称为“同时”的相对性．(2)运动的时钟变慢：相对于观察者运动的时钟，比相对于观察者静止的时钟走得慢．运动速度越快，效果越明显．(3)运动的尺子缩短：一个物体相对于观察者静止时，它的长度测量值最大；相对于观察者运动时，在沿运动方向上观察，物体的长度要缩短，速度越快，缩得越短．(4)物体质量随速度的增加而增大：当速度接近光速时，质量趋于无穷大．如果物体的运动速度比光速小很多时，物体运动时的质量和物体静止时的质量相等．这意味着经典力学是相对论的一个特例．可见相对论比经典力学具有更普遍的意义．相对论中的时间延缓、长度缩短、质量增大现象是观测效应，并非时钟走慢了，也并非是物体的长度、质量变化了．如图所示，地面上A、B两个事件同时发生．对于坐在火箭中沿两个事件发生地点连线飞行的人来说，哪个事件先发生？[思维流程] 解答本题可按以下思路分析：[解析] 可以设想在事件A发生时A处发出一个闪光，事件B发生时B处发出一个闪光，“两闪光相遇”作为一个事件，发生在线段AB中点，这在不同参考系中看都是一样的．“相遇在中点”这个现象在地面坐标系中很容易解释：两个闪光同时发出，两个闪光传播的速度又一样，当然在线段的中点相遇．火箭上的人则有如下推理：地面在向火箭方向运动，从闪光发生到两闪光相遇，线段中点向火箭的方向运动了一段距离．因此闪光B传播的距离比闪光A长些，既然两个闪光的光速相同，一定是闪光B发生得早一些．即B事件先发生．[答案] B事件先发生对于同一事件，在不同参考系中看到的现象是不同的．2.属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析：选A.狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理，一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描述运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理，对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以只有A正确．易错易混——光速不变原理与速度合成关系式设某人在以速度0.5c飞行的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是( ) A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是0.5cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c[易错分析] 本题易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项错误原因根据关系式v＝v船＋c求得光速为1.5c，忽视光速不变原理，实际上任何物体A的运动速度不可能大于光速根据关系式v＝c－v船求得光速为0.5c，实际上接近光速时，以上关系式已不B再适用将飞船速度误认为是光速，这其实是两个不同的概念，而且也违背光速不变原C理，光在一切惯性参考系中，在真空中的传播速度都是c[解析] 根据光速不变原理知，在任何惯性系中测得的真空中的光速都相同，都为c，故D正确．[答案] D(1)光速不变原理：爱因斯坦的狭义相对论指出，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，即光在所有的惯性参考系中的传播速度均是光速．(2)速度合成的关系式v船岸＝v船水＋v水岸只适用于低速运动的惯性参考系，对于接近光速的高速运动物体，该关系式已不再适用，此时应根据光速不变原理去解决问题．[随堂达标][学生用书P79]1.17世纪末，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，建立了完整的经典力学体系，使物理学从此成为一门成熟的自然科学的科学家是( )A．牛顿B．开普勒C．笛卡儿D．伽利略解析：选A.牛顿在前人研究的基础上，总结出一套普遍适用的力学运动规律，建立了完整的经典力学体系．2.(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )A．研究原子中电子的运动B．研究“神舟十号”飞船的高速发射C．研究地球绕太阳的运动D．研究飞机从北京飞往纽约的航线解析：选BCD.牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，并注意到低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用．3．如果你以接近于光速的速度朝一星体飞行，你可以根据下述变化发觉自己是在运动的是( )A．你的质量在增加B．你的心脏跳慢了C．你的尺寸在变小D．你的感觉和在地面上的感觉都是一样的解析：选D.“你”相对飞船这个惯性参考系是静止的，因此“你”不能发现自己有什么变化，“你”的感觉和在地面上的感觉是一样的，D正确．4.(多选)关于质量和长度的说法中正确的是( )A．物体的质量与位置、运动状态无关，是物质本身的属性B．物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下，变化可忽略不计C．物体的长度与运动状态无关，是物质本身的属性D．物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况下，变化可忽略不计解析：选BD.