高中历史 第五章 17世纪至20世纪的自然科学和文学艺术 第一节自然科学(备课资料) 大纲人教版

1、备课资料一、莱布尼茨哥特弗里德莱布尼茨（16461716年），德国数学家。1646年7月生于莱比锡城。六岁时，任莱比锡大学哲学教授的父亲去世。十五岁考入莱比锡大学法律系。1663年转入耶拿大学，1666年又转入纽伦堡阿尔独夫大学，获得博士学位，任法学教授。二十一岁时就发表了一些哲学、数学和法学的论文。1672年访问巴黎，会见一些学者。1684年莱布尼茨发表求极大和极小的新方法的论文，通过几何学，创立了微积分学，由他建立“微分学”“积分学”“函数”“坐标”和“密切”等名称，还创立了微积分的记号。他还发明了复杂的计算机，能进行加、减、乘、除和开方。1673年为英国皇家学会的会员，当过汉诺威图书馆馆

2、长。1700年任柏林科学院第一任院长。曾当过沙俄彼得大帝的顾问。在哲学上提出“单子论”，认为“单子”是构成世界基础的精神实体，有高级和低级之分，而最高级的单子就是上帝。单子处在不断变化中，又认为世界上没有完全相似的东西，他是客观唯心主义者，有辩证因素。著作有神正论单子论人类理解力新论等。莱布尼茨病死于1716年，1883年莱比锡市为他塑了雕像，作为纪念。世界史知识手册，郭令吾主编，山东教育出版社，1984年出版二、关于牛顿的科学成就首先是在天文学方面的贡献。在牛顿之前，哥白尼、布鲁诺、刻卜勒等人曾经在天文学方面作出很大的成就。牛顿继承了这些成果，并在此基础上加以发展。他在天文学上的最大贡献，是

3、发现了万有引力定律。牛顿青年时候，就相信刻卜勒提出的行星按照一定轨道运动的理论。但是，为什么会有这样的运动呢？他感到必定有一种隐藏着的力量在牵住这些行星，使它们不致于抛到别处去。因为任何运动着的物体都要依直线运行，必须有一种外力才能使它改变运行方向。月亮之所以绕着地球运转，一定是有一种隐藏着的力在牵引着它；一件东西向地面落下，也是因为这种力吸向地面。经过深入地思考和研究，牛顿发现任何物体都具有吸引力。于是，他发现了万有引力定律。这就是：宇宙中的任何物体之间，都存在着相互吸引力；各个物体间吸引力的大小，与物体的大小成正比，与它们之间的距离的平方成反比。牛顿不仅发现了万有引力定律，而且把它用数学公

4、式表达出来。这个定律，作为天文学上的基础定律，极大地推动了对天体运动的研究。同时，它对于研究任何物体的运动，都有着普遍的意义。其次是在光学上的贡献。牛顿用三棱镜进行光的实验，把白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光带。他通过倒置棱镜，又把这七色光带综合成为白光。这样，就正确地解释了白光（即日光）是由有色光组成的，从而奠定了光谱学的基础。牛顿还创立了解释光的来源的“微粒说”，认为光是由发光体射出的高速度运动着的微粒构成的。当时，还有一种与“微粒说”相对立的“波动说”，认为光是以太的纵向振动。这两种说法一直存在着争论。虽然牛顿的“微粒说”并没能对光的本性作出完全的解释，但是从后来关于光具

5、有波粒二象性（也就是说，光既有波动性，又具有粒子性）的结论来看，“微粒说”在光学理论中仍然是很有影响的一种学说，另外，牛顿制成的反射望远镜，不仅能够消除折射望远镜中存在的色散现象，而且能够放大四十倍，对天象观测极为有利。第三是在数学上的贡献。牛顿创立了二项式定理和微积分学。虽然德国数学家莱布尼茨也在这个时期创立了微积分学，但是他们两人并没有联系，而是各自独立作出这种成就的。因此他们两人可以并列为微积分学的创始人。二项式定理和微积分学的创立，推动了数学研究的发展。最后是在力学上的贡献。这可以说是牛顿在自然科学方面最有意义的成就。他在伽利略力学理论的基础上，经过长期深入的研究，解释了众多的力学现象

6、，建立了完整的力学理论体系。其中，特别是力学三大定律，也称“牛顿三定律”，对近代自然科学的发展影响最大。第一定律也叫惯性定律，指明一切物体如果没有受到改变其状态的外力作用，就继续保持它原有的状态：原来是静止的，仍然静止；原来是运动着的，便保持着它原有的速度做直线运动。第二定律，是物体运动的加速度与作用于物体之上的外力成正比，与物体的质量成反比。第三定律，是两个物体之间的作用力和反作用力总是在同一条直线上，它们的大小是相等的，而方向是相反的。牛顿的这三大定律，反映了运动与力之间关系的基本规律，把伽利略的发现更加明确地用公式规定了下来。在近代自然科学的各个领域中，牛顿的力学理论都产生了积极的影响。

