第三章近代科學(xué)技術(shù)

第三章近代科學(xué)技術(shù)1自然科技的近代所謂近代，大約從公元15世紀(jì)下半葉——19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，又可分為前后兩個(gè)時(shí)期。前期約從公元15世紀(jì)下半葉——18世紀(jì)中葉；后期約從18世紀(jì)中葉——19世紀(jì)末20世紀(jì)初。自然科技的近代所謂近代，大約從公元15世紀(jì)下半葉——19世紀(jì)2第一節(jié)近代前期自然科學(xué)的產(chǎn)生一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成五、數(shù)學(xué)的發(fā)展第一節(jié)近代前期自然科學(xué)的產(chǎn)生一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)3一、近代前期科學(xué)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(jì)之后，科學(xué)以意想不到的神奇速度一下發(fā)展起來(lái)，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(jìn)的科學(xué)技術(shù)作依托，另一方面又為科學(xué)技術(shù)發(fā)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(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景1．資本主義生產(chǎn)方式的興起4一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2．航海探險(xiǎn)

隨著資本主義的發(fā)展，需要充足的原料、資金、勞動(dòng)力和市場(chǎng)，急需打開(kāi)通往外界的通道，于是一些冒險(xiǎn)家先后組織船隊(duì)進(jìn)行航海探險(xiǎn)。最先組織大規(guī)模航海探險(xiǎn)的國(guó)家是葡萄牙和西班牙。他們?cè)缇屠煤胶５椒侵蘼訆Z黑奴，尋找黃金和象牙。一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2．航海探險(xiǎn)5一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2．航海探險(xiǎn)

航海探險(xiǎn)直接或間接地推動(dòng)了科學(xué)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(duì)地球的認(rèn)識(shí)；同時(shí)，它也推動(dòng)了天文學(xué)、大地測(cè)量學(xué)、數(shù)學(xué)和力學(xué)的發(fā)展。航海探險(xiǎn)開(kāi)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(jiàn)所聞豐富了他們的頭腦和思想。

一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2．航海探險(xiǎn)6一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3．文藝復(fù)興

文藝復(fù)興發(fā)生在公元14—16世紀(jì)，它是資產(chǎn)階級(jí)在意識(shí)形態(tài)領(lǐng)域發(fā)動(dòng)的一場(chǎng)反封建、反宗教的文化運(yùn)動(dòng)，爭(zhēng)取政治上的統(tǒng)治權(quán)。文藝復(fù)興首先在意大利出現(xiàn)，后來(lái)遍及歐洲各國(guó)。

一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3．文藝復(fù)興7一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3．文藝復(fù)興

文藝復(fù)興的基本內(nèi)容可以概括為：提倡人權(quán)，反對(duì)神權(quán)；提倡人性，反對(duì)神性；歌頌世俗，蔑視天堂；推崇理性，反對(duì)神啟?？梢?jiàn)，文藝復(fù)興具有明顯的反封建、反宗教的傾向性，是一場(chǎng)思想解放運(yùn)動(dòng)。文藝復(fù)興的主要代表人物有但丁、薄伽丘、達(dá)·芬奇、塞萬(wàn)提斯、莎士比亞、哥白尼等人。一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3．文藝復(fù)興8二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)1．哥白尼的生平及學(xué)說(shuō)

哥白尼(NicolausCopernicus，1473一1543)1506—1512期間，用了6年時(shí)間寫下了代表作——《天體運(yùn)行論》，創(chuàng)立了近代天文學(xué)。成書后又用了30年的時(shí)間進(jìn)行修改，書中所有27個(gè)例子，25個(gè)是他自己觀察所得?！短祗w運(yùn)行論》標(biāo)志系統(tǒng)的太陽(yáng)中心說(shuō)的形成。

二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)1．哥白尼的生平及學(xué)說(shuō)9二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)《天體運(yùn)行論》

第一卷是宇觀概論，介紹日心說(shuō)的基本觀點(diǎn)，論證地球是太陽(yáng)的一個(gè)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(yùn)動(dòng)；第三卷是講太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法；第四卷是講月亮運(yùn)動(dòng)；第五、六卷是講行星的運(yùn)動(dòng)，推算星歷表，預(yù)告星位。二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)《天體運(yùn)行論》10二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)太陽(yáng)中心說(shuō)的基本觀點(diǎn)：

太陽(yáng)是宇宙的中心，行星都繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，地球是圍繞太陽(yáng)運(yùn)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(yùn)行，行星在太陽(yáng)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(gè)月、80天（后來(lái)精確測(cè)量為88天）；恒星固定在天球上。

二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)太陽(yáng)中心說(shuō)的基本觀點(diǎn)：11日心說(shuō)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(jì)上半葉才被發(fā)現(xiàn)。地動(dòng)拋物：解釋這個(gè)現(xiàn)象需要對(duì)亞里斯多德的運(yùn)動(dòng)學(xué)革命。日心說(shuō)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12二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)2．布魯諾和伽利略對(duì)哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)的捍衛(wèi)和發(fā)展(1)布魯諾的捍衛(wèi)和發(fā)展。

他是哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)的忠實(shí)捍衛(wèi)者和發(fā)展者，在近代科學(xué)史上是向宗教神學(xué)斗爭(zhēng)的勇士。1584年，他在英國(guó)出版了《論無(wú)限性、宇宙和諸世界》，宣傳并發(fā)揮了哥白尼的太陽(yáng)中心說(shuō)，提出了多太陽(yáng)系和宇宙無(wú)限性思想。在哲學(xué)上，他認(rèn)為最好的哲學(xué)是“最符合于自然的真理”。

二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)2．布魯諾和伽利略對(duì)哥白13二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)2．布魯諾和伽利略對(duì)哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)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(yuǎn)鏡觀察天空時(shí)發(fā)現(xiàn)：太陽(yáng)有黑子；月亮有山谷；木星猶如一個(gè)小太陽(yáng)系，有4顆衛(wèi)星；還證實(shí)了哥白尼所說(shuō)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(duì)話》，分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(yáng)中心說(shuō)的立場(chǎng)。二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)2．布魯諾和伽利略對(duì)哥白14三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊1．維薩留斯對(duì)解剖學(xué)的新貢獻(xiàn)

維薩留斯堅(jiān)持親自主刀解剖，按系統(tǒng)敘述了人體結(jié)構(gòu)；同時(shí)，用事實(shí)批駁了宗教宣揚(yáng)的在人體內(nèi)存在“復(fù)活骨”以及男人的肋骨比女人少一根的胡說(shuō)。人體內(nèi)根本不存在什么永不毀壞的“復(fù)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(xué)的基礎(chǔ)。三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊1．維薩留斯對(duì)解剖學(xué)的新貢15三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊2．塞爾維特發(fā)現(xiàn)血液小循環(huán)

塞爾維特(1511—1553)是西班牙醫(yī)生，是維薩留斯的同學(xué)。通過(guò)對(duì)人體解剖生理學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)了血液小循環(huán)(心肺循環(huán))。1553年，他出版了《基督教的復(fù)興》一書，其中用6頁(yè)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(duì)宗教的沖擊2．塞爾維特發(fā)現(xiàn)血液小循環(huán)16三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論

哈維(1578—1657)是英國(guó)生理學(xué)家，解剖過(guò)七十多種動(dòng)物，觀察其心臟搏動(dòng)，發(fā)現(xiàn)心臟每分鐘大約跳動(dòng)72次，1小時(shí)，心臟排出的血量為相當(dāng)于人體重量的1.5倍。哈維意識(shí)到可能是血液在全身沿著一條閉合路線作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論17三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論

哈維意識(shí)到：血液從右心室輸出的靜脈血經(jīng)過(guò)肺部變?yōu)閯?dòng)脈血，然后通過(guò)左心耳進(jìn)入左心室；從左心室搏出的動(dòng)脈血，沿動(dòng)脈到達(dá)全身，然后再沿靜脈回到心臟。他還預(yù)言：在動(dòng)脈和靜脈的末端必定有一種微小的通道(毛細(xì)血管)把二者聯(lián)結(jié)起來(lái)，這就是血液大循環(huán)。用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)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(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論18三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)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(dòng)物的心血運(yùn)動(dòng)及解剖學(xué)研究》，闡明了他的血液循環(huán)理論。由于哈維貢獻(xiàn)，他被譽(yù)為“近代生理學(xué)之父”。哈維去世后，意大利解剖學(xué)家馬爾比基、荷蘭科學(xué)家列文虎克分別于1660年和1688年通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)了毛細(xì)血管，證實(shí)了哈維的在動(dòng)、靜脈末端有通過(guò)毛細(xì)血管把二者相連的預(yù)言。三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論19四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成自然科學(xué)從宗教神學(xué)的禁錮中解放出來(lái)，首先發(fā)展并成熟起來(lái)、形成獨(dú)立體系的是經(jīng)典力學(xué)。

