岳麓版必修三： 第15課 近代科學(xué)技術(shù)革命（教案1） .doc

第15課 近代科學(xué)技術(shù)革命【學(xué)習(xí)目標】一、教學(xué)目標1熟悉近代科學(xué)技術(shù)革命的歷程，從哥白尼、牛頓、達爾文、瓦特、愛迪生的科學(xué)發(fā)現(xiàn)及其成就中，理解科學(xué)發(fā)現(xiàn)源于質(zhì)疑后的頑強探究。2理解科學(xué)進步中繼承和創(chuàng)新的關(guān)系，認識科技進步對促進社會生產(chǎn)生活和觀念發(fā)展的作用。3認識科技創(chuàng)新對改變?nèi)祟愑^念和生活的價值，認識科技發(fā)展中繼承與發(fā)展，創(chuàng)新性與局限性的歷史關(guān)系。培養(yǎng)為科技獻身的精神?！窘滩姆治觥恳恢攸c難點與疑點1教學(xué)重點：理解哥白尼太陽中心說的提出是自然科學(xué)的獨立宣言；認識經(jīng)典力學(xué)和進化論在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位；蒸汽機的發(fā)明和電氣技術(shù)的應(yīng)用推動社會發(fā)展。2教學(xué)難點：科學(xué)進步是對傳統(tǒng)神學(xué)宗教思想體系的突破，科學(xué)與哲學(xué)和宗教的關(guān)系。3教學(xué)疑點：科學(xué)與宗教和哲學(xué)的關(guān)系。二教材解讀【從哥白尼到伽利略】1哥白尼日心說（1）背景：中世紀末期，基督教宣揚地球中心說在歐洲仍然占據(jù)著絕對統(tǒng)治地位。但由于觀測技術(shù)的進步，一些具有進步思想的哲學(xué)和和天文學(xué)家對這一傳統(tǒng)解釋感到不滿。（2）哥白尼提出日心說：哥白尼是文藝復(fù)興時期波蘭著名的天文學(xué)家，太陽中心說的創(chuàng)始人，近代天文學(xué)的奠基人。哥白尼通過天文觀察和數(shù)學(xué)計算創(chuàng)立了“日心說”，認為太陽位于宇宙的中心，地球和其他星球都圍繞太陽運轉(zhuǎn)。（3）哥白尼創(chuàng)立的日心說的意義：哥白尼的天文學(xué)名著天體運行論闡述了日心說的理論，它的發(fā)表不但是天文學(xué)上的一次偉大革命，推動了天文學(xué)研究的飛速發(fā)展，而且引起了人類宇宙觀的重大革新，沉重地打擊了封建神權(quán)的統(tǒng)治，“從此自然科學(xué)便開始從神學(xué)中解放出來”。2伽利略經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者 16世紀末17世紀初，隨著文藝復(fù)興運動的擴展和人的思想的解放，意大利科學(xué)家伽利略認為研究自然界必須進行系統(tǒng)地觀察和實驗。他將科學(xué)實驗與數(shù)學(xué)相結(jié)合，進行科學(xué)研究，并強調(diào)追究事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。希臘學(xué)者亞里士多德認為地球上的物體運動有天然運動和受迫運動。他認為物體的受迫運動是推動者加于被推動者的，推動者一旦停止推動，運動就會立即停止。在1604年，伽利略在實驗中發(fā)現(xiàn)：物體下落時的距離與所用時間的平方成正比，而物體下落的速度與物體的重量無關(guān)，這就是著名的落體定律。他還通過實驗證實了勻速運動定律和勻加速運動定律。伽利略的研究表明，外力并不是維持運動狀態(tài)的原因，而只是改變運動狀態(tài)的原因。這是對古希臘哲學(xué)家亞里士多德以來有關(guān)運動觀念的重大變革，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定基礎(chǔ)。他的發(fā)現(xiàn)以及他開始的科學(xué)研究方法，是人類思想史上偉大的成就之一，標志著物理學(xué)的真正開端。伽利略對哥白尼學(xué)說的傳播和天文學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻。他自創(chuàng)了用以觀察天體的第一架望遠鏡，從望遠鏡里他發(fā)現(xiàn)月球表面有高山深谷，并不是以前人們所說的月球表面是光滑的；木星有四顆衛(wèi)星，很相似于行星繞著太陽轉(zhuǎn)，他看到銀河是由無數(shù)恒星組成的，還觀察到哥白尼曾推論的金星有盈虧現(xiàn)象。1632年伽利略出版了關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話。