1、17世紀(jì)至20世紀(jì)初的自然科學(xué) 主干知識17世紀(jì)至20世紀(jì)初的自然科學(xué)1近代數(shù)學(xué)的建立：17世紀(jì)，數(shù)學(xué)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了從常量數(shù)學(xué)到變量數(shù)學(xué)的轉(zhuǎn)折。法國學(xué)者笛卡爾創(chuàng)立的解析幾何學(xué)與牛頓和萊布尼茨建立的微積分學(xué)不僅給變量數(shù)學(xué)奠定了基礎(chǔ)，而且給整個自然科學(xué)，特別是物理學(xué)提供了有效的運(yùn)算方法和推理工具。解析幾何學(xué)實(shí)現(xiàn)了幾何和代數(shù)的結(jié)合，把形與數(shù)統(tǒng)一起來。解析幾何是研究和解決某些運(yùn)動變化問題的有力工具，因此，笛卡爾實(shí)際上把變量引進(jìn)了數(shù)學(xué)，成為數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。英國科學(xué)家牛頓和德意志數(shù)學(xué)家萊布尼茨，在許多科學(xué)家工作的基礎(chǔ)上，分別獨(dú)立地建立了微積分學(xué)，從而使精密的測量和變量計算有了可能。解析幾何、微積分

2、以前的數(shù)學(xué)稱為“初等數(shù)學(xué)”，它是建立在常量計算的基礎(chǔ)上，算術(shù)、幾何等都是如此。解析幾何、微積分發(fā)明后，數(shù)學(xué)進(jìn)入了一個新的以變數(shù)為主要研究對象的領(lǐng)域，稱為“高等數(shù)學(xué)”。從常量數(shù)學(xué)向變量數(shù)學(xué)的轉(zhuǎn)變，在人類的認(rèn)識史上是一次巨大的飛躍。2牛頓力學(xué)體系的建立：牛頓發(fā)表自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，提出了物體機(jī)械運(yùn)動的三大定律和萬有引力定律。人們把牛頓力學(xué)體系的建立作為近代科學(xué)形成的標(biāo)志。根據(jù)牛頓理論的推測，1846年發(fā)現(xiàn)了海王星，1930年發(fā)現(xiàn)了冥王星。3電磁學(xué)的成就：17世紀(jì)初，英國人吉爾伯特發(fā)現(xiàn)天然磁石性質(zhì)，把“電”用到英語中。丹麥教授奧斯特觀察到通電的導(dǎo)線附近發(fā)生磁針轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。1831

3、年，英國科學(xué)家法拉第用實(shí)驗(yàn)證明了電磁感應(yīng)現(xiàn)象：導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時可以產(chǎn)生電流。19世紀(jì)60年代，英國科學(xué)家麥克斯韋建立了系統(tǒng)的電磁學(xué)理論。1888年，德國人赫茲證明了麥克斯韋的理論。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，為制造發(fā)電機(jī)創(chuàng)造了可能。電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，是19世紀(jì)電磁學(xué)的輝煌成就，它為開辟人類生活的新時代電的時代創(chuàng)造了條件。4化學(xué)的進(jìn)步：化學(xué)作為一門科學(xué)是從煉金術(shù)和化學(xué)工藝中發(fā)展而來的。近代化學(xué)的創(chuàng)始人波義耳：17世紀(jì)時，英國科學(xué)家波義耳把嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)方法引入化學(xué)。他被稱為近代化學(xué)的創(chuàng)始人。拉瓦錫推翻“燃素說”：A17世紀(jì)末出現(xiàn)的“燃素說”，統(tǒng)治化學(xué)界近一百年。燃素說

4、認(rèn)為，燃素是化合物燃燒時析出的一種特殊的物質(zhì)。B18世紀(jì)末，法國科學(xué)家拉瓦錫指出，根本不存在燃素這樣的物質(zhì)，燃燒是燃燒的物質(zhì)和空氣中的氧進(jìn)行化合的過程。C拉瓦錫還是通過化學(xué)反應(yīng)提出質(zhì)量守衡定律的第一人，他的理論使化學(xué)的發(fā)展步入正軌。道爾頓提出科學(xué)的原子論A道爾頓原子論的創(chuàng)立標(biāo)志著近代化學(xué)發(fā)展時期的開始。B道爾頓指出，各種物質(zhì)的原子具有不同的質(zhì)量；化合物是由以一定數(shù)量關(guān)系結(jié)合起來的原子組成的。同二元素的原子，其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)都是一樣的，不同元素的原子則各不相同。C不久，意大利科學(xué)家阿伏加德羅提出了分子的概念。D19世紀(jì)中期，在物質(zhì)的分子原子結(jié)構(gòu)學(xué)說確立之后，化學(xué)取得了飛速的發(fā)展。門捷列夫發(fā)