經(jīng)典力學(xué)體系的形成不是哪一個(gè)人的功勞，而是一批科學(xué)家共同努力的結(jié)果。這些科學(xué)家主要有伽利略、開(kāi)卜勒、惠更斯、胡克、哈雷、牛頓等。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成自然科學(xué)從宗教神學(xué)的禁錮中解放出來(lái)，首20四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)

(1)發(fā)現(xiàn)了自由落體定律。

在伽利略時(shí)代人們對(duì)物體下落的認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面開(kāi)展了工作（落體下落距離跟運(yùn)動(dòng)時(shí)間的平方成正比）。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)21四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)

（2）發(fā)現(xiàn)慣性運(yùn)動(dòng)

伽利略又發(fā)現(xiàn)了慣性運(yùn)動(dòng)，推翻了亞里士多德關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)必須有力連續(xù)作用的觀點(diǎn)（亞里斯多德的動(dòng)力學(xué)理論：力是運(yùn)動(dòng)的原因）。慣性運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)證明了物體不僅有保持其靜止?fàn)顟B(tài)不變的特性，而且有保持其勻速直線運(yùn)動(dòng)不變的特性；物體維持其原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并不需要外力，外力是改變其原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因（外力不是維持運(yùn)動(dòng)的原因，而只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因）。

四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)22四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)

(3)發(fā)展了拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡理論。

伽利略用幾何方法證明：一個(gè)平拋可以分解為兩種運(yùn)動(dòng)：一是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)慣性原理，它使物體始終保持這一運(yùn)動(dòng)不變；另一個(gè)是在引力作用下，沿垂直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)使物體在這個(gè)方向上的速度按時(shí)間成正比地增加。這兩種運(yùn)動(dòng)綜合起來(lái)，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(shí)射程最遠(yuǎn)。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)23四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)伽利略在動(dòng)力學(xué)上的成就，集中反映在他的《關(guān)于力學(xué)和位置運(yùn)動(dòng)的兩種新科學(xué)的對(duì)話與數(shù)學(xué)證明》(簡(jiǎn)稱《關(guān)于兩種新科學(xué)的對(duì)話》)一書中，這本書的出版標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科的誕生。伽利略創(chuàng)立的實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的科學(xué)研究方法也成為經(jīng)典方法，對(duì)整個(gè)近代科學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)24四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成2．開(kāi)普勒對(duì)天體之間作用力的研究及其影響

開(kāi)普勒(JohannesKepler，1571—1630)是德國(guó)第一位偉大的新教徒數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家。1596年，他發(fā)表了《宇宙的奧秘》。1609年，開(kāi)普勒發(fā)表了《新天文學(xué)》一書和《論火星運(yùn)動(dòng)》一文，公布了兩個(gè)定律：第一定律（軌道定律）：所有行星都沿橢圓軌道運(yùn)行，太陽(yáng)位于這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二定律（面積定律）：太陽(yáng)至行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成2．開(kāi)普勒對(duì)天體之間作用力的研究及其影25四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成2．開(kāi)普勒對(duì)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(yùn)行的第三定律，即周期定律。他發(fā)現(xiàn)，行星繞日運(yùn)行周期的平方與它到太陽(yáng)的平均距離的立方成正比。開(kāi)普勒運(yùn)用這一定律算出了當(dāng)時(shí)已知的太陽(yáng)系六大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星)的運(yùn)行周期和與太陽(yáng)的平均距離，榮獲“太空律師”的美名。

在研究火星運(yùn)動(dòng)的真實(shí)軌道時(shí)，發(fā)現(xiàn)觀察值與按照哥白尼學(xué)說(shuō)推算出的值有0.133°(即約8ˊ)的差數(shù)。他大膽地改用橢圓進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果與觀察值完全吻合。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成2．開(kāi)普勒對(duì)天體之間作用力的研究及其影26四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

(1)惠更斯的工作。

惠更斯(ChristanHuyRens，1629一1695)是荷蘭物理學(xué)家，是英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的外籍會(huì)員，在科學(xué)上有很多成就，牛頓稱他是盡善盡美的科學(xué)家。通過(guò)對(duì)自己發(fā)明的鐘擺進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)物體保持圓周運(yùn)動(dòng)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(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)27四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

(2)胡克的工作。

胡克長(zhǎng)期從事物理學(xué)和天文學(xué)研究，并自制儀器。根據(jù)彈簧實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，提出了胡克定律；用自制的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞。1674年，胡克在《從觀察角度證明地球周年運(yùn)動(dòng)的嘗試》一文中，提出了關(guān)于天體引力問(wèn)題的三個(gè)假設(shè)，并明確認(rèn)識(shí)到力和距離的平方成反比。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)28四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

(3)牛頓對(duì)萬(wàn)有引力定律的貢獻(xiàn)。

1665—1666年，牛頓通過(guò)對(duì)地球?qū)υ虑虻囊ρ芯?。?dú)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(rèn)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(duì)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(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)29四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

(3)牛頓對(duì)萬(wàn)有引力定律的貢獻(xiàn)。

至于萬(wàn)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(jìn)行推論，以及自己努力而獲得的。萬(wàn)有引力定律表明：任何兩個(gè)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(gè)物體之間，故稱為萬(wàn)有引力。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)30四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的特殊功績(jī)?cè)谟冢?/p>

第一，他把其他科學(xué)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(jì)算出這種引力的大??；第三，證明了任何兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力可以看作集中作用于物體的質(zhì)點(diǎn)上；第四，從萬(wàn)有引力定律可以推出行星運(yùn)動(dòng)的三定律。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)31四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成4．牛頓對(duì)經(jīng)典力學(xué)的綜合

1678—1684年，牛頓完成了引力問(wèn)題的論證。1687年，在哈雷的支持下，出版了他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，第一次把地面力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，建立起經(jīng)典力學(xué)體系，完成了近代自然科學(xué)史上第一次大綜合。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成4．牛頓對(duì)經(jīng)典力學(xué)的綜合32牛頓力學(xué)體系的建立（一）牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律牛頓運(yùn)動(dòng)第三定律牛頓力學(xué)體系的建立（一）牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律33牛頓力學(xué)體系的建立（一）牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律：除非受到外來(lái)的作用力，否則物體的速度(v)會(huì)保持不變。也叫做慣性定律：物體都具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性。

牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律：質(zhì)量為m的物體動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(gè)作用力都有一個(gè)方向相反大小一樣的反作用力。牛頓力學(xué)體系的建立（一）牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律：除非受到外來(lái)的作用34牛頓力學(xué)體系的建立（二）萬(wàn)有引力定律向心力F=m·v2/r——惠更斯r是行星和太陽(yáng)的距離，v是行星運(yùn)動(dòng)的線速度，m是行星的質(zhì)量。由v=2πr/T得F=4π2()r3T2mr2r3T2——開(kāi)普勒（行星運(yùn)動(dòng)第三定律）Ｆ∝m′m/r2F=G

m′mr2牛頓力學(xué)體系的建立（二）萬(wàn)有引力定律向心力F=m·v2/r35

在萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中,第谷、開(kāi)普勒、牛頓各作了哪些工作？各有哪些貢獻(xiàn)？思考一：在萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中,第谷、開(kāi)普勒、牛頓各作了哪些36

第谷——經(jīng)過(guò)連續(xù)20年的觀測(cè)，獲得了大量的數(shù)據(jù)資料，

——為發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)和規(guī)律準(zhǔn)備了十分豐富和準(zhǔn)確的感性材料。第谷——經(jīng)過(guò)連續(xù)20年的觀測(cè)，獲得了大量的數(shù)據(jù)資料37

開(kāi)普勒——以感性材料為基礎(chǔ)，開(kāi)動(dòng)腦筋，反復(fù)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)象間的真實(shí)聯(lián)系，提出了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律，科學(xué)地回答了“行星是怎樣運(yùn)動(dòng)的”問(wèn)題。

——邁入了理性認(rèn)識(shí)的大門。開(kāi)普勒——以感性材料為基礎(chǔ)，開(kāi)動(dòng)腦筋，反復(fù)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)38

牛頓——發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，回答了“行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)”的問(wèn)題。

——完成了對(duì)這個(gè)問(wèn)題由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程。牛頓——發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，回答了“行星為什么這樣392、開(kāi)普勒為什么能認(rèn)識(shí)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?3、牛頓為什么能比別人看得更遠(yuǎn)些?——他停留在觀測(cè)水平，未能對(duì)這些感性材料正確地進(jìn)行加工制作?！\(yùn)用理性思維，對(duì)第谷留下的感性材料進(jìn)行了正確的加工制作。思考二：1、第谷為什么沒(méi)能認(rèn)識(shí)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?