他的這些發(fā)現(xiàn)和觀點，摧毀了教會的信條而證明了哥白尼學(xué)說的正確?！九ｎD的經(jīng)典力學(xué)】1經(jīng)典力學(xué)建立的背景及概況1718世紀，近代自然科學(xué)中突出發(fā)展起來的是經(jīng)典力學(xué)，又稱牛頓力學(xué)。這除了由于工場手工業(yè)時期經(jīng)濟上的需要之外，也是因為力學(xué)研究的對象最直接，它拋開物體的物理、化學(xué)性質(zhì)只把它作為一個質(zhì)量的實體來看待。在經(jīng)典力學(xué)領(lǐng)域中，最重要的成就是萬有引力定律和運動三定律的發(fā)現(xiàn)，這些成就構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)的基本內(nèi)容。在經(jīng)典力學(xué)的建立中，曾有許多科學(xué)家為之付出心血，牛頓則是其中的集大成者，故經(jīng)典力學(xué)又稱牛頓力學(xué)。2經(jīng)典力學(xué)建立的標志。經(jīng)典力學(xué)建立的標志是牛頓確立的萬有引力定律和運動三大定律。牛頓在數(shù)學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域均有重大貢獻，最重要的是在力學(xué)方面。（1）他在力學(xué)方面的貢獻之一是確立了萬有引力定律。這個定律說明，任何兩個物體之間都有引力存在。這個引力與彼此吸引的物體的質(zhì)量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。萬有引力定律總結(jié)了此前一個半世紀的科學(xué)發(fā)明并用精確的數(shù)學(xué)術(shù)語把它們連結(jié)起來了。（2）牛頓還確立了著名的運動三定律，即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。運動三定律是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。1687年，他出版了自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，在該書中他首先給力學(xué)的基本要領(lǐng)如質(zhì)量、動量、慣性、力及向心力下了定義，對大至宇宙天體，小至光的微粒的一切物體在真空中或在有阻力的介質(zhì)中的運動，全部應(yīng)用運動三定律和萬有引力定律給予了說明，把自然界中的一切力學(xué)現(xiàn)象都囊括在他的力學(xué)體系之中。自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一書的出版標志著經(jīng)典力學(xué)的成熟。牛頓力學(xué)在科學(xué)史上的意義表現(xiàn)在它把天上和地上的運動統(tǒng)一起來，把萬有引力定律和運動三定律視為宇宙間一切力學(xué)運動有普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實現(xiàn)了人類自然界認識的第一次綜合。（3）牛頓在數(shù)學(xué)方面的貢獻：大約在17世紀60年代，牛頓與德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨分別獨立創(chuàng)立了微積分。3經(jīng)典力學(xué)的顯著特征最顯著的特征之一就是注重實驗，實驗可以進一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論。另一個顯著特征是它的數(shù)學(xué)化，這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。4經(jīng)典力學(xué)的影響牛頓三大運動定律和萬有引力定律建立后，光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)的進一步統(tǒng)一，大大推動了物理學(xué)的發(fā)展。經(jīng)典力學(xué)體系的建立標志著近代科學(xué)的形成。牛頓力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代工程力學(xué)以及與有關(guān)的工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)。