近代自然科学的兴起
第四章 近代自然科学的诞生
伽利略绘制的月面图和星空图
近代实验科学的开端
伽利略还是一位卓越的物理学家，他发现摆 的摆动，虽然摆幅大小一次比一次减小，但每次 摆动的时间却总是相等的，由此发现了著名的摆 的等时性定律，并用单摆周期作为时间量度的单 位（1583年）。 伽利略还做了自由落体的理想实验，发现物 体的加速度与重量无关，这样就否定了亚里斯多 德关于落体加速度与重量成正比的臆断。
但是，细心的开普勒发现，由此算出的火星位
置同第谷的数据间相差8分，就是0.133度。这是第
谷的数据发生了误差，还是火星的轨道根本就不是
圆呢？开普勒凭借着自己良好的科学素养，毫不犹 豫地选择了后者，他坚定地说：“这8分是不允许 忽略的，它使我走上了改革整个天文学的道路。” 后来，开普勒向行星轨道形状也许是椭圆的方向进
牛顿力学是伽利略、开普勒研究成果的综合
牛顿认为一个球体如果与球外一个物质粒子相
互吸引，这个球体的整个质量可看成是集中于它的
球心上。这一定理使牛顿得出了下面的结论：地面
附近落体加速度和月球的向心加速度之比，应该等
于月球离地球的距离与地球半径之比的平方。这一 结论可以用实验验证。
这定理还使他可以把行星都看成质点，各行星 沿它们之间的连线方向相互加速。这一想法再加上 惯性定理，就可得到开普勒的面积定律。牛顿把伽 利略关系(即以恒定加速度下落的物体．其下落的 时间与距离间的关系)应用到受一瞬时向心冲力的 行星的运动上，就推出了平方反比定律，由此得出 行星运动轨迹是椭圆的结论。
牛顿(1642──1727年)
在伽利略、开普勒、笛卡儿等人研究工作的基础 上，英国物理学家牛顿把物体的运动规律归结为三条 基本运动定律和万有引力定律，由此建立起一个完整 的力学理论体系。这样，他就把过去一向认为是截然 无关的地球上所谓“世俗”的运动和日月星辰那些属 于神圣的“天堂”的运动统一在同一理论框架之中。 这可以说是人类认识自然的历史中第一次理论的大综 合。
近代自然科学的产生
近代自然科学的产生近代自然科学的产生近代自然科学的产生是一个漫长而又复杂的过程，它涉及到了哲学、数学、物理、化学等多个领域。
以下将从欧洲文艺复兴时期开始，逐步展开近代自然科学的发展历程。
欧洲文艺复兴时期欧洲文艺复兴时期（14世纪至17世纪）是近代自然科学产生的重要背景之一。
在这一时期，人们开始对古希腊和罗马文化进行重新研究和发掘，并且开始对自然界进行更加深入的观察和研究。
哥白尼和伽利略哥白尼（1473-1543）是近代天文学的开创者之一。
他提出了日心说，即认为太阳是宇宙中心而地球则绕着太阳公转。
这一理论打破了古老的地心说，并成为后来天文学发展的基础。
伽利略（1564-1642）则是现代物理学和天文学的奠基人之一。
他通过望远镜观察到了许多天体现象，如木星卫星、月球表面等，这些观察结果支持了哥白尼的日心说，并且也证明了古老的天文学理论是错误的。
牛顿牛顿（1642-1727）是近代自然科学的巨人，他创立了经典物理学，并提出了万有引力定律。
这一定律解释了行星运动、地球引力等现象，成为后来天文学和物理学研究的基础。
达尔文达尔文（1809-1882）是现代生物学的奠基人之一。
他在《物种起源》中提出了进化论，认为生物种类是通过适应环境而不断演化而来。
