2016教师资格《中学综合素质》命题点科普知识..docxVIP

2016教师资格《中学综合素质》命题点：科普知识第四章 文化修养第二节 科普知识　　20世纪以来的自然科学发展历程中，出现了以相对论、量子力学、基因理论和系统理论创立为主要内容的现代科学革命，从而使自然科学的认识领域突破了宏观世界，迅速向宇观、宏观、中观和微观世界进军。　　命题点1：现代宇宙学　　现代宇宙学是在天文学基础上发展起来的，主要研究宇宙的本质、结构、空间分布以及演化规律。　　(一)现代宇宙学的理论基础　　广义相对论是现代宇宙学研究的理论基础。广义相对论建立了空间、时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的理论，从而为现代宇宙学奠定了重要 理论基础。广义相对论认为，空间一时间本质上是物质客体的广延性和持续性，它本身不是独立存在的。这一思想由于其革命性和数学形式上的深奥，在一段时间里 不为科学界所接受。但由于得到越来越多的实验证实，今天广义相对论已被公认为研究大尺度时空的理论基础。这些实验主要包括：①水星近日点的进动;②光谱引 力红移;③光线在引力场中偏转。自此，广义相对论被科学家称为“人类思想史上最伟大的成就之一”。　　(二)宇宙研究的观察手段　　1.多普勒效应与谱线红移　　多普勒效应是物理学测定物体运动速度的有力手段。它描述了这样一种现象，即面向观察者运动的光源谱线(与静止光源相比)将向高频(即光谱蓝端)移动，而背向观察者运动的光源谱线将向低频(即光谱红端)移动，波长的相对移动量与相对运动速度成正比。　　1929年，美国科学家哈勃在仔细研究了一批星系的光谱之后发现，除个别例外，绝大多数星系的光谱都表现出红移，而且红移量大致同星系的距离成 正比。如果将红移解释为多普勒效应，那就意味着所有星系都在离地球而去，其退行速度和与地球的距离成正比。这一重要发现证实了宇宙是不断膨胀的，它不仅说 明宇宙的无限性，也说明物质运动的绝对性，还说明宇宙在不断地演化和发展。爱因斯坦根据这一发现，自动放弃了“静态宇宙结构模型”。　　2.电磁波的应用　　电磁波可以传递宇宙的各种信息。通过电磁波传递宇宙的各种信息，天文学家们可以对宇宙的结构、起源和演化进行研究。比如，利用光学望远镜可以接 收到可见光传来的天体信息;利用射电望远镜可以接收天体传来的射电波;利用装置着探测天体的红外线、紫外线、X射线和X射线等各种仪器的卫星、高能天文 台，接收全部电磁波传来的信息，研究不同类型的天体状况，分析宇宙的结构和它们的演化过程。　　(三)宇宙演化的大爆炸模型　　在20世纪40年代末，美国物理学家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型。这一模型认为，宇宙起源于160亿年前温度和密度极高的“原始火球”的一次 大爆炸，大爆炸的时刻就是今天所观察到的宇宙质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态物质混合而成的“宇宙汤”;大爆炸后，四种基本力，即引力、强 力、弱力和电磁力逐一地分化出来;后来，物质形态依次演化为原子、气态物质、各种恒星体系，最后发展成今天的宇宙。　　1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，又称3K背景辐射，是一种充满整个宇宙的电磁辐射，其对应到的温度为3K。该发现为大爆炸理论提供了一个有力的证据。　　命题点2：现代物理学　　(一)原子核物理学　　电力的发现和原子结构的研究表明，原子是由原子核和电子组成的。原子核物理学以原子核的物质结构、性质及其内在规律为研究对象，在20世纪20年代建立起来。　　1.对核子的研究　　1919年，著名物理学家卢瑟福用a粒子做“炮弹”轰击原子核时，首次发现了质子。由于核内所含质子的总质量与原子量差别很大，这又促使人们去探索组成原子核的其他基本粒子。　　1932年，英国的查德威克又在实验中发现了构成原子核的另一种基本粒子，即中子。质子和中子统称为核子。　　2.核裂变与核能应用　　原子和中子的发现是物质结构学说的进步，也为进一步揭开微观领域的奥秘提供了新的武器——质子和中子“炮弹”。1938年，德国的哈恩在用慢中 子轰击铀核时，首次发现了原子核的裂变现象，并放出新的中子。此后，意大利物理学家费米又提出了原子核裂变的链式反应观点，即用铀核裂变时放出的新中子再 去轰击其他铀核使之发生连锁反应，裂变时由于质量亏损会放出巨大能量的观点。这就是原子弹和原子能反应堆的基本原理。1942年，费米制成世界上第一个原 子能反应堆后，原子能便从实验转向应用。　　(二)粒子物理学　　粒子物理学是研究最微观层次的物质(即基本粒子)的存在形式、性质、转化和运动规律的物理学分支，也称高能物理学。　　(三)热力学三定律　　热是最普遍的能量传递形式。气体温度是大量气体分子热运动的宏观表现，固体的热传导是物质原子在平衡位置附近机械振动时的能量传递。热辐射是物 体内部带电粒子热运动时引起的电磁辐射。所以，热、电磁、光等现象和机械运动都是能量的不同形式，可以相互转化