由相对论的时空观可知，在物体运动的速度较低时，即远小于光速时物体的长度和质量基本保持不变，在物体的运动速度接近于光速时，质量随速度的增大而增大，在速度的方向上，物体的长度随速度的增大而缩短，故B、D说法正确，A、C错误．5．A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在两个火箭上，以v B和v C朝同一方向飞行，v B<v C，地面上的观察者认为哪个时钟走得最慢？哪个走得最快？解析：运动的时钟变慢，相对观察者运动速度越大，时钟走得越慢，故C时钟最慢，A时钟和观察者相对静止，故A时钟最快．答案：C时钟走得最慢，A时钟走得最快．[课时作业][学生用书P128(单独成册)]一、单项选择题1.20世纪初，提出了狭义相对论，引起了人们对时空观认识的改革的科学家是( )A．惠更斯 B．普朗克C．爱因斯坦 D．洛伦兹解析：选C.20世纪初，爱因斯坦提出了狭义相对论，揭示了时间、空间与物体的运动速度之间的必然联系，引起了人们对时空观认识的改革．2．如图所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光飞行的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为( )A．c＋v c－v B．c－v c＋vC．c c D．无法确定解析：选C.根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确．3.惯性系S中有一边长为l的正方形(如图所示)，从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是( )解析：选C.物体运动时在运动方向上，相对观察者缩短，因物体相对S系沿x方向运动，故在x方向上缩短，C正确．4.有一对孪生兄弟小明和小伟，当他们长大到20岁时，由于航天的需要，小伟要乘坐航天飞船去太空进行科学研究，小明在地球上经过了20年后，小伟才返回地面，则下列判断正确的是( )A．小明显得更年轻B．小伟显得更年轻C．他们俩一样年轻D．无法判断谁更年轻解析：选B.狭义相对论的时空观认为，时间是相对的，即在同一个惯性系中不同地点同时发生的两个事件，在另一个惯性系中不一定是同时的，根据爱因斯坦的时间延缓效应，当飞船接近光速时，时间会变慢．故小伟显得更年轻．5．伽利略是经典力学的开创者，有关他的叙述错误的是( )A．伽利略对运动进行了描述和分类，对自由落体运动规律进行了探索，得到了惯性原理，研究了抛体运动的轨迹B．伽利略提出了运动的相对性原理，开创了实验科学C．伽利略的研究，无论是在动力学的基本原理上，还是在动力学的研究方法上，都作出了奠基性的重要贡献D．伽利略提出了狭义相对论解析：选D.伽利略是经典力学的开创者，A、B、C选项内容皆为其科学贡献，故A、B、C 说法均正确；狭义相对论是爱因斯坦提出的，D说法错误．6.日常生活中，我们并没有发现物体的质量随着物体运动速度的变化而变化，其原因是( )A．运动中的物体无法称量其质量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太小D．物体的质量不随速度的变化而变化解析：选B.在宏观物体的运动中，由于v≪c，所以质量变化不大，而不是因为物体的质量太小或无法测量，也不是因为质量不随速度的变化而变化，正确选项为B.二、多项选择题7.下列运动中经典力学能适用的是( )A．火箭的发射B．宇宙飞船绕地球的运动C．“勇气号”火星探测器D．微观粒子的波动性解析：选ABC.经典力学不能适用的情况是微观、高速物体的运动．8.下列说法正确的是( )A．牛顿运动定律只适用于相对静止的参考系B．在任何惯性系中，物体的加速度都具有不变性C．按照经典时空理论，物体的长度、质量和运动时间都与参考系的运动无关D．伽利略相对性原理表明，在惯性运动的范围内不存在绝对空间和绝对运动解析：选BCD.牛顿运动定律只适用于惯性系，而相对静止的参考系不一定是惯性系；伽利略的相对性原理表明，所有的惯性系都是等效的；经典时空理论中，物体的长度、质量和运动时间都与参考系的运动无关．9．如果牛顿运动定律在参考系A中成立，而参考系B相对于A做匀速直线运动，则在参考系B中正确的是( )A．牛顿运动定律也成立B．牛顿运动定律不能成立C．参考系B不是惯性参考系D．A和B两个参考系中，一切物理规律都是相同的解析：选AD.由于牛顿运动定律在参考系A中成立，因此A为惯性参考系，而B相对于A 做匀速直线运动，所以B也为惯性参考系．根据伽利略的相对性原理，一切物理规律在不同的惯性参考系中都是相同的，故选项A、D正确，B、C错误．10.在地面附近有一高速飞过的火箭，关于地面上的人和火箭中的人观察到的现象，以下说法正确的是( )A．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变快了B．地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程变慢了C．火箭上的人观察到地面上的物体的长度和时间进程均无变化D．火箭上的人看到地面上的物体长度变小，时间进程变慢了解析：选BD.根据“尺缩效应”“动钟变慢”原理，地面上的人观察到火箭变短了，火箭上的时间进程应该变慢了，A错误，B正确；根据相对性，火箭上的人看到地面上的物体长度变小，时间进程变慢了，C错误，D正确．。

