近代以来科技的辉煌.ppt

近代以来西方文化的发展,根源：西欧资本主义生产关系的产生与发展,时间：14、15世纪开始,主要表现：,思想上：人性解放 （文艺复兴、宗教改革、启蒙运动）,科技上：近代自然科学技术诞生、发展。,文艺上：不同时期呈现不同的风采，多姿多彩。,必修三专题七总体知识结构,科学 革命,技术 革命,物理学 领域,生物学 领域,经典力学体系的创立和发展（从伽利略到牛顿）,量子理论的诞生 （从普朗克到爱因斯坦）,相对论的建立（爱因斯坦）,进化论理论（达尔文与赫胥黎）,万能原动机与“蒸汽机时代”（瓦特）,电力的广泛应用与“电气时代”（法拉第、西门子等）,现代信息技术与信息时代,现代物理学理论的发展,伽利略,牛顿,普朗克,爱因斯坦,物理学革命,经典力学体系 近代自然科学的形成,相对论,量子论,近代科学之父 物理学的真正开端,近代物理学,伽利略（15641642），伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了星空使者一书。1632年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼学说推到最终胜利的阶段。,一.经典力学（牛顿力学）,1.奠基者伽利略,1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“自由落体”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体落地下的速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。,你知道牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？,“我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。” 牛顿临终遗言,2.创立者牛顿,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。,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。 他马虎拖沓，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。,牛顿第一定律（惯性定律）：任何物体都保持静止的或匀速直线运动的状态，直到其它物体的作用迫使它改变这种状态为止。,牛顿第二定律（加速度定律）：物体的加速度同该物体所受的合外力成正比，同物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。,牛顿第三定律（作用与反作用定律）：一物体对另一物体的作用同时引起另一物体对此物体的大小相等、方向相反的作用，且两个作用在一条直线上。,万有引力定律：自然界中任何两个质点都以一定的力相互吸引着，这个力同两个质点的质量积成正比，同它们之间距离的二次方成反比。,牛顿力学体系,英国著名的哲学家休谟曾说：“我们被放在这有如戏院的世界上，每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道，我们既没有足够的智慧预见未来，也没有能力防止那些使我们不断受伤害的不幸事件发生。我们被悬挂在永恒的疑惧之中” 大国崛起解说词,三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。 大国崛起解说词,认识史上的飞跃,牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的 基础，成为整个近代物理学的重要支柱。,牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。,成为近代科学形成的标志。,思考牛顿力学体系建立的意义是什么？,质疑与思考：经典力学体系是最完美的物理学理论吗？,19世纪末，面对经典物理学近乎完美的发展，有的物理学家表示：“19世纪已经将物理大厦全部建成，今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。”,高速运动的微观粒子发生的现象，是经典力学无法解释的！,普朗克，生于基尔。1879年普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。由于量子论创立，普朗克获得1918年诺贝尔物理学奖。他的父亲是一位杰出的法律教授。普朗克是德国人所具有的最好品质的范例：诚恳、忠于职守，他的业余爱好是音乐，在这方面表现了专业艺术才干；另一项业余爱好是他一直坚持到晚年的登山运动。,二.物理学革命,1.量子力学的创立者普朗克,艾伯特爱因斯坦（18791955），1879年3月14日诞生在德国乌尔姆的一个犹太人家中。1894年举家迁居意大利米兰。1900年毕业于瑞士苏黎世工业大学。 爱因斯坦被认为是最富于创造力的科学家，他不但创立了相对论，还提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。