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
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。
九上历史 第21课 近代自然科学
四、电磁理论的创始人——麦克斯韦
1873年出版的《论电和磁》，也被尊为继牛顿 《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理 学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响 力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学， 也就不可能有现代文明。 突出贡献：在法拉第工作的基础上建立了电磁场理 论，把电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理 学发展的最光辉的成果，是科学史上最伟大的综合 之一。
从漫画中可以 看出达尔文的进化论 观点受到了攻击， 其研究受到了阻碍。
讽刺达尔文的漫画
三、物种起源的探索者——达尔文
达尔文的贡献 代表作——《物种起源》 提出“物竞天择，适者生存”的观点。 第一次将生物学放在了科学的基础上， 为其他科学家的研究奠定了思想基础。
四、电磁理论的创始人——麦克斯韦 麦克斯韦(1831〜1879)，英 国物理学家、数学家。经典 电动力学的创始人，统计物 理学的奠基人之一。 1847年进入爱丁堡大学学习 数学和物理，毕业于剑桥大 学。他成年时期的大部分时 光是在大学里当教授，最后 是在剑桥大学任教。
一、近代科学创始人——哥白尼
பைடு நூலகம்
波兰天文学家哥白尼
著作：《天体运行论》 学说：“太阳中心说”， 即“日心说”
意义：沉重打击了宗教神学宇宙观，使天文学从教会 的束缚下解放出来，自然科学从此获得了新生。
一、近代科学集大成者——牛顿
万有引力定律是解释物体之间 的相互作用的引力的定认。
一、近代科学集大成者——牛顿
三、物种起源的探索者——达尔文
1831年，达尔文从剑桥大学 毕业。他放弃了待遇丰厚的牧师 职业，依然热衷于自己的自然科 学研究。这年12月，英国政府组 织了“贝格尔号”军舰的环球考 察，达尔文经人推荐，以“博物 学家”的身份，自费搭船，开始 了漫长而又艰苦的环球考察活动。
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
近代自然科学的兴起一、教学目标1．知识与技能（1）知道近代自然科学兴起的背景。
（2）了解哥白尼、布鲁诺、刻卜勒、伽里略和牛顿等科学家在近代科学兴起过程中的作用和地位。
（3）知道近代早期科学中心的转移。
（4）认识科学技术的进步，推动了社会经济的发展。
2．能力与方法教师可运用问题探讨法，引导学生去思考：日心说最早是古代希腊人提出的，是古代希腊人的一种猜想，在当时没有产生什么影响。
为什么16世纪时期，哥白尼通过天文观察再度提出日心说，却引发了一场观念革命和科学革命呢？教师可以帮助同学从近代科学兴起的背景和哥白尼提出日心说的意义两个方面考虑。
从而培养同学们“论从史出”的史学观。
3．情感、态度与价值观通过本课学习，使同学们认识到科学探索需要有怀疑和批判的勇气和献身科学的精神。
人类科学史上的每一次进步，都要付出巨大的代价，都要同谬误作艰苦的斗争。
正是有无数科学家的顽强探索和不懈追求，才有今天辉煌灿烂的文明成果。
二、教材分析本课的重点是介绍哥白尼、伽里略和牛顿的主要科学成就，通过介绍，使同学们了解近代科学兴起的基本情况。
教师要突出他们在科学史的地位，如哥白尼提出日心说揭开了近代科学革命的序幕；伽里略是近代物理学之父；牛顿创立了经典力学理论。
科学的发现和发明常常改变着人们的观念，是本课的难点。
教师可以从史实或现实生活中事例出发，引导学生进行对比，而不是直接灌输。
本课以哥白尼、伽里略和牛顿三位科学家作为子目，来统领近代科学的兴起过程。
本课导语本课导语讲述的是布鲁诺因宣传哥白尼的日心说而被宗教法庭活活烧死的故事，其用意是引起同学们学习科学史的浓厚兴趣，同时也试图诱发同学们去积极思考，布鲁诺宣传日心说为什么会被宗教法庭处死？由此而导入课文。
哥白尼本子目共三段大字。
第一段大字简单介绍了近代科学革命的背景、兴起的时间和有关科学领域，以及哥白尼揭开了科学革命的序幕。
第二段大字介绍了哥白尼发表《天体运行论》，以及日心说提出的伟大意义。
近代自然科学的兴起与发展
近代自然科学的兴起与发展一、近代自然科学兴起和发展的原因1.资本主义的发展需要科学知识，又为科技进步奠定了物质基础。
近代自然科学是资本主义生产发展的产物， 手工工场、 大机器生产不断地采 用新工具、 新能源， 追求最高的劳动生产率， 在生产和技术上向科学家提出新的 任务和要求， 这是推动自然科学创立与发展的前提。
同时， 新兴资产阶级要求掌 握政治权力，他们需要把自然科学作为反对宗教统治争取思想自由的理论武器。
资本主义生产方式的产生和发展， 不仅向自然科学提出大量的研究课题， 还 提供了丰富的经验材料以及新的科学实验条件。
能够支持、吸引和稳定一批优秀 的科学人材，使他们从事科学研究。
2.资产阶级力量的壮大和资产阶级统治的确立为科技发展提供政治前提。
如：建立良好的科学教育基础和保持较高的科学普及水平。
科学不可能孤立 地产生， 必须有相应的科学普及、有较高程度的科学教育和国民科学素质才有可 能产生一定数量和水平的优秀科学家队伍。
政策保护。
欧洲先进国家进行保护科学发展的政策，允许自由讨论学术问题 和学术思想的自由发展等等又为近代科学的创立和发展提供了极其有利的条件。