5、現(xiàn)化學(xué)周期律A19世紀(jì)60年代末，俄國化學(xué)家門捷列夫注意到，元素的化學(xué)性質(zhì)隨相對原子質(zhì)量的增加而呈現(xiàn)周期性變化的現(xiàn)象。B門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律，制定了元素周期表。C元素周期律的發(fā)現(xiàn)揭示了元素的性質(zhì)和相對原子質(zhì)量之間的內(nèi)在聯(lián)系。D門捷列夫根據(jù)周期表預(yù)言了當(dāng)時還沒有發(fā)現(xiàn)的一些元素的化學(xué)性質(zhì)，后來的發(fā)現(xiàn)證明了他預(yù)言的正確。E元素周期律的發(fā)現(xiàn)是無機(jī)化學(xué)的系統(tǒng)化和大綜合。5生物學(xué)的巨大進(jìn)步：哈維建立血液循環(huán)學(xué)說：17世紀(jì)早期，英國科學(xué)家哈維建立了血液循環(huán)學(xué)說，對人體的生理機(jī)能有了正確的基本了解，奠定了近代生理學(xué)的基礎(chǔ)。林耐制定植物分類法：A生物學(xué)受中世紀(jì)神學(xué)的影響最大，因此17、18世紀(jì)的生物學(xué)家只能

6、在不觸犯教會禁令的情況下，對動植物的形態(tài)、生理以及分類作些具體的研究工作。B18世紀(jì)時，瑞典生物學(xué)家林奈制定了對植物的分類法。細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立：A18世紀(jì)下半葉至19世紀(jì)是生物科學(xué)的重大轉(zhuǎn)折時期。B細(xì)胞學(xué)說和進(jìn)化論則成為這個時期生物學(xué)的兩個重大成就。C細(xì)胞學(xué)說和進(jìn)化論同能量守恒定律并稱為19世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)。達(dá)爾文創(chuàng)立生物進(jìn)化論。A19世紀(jì)中期，英國生物學(xué)家達(dá)爾文確立了進(jìn)化論，提出生物生存斗爭和自然選擇原理。B達(dá)爾文他于1859年發(fā)表的物種起源指出，生物母體生出的眾多后代，為攫取生活的必需條件而斗爭，存在著“變異”，其中具有適應(yīng)環(huán)境的有利變異的個體將存活下來，不具有有利變異的個體將被淘汰，這就是優(yōu)

7、勝劣汰。這樣，經(jīng)過長期的自然選擇，微小的變異得到積累而成為顯著的變異，導(dǎo)致生物新種的形成。19世紀(jì)60年代，法國科學(xué)家巴斯德奠定了微生物學(xué)的基礎(chǔ)。6物理學(xué)的新時代：倫琴發(fā)現(xiàn)放射現(xiàn)象。A19世紀(jì)晚期至20世紀(jì)早期，物理學(xué)發(fā)生了革命性的變化。B德國物理學(xué)家倫琴首先發(fā)現(xiàn)了一種能穿透金屬板使底片感光的“X射線”，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療。居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性元素鐳。A居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙、鐳有放射性并在艱苦的條件一下提煉出鐳。B1903年，居里夫婦和另一位科學(xué)家共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。愛因斯坦提出相對論。AX射線和放射性的發(fā)現(xiàn)動搖了“經(jīng)典”力學(xué)，為以相對論和量子理論為基礎(chǔ)的現(xiàn)代物理學(xué)開辟了道路。B20世紀(jì)初，德國科

8、學(xué)家愛因斯坦提出了著名的物理學(xué)的相對論，揭示了時空的可變性，使人們能進(jìn)一步去研究微觀高速運(yùn)動。C相對論分為狹義相對論和廣義相對論，二者是愛因斯坦分別于1905年和1907年提出的。相對論認(rèn)為：時間和空間不是絕對不變的，而是隨著物質(zhì)的運(yùn)動而變化的；物質(zhì)質(zhì)量隨運(yùn)動速度的增大而增加。愛因斯坦提出了著名的質(zhì)能關(guān)系式為E=mc2。這是利用原子能的理論基礎(chǔ)。相對論的提出是物理學(xué)思想的一次重大革命。D愛因斯坦的相對論否定了牛頓的絕對時空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性；同時也發(fā)展了牛頓力學(xué)，把牛頓力學(xué)概括在相對論力學(xué)之中，牛頓力學(xué)只是相對論力學(xué)在低速運(yùn)動狀態(tài)時的一個特例。但是，不能據(jù)此認(rèn)為，相對論的建立就一筆勾銷了牛頓的歷史功績、牛頓創(chuàng)造的概念至今仍指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想。7評價：到19世紀(jì)末，在自然科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)取得了關(guān)于宏觀世界物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律的系統(tǒng)化知識，建立了各門自然科學(xué)的理論體系。近代自然科學(xué)創(chuàng)立或完善了的研究方法對于20世紀(jì)的科學(xué)研究工作仍不失其重要價值。近代自然科學(xué)