2、開(kāi)普勒為什么能認(rèn)識(shí)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?3、牛頓為什么能比別人40牛頓——在前人的基礎(chǔ)上，運(yùn)用了自己的力學(xué)成就，在更廣闊的范圍里，在更抽象的程度上，對(duì)感性材料由此及彼，由表及里進(jìn)行思考、計(jì)算，付出了艱辛的勞動(dòng)，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)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(dòng)性。牛頓——在前人的基礎(chǔ)上，運(yùn)用了自己的力學(xué)成就，在更廣闊的范圍41

由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，透過(guò)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)本質(zhì)，必須具備哪些條件?一、占有十分豐富和合乎實(shí)際的感性材料二、運(yùn)用科學(xué)的思維方法對(duì)感性材料進(jìn)行加工制作思考三：由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，透過(guò)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)本質(zhì)，必須具備42五、數(shù)學(xué)的發(fā)展1．解析幾何學(xué)的創(chuàng)立

解析幾何學(xué)的主要?jiǎng)?chuàng)立者是法國(guó)的笛卡兒(1596—1650)和費(fèi)爾馬(1601—1665)。解析幾何學(xué)是運(yùn)用代數(shù)的方法，借助坐標(biāo)研究幾何對(duì)象。作為數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家的笛卡兒于1637年發(fā)表的《更好地指導(dǎo)推理和尋求科學(xué)真理的方法論》一書，作為該書三篇附錄之一的《幾何學(xué)》，標(biāo)志著解析幾何學(xué)的誕生。五、數(shù)學(xué)的發(fā)展1．解析幾何學(xué)的創(chuàng)立43五、數(shù)學(xué)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(jì)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(wèn)題中，就隱含著近代積分學(xué)思想。到了17世紀(jì)，有許許多多的科學(xué)問(wèn)題需要解決，許多著名的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家如費(fèi)爾馬、笛卡兒、巴羅、開(kāi)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(xiàn)。五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立44五、數(shù)學(xué)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(xué)問(wèn)題：一是研究運(yùn)動(dòng)時(shí)要求瞬時(shí)速度問(wèn)題；二是求曲線的切線問(wèn)題；三是求函數(shù)的最大值與最小值問(wèn)題；四是求曲線的長(zhǎng)度、曲線圍成的面積、曲面圍成的體積、物體的重心、一個(gè)相當(dāng)大的體積的物體作用于另一物體上的引力等。五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立45五、數(shù)學(xué)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(jì)下半葉，在前人工作的基礎(chǔ)上，英國(guó)的牛頓和德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲分別獨(dú)立研究和完成了微積分學(xué)的創(chuàng)立工作。最大的功績(jī)是把看起來(lái)不相關(guān)的兩個(gè)問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，一是切線問(wèn)題(它是微分學(xué)的中心問(wèn)題)，一是求積問(wèn)題(它是積分學(xué)的中心問(wèn)題)。五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立46五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立

(2)牛頓對(duì)創(chuàng)立微積分學(xué)的貢獻(xiàn)。

在他的1711年正式出版的《運(yùn)用無(wú)窮多項(xiàng)方程的分析學(xué)》中，給出了求瞬時(shí)速度的普遍方法，闡明了求變化率和求面積是兩個(gè)互逆問(wèn)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(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立47五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立

(2)牛頓對(duì)創(chuàng)立微積分學(xué)的貢獻(xiàn)。

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(wú)窮級(jí)數(shù)》，又對(duì)他的微積分理論作了更廣泛而深入的說(shuō)明，并在概念、計(jì)算技巧和應(yīng)用上都作了很大改進(jìn)。五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立48五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立

(2)牛頓對(duì)創(chuàng)立微積分學(xué)的貢獻(xiàn)。

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(xiàn)——《求曲邊形的面積》。這篇論文主要在于澄清一些遭到非議的基本概念，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(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立49五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立

(3)萊布尼茲對(duì)創(chuàng)立微積分的貢獻(xiàn)。

萊布尼茲(1646—1716)是德國(guó)數(shù)學(xué)家。被譽(yù)為“17世紀(jì)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(xué)筆記中。萊布尼茲意識(shí)到微分與積分是互逆關(guān)系。五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立50五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立

(3)萊布尼茲對(duì)創(chuàng)立微積分的貢獻(xiàn)。

萊布尼茲的第一篇微分學(xué)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(wú)理量，以及這種新方法的奇妙類型的計(jì)算》于1684年發(fā)表。關(guān)于積分學(xué)的第一篇論文發(fā)表于1686年。萊布尼茲在創(chuàng)建微積分過(guò)程中，花了很多時(shí)間來(lái)選擇精巧的符號(hào)，如等。五、數(shù)學(xué)的發(fā)展2.微積分的創(chuàng)立51第二節(jié)第一次技術(shù)革命一、第一次技術(shù)革命的起點(diǎn)——紡織機(jī)的改革

1、由飛梭的發(fā)明到紡織機(jī)改革。

1733年，蘭開(kāi)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?！凹喕摹蓖苿?dòng)人們?nèi)ジ纳萍徏喖夹g(shù)?！罢淠菁徿嚒薄徏啓C(jī)——“騾機(jī)”

第二節(jié)第一次技術(shù)革命一、第一次技術(shù)革命的起點(diǎn)——紡織機(jī)的522、紡紗機(jī)的改革促進(jìn)織布機(jī)向機(jī)械化過(guò)渡。

紡紗廣泛應(yīng)用機(jī)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(dòng)力的機(jī)械織布機(jī)——用蒸汽機(jī)帶動(dòng)的織布機(jī)一、第一次技術(shù)革命的起點(diǎn)——紡織機(jī)的改革2、紡紗機(jī)的改革促進(jìn)織布機(jī)向機(jī)械化過(guò)渡。一、第一次技術(shù)革命53二、第一次技術(shù)革命的標(biāo)志——蒸汽機(jī)的發(fā)明與使用1、發(fā)明蒸汽機(jī)的前奏。

1690年，法國(guó)物理學(xué)家巴本提出了使蒸汽機(jī)冷凝，蒸汽能使圓筒中的活塞上下運(yùn)動(dòng)。塞維利發(fā)明了第一臺(tái)用于抽水的蒸汽機(jī)的“礦山之友”。英國(guó)人紐可門于1705—1706年間發(fā)明了技術(shù)上比塞維利蒸汽機(jī)先進(jìn)、實(shí)用價(jià)值較大的大氣蒸汽機(jī)。

二、第一次技術(shù)革命的標(biāo)志——蒸汽機(jī)的發(fā)明與使用1、發(fā)明蒸汽機(jī)54二、第一次技術(shù)革命的標(biāo)志——蒸汽機(jī)的發(fā)明與使用2．瓦特的雙向通用蒸汽機(jī)。

由于紐可門蒸汽機(jī)的運(yùn)動(dòng)是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，只能用于抽水，熱效率不高，功率不大。要想使蒸汽機(jī)成為通用的動(dòng)力機(jī)，在技術(shù)上必須解決兩個(gè)問(wèn)題：一是提高它的熱效率；二是將直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檫B續(xù)的圓周運(yùn)動(dòng)。二、第一次技術(shù)革命的標(biāo)志——蒸汽機(jī)的發(fā)明與使用2．瓦特的雙向55二、第一次技術(shù)革命的標(biāo)志——蒸汽機(jī)的發(fā)明與使用2．瓦特的雙向通用蒸汽機(jī)。

通過(guò)一系列改進(jìn)，1783年制成了第1臺(tái)雙向蒸汽機(jī)，1784年投入使用，熱效率大大提高，耗煤量?jī)H為紐可門機(jī)的三分之一。這種蒸汽機(jī)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(gè)世紀(jì)中掀起并主導(dǎo)了整個(gè)世界的產(chǎn)業(yè)革命。蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用的時(shí)代被稱為“蒸汽時(shí)代”。二、第一次技術(shù)革命的標(biāo)志——蒸汽機(jī)的發(fā)明與使用2．瓦特的雙向56第三節(jié)近代后期的科學(xué)成就一、天文學(xué)二、地質(zhì)學(xué)三、物理學(xué)四、化學(xué)五、生物學(xué)十九世紀(jì)世界自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)在此期間產(chǎn)生第三節(jié)近代后期的科學(xué)成就一、天文學(xué)十九世紀(jì)世界自然科學(xué)三57一、天文學(xué)1．天文觀測(cè)新發(fā)現(xiàn)