即欧洲国家保护、奖励科技发明,重视科技发展推动了近代科学的发展.3.人文主义、 地理大发现和理性主义的兴起解放了人们的思想， 为科技发展奠定近代自然科学的兴起和发展主要著作 / 天文学 / 《自然哲学的 数学原理》《物种起源》 《人类的起源》 生物学 《人在自然界 中的地位》 //成就与贡献 日心说 证明日心说 “近代科学之父” 万有引力定律三大力学定律进化论 论证人猿同祖 进化论逐渐被接受 改良蒸汽机 推动电力广泛应用 人物 哥白尼伽利略牛顿 达尔文赫胥黎 瓦特 爱迪生 国别 波兰 意大利 英国 英国英国英国 美国 研究领域物理学 动力了思想基础.文艺复兴反对盲从和迷信，提倡独立的学术研究，为资产阶级在政治上取代封建统治作舆论准备，它打破了教会的精神统治，动摇了封建制度的政治思想基础，为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件。
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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。
第23课 近代自然科学的兴起
距离地球数百万光年的星系
根据牛顿的原理研制的高级望远镜，使天文学家能比以前更远地观察到宇宙深处。
第23课 近代自然科学的兴起
牛顿在做光学实验
牛顿用过的仪器
牛顿曾痴迷于三棱镜的特性。他在剑桥大学三一学 院的研究室内进行了一次又一次的实验。他拉上窗帘， 使房间变暗，以便更容易观察三棱镜的效果。作为一个 大学生，他对于光的特性的了解已经超过了前人。
——哥白尼
第23课 近代自然科学的兴起
自然科学借以宣布其独立并且好像 是重演路德焚烧教谕的革命行动，便是 哥白尼那本不朽著作的出版，他用这本 书（虽然是胆怯地，而且可说是只在临 终时）来向自然事物方面的教会权威挑 战，从此自然科学便开始从神学中解放 出来。
——恩格斯 《自然辩证法》
第23课 近代自然科学的兴起
各国为纪念哥白尼而发行的邮票
第23课 近代自然科学的兴起
各国为纪念哥白尼而发行的邮票
各国为纪念哥白尼而 发行的邮票
第23课 近代自然科学的兴起
第23课 近代自然科学的兴起
伽利略
伽利略（1564—1642），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“近代物理 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》，把哥白尼的学说 推到了最终胜利的阶段。
第23课 近代自然科学的兴起
哥白尼的生活室
哥白尼
1948年，波兰在哥白尼曾多年生活和工作过的地方 ——弗罗姆波克城建立 哥白尼纪念博物馆。这是该博物馆的“哥白尼的生活室”和波兰著名画家伊 安·马蒂科创作的《哥白尼》。Biblioteka 第23课 近代自然科学的兴起
青春应该是：一头醒智的 狮，一团智慧的火！醒智的狮， 为理性的美而吼；智慧的火， 为理想的美而燃。
第23课 近代自然科学的兴起
著名物理学家牛顿发明的第一架反射望远镜
1668年，牛顿制成了第一架反射望远镜样机。 1671 年，牛顿把经过改进的反射望远镜献给皇 家学会，牛顿名声大震，并被选为皇家学会会员。反射望远镜，效果远优于伽利略设计的折射望远 镜。反射望远镜的发明 奠定了现代大型光学天文望远镜的基础 。
Isaac Newton 1642.12.25 ～1727.3.31 英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家
牛顿故居
牛顿出生于英格兰林肯郡沃尔索浦一自耕农 家庭。他是一个早产儿，出生时仅三磅（ 1磅＝ 0.4536 千克）。 1661年进入剑桥大学三一学院 学习， 1665年6月因伦敦暴发鼠疫离校返乡居住 两年。 三大成就 （微积分、万有引力、光学分析） 的思想均是在这时孕育成形的。牛顿还在代数和 数论、计算方法、逼近论、概率论等方面有创造 性的成就和贡献。
第23课 近代自然科学的兴起
国产“歼十”飞机起飞
“神舟五号”飞船发射
喷气式飞机和运载火箭的飞行都是遵循牛顿的 第三定律 ：一种力把燃气从飞行器引擎的末尾推 出去，同时一种相等的反作用力推动飞行器前进。
第23课 近代自然科学的兴起
m1
F=Gm 1m2/d2
m2
F
F
d
牛顿万有引力定律图解
物体间引力的大小取决于物体的质量和它们之间的距离。这可以用上述方程式表示，其中 G代 表引力系数， m1和m2代表两个物体的质量， d代表它们之间的距离。即万有引力等于引力常量乘以 两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中 G值约为 6.67×10-11，单位 N·m2/kg2。为英国科学家 卡文迪许通过扭秤实验测得。
第23课 近代自然科学的兴起
伽利略的折射式望远镜
伽利略的手稿
1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球 表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。
第23课 近代自然科学的兴起
伽利略所做的两个铁球同时落地实验 1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”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。
第23课 近代自然科学的兴起
哥白尼塔 1912年哥白尼迁到波兰的一个古代城堡 ——弗隆堡。在城堡的西北角，有 一座箭楼。这座箭楼，就是举世闻名的天文学家哥白尼观察天文的天文台、天 文学史上著名的“哥白尼塔”。无论盛夏或严冬，他用自制的、粗劣的仪器， 不分昼夜地观察天文，完成了对天体的观测，写成了不朽的巨著《天体运行 论》。