自然科學發(fā)展概論.jsp

1、第三章 近代科學技術(shù) 自然科技的近代所謂近代，大約從公元15世紀下半葉19世紀末、20世紀初，又可分為前后兩個時期。前期約從公元15世紀下半葉18世紀中葉；后期約從18世紀中葉19世紀末20世紀初。 第一節(jié) 近代前期自然科學的產(chǎn)生一、近代前期科學技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景二、哥白尼太陽中心說向宗教神學的挑戰(zhàn) 三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對宗教的沖擊四、經(jīng)典力學體系的形成 五、數(shù)學的發(fā)展一、近代前期科學技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景1資本主義生產(chǎn)方式的興起 中世紀之后，科學以意想不到的神奇速度一下發(fā)展起來，其首要原因應(yīng)歸功于資本主義興起。 資本主義生產(chǎn)方式的興起，一方面迫切需要先進的科學技術(shù)作依托，另一方面又為科學技術(shù)發(fā)

2、展提供了研究課題、資料和必要的物質(zhì)手段。 一、近代前期科學技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2航海探險 隨著資本主義的發(fā)展，需要充足的原料、資金、勞動力和市場，急需打開通往外界的通道，于是一些冒險家先后組織船隊進行航海探險。最先組織大規(guī)模航海探險的國家是葡萄牙和西班牙。他們早就利用航海到非洲掠奪黑奴，尋找黃金和象牙。 一、近代前期科學技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2航海探險 航海探險直接或間接地推動了科學技術(shù)的發(fā)展。首先，它證明了大地是球形，又發(fā)現(xiàn)了新大陸，這就加深了人們對地球的認識；同時，它也推動了天文學、大地測量學、數(shù)學和力學的發(fā)展。航海探險開闊了歐洲人的眼界，使他們從狹小的歐洲走向廣闊的亞、非、美，所見所聞豐富了他

3、們的頭腦和思想。 一、近代前期科學技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3文藝復興 文藝復興發(fā)生在公元1416世紀，它是資產(chǎn)階級在意識形態(tài)領(lǐng)域發(fā)動的一場反封建、反宗教的文化運動，爭取政治上的統(tǒng)治權(quán) 。文藝復興首先在意大利出現(xiàn)，后來遍及歐洲各國。 一、近代前期科學技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3文藝復興 文藝復興的基本內(nèi)容可以概括為：提倡人權(quán)，反對神權(quán)；提倡人性，反對神性；歌頌世俗，蔑視天堂；推崇理性，反對神啟?？梢?，文藝復興具有明顯的反封建、反宗教的傾向性，是一場思想解放運動。 文藝復興的主要代表人物有但丁、薄伽丘、達芬奇、塞萬提斯、莎士比亞、哥白尼等人。 二、哥白尼太陽中心說向宗教神學的挑戰(zhàn)1哥白尼的生平及學說 哥白尼(N

4、icolaus Copernicus，1473一1543) 15061512期間，用了6年時間寫下了代表作天體運行論，創(chuàng)立了近代天文學。成書后又用了30年的時間進行修改，書中所有27個例子，25個是他自己觀察所得。天體運行論標志系統(tǒng)的太陽中心說的形成。 二、哥白尼太陽中心說向宗教神學的挑戰(zhàn)天體運行論 第一卷是宇觀概論，介紹日心說的基本觀點，論證地球是太陽的一個行星，解釋春夏秋冬四季循環(huán)的原因等；第二卷是應(yīng)用球面三角解釋天體在地球上的視運動；第三卷是講太陽運動的計算方法；第四卷是講月亮運動；第五、六卷是講行星的運動，推算星歷表，預告星位。 二、哥白尼太陽中心說向宗教神學的挑戰(zhàn)太陽中心說的基本觀點

5、： 太陽是宇宙的中心，行星都繞太陽運轉(zhuǎn)，地球是圍繞太陽運轉(zhuǎn)的一顆普通行星，本身在自轉(zhuǎn)著；月球是地球的衛(wèi)星，地球帶著月球繞日運行，行星在太陽系中的排列次序是土、木、火、地、金、水，它們的繞日周期分別為 30 年、 12 年、 2 年、 1 年、 9 個月、 80 天（后來精確測量為 88 天）；恒星固定在天球上。 日心說面臨的兩大難題恒星視差：哥白尼的解釋不是太有力。和阿利斯塔克（Aristarchus，前310-230）的解釋一樣。19世紀上半葉才被發(fā)現(xiàn)。地動拋物：解釋這個現(xiàn)象需要對亞里斯多德的運動學革命。二、哥白尼太陽中心說向宗教神學的挑戰(zhàn)2布魯諾和伽利略對哥白尼太陽中心說的捍衛(wèi)和發(fā)展 (1

6、)布魯諾的捍衛(wèi)和發(fā)展。 他是哥白尼太陽中心說的忠實捍衛(wèi)者和發(fā)展者，在近代科學史上是向宗教神學斗爭的勇士。 1584年，他在英國出版了論無限性、宇宙和諸世界，宣傳并發(fā)揮了哥白尼的太陽中心說，提出了多太陽系和宇宙無限性思想。 在哲學上，他認為最好的哲學是“最符合于自然的真理”。 二、哥白尼太陽中心說向宗教神學的挑戰(zhàn)2布魯諾和伽利略對哥白尼太陽中心說的捍衛(wèi)和發(fā)展 (2)伽利略的捍衛(wèi)和發(fā)展。 1609年，他用自制的、可放大30倍的望遠鏡觀察天空時發(fā)現(xiàn)：太陽有黑子；月亮有山谷；木星猶如一個小太陽系，有4顆衛(wèi)星；還證實了哥白尼所說的金星有盈虧。 1632年，他出版了關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話，分

