《自然科学发展简史》教学内容第1次Word下载.docx

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第一部分：

复习第一章、第二章

介绍第一次中东战争！

第二部分：

第三章《古希腊罗马的科学技术》

一、古希腊：

通过直觉和哲学的思辨自然哲学希腊化时代理论自然知识（定理、定律）；

古罗马：

技术上的重要成果。

二、自然哲学的猜测

背景：

奴隶社会、铁器的应用、腓尼基语言、农业、手工业、商业和海外贸易的发达。

哲学家：

泰勒斯、毕达哥拉斯、苏格拉底、柏拉图、亚里士多德、阿基米德、欧几里得。

自然哲学特点：

从整体上对自然现象进行直观考察猜测。

三个方面的知识：

自然界万物本源（古代元素论：

以太）；

物质结构（古代原子论）；

天体系统模型（古代宇宙论：

地心说）。

三、科学和经验结合的成果

雅典末期，自然哲学开始衰落。

亚里士多德（集大成者）：

物理学、生物学、胚胎学、生理学。

阿基米德（静力学）：

杠杆原理、浮力定律。

欧几里得：

《几何原本》——公理化体系。

希波克拉底：

西方最早的医学学派、“医学之父”。

四、科学的衰落和技术上的创造

罗马进入奴隶制社会，罗马城邦意大利半岛罗马帝国（征服希腊、埃及等）。

天文学：

托勒密（《天文大全》和地球中心说）；

医学：

盖仑（医学体系化：

解剖学、人体小宇宙）。

建筑、水利、公路建设、炼金术

（介绍古代管理7个寓言！

第三部分中国古代的科学技术

四个时期：

春秋战国秦汉、三国、两晋、南北朝唐宋明清。

一、学术繁荣期（春秋战国和百家争鸣）

自然哲学家（称朴素唯物主义的有：

墨家、道家、荀子、韩非子）：

《易经》八卦说、五行说和宇宙结构学说。

《墨经》：

光学的实验、杠杆平衡实验。

评价：

定性研究，缺乏严密的逻辑推理。

二、实用科学体系（秦汉、三国、两晋、南北朝）

秦汉：

文字、度量衡及汉代“罢黜百家、独尊儒术”的后果

农业：

五大农书，贾思勰《齐民要术》。

张衡“浑天说”、汉武帝《太初历》和祖冲之《大明历》。

中医理论：

《黄帝内经》和辨证施治。

另有：

张仲景《伤寒杂病论》等。

数学：

算经十书，刘徽《九章算术》——“代数”和割圆术、祖冲之和圆周率，称之为计算之学、计算之术。

知其然，不知其所以然。

三、高峰阶段（唐宋）——中国在世界上均处于领先地位！

指南针、印刷术、火药的发明和应用。

制茶、制瓷和丝织技术：

唐代陆羽《茶经》。

农业、水利、建筑和造船技术。

历法：

僧一行、梁令瓒和黄道铜仪、浑天铜仪，另有北宋四大浑仪、水运仪象台。

宋元算书，以秦九韶和《数书九章》为例。

北宋大科学家：

沈括和《梦溪笔谈》——“中国科学史上的坐标”。

四、终结阶段（明末清初）

明代郑和，“七次下西洋”（区分目的不同）

冶金技术：

火爆法采矿、炼焦法技术的发展和社会经济的密切关系

医疗技术：

温病学说、人痘接种术。

木结构建筑技术：

宫殿、园林

明中叶以后：

李时珍《本草纲目》、徐霞客《徐霞客游记》、徐光启《农政全书》、宋应星《天工开物》。

思想家：

王夫之、黄宗羲和顾炎武、方以智。

第一次作业：