读唯物主义和经验批判主义有感《唯物主义和经验批判主义》（以下简称《唯批》）是马克思列宁主义宝库中一部卓越的著作，也是马克思主义哲学发展到列宁阶段的主要代表作。

维皮通过批判马赫主义，借鉴当时哲学和自然科学的最新成果，坚持和发展了马克思主义哲学的认识论，为无产阶级政党认识世界、改造世界提供了强大的思想武器。

《唯批》通过对马赫主义的批判阐明马克思主义认识论的基本观点，首先通过《唯批》第一、二、三章的论述阐明马克思认识论的理论基础，然后，通过《唯批》第四、五章的论述阐明列宁对马克思主义认识论的新发展。

在全书的逻辑结构上，《唯批》先考察历史上哲学两条路线的斗争，揭示马赫主义的理论来源；然后通过考察马赫主义与马克思主义在认识论上的不同观点，以揭示马赫主义唯心主义的本质及其在资产阶级哲学中的地位，进而揭穿其“最新自然科学的哲学”的伪装；最后通过考察马赫主义与马克思主义在认识论、唯物史观上的对立，提出考察、批判、评价马赫主义的若干原则作为全书的结论。

第一章至第五章主要介绍《围皮》中马克思主义认识论基本观点的概述和发展。

（一）在第一章中，列宁从物质与意识何者为第一性考察、批判马赫主义，从而揭示马赫主义与辨证唯物主义的对立，同时阐发了辨证唯物主义关于物质第一性、意识第二性的原理。

本章从以下几方面概括与发展了马克思主义认识论的基本观点。

1.列宁关于哲学基本问题的论述列宁反复指出，唯物主义和自然科学完全一致，都认为物质是第一性的，感觉、意识是第二性的，是物质长期发展的产物。

意识是外部世界的影象，没有被反映者就没有反映，被反映者是不依赖于反映者而存在的。

“意识是物质的内部状态”；思想是头脑的机能，认识离不开物质。

关于感觉，列宁反复强调，感觉的来源是外部世界，感觉是物质作用于感官的结果。

感觉是意识与外部世界的直接联系，是从外部刺激到意识事实的转化；感觉是运动的物质特征之一；感觉的产生是物质长期发展的结果。

列宁对以上问题的精辟分析，捍卫了马克思主义哲学的党性原则，阐发辨证唯物主义解决哲学基本问题的立场和路线；打击唯心主义与不可知论把感觉视为“唯一存在”的谬论。

导论一、科学的四个特征：1.是放映客观食物和规律的知识和知识体系；2.是探索客观事物及其规律的活动；3.是一种社会建制；4.是一种知识形态的生产力.二、技术的定义：是人类对自然和社会进行有目的的改造和控制活动.特征：1.既具有自然属性又具有社会属性；2.具有工具性与价值负载性；3.功能具有两面性.三、科学与技术的关系：科学与技术存在密切的联系,同时,科学与技术既具有一些共同特征,又有显着的差别.相同点：科学与技术都是人类的理性创造活动及其成果,都放映了人对自然的对象性关系,都属于历史的、发展的范畴.不同点：技术是一种广义的知识体系,与科学具有不同的知识结构和行为特征；科学更多地体现者人对于自然的认知和理解,更侧重于认识自然,技术更多地反映者人对自然的改造和控制,更侧重于为了特殊的目的而改造自然.随着发展,近代科学和技术加快了融合的速度,出现“一体化”特点.四、列举中国古代科技成就的5个领域的每一个中两个提出成就：1.数学：在公元前14世纪商朝使用十进位制；公元5世纪初,祖冲之父子算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间,保持了千年之久.2.天文：中国人提出了一种早期的无限宇宙概念；中国人发展了数值计算天文学和星表.3.地学：水经式出于唐代,是我国第一部国家级水法；山海经由山经、海经和大荒经三部分组成,其中山经成书最早,科学价值最大,是我国现存最早的地理着作.4.农学：在春秋战国时期开始使用铁农具和牛耕；宋朝秦观着蚕书,是中国保存下来最早的蚕桑业专着.5.医学：黄帝内经是最早的医学经典；神农本草经是中国最早的药物学专着.第一章近代自然科学的初步发展一、近代自然科学初步发展在14-15世纪,地点是欧洲.二、近代自然科学初步发展的原因：文艺复兴的思想解放；宗教改革；手工业发展；航海；东西方交流.三、地心说强调以地球为中心,日心说强调以太阳为中心.四、近代科学和第一次大综合以牛顿的地面运动三大定律和万有引力定律为标志.五、近代科学方法有：实验归纳法；数学演绎法；数学与实验相结合的方法；牛顿的科学方法；形而上学的机械唯物注意自然观.第二章第一次产业技术革命一、第一次产业技术革命从英国开始,17世纪中叶.二、第一次产业技术革命产生的原因：思想解放；宗教改革；生产的发展；城市化运动；殖民扩张.三、第一次产业技术革命的源头：纺织技术；飞梭和珍妮纺车.四、第一次产业技术革命的标志是蒸汽机的发明的应用.五、第一次产业技术革命涉及的领域包括：纺织工业；钢铁工业；蒸汽机的发明应用；煤炭工业等.第三章近代自然科学的全面发展一、康德-拉普拉斯星云假说：太阳系及其行星都有一个历史的演化过程,它们是由原是弥漫物质星云逐渐凝聚而成,不断收缩的星云中心部分凝聚成太阳,大体在同一平面上的环状弥漫星云物质收缩凝聚成了行星.二、能量守恒定律：各种能量都是相互联系的,可以在一定的条件下相互转化,这种转化在数量上是守恒的.三、近代自然科学全面发展中物理学的进展包括：能量守恒定律的发现和热力学、电磁现象的研究,光的波动说的复兴.四、近代自然科学全面发展中化学的进展包括：原子分子轮；有机物的合成和有机结构理论；元素周期表.五、近代自然科学全面发展中生物学的进展包括：细胞学说；生物进化论的诞生.六、生物进化论的两个基本思想是：用进废退；获得性遗传.第四章第二次产业技术革命一、第二次产业技术革命从德国开始,19世纪中叶.