牛頓力學(xué)的創(chuàng)立，標志著人類科學(xué)時代的開始。牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了以英國工業(yè)革命為起點的第一次技術(shù)革命，使人類社會進入蒸汽時代，牛頓用數(shù)學(xué)方面精確描述宇宙運行的自然法則，還為法國啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)?！具_爾文與進化論】1生物進化論誕生的歷史背景(1)歐洲思想解放運動的高漲是催生進化論思想的重要條件。16世紀以來，隨著資本主義的產(chǎn)生，新興的資產(chǎn)階級為了維護自身的政治、經(jīng)濟利益開始在意識形態(tài)領(lǐng)域展開反封建斗爭，文藝復(fù)興、宗教改革和啟蒙運動相繼發(fā)生。這三大運動有力地沖擊了基督教神學(xué)，摧毀了基督教會的精神獨裁，極大地促進了歐洲的思想解放，使資產(chǎn)階級“人文主義”和“理性主義”深入人心。這就使人類的視野不斷拓展，思想文化領(lǐng)域更加開放，風(fēng)氣更活躍。面向現(xiàn)實世界，重視實踐，崇尚理性的追求蔚然成風(fēng)。(2)資產(chǎn)階級革命和工業(yè)革命對進化論的誕生起了巨大的推動作用。1718世紀的西歐，更是一個狂飚突進的時代，英法相繼爆發(fā)資產(chǎn)階級革命，封建專制統(tǒng)治被推翻，為資本主義發(fā)展創(chuàng)造了條件。同時由于世界市場擴大的需求，工業(yè)革命從英國興起并進而席卷歐洲，資本主義迅猛發(fā)展。資本主義的發(fā)展一方面為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，另一方面也對科學(xué)技術(shù)提出了新的要求。(3)科學(xué)技術(shù)進步，生物學(xué)知識積累為進化論的誕生奠定了基礎(chǔ)。文藝復(fù)興運動和啟蒙運動之后，伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)長足進步，這為生物學(xué)研究創(chuàng)造了條件。19世紀初期，生物學(xué)本身也有了較大的發(fā)展，特別是細胞學(xué)說的建立。細胞學(xué)說是德意志生物學(xué)家施萊登和施旺于18381839年建立的。該學(xué)說認為一切動物和植物都是由細胞組成，細胞是生命的基本單位，一切有機體都是由單一細胞發(fā)展而成的,每個細胞不僅能獨立地活動，而且能作為整個機體組成單位而行使其功能。這就揭示了所有生命現(xiàn)象的本質(zhì)統(tǒng)一性。細胞學(xué)說被恩格斯稱為19世紀自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一。細胞學(xué)說為生物進化論的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。2生物進化論的誕生(1)誕生:把生物進化作為一門科學(xué)進行探討，并首次提出系統(tǒng)進化學(xué)說的是19世紀初（1809年）的拉馬克。半個世紀后，即1859年，科學(xué)的生物進化論誕生了，其主要代表是達爾文。此后，進化論又為孟德爾開創(chuàng)的遺傳學(xué)所修飾和發(fā)展，終于發(fā)展成現(xiàn)代進化論。(2)進化論的主要內(nèi)容可概括為：第一，生物是進化的，一切生物都經(jīng)歷了由低級向高級，由簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程。物種不斷地變異，新種產(chǎn)生，舊種滅絕；生物的進化是連續(xù)的，沒有不連續(xù)的突變，自然界沒有飛躍；生物間有共同祖先，彼此間有一定的血緣關(guān)系；自然選擇是變異最重要的途徑。其中前三點講的是生物進化，最后一點講的是進化機制，是生物進化論的核心。第二，達爾文認為，生物都具有過度繁殖的傾向，即每個物種產(chǎn)生比能存活的多得多的后代。但生物的生存資源是有限的，因而他們的生存必須通過競爭來實現(xiàn)。這里的競爭有種內(nèi)競爭、種間競爭、還包括生物同無機環(huán)境的競爭。在這一過程中，物種不斷發(fā)生變異，有些變異對生存比較有利，有些則不利。這樣就出現(xiàn)了適者生存，不適應(yīng)者被淘汰的現(xiàn)象。上述過程就是生存斗爭和自然選擇。生物經(jīng)自然選擇后的性狀會遺傳給后代。