第15课近代科学技术革命 哥白尼 伽利略 牛顿 达尔文 爱迪生 16 19世纪科学技术的发展 学习目标 掌握哥白尼 伽利略 牛顿 达尔文 瓦特 爱迪生的主要贡献 理解工业革命与科学技术的关系 重点 难点 从哥白尼到伽利略 1 牛顿的经典力学 2 达尔文与进化论 3 瓦特与蒸汽机 4 5 爱迪生与电的应用 科学与神学的较量 科学的应用 工业革命 第二次工业革命 天文学领域 无生命的领域 有生命的领域 阅读导言 说出近代科学技术革命兴起的原因 近代科技革命兴起的的原因1 生产力发展和社会发展的需求 2 资产阶级兴起 人文主义和理性主义的兴起解放了人们的思想 3 科学家们的个人天赋和不懈努力 1 哥白尼 1 观点 太阳中心说 2 著作 天体运行论 3 地位 近代天文学奠基人 标志近代科学革命的开始 一 从哥白尼到伽利略 哥白尼 1473 1543 的 日心说 示意图 波兰天文学家哥白尼通过天文观察和数学计算创立了 日心说 认为太阳位于宇宙的中心 地球和其他星球都围绕太阳运转 意大利伽利略 1564 1642 科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找 而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找 伽利略 近代科学之父 伽俐略 1610年 伽利略用望远镜发现有4颗卫星围绕着木星转 这一发现震动了整个欧洲和全球科学界 伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人 目前人类发现的16颗木星卫星中 有 颗叫 伽利略卫星 木星和它的伽利略卫星 他又发现太阳上有黑子 月球上有山脉 为哥白尼的地球绕着太阳公转的 日心说 找到了有力证据 宗教法庭把他软禁在家 不准外出 年多后 伽利略临死前仍不屈服 坚定地说 地球确实在围着太阳转 他的努力没有白费 越来越多的人开始探索星空和科学 这座堪称世界建筑史奇迹的斜塔 不仅以它 斜而不倒 闻名天下 还因为1590年 意大利的伟大科学家伽俐略 曾在斜塔的顶层做过自由落体运动的实验 让两个重量相差10倍的铁球 同时从塔顶落下 结果 两球同时着地 因而 雄辩地一举推翻了束缚人们思想近2000年的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体 其下落的速度也不相同的 物体下落速度与重量成正比 的理论 伽俐略开创了实验物理的新时代 被人们称为 近代科学之父 伽俐略用来做实验的斜塔因而更加闻名 C 开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学 1 伽利略 1 主要贡献 A 证明了日心说的正确 B 创制了天文望远镜 发现了许多星体 表现 影响 B 为牛顿经典力学的创立奠定了基础 2 地位 A 开辟了天文学的新时代 被誉为 近代科学之父 D 发现自由落体定律 牛顿的经典力学 牛顿是一位伟大的科学家 数学界 他总结出了微积分 在物理界 他总结出了万有引力定律以及经典力学的三大定律 在光学方面 他最早发现了白光的组成 指出了色散的本质 1727年3月20日 伟大的牛顿逝世 他被埋葬在威斯敏斯特教堂 在他的墓碑上镌刻着 让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在 后来 作为大学教授 牛顿常常忙得不修边幅 往往领带不结 袜带不系好 马裤也不纽扣 就走进了大学餐厅 有一次 他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差 他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理 他抓住姑娘的手指 错误的把它当成通烟斗的通条 硬往烟斗里塞 痛得姑娘大叫 离他而去 牛顿也因此终生未娶 他马虎 曾经闹过许多的笑话 一次 他边读书 边煮鸡蛋 等他揭开锅想吃鸡蛋时 却发现锅里是一只怀表 还有一次 他请朋友吃饭 当饭菜准备好时 牛顿突然想到一个问题 便独自进了内室 朋友等了他好久还是不见他出来 于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了 鸡骨头留在盘子 不告而别了 等牛顿想起 