列举事实说明我国古代的实用科学与古希腊自然哲学有哪些不同？

《自然科学发展简史》教、学内容（第3次）

第五章阿拉伯科学文化的兴起和欧洲中世纪的科学技术

公元5世纪，欧洲各国进入封建社会。

一、兴起

穆罕默德创立了伊斯兰教《古兰经》阿拉伯帝国

兴起的三个原因：

P55-56

兴起的意义和作用：

承上启下

阿拉伯数码、代数学、三角术

阿尔·

毕鲁尼（百科学者）反对地心说太阳中心说

伊本·

森纳《医典》；

血液小循环；

眼病的研究

阿拉伯科学的衰落欧洲文艺复兴

二、欧洲中世纪科学技术的曲折发展

欧洲黑暗的中世纪：

5世纪——15世纪

封建领土庄园制、神学和经院哲学、大学的建立

欧洲经济技术的转折点：

13世纪

第六章近代自然科学的产生

技术的应用、生产力的发展导致了资本主义的生产方式的出现

一、近代自然科学产生的基础和条件

三大运动：

航海控险运动、文艺复兴运动、宗教改革运动。

航海运动和地理大发现：

葡萄牙人迪亚士发现好望角；

哥伦布发现美洲；

麦哲伦发现印度和第一次环球航行

文艺复兴运动（资产阶级新文化运动）：

兴起于14世纪意大利

著名人物：

达·

芬奇（近代实验科学的开路先锋）、哥白尼、维萨里

———实验科学的诞生（意义）

宗教改革运动：

马丁·

路德和加尔文（新教）

二、自然科学争取独立的伟大斗争

哥白尼《天体运行论》——太阳中心说

另外两位人物：

布鲁诺和伽利略

血液循环理论——维萨留斯《人体构造》

哈维《动物心脏和血液运动的解剖实习》（微型宇宙说）

三、科学实验和实验科学的兴起

定义：

近代自然科学是建立在科学实验基础上的实验科学。

伽利略的贡献：

近代实验科学的奠基人和主要代表

天文望远镜、近代天文学三部最伟大的杰作（伽利略《关于两大世界体系（托勒密和哥白尼的）对话》与哥白尼、牛顿）、动力学（落体运动、加速度、单摆运动、抛物运动等，区别与静力学）

新哲学的激励：

弗兰西斯·

培根（提出自然科学概念）和笛卡尔（解析几何学）

有组织的科学活动：

佛罗伦萨的西芒托学院、英国的皇家学会

《自然科学发展简史》教、学内容（第4次）

第七章经典力学体系的建立

一、经典力学体系化的知识基础

2个原因：

生产需要的推动和科学自身发展的要求

伽利略——奠定牛顿第一、第二定律

开普勒发现行星运动三大规律《新天文学》——奠定万有引力定律

西方人称开普勒为“天空立法者”。

二、牛顿和他的力学体系：

《自然哲学的数学原理》、三大定律（惯性、动量、作用力和反作用力）、万有引力的证实：

哈雷慧星的发现；

地球形状的证实；

行星摄动现象。

牛顿的缺陷：

“绝对时间、绝对空间、第一推动力”等错误概念。

三、牛顿时代其它科学的发展

微积分的建立：

牛顿和莱布尼兹

物理实验研究的新发现：

光、电、热的研究

1、光的微粒说和波动说：

牛顿微粒说和《光学》一书。

2、热学：

华仑海特和摄尔西斯——温度计

3、电、磁学：

米歇尔、静电起电机和莱顿瓶的发明、富兰克林

4、医药化学：

炼金术医药化学（帕拉塞斯）化学学科（波义耳：

《怀疑的化学家》）

5、显微镜的发明及生物学成果：

列文霍克（同时发现血细胞、微生物）、胡克发现“细胞”