同时，他还证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。,2.相对论的创立者爱因斯坦,1955年4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼：“我们全都获益不浅/全世界都感谢他的教诲/那专属他个人的东西/早已传遍广大人群/他像行将陨灭的彗星/光华四射/把无限的光芒同他的光芒永相连结”。 他的主治医生贺维博士认为如此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。,创立,1905年爱因斯坦创立了狭义相对论,内容：,时间和空间都与物质运动有关,时间和空间随着物质运动速度的变化而变化,狭义相对论的影响,否认了牛顿力学的绝对时空观,继承和发展了牛顿力学,奠定了利用原子能的理论基础,(1)狭义相对论,(2)广义相对论,提出：1916年,内容,意义,第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想,爱因斯坦关于相对论的比喻。为了对这一深奥的理论做通俗的说明，爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说：“我打个比方，比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱，那么，同样的时间你觉得哪一个更长？”男青年说：“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”这故事形象说明了时间和空间相对性。,相对论的建立是对近代物理学理论框架的重大突破，深刻揭示了空间和时间的本质属性。,这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，是人类思想发展史中的一次根本性变革。,量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。 量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。,(3)相对论建立的意义,相对论的现实意义举例相对论能修正GPS（全球定位系统） 全球定位系统GPS的应用也已普及化了，许多城市的公共汽车、出租车上都安装了它。早期的GPS接收器确定物体位置的误差是在15米范围内，这个误差可以用爱因斯坦相对论来修正。,狭义相对论发表100周年， 也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛， 但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。,L i f e,追寻生命的起源,近代生物学,问题一：进化论诞生前，关于生命起源的说法有哪些？曾经长期流行并占主导的观点又是什么？,问题二：为什么“神创论”能够成为生命起源的共识并长期流行？,一.宗教神创论,上帝创世界 据圣经载：第一天是昼夜；第二天是空气；第三天是陆、海及植物；第四天是日月星辰；第五天是虫鱼鸟兽；第六天是创造了人。 如果你无法认同它，有什么理由反驳?如果认同，你能找出一个肯定它的理由吗?,达尔文进化论思想是时代进步的综合产物,文艺复兴以后,基督教神学受到极大的冲击。面向现实世界、重视实践、崇尚理性的追求蔚然成风。17-18世纪，资产阶级革命和工业革命相继发生，人们的视野不断拓宽，思想更加开放。18世纪下半期到19世纪，生物学研究陆续取得重大成果，细胞学说发展起来。细胞学说的确立，为生命科学的研究奠定了基础。19世纪初，法国生物学家拉马克通过对自然现象的观察，提出了生物从低级向高级发展进化的观点，他肯定了环境对物种变化的影响。提出两个著名的原则用进废退和获得性遗传。早期的进化思想开始形成。 摘自人教07版历史教材必修三P59,关于达尔文 达尔文（18091882）出生在英国，祖父和父亲都是有名的医生。他从小就活泼好动，喜欢采集昆虫，特别热衷于打猎和骑马旅行. 16岁时，为了让他将来继承祖业，父亲送他到爱西堡大学学医。但他对医学并不感兴趣，常到海边向人学习采集生物标本，对动物进行解剖、分类和作观察记录。 19岁那年，达尔文又进入剑桥大学学习神学。在这期间，他结识了一些朋友。从他们那里，他学会了如何发掘并鉴定地质矿物标本等，为他将来从事自然科学的研究打下了基础。,22岁那年，经朋友推荐，达尔文以博物学者的身份登上了“贝格尔”号远航考察船，随船进行为期5年的科学考察。那时候，达尔文还相信生物是由上帝创造的。每到一个地方，达尔文都要仔细考察当地动物、植物资源。许多实例引起他的思考，并使他对“上帝造物论”产生了怀疑。,达尔文（18091882）,为什么时代选择了达尔文提出进化论?,在加拉帕戈斯群岛上，达尔文发现，这里不同岛上的地雀各有其特点。这种现象使达尔文想到物种可能在不断地变化着。 各地的所见所闻，都说明随着时间的推移，生物是在逐渐进化的。但是，当时达尔文还不能说明引起生物进化的原因。考察归来，达尔文就开始研究这个问题。 达尔文耐心地收集资料和证据。他访问过农夫、 种子供应店店主和家畜、家禽饲养人。他还亲自饲养鸽子，观察家鸽在人工饲养下所产生的变异。 