这一理论打破了传统神创论观念，并成为后来生物学研究的基础。
化学化学作为一门独立的自然科学也在近代产生并发展起来。
拉瓦锡（1743-1794）提出了元素概念，将化合物分解成各种元素，并且开创了现代化学分析方法；门捷列夫（1834-1907）则提出了周期表，将元素按其原子结构排列，并且预测了未被发现的元素。
结语可以看出，近代自然科学产生并非某个人或某个时期的功劳，而是一个漫长而又复杂的历史过程。
它涉及到哲学、数学、物理、化学等多个领域，也受到社会、文化等因素的影响。
近代自然科学的产生不仅改变了人们对自然界的认识，也推动了科技和社会的进步。
近代自然科学兴起的原因
近代自然科学兴起的原因可以追溯到15世纪初期的文艺复兴运动。
在文艺复兴时期，人们开始对古代希腊和罗马文化进行重新发掘和研究，这导致了许多重大的思想变革和科学进展。
本文将讨论近代自然科学兴起的原因，主要包括以下几个方面：人类对自然世界的认识的变化，科学方法的发展，实验和观察技术的进步，以及资本主义的发展对科学研究的促进。
一、人类对自然世界的认识的变化近代自然科学兴起的一个重要原因是人类对自然世界的认识发生了变化。
在中世纪，人们普遍相信上帝是自然现象的掌控者，自然现象都是上帝的意志。
因此，科学研究的主要目的是为了探索上帝的奥秘，而不是研究自然本身。
但是，在文艺复兴运动中，人们开始重新关注自然界，并开始质疑中世纪教会对自然界的控制和解释。
这导致了人们对自然世界的认识发生了变化，开始尝试通过观察和实验来理解自然现象。
这一转变为科学方法的兴起铺平了道路。
二、科学方法的发展科学方法的发展也是近代自然科学兴起的重要原因之一。
在文艺复兴时期，人们开始重视逻辑推理和实验方法，这为科学研究的发展提供了基础。
科学方法的基本特点是基于观察、实验和数据来建立理论，并根据这些理论进行预测和验证。
这一方法的兴起帮助科学家们更好地理解自然现象，并推动了科学研究的发展。
三、实验和观察技术的进步实验和观察技术的进步也是近代自然科学兴起的重要原因之一。
在文艺复兴时期，人们开始发明和使用各种仪器来帮助观察和实验，例如显微镜、望远镜和天文仪器等。
这些仪器的使用使得科学家们能够更加准确地观察和测量自然现象，从而推动了科学研究的发展。
实验技术的进步也使得科学家们能够在受控的环境中进行研究，从而更好地理解自然现象。
例如，通过控制实验条件，科学家们能够研究物质的化学和物理性质，进一步理解自然现象的本质。
四、资本主义的发展对科学研究的促进资本主义的发展也为近代自然科学的兴起提供了一定的促进作用。
资本主义的发展需要大量的技术进步和创新，这促使资本家投资于科学研究，以期望获得更大的经济利益。
近代自然科学的兴起ppt实用资料
哥白尼学说的革新内容
哥白尼描绘了他的宇宙图景： 地球是一颗普通的行星，既有自
转又有绕日公转。哥白尼学说 纠正了自古流传并为基督教会 所支持的地心和地静说的错误。 太阳位于宇宙的中心， 水星、金星、地球带着月亮、 火星、木星和土星依次绕着太 阳运行， 最外围是静止的恒星天层。
《天体运行论》标志着近代 科学的诞生。
近代科学兴起的伟大 意义
牛顿的工作是科学史上的 第一次大综合。
经典力学的建立──牛顿
1、标志： 《自然哲学的数学原理》
1、望远镜天文学
望远镜的诞生，荷兰眼镜商利帕希 1608