林耐的动植物分类，《自然系统》一书。

四、科学观和自然观的变革

1、科学观的变革：

使知识为人类进步服务，坚持从世界本身说明世界。

2、自然观的变革：

形而上学、机械的自然观（18世纪）

第八章近代技术的兴起和工业革命

近代自然科学（牛顿力学体系）工业革命全面繁荣（19世纪）

一、近代技术的兴起

17世纪英国资产阶级革命的胜利、航海事业空前发展、不断创业的需要

工作机的发明和应用：

1、手工织机飞梭的发明和应用（凯伊）“纱荒”；

2、珍妮机的发明（哈格里沃斯）；

水力滚筒纺纱机的发明（阿克莱特）；

3、结合上述2的优点，MULE“骡机”的发明（克伦普顿）。

蒸汽动力的发明：

煤矿井排水动力的发明——蒸汽动力机的发明和普遍应用（瓦特：

英国伟大人物之一）

机床的发明和应用：

威尔金森发明了镗床——莫兹利发明移动刀架（注：

移动刀架和蒸汽机发明的意义比较！

二、蒸汽—机器时代的技术体系

目的：

促进经济效益和社会作用的发挥

蒸汽动力推动：

美国的伊万斯发明了高压蒸汽机。

轮船和火车的发明：

蒸汽机车（火车）——英国史蒂芬逊（旅行号）

轮船的发明——美国的富尔顿（克勒蒙特号）

工业技术体系的形成：

能源动力、机械加工、交通运输、采掘、原材料生产、有线电通讯、建筑等技术

三、工业革命的技术特征和后果

技术特征：

三个方面（P132-133）

工业革命的后果：

生产力的巨大进步、资本主义制度更加巩固、生产的社会化程度大大提高。

第九章近代自然科学的全面发展

机械唯物主义自然观——辩证唯物主义自然观

一、“科学世纪”的到来

19世纪的科学：

热力学、光学、化学、电磁学、生物学、地质学、人类学等。

二、热力学的研究

能量守恒和转化定律：

热力学第一定律和第二定律（克劳胥斯）

三、天学、地学和生物学的演化理论

康德《自然通史和天体论》、拉普拉斯《宇宙体系说》的星云说

赖尔的《地质学原理》——近代地质学的系统化

生物进化论提出的第一人——拉马克；

《物种起源》（达尔文：

近代进化论的奠基人）

*《物种起源》四个要点：

P150

遗传学——孟德尔（显性定律、分离定律和独立分配定律）

巴士德——细胞致病学说

四、物质结构的化学理论

原子—分子学说：

道尔顿（化学原子论）

阿佛伽德罗（分子说）

元素周期律：

门捷列夫（化学元素周期表）

有机化学结构理论：

维勒（人工合成有机物——尿素）、《论尿素的人工合成》

五、电磁理论的建立

法拉第（提出“力线”和“场”的概念）

麦克斯韦（经典电磁学理论的总结）——《电磁学通论》（可以与《自然哲学的数学原理》、《物种起源》相媲美）

《自然科学发展简史》学习资料

（第十章）

第十章近代技术的发展——以电气为中心的技术革命

一、钢铁和材料技术的发展

1、炼钢技术背景：

铁和钢的特性不同；

安全事故的不断发生。

焦炭炼铁法（达比父子）——空气沸腾法（凯利）——吹气精炼法（贝塞麦）——酸性转炉炼钢法——碱性转炉炼钢法——平炉法炼钢——纯氧顶吹转炉法

2、治金技术和金相学

特种钢的需求：

自硬钢——锰钢——镍钢——高速钢——硅钢——合金钢

治金技术的两大分支：

物理治金和萃取治金

金相学的出现：

以显微照相为手段研究金属内部结构的技术科学，同时又是化学、热学基本理论在治金技术上应用的结果。

二、热机（内燃机）的新发明和应用

内燃机的发明和改进：

惠更斯“真空活塞式火药内燃机”——巴尼特“压缩式内燃机”——雷诺“二冲程无压缩电点火煤气机”——奥托“四冲程卧式煤气机”——戴姆勒“高速汽油机”——狄塞尔“压燃点火式柴油发动机”——拉沃尔、帕森斯“汽轮机”

内燃机的应用和大生产：

汽车发明和制造（戴姆勒和本茨）——铁路运输——飞机的发明（莱特兄弟）

农业大生产——工业大生产：

“福特汽车的大批量生产、流水作业”

三、电能——技术革命的主角

高斯和韦伯——电磁式有线电报

莫尔斯——电报机的发明、莫尔斯电码

格雷和贝尔——电话的发明——贝尔电话公司

爱迪生——碳粒话筒发明

休兹——麦克风发明

直流电动机——直流发电机的发明（西门子的自激式电机）——电灯照明（爱迪生：

碳化棉丝白炽灯炮）——直流发电厂

电能的损耗和变压的问题交流电的研究：

交流发电机、交流电动机、变压器

马可尼、波波夫——无线电通讯技术（电磁波的应用）

四、电气革命的技术特征和后果

第一次技术革命——“工业革命”

第二次技术革命——“电气革命”