二、李比希学派在教育上的重大贡献是：在大学中建立教学科研用实验室.三、第二次产业技术革命在德国的主要领域有：化学工业的兴起,内燃机的发明和利用；电力技术革命.四、第二次产业技术革命中美国兴起的原因有：重视农业；加强工农业联系；基础设施建设先行；组织创新；加强科技与经济的结合；引进与创新相结合；管理出效益.第五章物理学革命及其影响一、侠义相对论的两条原理是：光速不变原理；狭义相对性原理.二、侠义相对论的主要结论有：尺缩效应；钟慢效应；思维时空；新的速度变换公式；物体质量随欲动速度增加而增加；质量与能量之间的内在关系.三、量子力学在以下四个方面取得巨大成就：量子学说的提出；光的波粒二象性的发现；院子结构问题的探索；物质波概念的提出.四、现代化学理论的新发展包括：元素周期理论的新发展；现代化学键理论.第六章宇观世界探索一、宇宙的哈勃半径为：1.310的10方LY.二、大爆炸宇宙模型的描述为：宇宙为原始火球.球内充满辐射和基本粒子,这些基本粒子相互发生核聚变反应,引起爆炸向外膨胀,辐射温度和物质温度急剧下降,核反应停止,期间产生的各种元素形成今天宇宙中的各种物质.三、黑洞：恒星到晚年的归宿,它的质量是太阳的3-50倍.天文学家认为,黑洞是这样的一种时空区域：在其表面连光也无法逃离其引力的束缚.四、研究太阳的双重意义是：太阳给地球和人类以能量,是人类生存不可或缺的,可以了解人类的环境；太阳在宇宙钟是一颗普通的恒星,研究它对整个宇宙的研究有普遍的指导意义.第七章深入微观世界和追求物质统一性一、19世纪末,物理学的三大发现是：X射线,天然放射线,电子.二、人类已经发现自然界中存在四种力：强力,弱力,万有引力,电磁力.三、基本粒子的性质有:质量,寿命,电荷,自旋等.四、基本粒子按其作用方式分为：强子,轻子,传播子.第八章地球系统科学、生态学和环境科学一、地球系统科学的定义：将地球大气圈、水圈、岩石圈、生物圈作为一个相互作用的系统,研究其间的物理的、化学的和生物的过程,并和人类生活、生产联系起来,认识现状和过去,预见未来.二、生态学定义：是研究生命系统和环境系统之间相互作用的机理、规律的科学.三、环境科学定义：是研究人类活动和环境质量关系的科学.宏观上和微观上P141四、地球系统科学研究的三个层次是：全球变化；区域模型；宏观调控.五、何谓温室效应：指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应,就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面,而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产生大气变暖的效应.六、简述一个自然界中的一条较完整的生态食物链;草-蝗虫-青蛙-蛇-鹰七、生态学研究的三个主要方面：作为生物学的一个分支学科,生态学研究生物与环境、生物与生物之间的相互关系；生态学主要以种群、群落和生态系统的研究为核心；随着全球环境问题日益受到重视,全球生态学应运而生,并正在成为人们关注的领域.八、环境科学研究的内容是：探索全球方位内自然环境演化规律；揭示人类活动和自然环境的关系；考察环境变化对人类生存的影响；研究区域环境污染综合防治的技术；加强最自然系统的研究.第九章生命科学与智能探索一、现代生命科学包括：现代遗传学；分子生物学；神经科学等.二、基因理论的主要内容：基因存在生命体中；基因能产生同样的基因,遗传功能；在一定条件下,基因可能变异：进化.三、生命起源中的自然发生说认为生命来源于非生命.其进化过程为：无机物-有机小分子物质-生物大分子物质-多分子体系-原始生命.目前的科学发展已制成人造生物大分子物质.四、恩格斯提出：人类超越动物界过程中的作用表现在：劳动促使古猿直立行走；劳动促使古猿的前爪转变为人手；在劳动中产生了语言；劳动推动了人脑的形成和发展；劳动发明了用火,最终把人同动物分开.第十章系统科学与探索复杂性一、系统科学的定义：是分析与综合渗透的研究方法,包括物理学、化学、生物学、心理学、社会学和医学、工程等领域的系统方法、原理和技术等研究.二、系统的定义：是存在于一定环境之中,由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的整体.三、按组成要素系统可分为：自然系统,人工系统,复合系统.四、按时空状态分：动态系统,静态系统.五、按与外部环境的关系分：开放系统,封闭系统.六、系统结构与功能的关系：功能是结构的表现,结构是功能的基础,结构于内,功能表现于外.七、系统论的基本原则是：整体性原则,层次性原则,有序性原则,开放性原则.八、霍乐提出三维系统方法指：逻辑维,时间维,知识维.九、控制论定义：是研究各类系统的调节和控制规律的科学.十、反馈的定义：是指系统输出的全部或一部分,通过一定的途径返回到输入端,从而对系统的输入和再输出市价影响的过程.十一、信息论研究的范畴：“信息”是信息论的核心范畴.十二、信息的特点：信息不能离开物质而独立存在；信息的作用和价值往往受到接受者主观因素的制约和影响；信息不但具有可识别性、可传输性、可存贮性等,更重要的是,信息具有可分享性.十三、控制论与信息论的主要方法有：反馈法,功能模拟法,箱方法,信息方法.第十一章当代高技术的崛起及其特点一、高技术定义：是指基本原理主要建立在最新科学成就基础上的技术；是“尖端”的、“前沿”的、“先进”的技术；是从经济角度对一类产品、企业或产业的评价术语,凡是技术所占比重超过一定标准获比例时就可称为高技术产品、企业获产业.