7、析了托勒密體系的不合理性，論證了哥白尼體系的合理性，支持哥白尼太陽中心說的立場。 三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對宗教的沖擊1維薩留斯對解剖學的新貢獻 維薩留斯堅持親自主刀解剖，按系統(tǒng)敘述了人體結(jié)構(gòu)；同時，用事實批駁了宗教宣揚的在人體內(nèi)存在“復活骨”以及男人的肋骨比女人少一根的胡說。人體內(nèi)根本不存在什么永不毀壞的“復活骨”，男人和女人的肋骨數(shù)是相同的，都是24根；在解剖基礎(chǔ)上維薩留斯于1543年出版了人體的構(gòu)造一書，奠定了醫(yī)學的基礎(chǔ)。 三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對宗教的沖擊2塞爾維特發(fā)現(xiàn)血液小循環(huán) 塞爾維特(15111553)是西班牙醫(yī)生，是維薩留斯的同學。通過對人體解剖生理學的研究，發(fā)現(xiàn)了血液小循環(huán)(心

8、肺循環(huán))。 1553年，他出版了基督教的復興一書，其中用6頁左右的篇幅描述了血液小循環(huán)的情景。 三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對宗教的沖擊3哈維確立血液循環(huán)理論 哈維(15781657)是英國生理學家，解剖過七十多種動物，觀察其心臟搏動，發(fā)現(xiàn)心臟每分鐘大約跳動72次，1小時，心臟排出的血量為相當于人體重量的1.5倍。 哈維意識到可能是血液在全身沿著一條閉合路線作循環(huán)運動。三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對宗教的沖擊3哈維確立血液循環(huán)理論 哈維意識到：血液從右心室輸出的靜脈血經(jīng)過肺部變?yōu)閯用}血，然后通過左心耳進入左心室；從左心室搏出的動脈血，沿動脈到達全身，然后再沿靜脈回到心臟。他還預言：在動脈和靜脈的末端必定有

9、一種微小的通道(毛細血管)把二者聯(lián)結(jié)起來，這就是血液大循環(huán)。用實驗檢驗血液循環(huán)，他用蛇做活體解剖。 三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對宗教的沖擊3哈維確立血液循環(huán)理論 1628年，哈維出版了動物的心血運動及解剖學研究，闡明了他的血液循環(huán)理論。 由于哈維貢獻，他被譽為“近代生理學之父”。哈維去世后，意大利解剖學家馬爾比基、荷蘭科學家列文虎克分別于1660年和1688年通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)了毛細血管，證實了哈維的在動、靜脈末端有通過毛細血管把二者相連的預言。 四、經(jīng)典力學體系的形成自然科學從宗教神學的禁錮中解放出來，首先發(fā)展并成熟起來、形成獨立體系的是經(jīng)典力學。 經(jīng)典力學體系的形成不是哪一個人的功勞，而是一批

10、科學家共同努力的結(jié)果。這些科學家主要有伽利略、開卜勒、惠更斯、胡克、哈雷、牛頓等。四、經(jīng)典力學體系的形成1伽利略對經(jīng)典力學的貢獻 (1)發(fā)現(xiàn)了自由落體定律。 在伽利略時代人們對物體下落的認識還停留在亞里士多德的重物體比輕物體下落得快的水平 （亞里斯多德理論：速度和質(zhì)量有關(guān) ）。伽利略從邏輯推理和實驗兩個方面開展了工作（落體下落距離跟運動時間的平方成正比）。 四、經(jīng)典力學體系的形成1伽利略對經(jīng)典力學的貢獻 （2）發(fā)現(xiàn)慣性運動 伽利略又發(fā)現(xiàn)了慣性運動，推翻了亞里士多德關(guān)于物體運動必須有力連續(xù)作用的觀點（亞里斯多德的動力學理論：力是運動的原因 ）。慣性運動的發(fā)現(xiàn)證明了物體不僅有保持其靜止狀態(tài)不變的特

11、性，而且有保持其勻速直線運動不變的特性；物體維持其原來的運動狀態(tài)，并不需要外力，外力是改變其原有運動狀態(tài)的原因（外力不是維持運動的原因，而只是改變運動狀態(tài)的原因）。 四、經(jīng)典力學體系的形成1伽利略對經(jīng)典力學的貢獻 (3)發(fā)展了拋物體運動軌跡理論。 伽利略用幾何方法證明：一個平拋可以分解為兩種運動：一是水平方向的勻速直線運動，根據(jù)慣性原理，它使物體始終保持這一運動不變；另一個是在引力作用下，沿垂直方向上的自由落體運動，這一運動使物體在這個方向上的速度按時間成正比地增加。這兩種運動綜合起來，便得出路程為拋物線狀。他還論證了為什么在拋射仰角為45時射程最遠。四、經(jīng)典力學體系的形成1伽利略對經(jīng)典力學的