1609年伽利略造出第一台望远镜， 20倍，发现了月亮上的环型山
1610年发现木星的四颗卫星，轰动 一时
1612年发现太阳黑子
为哥白尼辩护（直到1579年才开始
相信），与教会冲突
世界第一台
折射远镜
2、开创了实验和数学相结合的科 学研究方法
上帝说，让牛顿出生吧！于是一切都
是光明。
----蒲伯
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
三、牛顿（1642-1727） 对近代科学的贡献 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。
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近代自然科学发展历程要点解读
近代⾃然科学发展历程要点解读⽂艺复兴以后，理性主义的确⽴，促进了科学和⽂学艺术的迅速发展。
近代⾃然科学成就巨⼤，出现了⾼等数学；建⽴了⽜顿⼒学体系和相对论⼒学体系；⽣物进化论学说诞⽣；物理、化学等也有突出成就。
近现代⾃然科学的发展，⼤体经历了三个阶段：1、近代⾃然科学的兴起阶段：近代⾃然科学的开端就是天⽂学⾰命，⾃然科学的创始⼈哥⽩尼的“太阳中⼼说”动摇了封建神学的基础。
笛卡尔创⽴了解析⼏何，成为数学中的转折点。
⽜顿⼒学体系建⽴标志着近代科学的形成，这是⼈类认识史上对⾃然规律的第⼀次理论性的概括和综合。
把实验法引进化学的波义尔成为近代化学的创始⼈。
哈维的⾎液循环学成为现代⽣理学的起点。
2、19世纪综合化阶段：电磁感应现象的发现是电磁学的辉煌成就。
电磁学的建⽴，为⼈类打开了“电⽓时代”的⼤门。
道尔顿建⽴的科学的原⼦论开创了⼈类在物质认识⽅⾯的新纪元。
物质的分⼦——原⼦结构学说确⽴使化学取得了飞速发展。
门捷列夫发现化学元素周期规律，制定了化学元素周期表。
周期律的发现，是⽆机化学的系统化和⼤综合。
达尔⽂创⽴的⽣物进化论学说，是对⽣物学的伟⼤综合，从根本上推翻了统治⽣物学的“神创论”思想。
爱因斯坦提出的相对论是天体物理学和宇宙学的基础，是利⽤原⼦能的理论基础，是物理学思想的⼀场重⼤⾰命。
3、飞跃阶段：20世纪四五⼗年代兴起的新科技⾰命即第三次科技⾰命，以原⼦能技术、航天技术、电⼦计算机的应⽤为代表，还包括⼈⼯合成材料、分⼦⽣物学和遗传⼯程等⾼新技术。
新科技⾰命使科技在推动⽣产⼒的发展⽅⾯起着越来越重要的作⽤，科技转化为直接⽣产⼒的速度加快。
科学和技术密切结合，相互促进。
随着科学实验⼿段的不断进步，科研探索的领域不断开阔。
科技各领域之间相互渗透：⼀⽅⾯学科越来越多，分⼯越来越细，研究越来越深⼊；另⼀⽅⾯学科间的联系越来越密切，科学研究朝着综合性⽅向发展。
四、⾃然科学的进步与⽣产⼒的发展近代⾃然科学是随⽣产⼒的进步⽽产⽣和发展的。
一轮复习：近代以来世界科学发展历程
据美国盖洛普公司在20世纪90年代的 三次民调，坚信上帝造人的美国成年受 访者达44％以上，作为达尔文故乡的英 国相信“物种的进化非由神定”的人也 不到4成。这说明科学和宗教在人类起源 问题上的分歧仍然很大。这一分歧的根 源在于： A．教育的进步状况 B．科学的发达程度 C．世界观的认识差异 D．生产力的水平高低
勇于创新，
实践出真知.