達爾文學(xué)說是對進化論研究成果全面的、系統(tǒng)的科學(xué)總結(jié)，是進化論發(fā)展史上劃時代的里程碑，也是現(xiàn)代進化論的主要理論源泉。達爾文的思想品德和治學(xué)態(tài)度也是出類拔萃的。正如有人所說，他的勇敢無畏的正確結(jié)論來源于他長期對自然界生物的無與倫比的細致觀察和豐富積累，來源于他嚴密的科學(xué)態(tài)度和勤奮的工作精神。就像進化論本身一樣，是長期細微工作的有利選擇和積累的結(jié)果。3生物進化論的歷史意義（1）進化論思想對歐洲思想界產(chǎn)生了巨大影響。達爾文進化論的提出，是人類思想史上劃時代的大事。它有力地挑戰(zhàn)了封建神學(xué)創(chuàng)世說，結(jié)束了上帝7天造就世上萬物和人類的神話。正如17世紀牛頓把“造物主”從無生命現(xiàn)象的研究領(lǐng)域驅(qū)逐出去一樣，19世紀的達爾文又把“造物主”從有生命現(xiàn)象的研究領(lǐng)域驅(qū)逐出去了。達爾文進化論極大地促進了歐洲的思想解放，使人們的世界觀發(fā)生了根本性的變化。它所揭示的關(guān)于生命自然界辯證發(fā)展的規(guī)律，不僅結(jié)束了生物學(xué)中物種不變論的統(tǒng)治，也為馬克思主義唯物辯證法的創(chuàng)立提供了重要的自然史的基礎(chǔ)。（2）進化論開創(chuàng)了生物科學(xué)發(fā)展的新時代。在達爾文以前，人類對生物界的產(chǎn)生和發(fā)展基本上處于無知的階段。達爾文學(xué)說的創(chuàng)立，才成功地使生命自然界的主要過程得到了說明，歸結(jié)為自然的原因。它把發(fā)展變化的思想引入生物界，這不僅豐富、發(fā)展了生物學(xué)本身，也使生物學(xué)各分支學(xué)科統(tǒng)一為一門綜合性的學(xué)科，并使它們獲得了新的發(fā)展方向。（3）進化論思想對處于國家危亡時期的中國思想界也產(chǎn)生巨大震動。19世紀末20世紀初，帝國主義掀起了瓜分中國的狂潮，中華民族面臨嚴重危亡。中國愛國知識分子為挽救民族危亡，紛紛著書翻譯，積極宣傳和介紹進化論思想。他們高呼“物競天擇，適者生存”和“優(yōu)勝劣汰”，以期喚醒國人。他們還把達爾文生物進化理論當作改造社會的利器，掀起了救亡圖存的維新變法運動和資產(chǎn)階級民主革命。【瓦特與蒸汽機】1蒸汽機的出現(xiàn)是社會生產(chǎn)特別是工業(yè)革命發(fā)展的必然結(jié)果很早以前，就有人設(shè)想把蒸汽作為動力使用，但真正把蒸汽動力用于生產(chǎn)，卻是17世紀末以后的事情。1698年，托馬斯薩夫里發(fā)明了蒸汽唧筒，用于抽干礦井里的水，18世紀初，t紐科門在改進薩里夫蒸汽機的基礎(chǔ)上，制造了一種大氣壓力蒸汽機，主要用于礦井抽水，但它們都存在明顯缺陷，不能作為動力機普遍安裝。隨著工業(yè)革命的開展，大規(guī)模的工廠一個接一個建造起來，但這時的動力主要是利用河流里的水力，在這方面，有很多缺點，因為工廠都必須建在河流湍急的偏僻的山谷等處。這些地區(qū)交通不便，而且遠離原料產(chǎn)地和銷售市場，動力問題成為擺在人們面前的急迫問題。人們都希望找到便捷可用的動力，驅(qū)動不同機器。2瓦特研制成功“萬能蒸汽機”瓦特在格拉斯哥大學(xué)實驗室當實驗員時，負責修理紐科門蒸汽機，他勤奮好學(xué)，善于鉆研。18世紀60年代，瓦特經(jīng)過仔細研究，研制出了新的蒸汽機。這種蒸汽機在汽缸之后加了一個冷凝管，大大減少了熱量浪費，效率成倍增長，但還有很多缺陷。瓦特又對蒸汽機做了進一步改進，將蒸汽機的動力臂由原來的直線運動改為連續(xù)均勻的圓周運動，這樣就可以驅(qū)動其他的機器工作。這種蒸汽機突破了人力、畜力、風(fēng)力和水力作為機器動力的局限性，能夠提供可控制的任何強度的動力，在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，適用于各種工作機，被稱為“萬能蒸汽機”。1785年萬能蒸汽機首先在一家紡紗廠投入使用。1789年，瓦特獲得專利，瓦特蒸汽機很快普及開來，除用在紗廠之外，還應(yīng)用到冶金廠、面粉廠，并在后來應(yīng)用到運輸業(yè)中。3瓦特蒸汽機問世的意義第一，解決了工業(yè)發(fā)展中的動力問題，自此以后，只要有煤作燃料開動蒸汽機，就可根據(jù)需要建立工廠，不再受河流的限制。第二，促使工業(yè)革命轟轟烈烈地展開，出現(xiàn)了發(fā)明和使用機器的熱潮。瓦特蒸汽機應(yīng)用于運輸業(yè)中，導(dǎo)致蒸汽輪船和機車出現(xiàn)，交通運輸業(yè)發(fā)生了徹底變化，人們的交往更加方便，經(jīng)濟和文化聯(lián)系也日益密切。