12、貢獻伽利略在動力學上的成就，集中反映在他的關(guān)于力學和位置運動的兩種新科學的對話與數(shù)學證明(簡稱關(guān)于兩種新科學的對話)一書中，這本書的出版標志著經(jīng)典力學作為一門獨立學科的誕生。 伽利略創(chuàng)立的實驗和數(shù)學相結(jié)合的科學研究方法也成為經(jīng)典方法，對整個近代科學產(chǎn)生了深遠影響。 四、經(jīng)典力學體系的形成2開普勒對天體之間作用力的研究及其影響 開普勒(Johannes Kepler，15711630)是德國第一位偉大的新教徒數(shù)學家和天文學家。1596年，他發(fā)表了宇宙的奧秘。 1609年，開普勒發(fā)表了新天文學一書和論火星運動一文，公布了兩個定律：第一定律（軌道定律）：所有行星都沿橢圓軌道運行，太陽位于這些橢圓的一

13、個焦點上。第二定律（面積定律）：太陽至行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。 四、經(jīng)典力學體系的形成2開普勒對天體之間作用力的研究及其影響 1619年，他又在宇宙的和諧一書中，闡明了行星運行的第三定律，即周期定律。他發(fā)現(xiàn)，行星繞日運行周期的平方與它到太陽的平均距離的立方成正比。開普勒運用這一定律算出了當時已知的太陽系六大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星)的運行周期和與太陽的平均距離，榮獲“太空律師”的美名。 在研究火星運動的真實軌道時，發(fā)現(xiàn)觀察值與按照哥白尼學說推算出的值有0.133 (即約8)的差數(shù)。他大膽地改用橢圓進行計算，結(jié)果與觀察值完全吻合。 四、經(jīng)典力學體系的形成3萬有引力

14、定律的發(fā)現(xiàn) (1)惠更斯的工作。 惠更斯(Christan HuyRens，1629一1695)是荷蘭物理學家，是英國皇家學會的外籍會員，在科學上有很多成就，牛頓稱他是盡善盡美的科學家。 通過對自己發(fā)明的鐘擺進行研究，發(fā)現(xiàn)物體保持圓周運動需要一種向心力，并得出了向心加速度公式：a=v2/R。四、經(jīng)典力學體系的形成3萬有引力定律的發(fā)現(xiàn) (2)胡克的工作。 胡克長期從事物理學和天文學研究，并自制儀器。根據(jù)彈簧實驗的結(jié)果，提出了胡克定律；用自制的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了細胞。 1674年，胡克在從觀察角度證明地球周年運動的嘗試一文中，提出了關(guān)于天體引力問題的三個假設(shè)，并明確認識到力和距離的平方成反比。四、經(jīng)典力

15、學體系的形成3萬有引力定律的發(fā)現(xiàn) (3)牛頓對萬有引力定律的貢獻。 16651666年，牛頓通過對地球?qū)υ虑虻囊ρ芯?。獨立發(fā)現(xiàn)了天體間的引力與其距離平方成反比的關(guān)系，并認為，這一引力并非磁力，本質(zhì)上就是地球的重力，地球把它對地面物體的吸引力伸展到月球上，從而使月球繞地球旋轉(zhuǎn)。 四、經(jīng)典力學體系的形成3萬有引力定律的發(fā)現(xiàn) (3)牛頓對萬有引力定律的貢獻。 至于萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，則是廣泛地利用前人及他同輩人的成果進行推論，以及自己努力而獲得的。萬有引力定律表明：任何兩個天體間都存在著相互吸引的作用力，而且這一引力也存在于地面上任何兩個物體之間，故稱為萬有引力。 四、經(jīng)典力學體系的形成3萬有引力

16、定律的發(fā)現(xiàn) 牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的特殊功績在于： 第一，他把其他科學家以為只是局部天體之間的引力作用推廣到宇宙中一切具有質(zhì)量的物體之間；第二，從理論上精確計算出這種引力的大?。坏谌?，證明了任何兩個物體間的萬有引力可以看作集中作用于物體的質(zhì)點上；第四，從萬有引力定律可以推出行星運動的三定律。 四、經(jīng)典力學體系的形成4牛頓對經(jīng)典力學的綜合 16781684年，牛頓完成了引力問題的論證。1687年，在哈雷的支持下，出版了他的自然哲學的數(shù)學原理，第一次把地面力學和天體力學統(tǒng)一起來，建立起經(jīng)典力學體系，完成了近代自然科學史上第一次大綜合。 牛頓力學體系的建立（一）牛頓運動第一定律牛頓運動第二定律牛頓運動

17、第三定律牛頓力學體系的建立（一）牛頓運動第一定律：除非受到外來的作用力，否則物體的速度(v)會保持不變。也叫做慣性定律：物體都具有保持原有運動狀態(tài)的特性。 牛頓運動第二定律：質(zhì)量為m的物體動量(p = mv)變化率是正比于外加力 F 且發(fā)生在力的方向。即物體的加速度和它所受的外力大小成正比。牛頓運動第三定律：作用力與反作用力是數(shù)值相等且方向相反,即每一個作用力都有一個方向相反大小一樣的反作用力。牛頓力學體系的建立（二）萬有引力定律向心力F=mv2/r 惠更斯r是行星和太陽的距離，v是行星運動的線速度，m是行星的質(zhì)量。由v=2r/T得F=4 2( )r3T2mr2r3T2開普勒（行星運動第三定律