二、探索生命起源之谜
神创论：上帝创世
物种不变
东方：女娲造人
西方：上帝创世说
为什么神创论能够成为生物起 源的共识，并且长期流行？
①生产力水平不高 ③教会的禁锢
A①②④ C①②③
②知识贫乏 ④没有人敢去研究
B②③④ D①②③④
“进化论”
达尔文
《物种起源》
◆生物进化论 1、创立的标志：1859年英国科学家达尔文 发表了《物种起源》 2、理论观点： (1)生物是进化而来的：经历了由低级向高 级，由简单到复杂的发展过程。 (2)自然选择：现存物种具有共同的祖先， 物种变异是“自然选择”的结果。 (3)物竞天择：为了生存和繁衍生物存在种 间和种内竞争。 (4)适者生存：能适应环境而发生变异的个 体，将获得较多生存和繁殖的机会，反之则遭 淘汰。
(三)量子论的诞生与发展
1、背景： ① 19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现。 ② 实验表明微观粒子的运动不能用经典力学的理 论来说明。 2、诞生：1900,德国物理学家普朗克 3、发展： ① 爱因斯坦利用量子论成功解释了光电效应 ② 丹麦玻尔提出有关原子的量子理论
4、意义： ① 使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步 ② 与相对论一起,构成现代物理学的基础
第三次工业革命
1.政治保障－资本 主义发展相对稳定 和国家垄断资本主 义发展； 2.先决条件－科学 理论的重大突破； 3.必要手段－科学 技术的发展具备了 一定的物质和技术 基础； 4.推动力－社会需 要（二战中的军事 需求、战后军备竞 争和发展经济的要 求）
近代自然科学的兴起
物理学领域： 迈尔（德国）、焦耳（英国）等 能量转化与守恒定律 1786年，伽伐尼发现电流
1820年，丹麦人奥斯特发现电流的磁效应
1831年，英国人法拉第提出电磁感应定律Байду номын сангаас
六、现代自然科学（20世纪初——）
三大发现： 电子的发现：英汤姆生1897年 X 射线：德国人伦琴研究阴极射线，意外发 现放在距离放电馆 2 米远的铂氰化钡的屏上 发出了荧光。 放射性现象：法国人贝克勒尔研究 X 射线产 生的原因时，1896年，发现铀盐会自动发出 具有穿透力很强的射线。
三大发现：
X 射线：德国人伦琴研究阴 极射线，意外发现放在距 离放电馆 2 米远的铂氰化钡 的屏上发出了荧光。
伦琴发现X 射线后仅仅几个月时 间内，它就被应用于 医学影像。 1896 年 2 月 ， 苏 格 兰 医 生 约 翰· 麦金泰在格拉斯哥皇家医院 设立了世界上第一个放射科。
两大成就： 相对论： 1905 年狭义， 1936年广义 量子力学：德布罗意 ( 法 国） 薛定谔 （奥地 利） -- 波动力学；波恩 （德） -- 矩阵力学，海 森堡（德），狄拉克 （英）等人。
生物学领域： 细胞假说： 德国植物学家施莱登（ 1804-1881 ）于 1838 年发表《关于论植物起源的资料》，动物学 家施望（ 1810-1882 ）于 1839 年发表《关于 动植物的结构和生长的一致性的显微研究》， 指出动植物都是由细胞组成，按同样的规律 形成和生长。 。
达尔文（1809-1882）（英国） ——1859年发表《物种起源》
近代后期自然科学（18世纪后叶-19世纪末） 天文学领域：星云假说：康德-拉普拉斯假说— —太阳系是又弥漫尘粒通过吸引和排斥逐步形 成的。
近代自然科学的兴起
第23课 近代自然科学的兴起
伽利略因支持哥白尼的日心说而接受教廷审讯
1633年，罗马召令伽里略到罗马受审，强迫他签字 “悔过”并放弃哥白尼学说。伽利略受审近 300年后， 即1928年，罗马教皇才在公开集会上承认对伽利略的 审判是错误的 。
第23课 近代自然科学的兴起
牛顿
近代自然科学的奠基者
艾萨克·牛顿
哥白尼创立的日心说，即天文学 名著《天体运行论》的发表，不但是 天文学上的一次伟大革命，推动了天 文学研究的飞速发展，而且引起了人 类宇宙观的重大革新，沉重地打击了 封建神权的统治，“从此自然科学便 开始从神学中解放出来”。
第23课 近代自然科学的兴起
哥白尼的《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。