二、目前公认高技术的领域：电子信息技术,新材料技术,新能源技术,生物技术,海洋技术,空间技术.三、当代高技术发展的原因：1.源于现代自然科学的突破性发展；2.社会的需要推动了高技术的发展；3.军事的需要刺激了高技术的发展；20世纪中叶以来高技术史无前例的崛起,从根本上说是源于现代自然科学的突破性发展；社会的需要直接构成了当代高技术产生与发展的根本动因；20世纪以来,世界范围内的战争与军备竞赛,刺激与加速了高技术的产生与发展.四、高技术的特点：高群落；高智力；高投资；高风险；高收益；高竞争；高渗透；高战略.第十二章计算机技术一、第一台电子计算机诞生的时间是：1946-2-15.二、冯·诺依曼给出的计算机原理与结构的主要内容：5大部件,二进制,存储程序控制.三、第一代计算机：真空管；第二代：晶体管；第三代：集成电路；第四代：大规模集成电路.第十三章生物技术一、生物技术包括：酶工程,发酵工程；基因工程；细胞工程.二、酶工程定义：是在一定的物质反应装置内,利用酶的催化作用,将相应原料快速高效地转变为人类所需产品的一门技术.发酵工程定义：是指采用现代工程技术手段,利用的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于过程的一种新技术.基因工程定义：是一种将不同生物的遗传物质DNA,按照人们的意愿,在体外或体内进行人工剪切和拼接,然后通过一定的载体,再转入到所操作的生物体中,使其在所操作的生物体细胞中得到表达,从而生产出人们所需要的产品,或创造出人们所需要的新的生物类型的技术.细胞工程定义：是一门在细胞水平上利用生物、改良生物和创造新生物的技术.三、酶的特性：高效,专一,反应后性质数量都不变化,在常温常压下进行.四、酶工程主要包括：酶的生产和分离技术,固定化酶技术,酶应用技术.五、发酵工程四部曲：1.选取发酵原料及对原料进行预处理；2.发酵过程准备；3.发酵过程；4.对发酵产品进行分离和提纯,以获得符合要求的发酵产品.六、细胞的全能型：指细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性.七、简述当前的一项应用的生物技术：生物医药中的基因疗法,就是人为地有目的地对人体DNA或RNA进行处理.P245-248第十四章新材料、新能源技术一、现代文明的三大支柱：能源,材料,信息.二、当代新材料包括：新型金属材料、高分子合成材料、复合材料、新型无机非金属材料、光电子材料和纳米材料等.三、高分子合成材料包括：合成橡胶,化学纤维.四、新型无机非金属材料包括：工业陶瓷、光导纤维和光导材料.五、新能源有：太阳能,风能等.特点：多,无污染,采集难度大.六、论述核能开发与核安全关系：面对当今能源危机,只有核能是一种既清洁又安全可靠,且经济上最具竞争力的最现实的替代能源.核能开发将成为21世纪人类应对能源危机和实现经济可持续发展的必然选择.虽然核能具有来源丰富、安全、清洁、高效等明显优点,但是核能开发仍然可能对环境造成严重的污染,对人类社会造成重大损害.因此,在核能开发的同时,我们要关注核安全,避免发生历史上的核安全事故美国核电站失水事故,前苏联核电站泄漏放射性物质,日本地震海啸导致核电站爆炸.核能开发给生态资源、环境保护、社会生活以及经济发展带来巨大利益,也对人类的安全和可持续发展形成潜在威胁,从可持续发展的角度对核能进行开发、注重核安全,能更好地保护环境和促进人类利益.第十五章海洋技术与空间技术一、海洋技术包括：海洋探测技术,海洋资源开发技术.二、海洋资源开发技术有：海洋矿产资源开发技术,海洋生物资源开发技术,海洋化学资源开发技术,海洋能源资源开发技术.三、目前在海洋探测技术中使用的主要器具有：考察船,海洋卫星,潜水器等.四、人类进入太空的难关有：1.克服地球甚至太阳系的万有引力；2.克服真空；3.适应剧烈变化的温度环境；4.防止有害辐射.五、空间技术的三大支柱：航天器,运载器,地面测控技术.六、我国第一个环游太空的宇航员是：杨利伟.补充问题：·结合东莞市情或国情,谈谈为什么说“科学技术是第一生产力”答：1这是由科学技术在现代生产力体系中的作用决定的.现代科学技术革命的发展,使科学技术以空前的规模和速度进入生产领域,使现代物质生产力成为一个复杂的体系.在这个复杂的体系中,科学技术自身不但体现为生产力,而且在生产力诸要素中成为最主要的推动力量,成为第一位的构成要素.2这是由科学技术对国民经济增长的贡献率决定的.科学技术不仅使经济在量上即规模和速度上迅速增长,同时也使经济发生质的飞跃,在经济结构、劳动结构、产业结构、经营方式等方面发生了深刻变革.邓小平对此有敏锐的察觉,提出,中国必须发展自己的高科技,在世界高科技领域占有一席之地.3这是由知识创新和创造知识的劳动在现代社会生产中所起的作用决定的.科学研究是进行知识创新或进行创造知识的劳动,知识也属于生产力的要素.随着知识经济时代的到来,知识已经被认为是提高生产率和实现经济增长的驱动器.肯定科学技术是第一生产力,就是要尊重知识、尊重人才,特别是进行知识创新、技术发明创造的人才,注意 .·论述“新材料”“新能源”对我国可持续发展的重大意义答：发展清洁可再生的新能源是人类可持续发展的唯一出路.对中国来讲,新能源的战略意义犹其重大.随着经济的快速增长,中国对能源的需求量越来越大,常规油气已不能满足国民经济发展的需要.据统计,2010年和2020年我国石油对外依存度分别为47%和60%预计,迫切需要新的能源来满足国内日益增长的能源需求.