18、） mm/ r2 F=G mmr2在萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的過程中,第谷、開普勒、牛頓各作了哪些工作？各有哪些貢獻？思考一： 第谷經(jīng)過連續(xù)20年的觀測，獲得了大量的數(shù)據(jù)資料， 為發(fā)現(xiàn)行星運動的本質(zhì)和規(guī)律準備了十分豐富和準確的感性材料。 開普勒以感性材料為基礎(chǔ)，開動腦筋，反復計算，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)象間的真實聯(lián)系，提出了行星運動的三大定律，科學地回答了“行星是怎樣運動的”問題。 邁入了理性認識的大門。 牛 頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，回答了“行星為什么這樣運動”的問題。完成了對這個問題由感性認識上升到理性認識的過程。2、開普勒為什么能認識行星運動的規(guī)律?3、牛頓為什么能比別人看得更遠些?他停留在觀測水平，未能對這些感

19、性材料正確地進行加工制作。運用理性思維，對第谷留下的感性材料進行了正確的加工制作。思考二：1、第谷為什么沒能認識行星運動的規(guī)律? 牛頓在前人的基礎(chǔ)上，運用了自己的力學成就，在更廣闊的范圍里，在更抽象的程度上，對感性材料由此及彼，由表及里進行思考、計算，付出了艱辛的勞動，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。具備了良好的主觀條件，充分利用了客觀條件，正確地發(fā)揮了主觀能動性。 由感性認識上升到理性認識，透過現(xiàn)象認識本質(zhì)，必須具備哪些條件?一、占有十分豐富和合乎實際的感性材料二、運用科學的思維方法對感性材料進行加工制作思考三：五、數(shù)學的發(fā)展1解析幾何學的創(chuàng)立 解析幾何學的主要創(chuàng)立者是法國的笛卡兒(15961650)和

20、費爾馬(16011665)。解析幾何學是運用代數(shù)的方法，借助坐標研究幾何對象。作為數(shù)學家和哲學家的笛卡兒于1637年發(fā)表的更好地指導推理和尋求科學真理的方法論一書，作為該書三篇附錄之一的幾何學，標志著解析幾何學的誕生。 五、數(shù)學的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立 (1)微積分思想的歷史淵源。 公元前3世紀希臘的阿基米得在研究解決拋物弓形的面積、球和球冠面積、螺線下的面積和旋轉(zhuǎn)雙曲線體的體積的問題中，就隱含著近代積分學思想。 到了17世紀，有許許多多的科學問題需要解決 ，許多著名的數(shù)學家、物理學家、天文學家如費爾馬、笛卡兒、巴羅、開卜勒等都為此作了大量的和卓有成效的研究，為微積分的創(chuàng)立作出了貢獻。 五、數(shù)學

21、的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立 (1)微積分思想的歷史淵源。 科學問題：一是研究運動時要求瞬時速度問題；二是求曲線的切線問題；三是求函數(shù)的最大值與最小值問題；四是求曲線的長度、曲線圍成的面積、曲面圍成的體積、物體的重心、一個相當大的體積的物體作用于另一物體上的引力等。 五、數(shù)學的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立 (1)微積分思想的歷史淵源。 17世紀下半葉，在前人工作的基礎(chǔ)上，英國的牛頓和德國數(shù)學家萊布尼茲分別獨立研究和完成了微積分學的創(chuàng)立工作。 最大的功績是把看起來不相關(guān)的兩個問題聯(lián)系起來，一是切線問題(它是微分學的中心問題)，一是求積問題(它是積分學的中心問題)。 五、數(shù)學的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立 (2)牛頓對

22、創(chuàng)立微積分學的貢獻。 在他的1711年正式出版的運用無窮多項方程的分析學中，給出了求瞬時速度的普遍方法，闡明了求變化率和求面積是兩個互逆問題，從而揭示了微分與積分的聯(lián)系，即沿用至今的所謂微積分的基本定理。 五、數(shù)學的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立 (2)牛頓對創(chuàng)立微積分學的貢獻。 牛頓于1671年完成的，直到1736年才正式出版的流數(shù)術(shù)和無窮級數(shù)，又對他的微積分理論作了更廣泛而深入的說明，并在概念、計算技巧和應(yīng)用上都作了很大改進。 五、數(shù)學的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立 (2)牛頓對創(chuàng)立微積分學的貢獻。 牛頓于1676年完成的，發(fā)表于1704年的研究可積曲線的經(jīng)典文獻求曲邊形的面積。這篇論文主要在于澄清一些遭到

23、非議的基本概念，把求極限的思想方法作為微積分的基礎(chǔ)在這里已初露端倪。 五、數(shù)學的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立 (3)萊布尼茲對創(chuàng)立微積分的貢獻。 萊布尼茲(16461716)是德國數(shù)學家。被譽為“17世紀的亞里士多德”，他最突出的成就是創(chuàng)建了微積分的方法。他的微積分思想最早記在他1675年的數(shù)學筆記中。萊布尼茲意識到微分與積分是互逆關(guān)系。 五、數(shù)學的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立 (3)萊布尼茲對創(chuàng)立微積分的貢獻。 萊布尼茲的第一篇微分學論文一種求極大極小和切線的新方法，它也適用于分式和無理量，以及這種新方法的奇妙類型的計算于1684年發(fā)表。關(guān)于積分學的第一篇論文發(fā)表于1686年。萊布尼茲在創(chuàng)建微積分過程中，花