俄國(guó)多爾帕特天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)斯特魯維借助于折射望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了2200多顆新雙星。1781年，英國(guó)天文學(xué)家赫歇爾利用自制的大型反射望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了天王星。1846年，德國(guó)天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)加勒發(fā)現(xiàn)了海王星。一、天文學(xué)1．天文觀測(cè)新發(fā)現(xiàn)58一、天文學(xué)1．天文觀測(cè)新發(fā)現(xiàn)1839年，阿拉戈發(fā)明了銀板照相法，隨后照相術(shù)便被廣泛應(yīng)用于天文學(xué)研究之中。1840年，美國(guó)的德雷伯(J．W．Draper)利用大型望遠(yuǎn)鏡和照相術(shù)拍攝了第一張?jiān)铝帘砻娴恼掌?845年，德國(guó)的費(fèi)索(Fizeau)拍攝了第一張?zhí)?yáng)照片；1877年，米蘭的斯基伯雷利(G．Schiaparelli)公布了當(dāng)時(shí)最精確的火星表面圖片。一、天文學(xué)1．天文觀測(cè)新發(fā)現(xiàn)592．赫歇爾（Herschel）的恒星天文學(xué)赫歇爾利用統(tǒng)計(jì)方法研究了恒星的空間分布和運(yùn)動(dòng)。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(gè)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(cè)了太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，打破了太陽(yáng)及恒星靜止不動(dòng)的陳舊觀念。由于赫歇爾在恒星研究方面的成就，被譽(yù)為“恒星天文學(xué)之父”。

2．赫歇爾（Herschel）的恒星天文學(xué)赫歇爾利用統(tǒng)計(jì)方60

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(dú)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(duì)這條譜線有強(qiáng)烈的吸收能力。

3．天體物理的興起基爾霍夫的三定律：61

4.天體起源和演化假說(shuō)

(1)康德一拉普拉斯星云假說(shuō)(太陽(yáng)系起源假說(shuō))。1755年德國(guó)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(yáng)系起源的星云假說(shuō)。

1796年，法國(guó)天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家拉普拉斯(Laplace)出版了他的《宇宙論》，獨(dú)立提出了與康德星云假說(shuō)相似的假說(shuō)。他用牛頓力學(xué)詳細(xì)論證了太陽(yáng)系的演化過(guò)程，

4.天體起源和演化假說(shuō)(1)康德一拉普拉斯星云假說(shuō)(太陽(yáng)624.天體起源和演化假說(shuō)

(2)洛克耶的恒星演化理論。

1887年，英國(guó)的洛克耶根據(jù)恒星光譜的不同，提出了第一個(gè)恒星演化理論，認(rèn)為恒星是不斷變化的，不是一成不變的，把天體演化學(xué)由僅限于對(duì)太陽(yáng)系的起源和演化研究推進(jìn)到對(duì)一般恒星的研究。恒星起源和演化分為四個(gè)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。

4.天體起源和演化假說(shuō)(2)洛克耶的恒星演化理論。63二、地質(zhì)學(xué)1．水成論和火成論之爭(zhēng)

(1)水成論。

1695年，英國(guó)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(jì)，德國(guó)的魏納(Wegener)認(rèn)為，原始地球浸沒(méi)在原始海洋之中，所有的巖層是在海水中經(jīng)過(guò)結(jié)晶化、化學(xué)沉淀和機(jī)械沉淀堆積而成的。

二、地質(zhì)學(xué)1．水成論和火成論之爭(zhēng)64二、地質(zhì)學(xué)1．水成論和火成論之爭(zhēng)

(2)火成論。1740年，意大利威斯修道院院長(zhǎng)莫羅(AntonMoro)首先提出火成論，認(rèn)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(guó)地質(zhì)學(xué)家德馬列斯特(N．Desmarest)作了實(shí)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(guó)地質(zhì)學(xué)家赫頓(Hutton)在他的《地論》中發(fā)展了火成論。認(rèn)為地質(zhì)學(xué)上的諸現(xiàn)象是由各種力的作而引起的，尤其強(qiáng)調(diào)地球內(nèi)熱作用和地殼運(yùn)動(dòng)。二、地質(zhì)學(xué)1．水成論和火成論之爭(zhēng)65二、地質(zhì)學(xué)

2．災(zāi)變論與漸變論之爭(zhēng)

(1)災(zāi)變論。

災(zāi)變論的代表人物和集大成者是法國(guó)地質(zhì)學(xué)家、古生物學(xué)家和比較解剖學(xué)家居維葉(G．Cuvier）提出災(zāi)變論。二、地質(zhì)學(xué)2．災(zāi)變論與漸變論之爭(zhēng)66二、地質(zhì)學(xué)

2．災(zāi)變論與漸變論之爭(zhēng)

(2)漸變論。

漸變論的創(chuàng)始人是英國(guó)的業(yè)余科學(xué)家赫頓(JamesHutton)，他既是火成論者，又是漸變論者。漸變淪的代表人物是英國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家賴爾(CharlesLyell）在《地質(zhì)學(xué)原理——參照現(xiàn)在起作用的各種原因來(lái)解釋地球表面過(guò)去發(fā)生的變化的嘗試》（1830—1833年間共出了1—3卷）中，闡明了他的地質(zhì)漸變論思想

二、地質(zhì)學(xué)2．災(zāi)變論與漸變論之爭(zhēng)67三、物理學(xué)

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(guó)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、哲學(xué)家笛卡兒(ReneDescanes)在《哲學(xué)原理》一書中，就提出了運(yùn)動(dòng)不滅原理。第一次技術(shù)革命后，隨著蒸汽機(jī)的廣泛使用，迫切要求提高熱機(jī)的效率，從而促進(jìn)了人們對(duì)熱的本質(zhì)、熱與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究，這項(xiàng)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(xué)1．能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)68三、物理學(xué)

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(gè)以論文形式闡述能量守恒和轉(zhuǎn)化思想的是德國(guó)青年醫(yī)生邁爾(Mayer，1814—1878)，他是根據(jù)兩件觀察事實(shí)和哲學(xué)思維方法推出能量守恒和轉(zhuǎn)化思想的。

英國(guó)物理學(xué)家焦耳(J．Jaule)從1838—1878年，用了40年的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，寫了一篇總結(jié)性論文——《論熱的機(jī)械當(dāng)量》，公布了測(cè)定的熱功當(dāng)量的精確值，至此，能量守恒與轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)被廣為接受。

三、物理學(xué)1．能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的發(fā)現(xiàn)69三、物理學(xué)2、熱力學(xué)第二定律和分子物理學(xué)(1)熱力學(xué)第二定律。

1850年德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯和1851年英國(guó)物理學(xué)家凱爾文發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)第二定律。揭示了熱運(yùn)動(dòng)的自然過(guò)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(xué)，用以說(shuō)明熱力學(xué)第二定律。熵達(dá)到最大或可用的熱能最小時(shí)，熱機(jī)就不再做功，整個(gè)系統(tǒng)的能量守恒，處于熱平衡狀態(tài)。熵的概念說(shuō)明了熱力學(xué)過(guò)程的不可逆性。三、物理學(xué)2、熱力學(xué)第二定律和分子物理學(xué)70三、物理學(xué)2、熱力學(xué)第二定律和分子物理學(xué)

(2)統(tǒng)計(jì)物理的興起。

早在1826年，英國(guó)植物學(xué)家布朗(R．Brown)就發(fā)現(xiàn)了分子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，顯示了物質(zhì)分子處于永恒的熱運(yùn)動(dòng)之中。1857年，克勞修斯首先對(duì)熱力學(xué)定律做了動(dòng)力學(xué)解釋。麥克斯韋則用概率統(tǒng)計(jì)方法研究了分子運(yùn)動(dòng)，于1859年發(fā)現(xiàn)了氣體處于熱平衡時(shí)其分子數(shù)目按速度大小分布的定律。1868年，奧地利物理學(xué)家波爾茲曼(L．Boltzman)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(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)對(duì)熵做了統(tǒng)計(jì)幾率解釋。三、物理學(xué)2、熱力學(xué)第二定律和分子物理學(xué)71三、物理學(xué)

3．電磁理論的建立

(1)人們對(duì)電磁現(xiàn)象的早期認(rèn)識(shí)。18世紀(jì)中葉，人們已由摩擦生電發(fā)展到對(duì)天電和生物電的認(rèn)識(shí)1745年，荷蘭人馬森布羅克、枯內(nèi)渥斯和德國(guó)人克萊斯特各自獨(dú)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。美國(guó)電學(xué)家富蘭克林(BenjminFranklin)用萊頓瓶做了許多實(shí)驗(yàn)，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(xué)3．電磁理論的建立72三、物理學(xué)