第三，推動人類社會由此進入“蒸汽時代”。蒸汽機是工業(yè)革命時期最偉大的發(fā)明。蒸汽機的廣泛利用，使英國到處建立起大工廠。那些高聳入云的煙囪，噴出縷縷煙霧，龐大的廠房，發(fā)出隆隆的轟鳴，打破了原來中世紀田園生活的恬靜歷史已跨進了一個新的時代。【愛迪生與電的應(yīng)用】1電力作為新能源登上歷史舞臺人類進入電力時代從18世紀美國科學(xué)家富蘭克林造出避雷針，到19世紀初意大利科學(xué)家伏特發(fā)明電池；從1837年英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，1837年美國人莫爾斯發(fā)明有線電報，到1867年德意志科學(xué)家西門子發(fā)明發(fā)電機和比利時人格拉姆發(fā)明電動機，可以看出，電力的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用凝聚著幾代科學(xué)家的不懈研究。從19世紀六七十年代起，各種各樣使用電力的新發(fā)明紛紛涌現(xiàn)，徹底改變著人們的生產(chǎn)和生活。發(fā)電機和電動機相繼問世，使電力開始用于帶動機器，隨后，電燈、電話、電車、電影和無線電報等如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。2發(fā)明大王愛迪生愛迪生是美國著名發(fā)明大王，一生完成了1 000多種發(fā)明，其中包括電燈、留聲機、發(fā)報機、電影、電車、蓄電池、打字機、水泥等等。電力的廣泛應(yīng)用，推動了電力工業(yè)和電器制造業(yè)等一系列新興工業(yè)的迅速發(fā)展，而新機器的發(fā)明和制造，反過來也推動了電力的廣泛應(yīng)用。列寧指出：“電力工業(yè)是最能代表最新技術(shù)成就，代表19世紀末20世紀初的資本主義的一個工業(yè)部門?！比祟惿鐣M入“電氣時代”。鞏固小結(jié)：近代以來，天文學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等自然科學(xué)領(lǐng)域都有了巨大突破，人類對自然歷史的認識有了大飛躍，主要體現(xiàn)在：1.科學(xué)觀的變革：近代自然科學(xué)發(fā)展的一個重要特點，就是許多科學(xué)都表現(xiàn)出對當時一些主要技術(shù)問題的關(guān)切。多數(shù)科學(xué)家不僅相信科學(xué)會有益于人類的進步，而且相信人類能得到充分可靠的自然知識，相信自然界可以被正確地認識，堅持從世界本身說明世界。2.自然觀的變革：近代科學(xué)的發(fā)展，也使自然觀發(fā)生了巨大變化，形成了機械唯物主義的自然觀，將一切運動都歸結(jié)為機械運動，將一切運動的原因都歸結(jié)為力。機械唯物主義自然觀把自然界中起作用的原因歸結(jié)為自然界本身的規(guī)律的作用，有利于促使科學(xué)家去探索自然界的規(guī)律。但由于它是形而上學(xué)地看問題，又有著嚴重缺陷。【典型例題解析】例1近代以來，西方科技發(fā)展的軌跡是：自然科學(xué)理論與技術(shù)結(jié)合，科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟發(fā)展結(jié)合，促進了人類社會各個方面的變化和進步。根據(jù)有關(guān)史實，回答下列問題。 (1)17世紀至20世紀初，自然科學(xué)基礎(chǔ)理論研究取得了哪四項對人類社會影響最為深刻的成就?各項成就的標志和意義是什么? (2)在科學(xué)戰(zhàn)勝神學(xué)的過程中，為什么說達爾文繼牛頓之后，最終驅(qū)走上帝?【點撥】回答第(1)問時，關(guān)鍵是準確地判定近代史上對人類社會影響最大的四大科學(xué)成就，并分別概括其巨大意義，防止偏離主題，答非所問；回答第(2)問時。關(guān)鍵是找到牛頓力學(xué)和達爾文生物進化論在打破神學(xué)世界觀方面的聯(lián)結(jié)點：牛頓力學(xué)把上帝從無生命的研究領(lǐng)域中驅(qū)逐出去，而生物進化論則是把神從有生命的研究領(lǐng)域中驅(qū)逐出去，最終完成了驅(qū)逐上帝的任務(wù)?！窘獯稹?1)四項成就：牛頓力學(xué)體系的建立。標志著近代科學(xué)的形成，是人類認識史上對自然科學(xué)規(guī)律的第一次理論性的概括和綜合。19世紀30年代，英國科學(xué)家法拉第用實驗發(fā)現(xiàn)了電磁