从世界能源史来看,中国要完成大国崛起的战略,必须转向以新能源为方向的能源战略.中国应该像美国转向石油和英国转向煤炭那样迅速转向新能源体,赢得经济和政治上的优势,保证中国在21世纪的和平崛起.2008年全球一次能源消费的增长中约3/4的增长来自中国,随着经济规模的扩大,能源缺口将逐渐加大,对外依赖程度也将不断加深,我们如果希望能够保证经济持续快速发展,发展新的替代能源迫在眉睫.中国的特殊问题在于快速工业化和快速城镇化并举,而经济增长方式长期粗放,缺乏技术创新和制度创新,导致能源与人口、经济、社会、资源、环境可持续发展的各方面矛盾集中出现.对中国而言,发展新能源有利于中国社会转型.中国,现在已经是温室气体排放量最多的国家,中国自身面临巨大的环保责任压力,新能源战略将有助于中国减压,成为负责任的大国.·什么是系统简述系统的结构和功能关系答：系统是存在于一定环境之中,由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的整体.系统结构与功能的关系：功能是结构的表现,结构是功能的基础,结构于内,功能表现于外.P172·哥白尼的日心说的革命性作用是什么答：1哥白尼的日心说是科学的天文学诞生的标志,也是近代科学诞生的标志.2哥白尼的日心说动摇了神学宇宙观,成为自然科学从神学中解放出来的宣言书.3哥白尼的日心说的革命性作用不在于强调太阳是宇宙的中心,而是在于指出了地球在宇宙中没有任何特殊地位.这正是宇宙论原理的精神,也称为哥白尼精神.·为什么说海洋是生命的摇篮答：当宇宙空间中星云团在重力的作用下,裂变、旋转形成地球之后,雨水把大气中的无机生成物植入了原始海洋.这些无机物的“胚胎”在海洋的母体里经过漫长的孕育、演变,诞生了原始生命.又经过了漫长而曲折的过程,出现了细胞,出现了原始生物,后来又出现了植物、动物的分支.海洋里的原始水生藻类演变形成了今天拥有30多万种类的植物世界；动物由单细胞的进化直至产生了超凡脱俗的人类,在这个演化过程中,海洋充当了生命的摇篮和母体.1、最早的生命来自海洋；2、如今80%的动物仍生活在海洋；3、对人类来说,海洋中蕴藏着丰富的自然资源,是个尚待开发的宝库.·克隆与社会伦理答：克隆技术是近年来新兴的无性繁殖的生物学技术,其发展非常迅速,就该技术的发展现状而言,在不久的将来就可能实现对人的克隆,必将给人类伦理世界带来冲击,从而可能给人类带来前所未有的伦理危机.从生物学上来说．克隆是指用无性生殖方式产生个体有机体或细胞的遗传拷贝.目前可能应用于人类的克隆技术分为两种,一种为生殖性克隆,一种为治疗性克隆.生殖性克隆即是复制出一个完整的个体.治疗性克隆只是生成相同基因的组织或器官,用来置换身体患有某些疾病的器官.针对克隆技术的应用将带来的伦理问题,我们还是应该理智的对待,不能把它看作洪水猛兽,也不能全盘接受,应该一分为二,客观地看待.我个人认为生殖性克隆是应该被绝对禁止的,因为这种技术违背了自然界的基本法则,冲击了多样性,使得人类社会这个有机的整体不能顺利运行.而且由于克隆人的特殊性．现有的法律制度及伦理学都无法解决上述问题.克隆人的出现必将带来一系列严重的社会问题,并且难以解决,最终导致人类社会的混乱和颠覆.所以说人的生殖性克隆是要被绝对禁止的,这不是否定科技对人类发展的作用,而是要保护人之所以称为人的基本要求.而克隆技术的另一分支,治疗性克隆,我以为在一定条件保障下是可以提倡的.因为与生殖性克隆不同,它只是对器官的复制,而器官作为人体的一部分,只是无意识的有机体,治疗性克隆的应用,并不涉及人类的伦理道德问题.治疗性克隆不仅不会对人类社会的发展造成不良后果,反而是大有增益.首先治疗性克隆,可以为脏器衰竭的患者提供健康的可替代的器官,从而可以减少患者痛苦,挽救患者生命,并减少医疗资源的消耗,提高整体的医疗保障的水平.再者,治疗性克隆技术的发展免除了亲属捐献器官的痛苦,免除家属为亲人牵挂的内心纠结,并将挽救无数个支离破碎的家庭.这必将有利于社会的和谐发展,利于人民的安居乐业.虽然治疗性克隆技术可以给患者带来福音,但是必须在有相关的政策法规的保护下,防止技术被别有用心的人滥用,才可以推广治疗性克隆技术,而不至于导致社会秩序混乱.目前世界各国对生殖性克隆的态度比较一致,很多国家已经立法明确禁止生殖性克隆,对于治疗性克隆,目前国际上存在很多分歧,各国态度较为谨慎,但是我想随着克隆技术的进步,人们对克隆技术认识更加清晰,并且有能力掌控治疗性克隆技术的应用,势必会大大促进人类健康事业的发展.但是,需要警惕的是,某些国家或者研究单位为了各自不可告人的目的秘密的推行生殖性克隆技术,克隆人的出项也并非天方夜谭,可能在将来给人类社会带来极不稳定因素,我们也应该有应对这类危机的心理准备.·环境保护和可持续发展答：·根据一些事例,论述“科学技术是一把双刃剑”答：科学技术的发展速度远远超过我们的想象,这既是生产力提高的一种结果,同时又为生产力的进一步提高创造了条件.正因为这样,小平同志才会断言:科学技术是第一生产力.但是,并不是每个人都对科学技术的飞速发展报以欢呼.相反, 有相当多的人 , 坚持这样一种观点:科学技术是一把双刃剑,它既可以造福人类,又可能给人类带来灾难.相关知识、事例：1.现在银行利用高科技设备如计算机帮助工作,这既提高了工作效率 ,降低了工作人员的工作强度,又方便了顾客.但是计算机的普遍使用又带来另类问题:一些不法分子利用各种高科技手段破坏计算机网络、盗窃银行机密文件, 侵犯储户利益,获取非法利益.尤其让人不安的是,随着科技水平的提高,这种所谓的高科技犯罪越来越多 ,让人产生一种“道高。