7、总的说来，牛顿的科学成就为近代自然科学的发展作了奠基工作，因而在科学史上占有重要的地位。尤其是1687年自然哲学的数学原理的出版，不仅建立了力学理论体系，而且影响到各个文化领域。它使人们对中世纪遗留下来的神学和经院哲学产生怀疑，客观上对唯物主义哲学以至文学艺术的发展起到了促进作用。牛顿是一个机械唯物主义者，并且相信上帝的存在，晚年还写过一些有关宗教和神学的著作，但这是由于阶级和时代的局限性所致。即使如此，也掩盖不了他在自然科学方面闪耀的光辉。世界近代史问答一百题，胡益祥、许永璋主编，河南教育出版社，1984年出版三、道尔顿约翰道尔顿（17661844年），英国化学家、物理学家。1766年9月生

8、于英国考县兰得农民家庭。童年在村塾学习。1781年，全家搬到肯达尔，他在公立小学当教师，后任校长。这期间他刻苦学习拉丁文、希腊文和法文。1793年迁居曼彻斯特，在新学院当讲师，第二年当选为文哲学会的会员。1794年，在学会做了有关辨色力的异常事实的色盲论文的报告。因他本人有色盲症，人们称这症为“道尔顿尼斯姆”（意为道尔顿症）。从1787年起他每日写气象日记达五十七年之久，直至逝世前几小时，记载有极为珍贵的资料。1796年他开始以化学研究为主。1801年发表“气体分压定律”。1808年发表“道尔顿原子学说”。道尔顿在化学新系统中，揭示出原子具体的概念，指出原子有大小和重量，多种多样，但他认为原子

9、是不可分割的。1816年道尔顿为法国科学院的院士，以后先后任曼彻斯特文哲学会主席、英国皇家学会会员、柏林科学院名誉院士、莫斯科科学协会名誉会员等。1826年英国政府授予他一枚金质奖章，1832年牛津大学授予他法学博士学位。被恩格斯誉为“近代化学之父”。道尔顿过着独身生活，终生不娶。1844年7月27日，在实验室里逝世。四、门捷列夫德米特利伊万诺维奇门捷列夫（18341907年），俄国化学家，进步的社会活动家。1834年2月生于西伯利亚的托博尔斯克市，父亲曾任中学校长，母亲经营一个破旧的玻璃厂。在本市中学毕业后，于1850年入彼得堡中央师范学院自然科学系，1855年毕业，学校授予他“一级中学教师

10、”称号，并发给一枚金质奖章。曾作中学自然科学教师。二十三岁被聘为彼得堡大学化学教研室副教授。1860年发现了气体的临界温度。1867年曾参观考察法国、德国、比利时等的化工厂和实验室，了解了当时世界上化学发展的动态。回国后，从事研究元素的分类和规律，终于在1869年正式公布元素周期律，阐述原子量决定元素性质，性质上有明显的周期性，根据原子量和元素性质，可预言未发现的元素，并可修正已有的原子量。根据周期律编制成元素周期表，排列了当时已知六十三种元素，中间留下许多空白，预言还没有发现的元素和它们的性质。1875年法国化学家发现新元素“镓”，这是化学史第一个在预言后被发现的元素，从此人们有目标地寻找新

11、化学元素了。运用元素周期律为指导，他于18691870年编写出版了化学原理，这是一部使化学知识系统化的巨著。门捷列夫在1887年提出溶液水化理论，开创了近代溶液学说。首次提出，在地下把煤变成可燃气体，再用输送管分配到各地方去。他创办了俄国第一个农业实验站网。还研究过气象学、气体弹性、航空学，并提出过改革教育问题。门捷列夫常遭沙皇政府迫害，1890年因递交学生请愿书遭拒绝，愤然辞职以示抗议。晚年埋头研究工业经济和技术问题。1907年1月20日，他在办公椅上，握笔停止了呼吸。世界史知识手册，郭令吾主编，山东教育出版社，1984年出版五、诺贝尔及诺贝尔奖诺贝尔奖金是一项具有极高荣誉的世界性的奖金。这

12、项奖金是根据瑞典科学家诺贝尔的遗嘱而设立，用来奖给对科学、艺术和和平事业作出巨大贡献的著名人物的。艾尔弗雷德诺贝尔（18331896年）出生于瑞典首都斯德哥尔摩。他的父亲在俄国是一位科学家，专长化学和机械，并对造船工程很有兴趣。由于家庭的影响，诺贝尔从小就非常喜爱自然科学，特别是喜爱物理、化学和机械工程学。1850年，十七岁的诺贝尔到美国学习。两年后，到他父亲在俄国开办的一家工厂里任职。由于他对接洽商务、推销产品的工作不感兴趣，不久就回到瑞典，专心从事科学研究。1859年，他制成气量计，获得瑞典政府颁发的专利证。诺贝尔科学研究的方向，主要集中在化学，尤其是炸药方面。研究炸药是很危险的，容易发生