出来后 发现了盘子里的骨头 以为自己已经吃过了 便转身又进了内室 继续研究他的问题 1643年1月4日 伽利略逝世的这一天 牛顿出生 只有三磅重 谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位科学巨人 并且竟活到了85岁 原希望他成为一个农民 但牛顿本人却无意于此 每次 母亲叫他同佣人一道上市场 熟悉做交易的生意经时 他便恳求佣人一个人上街 自己则躲在树丛后看书 牛顿的好学精神感动了舅父 于是舅父劝服了母亲让牛顿复学 牛顿 1643 1727年 英格兰人 剑桥大学 如果说我看得远 那是因为我站在巨人的肩上 我不知道在别人看来 我是什么样的人 但在我自己看来 我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩 为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜 而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋 却全然没有发现 牛顿在临终前对自己的生活道路这样总结 1781年天王星被发现 科学家用牛顿力学计算它的轨道 可是计算结果总是同观测纪录不大相符 经反复核算 观测无误 那问题是否出现在牛顿力学上面 法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确 大胆猜想计算结果之所以不理想 是因为太阳系中还有一颗未知的行星 我们没有考虑到它对天王星的引力作用 他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量 1848年9月23日 柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚 用望远镜对准勒维列所指出的位置 一下子就看到了一颗新的行星 海王星 勒维列无需观测星空 就在笔尖上发现了新行星 牛顿力学又创造了新的奇迹 海王星和冥王星的发现 剑桥大学牛顿数学桥 数学桥又称牛顿桥 是位于剑桥大学内的一座木桥 相传 这座桥是牛顿运用数学和力学原理设计建造的 整座桥上没有使用一根钉子 堪称是个奇迹 后来 好奇的学生把它拆下来 想看个究竟 谁知拆下容易 恢复难 无论他们用什么方法 就是恢复不了原样 连校方也无能为力 最后 不得不用钉子固定 才重新将木桥架起来 牛顿故居位于英国伍尔索普领地 1642年的圣诞节 他就诞生在这座灰白色的石头建筑里 牛顿故居门前有那棵著名的苹果树 就在这棵树下 牛顿领悟到万有引力 树的下方立着一方绿色的铜质徽章 那是伊利莎白女王颁发的保护令 牛顿故居 自然哲学的数学原理 1687年 牛顿出版了力学经典著作 自然哲学的数学原理 建立起了完整的力学理论体系 实现了物理学史上的第一次大飞跃 牛顿的经典力学 1 成就 数学 物理 万有引力定律 力学三大定律 自然哲学的数学原理 微积分 德国莱布尼茨 A 自然科学角度 为经典物理学和天文学奠定了基础 标志着人类科学时代的开始 B 生产力和社会发展角度 牛顿力学和热学引发了第一次工业革命 C 哲学角度 为启蒙思想和唯物主义哲学奠基础 2 影响 二 牛顿的经典力学 代表作 自然哲学的数学原理 建立起一个完整的力学理论体系 达尔文与进化论 基督教和科学研究二者必然发生矛盾和冲突 最著名的有两大争论 一是围绕日心说与地心说的争论 二是围绕生物进化论的争论 英国人达尔文 1809 1882 22岁就到 贝格尔号 作环球旅行5年间 1831起 他收集了大量动植物资料为达尔文主义打下了坚实的基础 1859年11月24日出版了 物种起源 在这部书里 达尔文旗帜鲜明地提出了 进化论 的思想 说明物种是在不断的变化之中 是由低级到高级 由简单到复杂的演变过程 女娲造人 盘古开天地 中国之说 世界之说 西方之说 神创 神创 神创 古人认为生命是怎样起源的 达尔文在 物种起源 的结束语如此写道 这种观点是宏伟壮丽的 生命及其若干威力最初被赋予几种或一种类型 而且 在这颗行星依据引力的既定定律运行之时 从如此简单的一个开端 最美丽和最奇妙的无穷无尽的类型已经和正在进化 2 主要观点和著作 达尔文 物种起源 提出 物竞天择 适者生存 自然选择 的生物进化理论 A 生物进化而来 经历了从低级向高级 