第一篇：武汉大学工程硕士《自然辩证法》复习思考题(1)武汉大学工程硕士《自然辩证法》复习思考题（2011年下半年~2012年上半年）教材：《自然辩证法——在工程中的理论与应用》（清华大学出版社）导论：1、自然辩证法创立的自然科学成果。

2、工程硕士学习自然辩证法的意义。

第一章：1、科学、技术、工程及其基本特征。

2、科学、技术、工程的区别与联系。

3、如何认识发现、发明和建造三者之间的关系？第二章：1、现代自然科学的全面发展。

2、近代技术的发展。

3、如何认识现代科学、技术与工程的一体化发展趋势？第三章：1、何谓“系统”？2、自然界演化的自组织机制。

3、人与自然的对象性关系。

第四章：1、自然价值与自然权利。

2、生态伦理的原则和态度。

3、环境友好型社会。

第五章：1、创新概念包括哪些要素？它与企业家有何关系？2、创新对科学技术的依赖性。

3、科学技术、社会需求与创新。

4、企业的创新战略。

第六章：1、国家竞争力与国家创新体系建设。

2、自主创新战略及其意义。

3、新时期我国国家创新体系建设的主要任务体现在哪些方面？第七章：1、现代科学方法论及其形成。

2、科学问题及其来源。

3、观察和实验中的机遇。

4、举例说明归纳与演绎方法在科学研究中的作用。

第八章：1、工程技术研究的主要阶段。

2、利用专利文献的发明创造。

3、系统科学思想和方法的主要特点。

第九章：1、工程共同体的含义及类型。

2、科学和技术的社会规范。

第十章：1、工程技术共同体的伦理原则。

2、工程师的社会责任。

3、工程技术活动中越轨行为及其控制。

第十一章：1、科学技术工程对人类社会的影响。

2、文化对科学、技术和工程的影响。

第十二章：1、如何正确评价“技术乐观主义”和“技术悲观主义”？2、科学、技术、工程社会评价的主要原则。

考试形式：开卷考试题型：辨析题、简答题、论述题（包括材料题）武汉大学研究生院2011年7月第二篇：武汉大学工程硕士《自然辩证法》复习思考题武汉大学工程硕士《自然辩证法》复习思考题（2010年下半年~2011年上半年）教材：《自然辩证法——在工程中的理论与应用》（清华大学出版社）导论：1、自然辩证法创立的自然科学成果。