24、了很多時間來選擇精巧的符號，如 等。 第二節(jié) 第一次技術(shù)革命一、第一次技術(shù)革命的起點紡織機的改革 1、由飛梭的發(fā)明到紡織機改革。 1733年，蘭開夏郡的制梭工人凱伊(1704一1774)發(fā)明了飛梭，使織布速度提高了一倍。 “紗荒”推動人們?nèi)ジ纳萍徏喖夹g(shù)?！罢淠菁徿嚒?水力紡紗機 “騾機” 2、紡紗機的改革促進織布機向機械化過渡。 紡紗廣泛應(yīng)用機器的結(jié)果解決了“紗荒”，但是紡紗數(shù)量的增加又使織布與紡紗產(chǎn)生了新的不平衡：織布落后于紡紗。 以水力為動力的機械織布機 用蒸汽機帶動的織布機一、第一次技術(shù)革命的起點紡織機的改革二、第一次技術(shù)革命的標志蒸汽機的發(fā)明與使用1、發(fā)明蒸汽機的前奏。 1690年，法

25、國物理學家巴本提出了使蒸汽機冷凝 ，蒸汽能使圓筒中的活塞上下運動。 塞維利發(fā)明了第一臺用于抽水的蒸汽機的“礦山之友”。英國人紐可門于17051706年間發(fā)明了技術(shù)上比塞維利蒸汽機先進、實用價值較大的大氣蒸汽機。 二、第一次技術(shù)革命的標志蒸汽機的發(fā)明與使用2瓦特的雙向通用蒸汽機。 由于紐可門蒸汽機的運動是直線往復運動，只能用于抽水，熱效率不高，功率不大。要想使蒸汽機成為通用的動力機，在技術(shù)上必須解決兩個問題：一是提高它的熱效率；二是將直線往復運動變?yōu)檫B續(xù)的圓周運動。 二、第一次技術(shù)革命的標志蒸汽機的發(fā)明與使用2瓦特的雙向通用蒸汽機。 通過一系列改進，1783年制成了第1臺雙向蒸汽機，1784年投

26、入使用，熱效率大大提高，耗煤量僅為紐可門機的三分之一。 這種蒸汽機被普遍應(yīng)用于各行各業(yè)，它在第一次技術(shù)革命中產(chǎn)生了巨大影響，在將近一個世紀中掀起并主導了整個世界的產(chǎn)業(yè)革命。蒸汽機的發(fā)明和使用的時代被稱為“蒸汽時代”。 第三節(jié) 近代后期的科學成就一、天文學二、地質(zhì)學三、物理學四、化學五、生物學十九世紀世界自然科學三大發(fā)現(xiàn)在此期間產(chǎn)生一、天文學1天文觀測新發(fā)現(xiàn) 俄國多爾帕特天文臺臺長斯特魯維借助于折射望遠鏡發(fā)現(xiàn)了2200多顆新雙星。1781年，英國天文學家赫歇爾利用自制的大型反射望遠鏡發(fā)現(xiàn)了天王星。 1846年，德國天文臺臺長加勒發(fā)現(xiàn)了海王星。一、天文學1天文觀測新發(fā)現(xiàn) 1839年，阿拉戈發(fā)明了銀

27、板照相法，隨后照相術(shù)便被廣泛應(yīng)用于天文學研究之中。1840年，美國的德雷伯(JWDraper)利用大型望遠鏡和照相術(shù)拍攝了第一張月亮表面的照片；1845年，德國的費索(Fizeau)拍攝了第一張?zhí)栒掌?877年，米蘭的斯基伯雷利(GSchiaparelli)公布了當時最精確的火星表面圖片。 2赫歇爾（Herschel ）的恒星天文學赫歇爾利用統(tǒng)計方法研究了恒星的空間分布和運動。發(fā)現(xiàn)銀河系中心及附近的恒星數(shù)目明顯多于其他區(qū)域，從而提出了第一個銀河系結(jié)構(gòu)模型：銀河由大量恒星構(gòu)成，其形狀如扁平的圓盤，直徑約7000光年，厚度為1300光年。1783年，赫歇爾發(fā)現(xiàn)了恒星的自行，并估測了太陽的運動，

28、打破了太陽及恒星靜止不動的陳舊觀念。由于赫歇爾在恒星研究方面的成就，被譽為“恒星天文學之父”。 3天體物理的興起 基爾霍夫的三定律：第一，白熾固體或高壓白熾氣體產(chǎn)生連續(xù)光譜，其范圍從紅光到紫光；第二，低壓發(fā)光氣體和蒸汽光譜是一些分離的明線，而且每種元素都具有獨特的一組發(fā)射光譜線；第三，能夠發(fā)出某一特定光譜的物體對這條譜線有強烈的吸收能力。 4.天體起源和演化假說 (1)康德一拉普拉斯星云假說(太陽系起源假說)。1755年德國康德發(fā)表的宇宙發(fā)展史概論。提出了系統(tǒng)的關(guān)于太陽系起源的星云假說。 1796年，法國天文學家、數(shù)學家拉普拉斯(Laplace)出版了他的宇宙論，獨立提出了與康德星云假說相似的

29、假說。他用牛頓力學詳細論證了太陽系的演化過程， 4.天體起源和演化假說 (2)洛克耶的恒星演化理論。 1887年，英國的洛克耶根據(jù)恒星光譜的不同，提出了第一個恒星演化理論，認為恒星是不斷變化的，不是一成不變的，把天體演化學由僅限于對太陽系的起源和演化研究推進到對一般恒星的研究。恒星起源和演化分為四個階段：引力收縮階段恒星的幼年期；主序星階段恒星的中年期；紅巨星階段恒星的老年期；白矮星和中子星階段恒星的臨終期。 二、地質(zhì)學1水成論和火成論之爭 (1)水成論。 1695年，英國醫(yī)生伍德沃德(Woodward)在地球自然史初探中提出，地層的不同是洪水造成的 。18世紀，德國的魏納(Wegener)