从简单到复杂的发展过程 B 生物现存的物种具有共同的原始起源 不同物种的变异是 自然选择 的结果 人类的起源 论证人类是从古猿进化而来 3 论证 赫胥黎 人类在自然界中的位置 从解剖学的角度论证了人猿同祖的学说 三 生物学 19世纪中叶达尔文与进化论 4 影响 1 根本上改变了19世纪绝大多数人对生物界和人类在生物界中的看法 把发展变化思想引入生物界 开创生物科学发展的新时代 2 挑战了封建神学 否定了神创论 促进了人类认识的飞跃 在自然科学领域冲击了教会的权威地位 三 生物学 19世纪中叶达尔文与进化论 童年时代的瓦特和茶壶的故事一天晚上 瓦特和一个小女孩在家里喝茶 瓦特不停地摆弄茶壶盖 一会儿打开 一会儿盖上 当他把茶壶嘴堵住时 蒸汽顶开了茶盖 在旁的外祖母对瓦特的这种无聊动作极为不满 加以训斥 瓦特并不介意 他一心想着蒸汽的力量 从此萌发制造蒸汽机的念头 瓦特与蒸汽机 瓦特蒸汽机巨大的 不知疲倦的威力使生产方法以过去所不能想象的规模走上了机械化道路 罗尔特 詹姆斯 瓦特 蒸汽机的发明和改良 1 背景 英国工业革命开始 传统动力存在着严重的局限性 英国取得资产阶级革命胜利 政治前提 生产中有了许多发现和发明 科技基础 市场需求的扩大和生产力的发展 发明新动力十分必要 可能性 瓦特改良的蒸气机模型 1769年 瓦特在前人基础上改良了蒸汽机 并取得了专利 瓦特的蒸汽机是科学史上划时代的成就 蒸汽机大大促进了机器的运用和工厂的生产 使工业技术的变革出现了新的飞跃 瓦特与蒸汽机 1807年 这艘汽船在内河试航成功 揭开了水上交通运输工具的新篇章 航行时蒸汽机推动船两侧的明轮 所以这种船就被称为轮船 1807年 克莱蒙特 号蒸汽船 1814年 英国人史蒂芬孙发明了第一台蒸汽机车 这台机车在前进时不断从烟囱里冒出火来 因此被称为 火车 火车的发明 使陆上交通工具得到突飞猛进的发展 改良的蒸汽机原理图 蒸汽机推动世界工业进入了 蒸汽时代 瓦特由于这样一个划时代的伟大发明 从一个一贫如洗的无名小卒 一下子成为一个名利双收的大人物了 他成为爱丁堡皇家学会 伦敦皇家学会和法兰西学院的成员 还被选为法国科学院的 名外籍院士之一 伦敦公众为他在有名的威斯敏斯特大教堂树立了一座纪念碑 为了纪念瓦特这位伟大的发明家 人们把常用的功率单位定为瓦特 简称瓦 他的芳名将永远刻在人类的历史 一 天文学 1 哥白尼2 伽利略二 物理学 牛顿三 生物学 达尔文四 能源领域的革命1 瓦特与蒸汽机 1 背景 2 意义 英国工业革命开始 需要高效新动力的支撑与推动 A 解决了工业革命的动力问题B 最终使工厂摆脱了自然条件的限制 加快了工业化的步伐 C 推动了火车 轮船等新交通工具的出现 加强了各地的交流和联系 概括 极大地推动了社会生产力的发展 使人类社会进入 蒸汽时代 一 蒸汽机的发明和改良 二 电的发明和应用 1 发电机的发明 电磁感应现象的发现 法拉第 发电机的理论基础 发电机的发明 格拉姆 标志电气时代到来 一个大雪天的夜晚 爱迪生的妈妈突然生病了 爸爸急忙找来医生 医生说 你妈妈得了急性阑尾炎 需要开刀做手术 那时候只有油灯没有电灯 油灯的光线很暗 一不小心就会开错刀 爱迪生突然想起一个好办法 他把家里所有的油灯全都端了出来 再把一面镜子放在油灯的后面 让医生顺利的做完了手术 医生说 孩子你是用你的智慧和聪明救了你的妈妈 爱迪生拉着妈妈的手说 妈妈我要制造一个晚上的太阳 爱迪生与电的应用 这里 我们不妨追溯一下他小时候的两个故事 在他幼年时期 有一回他看到母鸡孵卵生出小鸡 很觉奇妙 但并不满足 事后 他也悄悄攒些鸡蛋放在仓库里 自己伏在上面 亲自试一试能否生出小鸡来 弄得全家人好一阵子找不到他 七岁上学后 他强烈的求知欲和钻研问题的习惯就更加明显了 他对他所接触的东西 总是无休止地提出这样或那样的问题 并要求老师解答清楚 对此 老师很觉头痛 有一回上算术课时 老师教同学们说二加二等于四 爱迪生一定要让老师讲明白 二加二为什么等于四 尽管老师给他作了一般的解释 但并不能满足他的要求 于是 老师就说他 愚笨 爱迪生不满足自己已经学得的知识 而时时刻刻用自己天真幼稚的心灵探索着大自然的秘密 然而 他的老师未能理解他 可是几十年后 爱迪生却成为享有盛名的发明家了 爱迪生12岁 爱迪生只念过三个月的小学 学校老师说他 愚呆 他不得不退学回家 当过乡村教师的母亲并不