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(xué)家伏打(A1essandroVolta，1745—1827)對(duì)生物電發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，指出蛙腿起到了兩塊金屬之間產(chǎn)生電流的敏感驗(yàn)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(rèn)識(shí)到這種電效應(yīng)比摩擦發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電效應(yīng)要強(qiáng)?；谶@種認(rèn)識(shí)，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(gè)電池，獲得了連續(xù)電流，揭開(kāi)了電力革命的序幕，電技術(shù)由此產(chǎn)生。

三、物理學(xué)3．電磁理論的建立73三、物理學(xué)

3．電磁理論的建立

(3)靜電力大小的測(cè)定。英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許(HenryCarendish)最早作了關(guān)于電的分布實(shí)驗(yàn)。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(guó)物理學(xué)家?guī)靵?C．A．Coulomb）提出了“帶同種電的兩個(gè)小球之間的斥力與兩球中心點(diǎn)距離的平方成反比”的重要理論?！獛?kù)侖定律

三、物理學(xué)3．電磁理論的建立74三、物理學(xué)

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(jì)，丹麥哥本哈根大學(xué)教授奧斯特(H.C.Oersled)發(fā)現(xiàn)：有電流通過(guò)的導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，第一次揭示了電與磁的本質(zhì)聯(lián)系。法國(guó)物理學(xué)家安培(A.M.Ampere）研究了電流間的相互作用。1831年，英國(guó)化學(xué)家和物理學(xué)家法拉第(M.Faraday）電與磁“互生”現(xiàn)象必須在運(yùn)動(dòng)中才能發(fā)生。三、物理學(xué)3．電磁理論的建立75三、物理學(xué)

3．電磁理論的建立

(5)電磁理論的建立。

19世紀(jì)50—60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋(J.C.Maxwell)補(bǔ)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(xué)說(shuō)。1888年，德國(guó)物理學(xué)家赫茲(H.R.Hertz)用萊頓瓶的間隙放電證實(shí)了電磁波的存在。三、物理學(xué)3．電磁理論的建立76四、化學(xué)

1．氧化燃燒理論取代燃素說(shuō)

(1)燃素說(shuō)。

(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(xué)院，把助燃?xì)怏w正式定名為氧，從此結(jié)束了燃素說(shuō)對(duì)化學(xué)界的統(tǒng)治，為建立氧化燃燒理論奠定了基礎(chǔ)。

四、化學(xué)1．氧化燃燒理論取代燃素說(shuō)77四、化學(xué)

2．原子一分子論的建立

(1)道爾頓的原子論。1808年，在《化學(xué)哲學(xué)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(xué)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(shuō)。1811年，發(fā)表了《原子相對(duì)質(zhì)量的測(cè)定方法及原子進(jìn)入化合物時(shí)數(shù)目比例的確定》。首次引入分子概念，提出分子假說(shuō)，解決了存在半個(gè)原子的矛盾。還依據(jù)原子一分子假說(shuō)，測(cè)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(xué)2．原子一分子論的建立78四、化學(xué)

3．有機(jī)化學(xué)的興起

(1)尿素的人工合成。德國(guó)青年化學(xué)家維勒于1828年發(fā)表了《論尿素的人工制成》，公布了用無(wú)機(jī)物合成尿素的方法。第一次證明了有機(jī)物與無(wú)機(jī)物之間沒(méi)有不可逾越的鴻溝，開(kāi)創(chuàng)了人工合成有機(jī)物的新紀(jì)元。(2)有機(jī)結(jié)構(gòu)理論的確立。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)推動(dòng)了有機(jī)化學(xué)理論的發(fā)展，許多化學(xué)在有機(jī)結(jié)構(gòu)理論研究中取得了積極成果，這些成果為有機(jī)結(jié)構(gòu)理論的確立鋪平了道路。四、化學(xué)3．有機(jī)化學(xué)的興起79四、化學(xué)

4．化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)

(1)化學(xué)元素周期律發(fā)現(xiàn)的背景及知識(shí)準(zhǔn)備。19世紀(jì)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(dāng)時(shí)原子價(jià)概念已確立起來(lái)，意大利科學(xué)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(cè)定，為元素周期律的發(fā)現(xiàn)提供了可靠的數(shù)據(jù)。科學(xué)家們對(duì)當(dāng)時(shí)已有的元素從不同角度進(jìn)行了分類，據(jù)統(tǒng)計(jì)大約有50種分類法。四、化學(xué)4．化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)804．化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)(2)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(xué)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(kāi)發(fā)表。1871年，門捷列夫又在《化學(xué)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(yù)告了“類鋁”、“類硼”、“類硅”等元素的存在，并根據(jù)它們?cè)谥芷诒碇械奈恢茫A(yù)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(cè)定。4．化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)(2)門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律。81五、生物學(xué)

1．細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立

17世紀(jì)英國(guó)科學(xué)家胡克首先提出細(xì)胞這一名稱，一直沿用至今。細(xì)胞學(xué)說(shuō)建立于19世紀(jì)30年代末。它應(yīng)歸功于德國(guó)植物學(xué)家施萊登和動(dòng)物學(xué)家施旺。1838年，施萊登寫了《論植物的發(fā)生》一文，提出了植物構(gòu)造學(xué)說(shuō)。1839年，施旺把施萊登的觀點(diǎn)推廣到整個(gè)生物界，在《動(dòng)植物結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)相似性的顯微鏡研究》中，用大量資料證明：細(xì)胞是一切生物的基本單位。并提出了“細(xì)胞學(xué)說(shuō)”。

五、生物學(xué)1．細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立82五、生物學(xué)

2．進(jìn)化論的創(chuàng)立

(1)生物進(jìn)化思想的萌芽。第一個(gè)系統(tǒng)地提出進(jìn)化論思想的是法國(guó)博物學(xué)家拉馬克1809年，在《動(dòng)物哲學(xué)》書中第一次成功地描述了動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程。(2)達(dá)爾文進(jìn)化論。達(dá)爾文經(jīng)過(guò)5年的科學(xué)考察和20多年的動(dòng)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(guò)自然選擇或生存斗爭(zhēng)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(jìn)化論思想。五、生物學(xué)2．進(jìn)化論的創(chuàng)立83五、生物學(xué)

3．孟德?tīng)柡臀核孤倪z傳理論

(1)孟德?tīng)柕倪z傳定律。孟德?tīng)柼岢隽藘蓷l著名的遺傳定律：第一，分離定律；第二，獨(dú)立分配定律。(2)魏斯曼的遺傳學(xué)說(shuō)。19世紀(jì)末，在遺傳學(xué)研究中的代表人物是德國(guó)動(dòng)物學(xué)家、新達(dá)爾文主義者魏斯曼，通過(guò)對(duì)蠅類的進(jìn)化、水蚤的生殖行為、切割鼠尾對(duì)遺傳的影響等研究，于1892年提出了種質(zhì)連續(xù)學(xué)說(shuō)。五、生物學(xué)3．孟德?tīng)柡臀核孤倪z傳理論84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(jì)下半葉，資本主義已由自由競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展到壟斷，壟斷階段的大生產(chǎn)要求有強(qiáng)大而集中的能源。要求尋找一個(gè)既集中、靈活而又經(jīng)濟(jì)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(dòng)力的技術(shù)革命便應(yīng)運(yùn)而生，稱雄一時(shí)的蒸汽機(jī)時(shí)代即將過(guò)去?！娏Ω锩?/p>

第四節(jié)第二次技術(shù)革命一、第二次技術(shù)革命的前奏85一、第二次技術(shù)革命的前奏電力革命與以蒸汽機(jī)為標(biāo)志的第一次技術(shù)革命不同：是在理論指導(dǎo)下進(jìn)行的。18世紀(jì)以來(lái)，對(duì)電子有了初步認(rèn)識(shí)，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(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā)明制造奠定了理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互作用可以產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，發(fā)明了第一個(gè)電動(dòng)機(jī)。法拉第和亨利等人造出了電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的雛形，成為第二次技術(shù)革命的發(fā)端。

一、第二次技術(shù)革命的前奏電力革命與以蒸汽機(jī)為標(biāo)志的第一次技術(shù)86二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用1．發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生及發(fā)展。

1831年，法國(guó)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(tái)手搖永磁式發(fā)電機(jī)。1834年，英國(guó)倫敦儀器制造商克拉克制成第一臺(tái)商用發(fā)電機(jī)，此后這種發(fā)電機(jī)在倫敦廣為應(yīng)用。后來(lái)，配置了由安培設(shè)計(jì)的機(jī)械整流器，使發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電變成直流電。