30、認為，原始地球浸沒在原始海洋之中，所有的巖層是在海水中經(jīng)過結(jié)晶化、化學沉淀和機械沉淀堆積而成的。 二、地質(zhì)學1水成論和火成論之爭 (2)火成論。1740年，意大利威斯修道院院長莫羅(Anton Moro)首先提出火成論，認為巖層是由一系列火爆發(fā)產(chǎn)生的熔巖流造成的。1763年，法國地質(zhì)學家德馬列斯特(NDesmarest)作了實地考察，他順著玄武巖追索到火山口，證明玄武巖是漿巖，而不是水成巖。 1795年，英國地質(zhì)學家赫頓(Hutton)在他的地論中發(fā)展了火成論。認為地質(zhì)學上的諸現(xiàn)象是由各種力的作而引起的，尤其強調(diào)地球內(nèi)熱作用和地殼運動。 二、地質(zhì)學 2災(zāi)變論與漸變論之爭 (1)災(zāi)變論。 災(zāi)變論

31、的代表人物和集大成者是法國地質(zhì)學家、古生物學家和比較解剖學家居維葉 (GCuvier ）提出災(zāi)變論。二、地質(zhì)學 2災(zāi)變論與漸變論之爭 (2)漸變論。 漸變論的創(chuàng)始人是英國的業(yè)余科學家赫頓(James Hutton)，他既是火成論者，又是漸變論者。漸變淪的代表人物是英國著名地質(zhì)學家賴爾(Charles Lyell ）在地質(zhì)學原理參照現(xiàn)在起作用的各種原因來解釋地球表面過去發(fā)生的變化的嘗試（18301833年間共出了13卷）中，闡明了他的地質(zhì)漸變論思想 三、物理學 1能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn) (1)發(fā)現(xiàn)能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)端。 早在1644年，法國數(shù)學家、天文學家、哲學家笛卡兒(Rene Desc

32、anes)在哲學原理一書中，就提出了運動不滅原理。第一次技術(shù)革命后，隨著蒸汽機的廣泛使用，迫切要求提高熱機的效率，從而促進了人們對熱的本質(zhì)、熱與機械運動的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究，這項研究成為發(fā)現(xiàn)能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)端。 三、物理學 1能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn) (2)能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)。 第一個以論文形式闡述能量守恒和轉(zhuǎn)化思想的是德國青年醫(yī)生邁爾(Mayer，18141878)，他是根據(jù)兩件觀察事實和哲學思維方法推出能量守恒和轉(zhuǎn)化思想的。 英國物理學家焦耳(JJaule) 從18381878年，用了40年的時間進行實驗，寫了一篇總結(jié)性論文論熱的機械當量，公布了測定的熱功當量的精確值，至此，

33、能量守恒與轉(zhuǎn)化觀點被廣為接受。 三、物理學2、熱力學第二定律和分子物理學 (1)熱力學第二定律。 1850年德國物理學家克勞修斯 和1851年英國物理學家凱爾文發(fā)現(xiàn)了熱力學第二定律。揭示了熱運動的自然過程是不可逆的，除非由外界做功，方可使熱量從低溫物體傳向高溫物體。 1865年，克勞修斯把熵的概念引入熱力學，用以說明熱力學第二定律。熵達到最大或可用的熱能最小時，熱機就不再做功，整個系統(tǒng)的能量守恒，處于熱平衡狀態(tài)。熵的概念說明了熱力學過程的不可逆性。三、物理學2、熱力學第二定律和分子物理學 (2)統(tǒng)計物理的興起。 早在1826年，英國植物學家布朗(RBrown)就發(fā)現(xiàn)了分子運動現(xiàn)象，顯示了物質(zhì)分

34、子處于永恒的熱運動之中。 1857年，克勞修斯首先對熱力學定律做了動力學解釋。 麥克斯韋則用概率統(tǒng)計方法研究了分子運動，于1859年發(fā)現(xiàn)了氣體處于熱平衡時其分子數(shù)目按速度大小分布的定律。 1868年，奧地利物理學家波爾茲曼(LBoltzman)發(fā)展了麥克斯韋的速度分布定律，提出了平衡態(tài)氣體分子的能量均分定律，并用分子運動的觀點對熵做了統(tǒng)計幾率解釋。 三、物理學 3電磁理論的建立 (1)人們對電磁現(xiàn)象的早期認識。18世紀中葉，人們已由摩擦生電發(fā)展到對天電和生物電的認識 1745年，荷蘭人馬森布羅克、枯內(nèi)渥斯和德國人克萊斯特各自獨立地發(fā)明了最早的蓄電容器，由于前兩人均是在萊頓后發(fā)明的，故稱為萊頓瓶

35、。 美國電學家富蘭克林(Benjmin Franklin)用萊頓瓶做了許多實驗，1752年夏，發(fā)表了論閃電和電的相同的論文。第二年又發(fā)明了避雷針。 三、物理學 3電磁理論的建立 (2)連續(xù)電流的獲得。1799年意大利物理學家伏打(A1essandro Volta，17451827)對生物電發(fā)現(xiàn)進行了實驗分析，指出蛙腿起到了兩塊金屬之間產(chǎn)生電流的敏感驗電器的作用，電是由于滲在溶液中的兩種不同種類金屬接觸而產(chǎn)生的，并認識到這種電效應(yīng)比摩擦發(fā)電機產(chǎn)生的電效應(yīng)要強。基于這種認識，1800年，他用酸浸不同的金屬板(銀板和鋅板)制成了世界上第一個電池，獲得了連續(xù)電流，揭開了電力革命的序幕，電技術(shù)由此產(chǎn)生。