经过大量的观察和研究，达尔文终于成功地用自然选择学说解释了生物进化的原因，并于1859年出版了物种起源这部巨著，引起极大的反响。达尔文的进化论被恩格斯赞誉为19世纪自然科学的三大发现之一。,“贝格尔号”舰的航行,（1）社会环境： 政治上：资产阶级革命的影响； 经济上：资本主义经济的发展和工业革命的推动； 思想上：文艺复兴、宗教改革、启蒙运动解放了思想。 （2）科学基础： 科学技术的进步和生物学知识的积累。细胞学说和生物进化的观点等奠定了理论基础。 （3）自身实践： 达尔文的科学探索。,二.科学进化论,1.进化论创立的历史背景,1859年11月24日清晨，雾霭中，伦敦几家书店的门口人声鼎沸，人们争先恐后地排队购买刚出版的新书物种起源。初版1250本书在发行的当天就被销售一空。书中的观点震撼了世界，动摇了禁锢人们思想许多个世纪的特创论。 引自科学简史,二.科学进化论,物种起源一书为什么能引起人们的热情？什么观点震撼了世界？,2.进化论的创立者：达尔文,标志：1859年 达尔文物种起源出版,物种是不断进化，是不断从低级向高级发展； 物竞天择，适者生存，自然选择。,问题一：进化论诞生的标志是什么？主要观点有哪些？,观点：,二.科学进化论,达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）；它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）；它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树叶而最终饿死了（适者生存）。,问题二：结合上述背景材料和教材有关达尔文科学探索过程的资料达尔文的科学探索过程给了我们哪些启发？,在达尔文的自传中，他这样总结自己的一生，“最重要的是，爱好科学不厌深思勤勉观察和收集资料相当的发明能力和常识”。,达尔文尊重事实、勇于探索的科学精神。,1863年，赫胥黎发表人类在自然界中的位置，通过比较解剖学的研究，论证了“人的构造和其他动物一样，尤其和猿更接近”。它使人猿同祖论进一步得到了确立，促进了进化论的传播。,造物主的落幕,赫胥黎（18251895）,3.进化论的发展者：赫胥黎,以上两图是当时宗教人士为讽刺达尔文所作,科学理论传播的艰难,严复 （18531921）,天演论封面,严复和天演论,陈独秀 （18801942）,“进化论”与新文化运动,新文化运动的前期,主要是传播西方的民主与科学，即宣传资产阶级自由平等学说和达尔文的进化论。,4.生命起源产生的重大影响,（1）挑战了封建神学，否定了神创说，促进了人类认识的飞跃； （2）把发展变化思想引入生物界，开创了生物科学发展的新时代；,（3）对处于国家危亡时期的中国思想界也产生巨大震动。救亡图存的变法运动和革命运动蓬勃兴起。,坐落于英国苏格兰格拉斯 哥市乔治广场的詹姆斯瓦特铜像（1832年修建）。,爱迪生（18471931），美 国著名发明大王，一生完成了 2000多种发明。,人类文明的引擎,棉纺织业的技术创新,棉纺织机器的发明表,“万能的原动机”,1785年，瓦特制成了改良的蒸汽机，人类社会由此进入“蒸汽时代”。,1.瓦特改良蒸汽机的过程： 18世纪中期，瓦特改进蒸汽机 使蒸汽机成为“万能的原动机” （效率显著、可用于一切动力机械“原动机”）,一.蒸汽动力与“蒸汽时代”,蒸汽机是人类继发明用火之后，在驯服自然力方面所取得的最大成果。有了蒸汽机的动力，工厂不必再建在水流湍急的地方。大规模生产不仅成为可能，而且成为必要。纺织业、采矿业和冶金业在蒸汽机的带动下迅猛发展，机器制造业也繁荣起来。工厂大量出现，使原来恬静的田园生活被打破，跨入一个新时代蒸汽机时代。,蒸汽机车,斯蒂芬孙,汽船,富尔敦,（为什么说蒸汽机是工业革命中最伟大的发明？） 1）解决了工业发展的动力问题； 自然力（人力、畜力、水力、风力） 蒸汽 2）改变了工业格局的分布； 近水建厂 交通发达、资源丰富 3）出现了发明和使用机器的热潮； 4）促进了交通运输业的发展。 蒸汽轮船、蒸汽机车,2.蒸汽机的意义,使人类进入“蒸汽时代”,4.蒸汽机对社会发展的影响,这是19世纪英国一个欣欣向荣的新兴工业城市，它曾经是宁静的农村，但蒸汽机和工厂的出现，使它变得浓烟蔽日，臭水横流。,庞大的机器一刻不停地转，这位工人弯着腰，以固定的方式用扳手拧紧螺母。他实际上变成了一个零件，失去了自己的思维。虽然创造的财富增加了，工人们却失去了手工业时代曾经有过的自由。,出生在英国一个铁匠的贫困 家庭，只上过两年小学，14岁当 装订书籍的学徒。在七年的学徒 期间，利用订书的空闲时间，如 饥似渴、废寝忘食地阅读了许多 自然科学的书籍。后来，他毛遂 自荐，在22岁时当了大化学家戴 维的实验助手。1831年，法拉第 经过7年反复试验，发现电磁感应 现象,研究电磁感应现象的实验示意图,法拉第,“科“”技”结合的典范,发电机,1866年，德意志科学家西门子研制成发电机,1.法拉第发现电磁感应现象，为发电机的研制提供理论基础。 2.电气技术的应用。 例如：德国工程师西门子制成发电机。比利时人格拉姆制成了直流电动机。美国人爱迪生创建第一个发电站。,英国伦敦首批用上电灯的马路,3.电气技术的应用对社会发展