二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)871．發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生及發(fā)展永磁式發(fā)電機(jī)是使用永久磁鐵式天然磁鐵作為磁場(chǎng)，由于受磁鐵本身磁強(qiáng)的限制不可能提供強(qiáng)大的電力，為了克服這一缺點(diǎn)，許多科學(xué)家和工程技術(shù)人員進(jìn)行了研究。1866年底，“近代德國(guó)科學(xué)技術(shù)之父”西門子等人發(fā)展并展示了自激式發(fā)電機(jī)的原理。用電磁鐵取代了永久磁鐵，并用發(fā)電機(jī)發(fā)出的電作為自身電磁鐵的電源，即自激式發(fā)電機(jī)。

二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用1．發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生及發(fā)展二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

881．發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生及發(fā)展在制造發(fā)電機(jī)的同時(shí)，科技工作者已開(kāi)始了電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造。運(yùn)用電流交變所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體，感應(yīng)出電流，轉(zhuǎn)子電流和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生的電磁力矩就使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)才隨之完善起來(lái)。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用1．發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生及發(fā)展二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

892．電燈的發(fā)明與應(yīng)用。

1847年，斯提特提出用高熔點(diǎn)的鉑銥合金作燈絲材料，但由于抽真空技術(shù)沒(méi)解決。1878年英國(guó)約瑟夫·斯萬(wàn)制成了第一個(gè)令人滿意的用碳絲作燈絲的燈泡。1879年10月21日，愛(ài)迪生經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)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(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用2．電燈的發(fā)明與應(yīng)用。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

902．電燈的發(fā)明與應(yīng)用。

1880年，斯萬(wàn)獲得了制造高真空燈泡的專利，1883年又獲得了改進(jìn)制作燈絲材料的專利，與愛(ài)迪生展開(kāi)了競(jìng)爭(zhēng)。繼愛(ài)迪生——斯萬(wàn)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(LangmuirIrving)在燈泡內(nèi)充入惰性氣體，使燈泡壽命更加延長(zhǎng)。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用2．電燈的發(fā)明與應(yīng)用。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

913．遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。

最先成功地研究高壓輸電的是法國(guó)電氣工程師德普勒。1882年，用一臺(tái)容量為3匹馬力的直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電，在慕尼黑國(guó)際展覽會(huì)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)碾娛侵绷麟?，而?dāng)時(shí)又不可能直接從直流發(fā)電機(jī)獲得極高電壓，這就促成了交流發(fā)電機(jī)和變壓器的研制。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用3．遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

923．遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。

意大利物理學(xué)家和電氣工程師格·費(fèi)拉里斯根據(jù)兩相的交流電能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的原理，于1885—1888年提出了用兩相交流電進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電的思想。塞爾維亞著名的電氣工程師特斯拉進(jìn)行了兩相電流和發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)。1896年美國(guó)在尼亞加拉建造的水電站，就是兩相電流水電站，但是兩相電流后來(lái)沒(méi)能得到廣泛推廣。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用3．遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

933．遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。

為了更合理地解決遠(yuǎn)距離輸電問(wèn)題，俄國(guó)工程師多里沃一多布羅沃爾斯基提出了三相交流電輸電問(wèn)題。多里沃—多布羅沃爾斯基研制出了三相電流的發(fā)電機(jī)。1891年展示了用三相交流電傳輸電能達(dá)170公里的技術(shù)，并展示了他的三相交流發(fā)電機(jī)。使電能在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用3．遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

943．遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。

1883年L．高蘭德和吉布斯根據(jù)法拉第電磁理論發(fā)明了第一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的變壓器，為高壓交流輸電創(chuàng)造了條件。1896年美國(guó)尼亞加拉水電站把發(fā)電機(jī)發(fā)出的5000伏電壓的電用變壓器升到11000伏，并送到40公里以外的距離。19世紀(jì)90年代開(kāi)始的遠(yuǎn)距離輸電的電壓不斷提高，到1912年達(dá)到140千伏。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用3．遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

954．無(wú)線電技術(shù)的發(fā)明。電磁理論引出的另一項(xiàng)重大的電技術(shù)發(fā)明是無(wú)線電波的發(fā)射和接收，它開(kāi)創(chuàng)了“弱電”利用的新領(lǐng)域。1890年和1894年，法國(guó)的布冉利和英國(guó)的洛奇制成和改進(jìn)了無(wú)線電波接收器。1895年5月9日波波夫當(dāng)眾表演了他發(fā)明的無(wú)線電接收機(jī)，后來(lái)蘇聯(lián)政府把這一天命名為“無(wú)線電發(fā)明日”。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用4．無(wú)線電技術(shù)的發(fā)明。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

964．無(wú)線電技術(shù)的發(fā)明。

意大利的馬可尼在1901年成功地完成了英國(guó)和加拿大之間的無(wú)線電通信，肯定了用電波進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)的威力。1902年，美國(guó)電氣工程師肯涅利和英國(guó)的亥維塞分別發(fā)現(xiàn)了電離層，證實(shí)了無(wú)線電波長(zhǎng)距離傳遞的可能性。此后，無(wú)線電技術(shù)廣泛應(yīng)用，人們開(kāi)始進(jìn)入了電氣時(shí)代。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

——電機(jī)的發(fā)明和電力的應(yīng)用4．無(wú)線電技術(shù)的發(fā)明。二、第二次技術(shù)革命的標(biāo)志

97

電的廣泛應(yīng)用（最顯著的成就）發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電廠電氣產(chǎn)品內(nèi)燃機(jī)的創(chuàng)制和使用化工技術(shù)的發(fā)展鋼鐵工業(yè)等傳統(tǒng)工業(yè)的進(jìn)步內(nèi)燃機(jī)的創(chuàng)制人類進(jìn)入“電氣時(shí)代”

新交通工具—汽車、飛機(jī)石油工業(yè)產(chǎn)生

影響——極大地改變和豐富了人們的生活

第二次技術(shù)革命電的廣泛應(yīng)用發(fā)電機(jī)內(nèi)燃機(jī)的創(chuàng)制和使用化工技術(shù)的發(fā)展鋼鐵工98三、第二次技術(shù)革命的意義

1、生產(chǎn)力的發(fā)展電氣時(shí)代所創(chuàng)造的社會(huì)生產(chǎn)力，是蒸汽時(shí)代望塵莫及的。美國(guó)1860年工業(yè)生產(chǎn)僅居世界第4位，產(chǎn)值僅為資本主義世界的百分之十。由于廣泛使用電力，1890年則增加9倍，超過(guò)大英帝國(guó)，居世界第一。直到現(xiàn)在，電力工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r和電力的應(yīng)用程度仍是判斷一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)是否發(fā)達(dá)的一個(gè)重要標(biāo)志。三、第二次技術(shù)革命的意義1、生產(chǎn)力的發(fā)展992、現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展與新興學(xué)科的建立

現(xiàn)代自然科學(xué)是從19世紀(jì)末20世紀(jì)初開(kāi)始的。19世紀(jì)末，自然科學(xué)開(kāi)始了革命性發(fā)展，20世紀(jì)雖然經(jīng)歷了兩次世界大戰(zhàn)和世界性經(jīng)濟(jì)危機(jī)的干擾，自然科學(xué)在物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科取得了重大突破，而且出現(xiàn)了橫斷科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等新學(xué)科。二次世界大戰(zhàn)后出現(xiàn)的以電子計(jì)算機(jī)、原子能和航天技術(shù)為代表的第三次技術(shù)革命。2、現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展與新興學(xué)科的建立現(xiàn)代自然科學(xué)是從19100復(fù)習(xí)思考題1.簡(jiǎn)述開(kāi)普勒、伽利略和牛頓的主要貢獻(xiàn)。2.簡(jiǎn)述哥白尼日心說(shuō)的基本觀點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述第一次技術(shù)革命的特點(diǎn)。4.近代科學(xué)包括哪些學(xué)科?各有哪些主要成就?5.簡(jiǎn)述十九世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)的意義。6.試析第一次技術(shù)革命發(fā)源于英國(guó)的原因。7.近代技術(shù)革命如何導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)革命？8.試析近代科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的社會(huì)條件。復(fù)習(xí)思考題1.簡(jiǎn)述開(kāi)普勒、伽利略和牛頓的主要貢獻(xiàn)。101第三章近代科學(xué)技術(shù)

第三章近代科學(xué)技術(shù)102自然科技的近代所謂近代，大約從公元15世紀(jì)下半葉——19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，又可分為前后兩個(gè)時(shí)期。前期約從公元15世紀(jì)下半葉——18世紀(jì)中葉；后期約從18世紀(jì)中葉——19世紀(jì)末20世紀(jì)初。自然科技的近代所謂近代，大約從公元15世紀(jì)下半葉——19世紀(jì)103第一節(jié)近代前期自然科學(xué)的產(chǎn)生一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成五、數(shù)學(xué)的發(fā)展第一節(jié)近代前期自然科學(xué)的產(chǎn)生一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)104一、近代前期科學(xué)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(jì)之后，科學(xué)以意想不到的神奇速度一下發(fā)展起來(lái)，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(jìn)的科學(xué)技術(shù)作依托，另一方面又為科學(xué)技術(shù)發(fā)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(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景1．資本主義生產(chǎn)方式的興起105一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2．航海探險(xiǎn)