高中物理新教材篇一：浅谈高中物理新教材的使用浅谈高中物理新教材的使用姓名：陈林学号：作为从事高中物理教学工作一年半的新老师，在使用新教材时有许多自己的感悟，结合同事的一些分析和看法，浅谈我们高中物理老师应该如何正确使用新教材呢？首先我们来了解老教材和新教材的区别。

一、新老教材的优缺点对比1、老教材逻辑强，新教材板块化凌乱在老教材中每章每节都按照一定的逻辑先后顺序学习，让学生对知识的掌握更有条理性；而新教材中有些节先后顺序是有些逻辑问题的，这样也会加大学生对相关知识掌握的难度，例如新教材必修2中第五章的第五节向心加速度和第六节向心力就存在这个逻辑问题，其一是先有向心加速度还是先有向心力呢，答案肯定是先有力才有对应的加速度；另外由于向心力比向心加速度更形象，学生更易理解，因此先讲向心力学生理解后很自然就理解了向心加速度，但是反过来学习却会增加难度。

2、老教材中学科间交叉很好，新教材却很差在老教材中学生学习v-t图像的斜率问题时数学上一定是在数学上已经学习了函数斜率之后，学科间交叉的非常合理，但是新教材中却是物理上先使用斜率问题，数学上后来才学，这无形之中加大了物理教学的难度和学生学好物理的难度。

再如高中物理中需要求解很多的方程组，学生数学能力不够总解不出来，而且物理还要经常求解一元二次方程，需要用到数学的十字交叉法，但是很多学生却没学习过，这是什么情况？物理老师还得时常客串数学老师教数学。

3、老教材死板，新教材更新颖在老教材中图片很少，导致除了学习知识还是知识，但新教材中引入了更多的漂亮新奇的图片，课外知识，新科技和新实验等等，这点上会更吸引学生的学习兴趣，老师的教学活动也可以更加丰富多彩。

但是新教材太过于简单，学生往往能听懂却发现一道题都不会做，在教师的评价制度不变的今天，这绝对是不可能长久实施的一种教学方法，因此几乎所有教师都会在课本基础上加上很多重要的比较难的相关知识点，重新走上叫老教材的老路，从这点上看，新教材又是失败的。

教学设计第二节经典时空观与相对论时空观整体设计经典力学是在研究宏观物体的低速（与光速相比)运动时总结出来的，对于微观粒子和高速运动的宏观物体经典力学不适用。

当光的电磁本质被揭示出来以后，对光在空间的传播问题的研究和思考，引发了物理学的一场革命,导致了相对论的建立，改变了我们对时间和空间的认识.那么相对论给出的时空观是怎样的呢？教学难点经典时空观与相对论时空观的主要区别.教学重点1。

知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论。

知道同时的相对性、长度的相对性、时间间隔的相对性.2。

了解经典时空观与相对论时空观的主要区别。

体会相对论的建立对人类认识世界的影响.教学方法质疑探究、讨论课时安排1课时三维目标知识与技能1。

了解伽利略相对论原理，知道时空观与参考系的联系。

2。

了解经典时空观及其基本推论，知道牛顿引入绝对时空观的原因.3.了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论，知道相对论时空观对人们认识世界的影响。

4。

知道经典时空观与相对论时空观的主要区别.过程与方法1.通过对参考系和运动的“讨论与交流"，认识惯性系的概念与伽利略相对性原理。

2.了解绝对时空观与实验事实的矛盾.3.通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，学习创立科学理论的基本方法--“提出假设”.4。

通过“讨论与交流”理解同时的相对性.5。

对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论,认识经典时空观与相对论时空观的区别.情感态度与价值观1.通过“讨论与交流"活动,培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达能力和合作学习的精神。

2.通过了解时空观的变革，从中认识物理学的发展和变革，体会相对论对人类认识世界的影响,感受物理学的发展对推动社会的作用.3.感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神和富有创造性的想象力，启发学生勇于质疑、富于想象，培养思维的多向性和发散性。

4。

通过了解时空观的变革，使学生认识到自然界是可以被人认识的，科学是认识自然最有效的途径,科学对自然界有解释和预见的功能，科学知识具有想对的稳定性并不断发展和进步，从过程的意义来看，科学的本质就是探究,是不断地追求真理和不断地修正错误，不断地创新。