36、 三、物理學 3電磁理論的建立 (3)靜電力大小的測定。英國物理學家卡文迪許(Henry Carendish)最早作了關(guān)于電的分布實驗。1767年，普列斯特利提出了靜電力的大小與電荷多少成正比，與距離平方成反的論斷。 法國物理學家?guī)靵?CACoulomb ）提出了“帶同種電的兩個小球之間的斥力與兩球中心點距離的平方成反比”的重要理論。庫侖定律 三、物理學 3電磁理論的建立 (4)電磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的發(fā)現(xiàn)。 19世紀，丹麥哥本哈根大學教授奧斯特(H.C.Oersled) 發(fā)現(xiàn)：有電流通過的導體周圍會產(chǎn)生磁場，第一次揭示了電與磁的本質(zhì)聯(lián)系。 法國物理學家安培(A.M.Ampere ）研究了電流間的

37、相互作用。1831年，英國化學家和物理學家法拉第(M. Faraday ）電與磁“互生”現(xiàn)象必須在運動中才能發(fā)生 。三、物理學 3電磁理論的建立 (5)電磁理論的建立。 19世紀5060年代，英國物理學家麥克斯韋(J.C.Maxwell)補充和發(fā)展了法拉第等人的電磁感應(yīng)理論，創(chuàng)立了系統(tǒng)的電磁學說。 1888年，德國物理學家赫茲(H.R.Hertz)用萊頓瓶的間隙放電證實了電磁波的存在。 四、化學 1氧化燃燒理論取代燃素說 (1)燃素說。 (2)拉瓦錫的氧化燃燒理論。 1777年，他把自己的發(fā)現(xiàn)寫成燃燒概論提交給巴黎科學院，把助燃氣體正式定名為氧，從此結(jié)束了燃素說對化學界的統(tǒng)治，為建立氧化燃燒理

38、論奠定了基礎(chǔ)。 四、化學 2原子一分子論的建立 (1)道爾頓的原子論。1808年，在化學哲學新體系中提出了原子論 ，并把原子量概念引入原子論，把它視為化學元素最基本的特征和新原子論的核心。 (2)阿佛加德羅的分子假說。1811年，發(fā)表了原子相對質(zhì)量的測定方法及原子進入化合物時數(shù)目比例的確定。首次引入分子概念，提出分子假說，解決了存在半個原子的矛盾。還依據(jù)原子一分子假說，測定了氣體物質(zhì)的原子量和分子量，并確定了化合物中各種原子的數(shù)目。 四、化學 3有機化學的興起 (1)尿素的人工合成。德國青年化學家維勒于1828年發(fā)表了論尿素的人工制成，公布了用無機物合成尿素的方法。第一次證明了有機物與無機物之

39、間沒有不可逾越的鴻溝，開創(chuàng)了人工合成有機物的新紀元。 (2) 有機結(jié)構(gòu)理論的確立。有機化學實驗推動了有機化學理論的發(fā)展，許多化學在有機結(jié)構(gòu)理論研究中取得了積極成果，這些成果為有機結(jié)構(gòu)理論的確立鋪平了道路。 四、化學 4化學元素周期律的發(fā)現(xiàn) (1) 化學元素周期律發(fā)現(xiàn)的背景及知識準備。19世紀50年代前，已發(fā)現(xiàn)了27種元素，截至1869年，已發(fā)現(xiàn)69種元素。當時原子價概念已確立起來，意大利科學家康尼查羅提出了從分子量求原子量的方法，使元素的原子量得到了精確的測定，為元素周期律的發(fā)現(xiàn)提供了可靠的數(shù)據(jù)。科學家們對當時已有的元素從不同角度進行了分類，據(jù)統(tǒng)計大約有50種分類法。4化學元素周期律的發(fā)現(xiàn)(2

40、)門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律。 門捷列夫繼承了前人關(guān)于元素分類的成果，全面分析了元素的物理、化學性質(zhì)與原子量的關(guān)系，整理出了元素周期表，于1869年2月公開發(fā)表。1871年，門捷列夫又在化學元素的周期性依賴關(guān)系中修正了周期表；并定義：元素的性質(zhì)周期地隨著它們的原子量而改變；預告了“類鋁”、“類硼”、“類硅”等元素的存在，并根據(jù)它們在周期表中的位置，預言了它們的性質(zhì)；還修正了一些元素的原子量，并建議重新測定。 五、生物學 1細胞學說的建立 17世紀英國科學家胡克首先提出細胞這一名稱，一直沿用至今。 細胞學說建立于19世紀30年代末。它應(yīng)歸功于德國植物學家施萊登和動物學家施旺。1838年，施萊登寫了論