隨著資本主義的發(fā)展，需要充足的原料、資金、勞動(dòng)力和市場(chǎng)，急需打開(kāi)通往外界的通道，于是一些冒險(xiǎn)家先后組織船隊(duì)進(jìn)行航海探險(xiǎn)。最先組織大規(guī)模航海探險(xiǎn)的國(guó)家是葡萄牙和西班牙。他們?cè)缇屠煤胶５椒侵蘼訆Z黑奴，尋找黃金和象牙。一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2．航海探險(xiǎn)106一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2．航海探險(xiǎn)

航海探險(xiǎn)直接或間接地推動(dòng)了科學(xué)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(duì)地球的認(rèn)識(shí)；同時(shí)，它也推動(dòng)了天文學(xué)、大地測(cè)量學(xué)、數(shù)學(xué)和力學(xué)的發(fā)展。航海探險(xiǎn)開(kāi)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(jiàn)所聞豐富了他們的頭腦和思想。

一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景2．航海探險(xiǎn)107一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3．文藝復(fù)興

文藝復(fù)興發(fā)生在公元14—16世紀(jì)，它是資產(chǎn)階級(jí)在意識(shí)形態(tài)領(lǐng)域發(fā)動(dòng)的一場(chǎng)反封建、反宗教的文化運(yùn)動(dòng)，爭(zhēng)取政治上的統(tǒng)治權(quán)。文藝復(fù)興首先在意大利出現(xiàn)，后來(lái)遍及歐洲各國(guó)。

一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3．文藝復(fù)興108一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3．文藝復(fù)興

文藝復(fù)興的基本內(nèi)容可以概括為：提倡人權(quán)，反對(duì)神權(quán)；提倡人性，反對(duì)神性；歌頌世俗，蔑視天堂；推崇理性，反對(duì)神啟?？梢?jiàn)，文藝復(fù)興具有明顯的反封建、反宗教的傾向性，是一場(chǎng)思想解放運(yùn)動(dòng)。文藝復(fù)興的主要代表人物有但丁、薄伽丘、達(dá)·芬奇、塞萬(wàn)提斯、莎士比亞、哥白尼等人。一、近代前期科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生的歷史背景3．文藝復(fù)興109二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)1．哥白尼的生平及學(xué)說(shuō)

哥白尼(NicolausCopernicus，1473一1543)1506—1512期間，用了6年時(shí)間寫下了代表作——《天體運(yùn)行論》，創(chuàng)立了近代天文學(xué)。成書后又用了30年的時(shí)間進(jìn)行修改，書中所有27個(gè)例子，25個(gè)是他自己觀察所得?！短祗w運(yùn)行論》標(biāo)志系統(tǒng)的太陽(yáng)中心說(shuō)的形成。

二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)1．哥白尼的生平及學(xué)說(shuō)110二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)《天體運(yùn)行論》

第一卷是宇觀概論，介紹日心說(shuō)的基本觀點(diǎn)，論證地球是太陽(yáng)的一個(gè)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(yùn)動(dòng)；第三卷是講太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的計(jì)算方法；第四卷是講月亮運(yùn)動(dòng)；第五、六卷是講行星的運(yùn)動(dòng)，推算星歷表，預(yù)告星位。二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)《天體運(yùn)行論》111二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)太陽(yáng)中心說(shuō)的基本觀點(diǎn)：

太陽(yáng)是宇宙的中心，行星都繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，地球是圍繞太陽(yáng)運(yùn)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(yùn)行，行星在太陽(yáng)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(gè)月、80天（后來(lái)精確測(cè)量為88天）；恒星固定在天球上。

二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)太陽(yáng)中心說(shuō)的基本觀點(diǎn)：112日心說(shuō)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(jì)上半葉才被發(fā)現(xiàn)。地動(dòng)拋物：解釋這個(gè)現(xiàn)象需要對(duì)亞里斯多德的運(yùn)動(dòng)學(xué)革命。日心說(shuō)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113二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)2．布魯諾和伽利略對(duì)哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)的捍衛(wèi)和發(fā)展(1)布魯諾的捍衛(wèi)和發(fā)展。

他是哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)的忠實(shí)捍衛(wèi)者和發(fā)展者，在近代科學(xué)史上是向宗教神學(xué)斗爭(zhēng)的勇士。1584年，他在英國(guó)出版了《論無(wú)限性、宇宙和諸世界》，宣傳并發(fā)揮了哥白尼的太陽(yáng)中心說(shuō)，提出了多太陽(yáng)系和宇宙無(wú)限性思想。在哲學(xué)上，他認(rèn)為最好的哲學(xué)是“最符合于自然的真理”。

二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)2．布魯諾和伽利略對(duì)哥白114二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)2．布魯諾和伽利略對(duì)哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)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(yuǎn)鏡觀察天空時(shí)發(fā)現(xiàn)：太陽(yáng)有黑子；月亮有山谷；木星猶如一個(gè)小太陽(yáng)系，有4顆衛(wèi)星；還證實(shí)了哥白尼所說(shuō)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(duì)話》，分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(yáng)中心說(shuō)的立場(chǎng)。二、哥白尼太陽(yáng)中心說(shuō)向宗教神學(xué)的挑戰(zhàn)2．布魯諾和伽利略對(duì)哥白115三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊1．維薩留斯對(duì)解剖學(xué)的新貢獻(xiàn)

維薩留斯堅(jiān)持親自主刀解剖，按系統(tǒng)敘述了人體結(jié)構(gòu)；同時(shí)，用事實(shí)批駁了宗教宣揚(yáng)的在人體內(nèi)存在“復(fù)活骨”以及男人的肋骨比女人少一根的胡說(shuō)。人體內(nèi)根本不存在什么永不毀壞的“復(fù)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(xué)的基礎(chǔ)。三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊1．維薩留斯對(duì)解剖學(xué)的新貢116三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊2．塞爾維特發(fā)現(xiàn)血液小循環(huán)

塞爾維特(1511—1553)是西班牙醫(yī)生，是維薩留斯的同學(xué)。通過(guò)對(duì)人體解剖生理學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)了血液小循環(huán)(心肺循環(huán))。1553年，他出版了《基督教的復(fù)興》一書，其中用6頁(yè)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(duì)宗教的沖擊2．塞爾維特發(fā)現(xiàn)血液小循環(huán)117三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論

哈維(1578—1657)是英國(guó)生理學(xué)家，解剖過(guò)七十多種動(dòng)物，觀察其心臟搏動(dòng)，發(fā)現(xiàn)心臟每分鐘大約跳動(dòng)72次，1小時(shí)，心臟排出的血量為相當(dāng)于人體重量的1.5倍。哈維意識(shí)到可能是血液在全身沿著一條閉合路線作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論118三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論

哈維意識(shí)到：血液從右心室輸出的靜脈血經(jīng)過(guò)肺部變?yōu)閯?dòng)脈血，然后通過(guò)左心耳進(jìn)入左心室；從左心室搏出的動(dòng)脈血，沿動(dòng)脈到達(dá)全身，然后再沿靜脈回到心臟。他還預(yù)言：在動(dòng)脈和靜脈的末端必定有一種微小的通道(毛細(xì)血管)把二者聯(lián)結(jié)起來(lái)，這就是血液大循環(huán)。用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)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(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論119三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)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(dòng)物的心血運(yùn)動(dòng)及解剖學(xué)研究》，闡明了他的血液循環(huán)理論。由于哈維貢獻(xiàn)，他被譽(yù)為“近代生理學(xué)之父”。哈維去世后，意大利解剖學(xué)家馬爾比基、荷蘭科學(xué)家列文虎克分別于1660年和1688年通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)了毛細(xì)血管，證實(shí)了哈維的在動(dòng)、靜脈末端有通過(guò)毛細(xì)血管把二者相連的預(yù)言。三、血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)宗教的沖擊3．哈維確立血液循環(huán)理論120四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成自然科學(xué)從宗教神學(xué)的禁錮中解放出來(lái)，首先發(fā)展并成熟起來(lái)、形成獨(dú)立體系的是經(jīng)典力學(xué)。

經(jīng)典力學(xué)體系的形成不是哪一個(gè)人的功勞，而是一批科學(xué)家共同努力的結(jié)果。這些科學(xué)家主要有伽利略、開(kāi)卜勒、惠更斯、胡克、哈雷、牛頓等。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成自然科學(xué)從宗教神學(xué)的禁錮中解放出來(lái)，首121四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)