第23课 近代自然科学的兴起
■哥 白 尼 ■伽 利 略 ■牛 顿
第16课 近代科学技术革命
布鲁诺
被宗教裁判所 连续不断的审讯和 折磨长达八年之后 的布鲁诺，于1600 年2月17日，烧死 在罗马的百花广场 上。
“日心说”
第23课 近代自然科学的兴起
哥白尼
哥白尼（1473—1543），文艺复 兴时期波兰著名的天文学家，太阳中 心说的创始人，近代天文学的奠基人。
第23课 近代自然科学的兴起
《自然哲学的数学原理》是科学发展过程中 的一个重要里程碑，它不但奠定了天体力学的基 础，而且使牛顿力学体系取得统治地位达两百年 之久。
近代自然科学的集大成者
1.惯性定律 2.加速度的比例定律
3.作用反作用定律
1687年牛顿出版力学经典著作《自然哲学的数学原理》
《自然哲学的数学原理》 研究成果： 把天体万物的运动 ，都用运动三定律 （誉为是经典物理学 的基础） 和万有引力定律予以说明 ，建立了经典力学的基本体系 。影响： 为近代自然科学的发展奠 定了基础 。牛顿的《自然哲学的数学原理》，实现了物理学史上的第一次大飞跃。
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一、近代科学技术迅猛发展的原因
❖ 1、生产力发展和社会发展的需求 ❖ 2、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，在
总结前人成果基础上的创新
哥 提出太阳中心说 白
尼 和 哥白尼（ 1473-1543） 《 的《天体运行论》与日心
说：太阳是宇宙中心；
地球在运动；月亮是 天 地球的卫星；水星、 体 金星、火星、木星、 运 土星等行星各依自己 行 的轨道绕太阳转动。 论
》
❖ 为什么哥改变了人类对宇宙的认识，动摇
了欧洲中世纪宗教神学的基础。
发展哥白尼学说，认为太阳 也不是中心，宇宙是无限的。
❖ 布鲁诺：否定了上帝把地球置于 宇宙中心的宗教教条,标志了近 代自然科学从宗教神学中的解放。
❖ 刻卜勒：行星是按照椭圆轨道绕 太阳运行的。 被称为“天空的立法者”
❖ 1616年，意大利科学家伽利略被宗教裁判宣召， 劝他放弃‘从望远镜里看到天体运行的异端邪 说’，后被罗马教皇宣判终身监禁。
❖ 伽利略在宗教裁判所的恐吓下，在“悔过书” 上签字，承认地球并不是环绕太阳而运行。
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。
(b) 引发了第一次工业革命，使人类进入蒸汽时代。（生 产力和社会发展角度）
（C）为启蒙思想和唯物主义哲学奠定科学基础。（哲学角度）
Ｅ、特征： 以实验为基础，以数学为表达方式。
近代科学技术迅猛发展的表现
科学家 国家 主要成果
地位
哥白尼 波兰 提出太阳中心说 近代天文学奠基人
伽利略 意大利 开创近代科学 “近代科学之父”
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。
冥王星失去行星地位
2006年08月25日 07:04:18
来源：新华网
8月24日，在捷克首都布拉格举行的 国际天文学联合会大会通过行星的新定 义，冥王星终于“惨遭降级”，被驱逐 出了行星家族，被列为“矮行星”。
D、意义：
（a）有助于人类解释与预见物理现象，为经典物理学和 天文学奠定了基础，标着人类科学时代的开始。（自然科 学角度）
伽利略为什么被判终身监禁？
伽利略
1、制成第一架天体望远镜 2、通过天文观察，证实了哥白尼学 说的正确性—地球不是宇宙的中心
3、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。 4、发现了著名的落体定律。
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
英国
牛顿经典力学
奠定了经典物理学 和天文学的基础
A、标志： 1687年《自然哲学的数学原理》的出版。
B、内容： 提出了著名的万有引力 定律和牛顿力学三定律。
C、运用： 利用该理论发现了海王星和冥王星。
海王星和冥王星的发现
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，