13、事故。对于研究者来说，每次试验都存在着对生命的威胁，因而也是对意志的严峻考验。但是父母再三劝阻，也不能动摇他从事炸药研究的决心。1864年9月间，他的实验室发生了一次硝化甘油大爆炸，五名助手被炸死，其中有他的小弟弟奥斯加。这次事故对诺贝尔的家庭打击很大，他父亲因悲伤过度而瘫痪了。可是，诺贝尔却毫不动摇，继续进行研究。市区内不能进行实验，他就到郊外去进行。经过无数次失败，诺贝尔不仅制成了硝化甘油炸药，而且发明了雷管，成功地解决了引爆问题。硝化甘油炸药制造成功后，诺贝尔在斯德哥尔摩附近建立了第一座炸药工厂，并在德国汉堡等地设立公司。英、美等国的商人纷纷前来订货，使汉堡一时成了购买炸药的中心。十九世

14、纪六十至七十年代，硝化甘油炸药在开矿山、修铁路、凿隧道、挖运河等作业中得到广泛应用，极大地促进了各国工业的发展。但是，硝化甘油炸药遇到强烈震动就会发生爆炸，因此不断发生重大事故，从而给运输和贮存带来了问题。为了解决炸药的安全问题，诺贝尔又进行了反复的实验。最后终于找到了办法，就是把硝化甘油炸药和矽藻土按一定的比例掺合在一起，制成了黄色炸药。解决了安全问题的黄色炸药发明后，诺贝在世界许多地方建立了炸药工厂。1873年，四十岁的诺贝尔成为拥有巨额财富并且名扬四海的“炸药大王”。为了提高黄色炸药铁爆炸力，诺贝尔在法国巴黎创立了一座设备齐全的实验室，继续从事制造新式炸药的研究。1875年，他的新式炸药

15、又试制成功了，这就是用胶棉和硝化甘油混合制成的胶质炸药。这种炸药既安全又有巨大的爆炸力。接着，他又在1887年制成了一种爆炸时不冒烟的无烟火药。诺贝尔一生从事炸药的科学研究事业。他研制炸药的目的并不是为了制造军火，而是希望把炸药用于生产建设，为人类造福。他反对战争，拥护和平。这从他的言论中可以得到证明。1890年，诺贝尔在一封信中说过：“我希望我能够制造一种东西或机器，具有极端可怕的破坏力，使一切战争因此而完全不可能发生。”诺贝尔的愿望是好的，但是他没有认识到：战争并不是任何先进武器所能够消灭的；只有消灭了帝国主义和剥削制度，才能够消灭战争。诺贝尔的成就是多方面的。据统计，他一生中因发明创造而

16、获得的专利多达二百五十五项，其中有关炸药的就占一百二十九项。他不仅致力于自然科学的研究，而且还爱好文学，写过不少小说和剧本，如兄弟与姊妹最快乐的非洲专利细菌等。诺贝尔还具有可贵的品质。他态度谦虚，不喜欢别人赞扬。在科学研究中，他有着永不止步的顽强精神。直到晚年患了严重的心脏病，仍然在实验里带病坚持工作。甚至在生命垂危时，也没有忘掉他所从事的科学事业。他在临终前几小时写给助手的信中，还表示希望病愈后继续讨论炸药问题。诺贝尔终生没有结婚，没有子女。1895年11月27日，他在遗书中作了这样的安排：将他遗产的绝大部分九百二十万美元，作为基金存入银行，以每年二十万美元的利息作为奖金，奖给世界上对物理、

17、化学、生理或医学、文学以及和平事业有特殊贡献的人。1896年12月10日，诺贝尔逝世。根据诺贝尔的遗嘱，诺贝尔基金会从1901年开始，于每年12月10日颁发一次“诺贝尔奖金”。其中：物理学、化学奖由瑞典皇家科学院评定；生理或医学奖由斯德哥尔摩加罗琳医学科学研究院评定；文学奖由瑞典文学院评定；和平奖由挪威议会所选出的五人委员会评定。除了这五种奖金外，从1968年起，又增设了经济学奖。诺贝尔奖金的设立和颁发，既体现了诺贝尔对科学、艺术与和平事业的关心和热爱，同时也表达了人们对这位著名科学家的永久的纪念。世界近代史问答一百题，胡益祥、许永璋主编，河南教育出版社，1984年出版六、近代自然科学发展的一

18、个有利条件新型科研机构的建立 生产的发展向科学研究活动提出了新的要求。在英国，资产阶级革命的完成和手工工场的发展使科学家的活动范围扩大，提出的科学技术需要增多。克伦威尔当政时，由一些大学教授和市民科学家自发组织了“无形学院”。该学院的参加者每周集会一次，他们“讨论物理学、解剖学、几何学、天文学、航海术、力学以及自然实验等”。先后参加该学院的有著名的物理学家波义耳和物理学家、天文学家、显微镜生物学创始人虎克等人。他们于1662年向英王查理二世提出申请成立国立学术团体皇家学会。该会于第二年开始发行学会机关杂志理学报告。在法国，科学机构的建立最初也是采取大学教授和社会上的科学研究者集会的形式。如1654年，国务会议参事蒙特摩的家，就是巴黎科学家正式集会的场所。蒙特摩学