(1)發(fā)現(xiàn)了自由落體定律。

在伽利略時(shí)代人們對(duì)物體下落的認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面開(kāi)展了工作（落體下落距離跟運(yùn)動(dòng)時(shí)間的平方成正比）。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)122四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)

（2）發(fā)現(xiàn)慣性運(yùn)動(dòng)

伽利略又發(fā)現(xiàn)了慣性運(yùn)動(dòng)，推翻了亞里士多德關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)必須有力連續(xù)作用的觀點(diǎn)（亞里斯多德的動(dòng)力學(xué)理論：力是運(yùn)動(dòng)的原因）。慣性運(yùn)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)證明了物體不僅有保持其靜止?fàn)顟B(tài)不變的特性，而且有保持其勻速直線運(yùn)動(dòng)不變的特性；物體維持其原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并不需要外力，外力是改變其原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因（外力不是維持運(yùn)動(dòng)的原因，而只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因）。

四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)123四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)

(3)發(fā)展了拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡理論。

伽利略用幾何方法證明：一個(gè)平拋可以分解為兩種運(yùn)動(dòng)：一是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)慣性原理，它使物體始終保持這一運(yùn)動(dòng)不變；另一個(gè)是在引力作用下，沿垂直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)，這一運(yùn)動(dòng)使物體在這個(gè)方向上的速度按時(shí)間成正比地增加。這兩種運(yùn)動(dòng)綜合起來(lái)，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(shí)射程最遠(yuǎn)。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)124四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)伽利略在動(dòng)力學(xué)上的成就，集中反映在他的《關(guān)于力學(xué)和位置運(yùn)動(dòng)的兩種新科學(xué)的對(duì)話與數(shù)學(xué)證明》(簡(jiǎn)稱《關(guān)于兩種新科學(xué)的對(duì)話》)一書中，這本書的出版標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科的誕生。伽利略創(chuàng)立的實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的科學(xué)研究方法也成為經(jīng)典方法，對(duì)整個(gè)近代科學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成1．伽利略對(duì)經(jīng)典力學(xué)的貢獻(xiàn)125四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成2．開(kāi)普勒對(duì)天體之間作用力的研究及其影響

開(kāi)普勒(JohannesKepler，1571—1630)是德國(guó)第一位偉大的新教徒數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家。1596年，他發(fā)表了《宇宙的奧秘》。1609年，開(kāi)普勒發(fā)表了《新天文學(xué)》一書和《論火星運(yùn)動(dòng)》一文，公布了兩個(gè)定律：第一定律（軌道定律）：所有行星都沿橢圓軌道運(yùn)行，太陽(yáng)位于這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二定律（面積定律）：太陽(yáng)至行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成2．開(kāi)普勒對(duì)天體之間作用力的研究及其影126四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成2．開(kāi)普勒對(duì)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(yùn)行的第三定律，即周期定律。他發(fā)現(xiàn)，行星繞日運(yùn)行周期的平方與它到太陽(yáng)的平均距離的立方成正比。開(kāi)普勒運(yùn)用這一定律算出了當(dāng)時(shí)已知的太陽(yáng)系六大行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星)的運(yùn)行周期和與太陽(yáng)的平均距離，榮獲“太空律師”的美名。

在研究火星運(yùn)動(dòng)的真實(shí)軌道時(shí)，發(fā)現(xiàn)觀察值與按照哥白尼學(xué)說(shuō)推算出的值有0.133°(即約8ˊ)的差數(shù)。他大膽地改用橢圓進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果與觀察值完全吻合。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成2．開(kāi)普勒對(duì)天體之間作用力的研究及其影127四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

(1)惠更斯的工作。

惠更斯(ChristanHuyRens，1629一1695)是荷蘭物理學(xué)家，是英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的外籍會(huì)員，在科學(xué)上有很多成就，牛頓稱他是盡善盡美的科學(xué)家。通過(guò)對(duì)自己發(fā)明的鐘擺進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)物體保持圓周運(yùn)動(dòng)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(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)128四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

(2)胡克的工作。

胡克長(zhǎng)期從事物理學(xué)和天文學(xué)研究，并自制儀器。根據(jù)彈簧實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，提出了胡克定律；用自制的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞。1674年，胡克在《從觀察角度證明地球周年運(yùn)動(dòng)的嘗試》一文中，提出了關(guān)于天體引力問(wèn)題的三個(gè)假設(shè)，并明確認(rèn)識(shí)到力和距離的平方成反比。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)129四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

(3)牛頓對(duì)萬(wàn)有引力定律的貢獻(xiàn)。

1665—1666年，牛頓通過(guò)對(duì)地球?qū)υ虑虻囊ρ芯俊＊?dú)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(rèn)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(duì)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(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)130四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

(3)牛頓對(duì)萬(wàn)有引力定律的貢獻(xiàn)。

至于萬(wàn)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(jìn)行推論，以及自己努力而獲得的。萬(wàn)有引力定律表明：任何兩個(gè)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(gè)物體之間，故稱為萬(wàn)有引力。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)131四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)

牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的特殊功績(jī)?cè)谟冢?/p>

第一，他把其他科學(xué)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(jì)算出這種引力的大?。坏谌?，證明了任何兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力可以看作集中作用于物體的質(zhì)點(diǎn)上；第四，從萬(wàn)有引力定律可以推出行星運(yùn)動(dòng)的三定律。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成3．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)132四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成4．牛頓對(duì)經(jīng)典力學(xué)的綜合

1678—1684年，牛頓完成了引力問(wèn)題的論證。1687年，在哈雷的支持下，出版了他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，第一次把地面力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，建立起經(jīng)典力學(xué)體系，完成了近代自然科學(xué)史上第一次大綜合。四、經(jīng)典力學(xué)體系的形成4．牛頓對(duì)經(jīng)典力學(xué)的綜合133牛頓力學(xué)體系的建立（一）牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律牛頓運(yùn)動(dòng)第三定律牛頓力學(xué)體系的建立（一）牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律134牛頓力學(xué)體系的建立（一）牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律：除非受到外來(lái)的作用力，否則物體的速度(v)會(huì)保持不變。也叫做慣性定律：物體都具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性。

牛頓運(yùn)動(dòng)第二定律：質(zhì)量為m的物體動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(gè)作用力都有一個(gè)方向相反大小一樣的反作用力。牛頓力學(xué)體系的建立（一）牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律：除非受到外來(lái)的作用135牛頓力學(xué)體系的建立（二）萬(wàn)有引力定律向心力F=m·v2/r——惠更斯r是行星和太陽(yáng)的距離，v是行星運(yùn)動(dòng)的線速度，m是行星的質(zhì)量。由v=2πr/T得F=4π2()r3T2mr2r3T2——開(kāi)普勒（行星運(yùn)動(dòng)第三定律）Ｆ∝m′m/r2F=G

m′mr2牛頓力學(xué)體系的建立（二）萬(wàn)有引力定律向心力F=m·v2/r136

在萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中,第谷、開(kāi)普勒、牛頓各作了哪些工作？各有哪些貢獻(xiàn)？思考一：在萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中,第谷、開(kāi)普勒、牛頓各作了哪些137

第谷——經(jīng)過(guò)連續(xù)20年的觀測(cè)，獲得了大量的數(shù)據(jù)資料，

——為發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)和規(guī)律準(zhǔn)備了十分豐富和準(zhǔn)確的感性材料。第谷——經(jīng)過(guò)連續(xù)20年的觀測(cè)，獲得了大量的數(shù)據(jù)資料138

開(kāi)普勒——以感性材料為基礎(chǔ)，開(kāi)動(dòng)腦筋，反復(fù)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)象間的真實(shí)聯(lián)系，提出了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律，科學(xué)地回答了“行星是怎樣運(yùn)動(dòng)的”問(wèn)題。

——邁入了理性認(rèn)識(shí)的大門。開(kāi)普勒——以感性材料為基礎(chǔ)，開(kāi)動(dòng)腦筋，反復(fù)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)139

牛頓——發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，回答了“行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)”的問(wèn)題。

——完成了對(duì)這個(gè)問(wèn)題由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程。牛頓——發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，回答了“行星為什么這樣1402、開(kāi)普勒為什么能認(rèn)識(shí)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?3、牛頓為什么能比別人看得更遠(yuǎn)些?——他停留在觀測(cè)水平，未能對(duì)這些感性材料正確地進(jìn)行加工制作?！\(yùn)用理性思維，對(duì)第谷留下的感性材料進(jìn)行了正確的加工制作。思考二：1、第谷為什么沒(méi)能認(rèn)識(shí)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?

2、開(kāi)普勒為什么能認(rèn)識(shí)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?3、牛頓為什么能比別人141牛頓——在前人的基礎(chǔ)上，運(yùn)用了自己的