41、植物的發(fā)生一文，提出了植物構(gòu)造學說。1839年，施旺把施萊登的觀點推廣到整個生物界，在動植物結(jié)構(gòu)和生長相似性的顯微鏡研究中，用大量資料證明：細胞是一切生物的基本單位。并提出了“細胞學說” 。 五、生物學 2進化論的創(chuàng)立 (1)生物進化思想的萌芽。第一個系統(tǒng)地提出進化論思想的是法國博物學家拉馬克1809年，在動物哲學書中第一次成功地描述了動物進化過程。(2)達爾文進化論。達爾文經(jīng)過5年的科學考察和20多年的動植物人工變異研究，于1859年出版了他的物種起源(全名為通過自然選擇或生存斗爭保存良種的物種起源)，書中用大量而豐富的資料系統(tǒng)、全面地闡述了他的進化論思想 。五、生物學 3孟德爾和魏斯曼的遺

42、傳理論 (1)孟德爾的遺傳定律。孟德爾提出了兩條著名的遺傳定律：第一，分離定律；第二，獨立分配定律。 (2)魏斯曼的遺傳學說。19世紀末，在遺傳學研究中的代表人物是德國動物學家、新達爾文主義者魏斯曼，通過對蠅類的進化、水蚤的生殖行為、切割鼠尾對遺傳的影響等研究，于1892年提出了種質(zhì)連續(xù)學說。 第四節(jié) 第二次技術(shù)革命 一、第二次技術(shù)革命的前奏 19世紀下半葉，資本主義已由自由競爭發(fā)展到壟斷，壟斷階段的大生產(chǎn)要求有強大而集中的能源。 要求尋找一個既集中、靈活而又經(jīng)濟的能源分配方法，因此，將產(chǎn)生另一次技術(shù)革命代替蒸汽動力的技術(shù)革命便應(yīng)運而生，稱雄一時的蒸汽機時代即將過去。電力革命 一、第二次技術(shù)革

43、命的前奏電力革命與以蒸汽機為標志的第一次技術(shù)革命不同：是在理論指導下進行的。 18世紀以來，對電子有了初步認識，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)和法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)原理，為電動機和發(fā)電機的發(fā)明制造奠定了理論和實驗的基礎(chǔ)。1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電場和磁場的相互作用可以產(chǎn)生機械運動，發(fā)明了第一個電動機。法拉第和亨利等人造出了電動機和發(fā)電機的雛形，成為第二次技術(shù)革命的發(fā)端。 二、第二次技術(shù)革命的標志 電機的發(fā)明和電力的應(yīng)用1 發(fā)電機和電動機的產(chǎn)生及發(fā)展。 1831年，法國巴黎的皮克西根據(jù)法拉第的發(fā)現(xiàn)先后制出了世界上第一臺手搖永磁式發(fā)電機 。1834年，英國倫敦儀器制造商克拉克制成第一臺商用發(fā)電機，此后這種發(fā)電機在

44、倫敦廣為應(yīng)用。后來，配置了由安培設(shè)計的機械整流器，使發(fā)電機發(fā)出的交流電變成直流電。 1發(fā)電機和電動機的產(chǎn)生及發(fā)展永磁式發(fā)電機是使用永久磁鐵式天然磁鐵作為磁場，由于受磁鐵本身磁強的限制不可能提供強大的電力，為了克服這一缺點，許多科學家和工程技術(shù)人員進行了研究。 1866年底，“近代德國科學技術(shù)之父”西門子等人發(fā)展并展示了自激式發(fā)電機的原理。用電磁鐵取代了永久磁鐵，并用發(fā)電機發(fā)出的電作為自身電磁鐵的電源，即自激式發(fā)電機。 二、第二次技術(shù)革命的標志 電機的發(fā)明和電力的應(yīng)用1發(fā)電機和電動機的產(chǎn)生及發(fā)展在制造發(fā)電機的同時，科技工作者已開始了電動機的設(shè)計和制造。運用電流交變所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子的導體，

45、感應(yīng)出電流，轉(zhuǎn)子電流和旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生的電磁力矩就使電動機轉(zhuǎn)動起來。 電動機的使用還受到電源供應(yīng)不足的限制，直到發(fā)電技術(shù)日臻完善，電動機的設(shè)計制造技術(shù)才隨之完善起來。 二、第二次技術(shù)革命的標志 電機的發(fā)明和電力的應(yīng)用2電燈的發(fā)明與應(yīng)用。 1847年，斯提特提出用高熔點的鉑銥合金作燈絲材料，但由于抽真空技術(shù)沒解決。 1878年英國約瑟夫斯萬制成了第一個令人滿意的用碳絲作燈絲的燈泡。 1879年10月21日，愛迪生經(jīng)過反復試驗后發(fā)明了用碳化棉絲作燈絲材料的耐用電燈。 二、第二次技術(shù)革命的標志 電機的發(fā)明和電力的應(yīng)用2電燈的發(fā)明與應(yīng)用。 1880年，斯萬獲得了制造高真空燈泡的專利，1883年又獲得了改進制作燈絲材料的專利，與愛迪生展開了競爭。 繼愛迪生斯萬之后，人們又在尋找新的難熔燈絲材料。大約在1911年才普遍采用鎢作燈絲材料，一直沿用至今。 1913年，蘭米爾(Langmuir Irving) 在燈泡內(nèi)充入惰性氣體，使燈泡壽命更加延長。 二、第二次技術(shù)革命的標志 電機的發(fā)明和電力的應(yīng)用3遠距離輸電的實現(xiàn)。 最先成功地研究高壓輸電的是法國電氣工程師德普勒。1882年，用一臺容量為3匹馬力的直流發(fā)電機發(fā)出的電，在慕尼黑國際展覽會作了電壓為1500伏和2000伏、距離為57公里的表演，傳輸了大約1500瓦的電能。 德普勒所傳輸?shù)碾娛?/p>