特点：

①以电气技术为中心（四大技术：

钢铁材料、内燃动力、有机合成、无线电通讯）；

②科学的结果（科学成了技术的先导）。

后果：

资本主义自由竞争到“垄断资本主义”的过渡、第一次世界大战的爆发

第十一章西方近代科学技术在东方的传播

注：

“东方”指中国和日本。

一、近代以前的中外科技交流

成果较多、向外传播多、吸收较少

例：

汉朝张骞出使西域，陆上和海上“丝绸之路”，以中日交流和中阿交流为典型。

二、西方近代科技知识传入中国

标志：

耶稣会士来华

主要人物：

利玛窦、汤若望、南怀仁、艾儒略等。

传播范围：

天文历法、数学、物理、地学和火器制造等知识。

后果特征：

复杂性、有限性、畸型性。

（与相关知识作对比！

三、洋务运动和中国近代技术的发展

成果：

建立了一批近代工矿企业；

学馆、学堂陆续建立（近代科技人才的培养）；

公派了一批留学生等。

四、日本的明治维新和近代科学技术的发展

两大变革：

大化革新和明治维新

明治维新的改革范围：

政治、经济、教育、文化等各个领域（带有浓厚封建军国主义色彩的君主立宪制国家）。

（明治维新成功和洋务运动失败的对比）

五、关于近代中国科技落后原因的讨论

1、何时开始落后？

先进和落后的标志

科学内容和形态处在经验的水平上，未能理论化；

——明清

科学所引进的思想解放作用小；

——16世纪

科学转化为技术的应用：

什么样的发明、数量多少，应用于社会所产生的实际结果。

2、中国拥有古代辉煌的科学成果，为什么没有向近代科学技术转化？

对于封建统治者说，封建社会是建立在自然经济基础上的，缺乏依靠科学技术的社会要求和内在动力；

古代科学家的组成上，主要有工匠、失意文人学者、僧侣学者、官方科学家。

从科学和哲学的关系看，受封建正统哲学——儒家哲学及其变种的影响。

明清封建社会制度分析：

重农抑商、重本抑末；

近代工矿企业采用官办或官督商办的方式；

封建专制的思想统治：

八股取士和文字狱；

时而开放、时而闭关锁国的政策。

第十二章，20世纪初的物理学革命

19世纪经典物理学——20世纪物理学的革命

导火线：

热辐射实验和迈克尔逊—莫雷实验（寻找“以太”实验）

一、电子、X射线和天然放射性的发现

戈德斯坦提出阴极射线射线本身的组成和性质研究；

射线引起的荧光现象研究。

电子的发现：

汤姆生

X射线的发现：

伦琴

天然放射性的发现：

贝克勒尔（铀）

居里夫人（镭、钍、钋）

α射线、β射线和γ射线.的发现：

卢瑟福

结果：

汤姆生原子模型、卢瑟福原子有核模型等

物理学革命对象：

牛顿力学、质量守恒、能量守恒、运动定律等

二、相对论

“以太”概念的困扰和迈克尔逊—莫雷实验证明以太存在的“负结果”、“零结果”。

爱因斯坦提出狭义相对论《论动体的电动力学》一书发表。

狭义相对论的两条原理：

1、对于任何惯性系、即以匀速运动的体系，一切自然定律都适用。

——相对性原理

2、自由空间中的光速都是不变的。

——光速不变原理

结论（5个）：

（详见P232-P233）实验的检验和证实：

同时性的相对性核反应实验

时钟延缓电子电磁偏转实验

长度缩短飞行m介子寿命增长实验

物体的质量随速度变大π介子衰变为光子实验

质能相关

（光速不变原理）

广义相对论定义：

惯性质量和万有引力质量等效原理，即在一个小体积范围内的万有引力和某一加速系统中的惯性力相互等效。

（具体见P234）

广认相对论三个推论：

水星近日点的进动；

引力场会使光线偏转；

光谱线的引力红移。

三、量子论和量子力学

量子即“能量原子”——量子力学

黑体辐射的研究维恩定律（适用短波）

瑞利—金斯定律（适用长波，导致“紫外光灾难”）

普朗克《关于正常光谱能量分析定律的理论》，量子论的诞生。

量子公式：

（量子）ε=hv

光电效应的发现：

斯托列托夫和赫兹

光电效应的3个结论（见P238）

爱因斯坦光量子假说公式：

hv=W+1/2·

mv2

原子稳定性的解释：

玻尔提出电子轨道运动。

光的波粒二象性——量子力学的诞生

薛定谔：

电子衍射实验——电子云，提出波函数ψ（X，Y，Z，t）。

玻恩：

对波函数概念的纠正，提出粒子的几率分布，而非精确计算。

海森堡：

量子力学的另一种数学表达方式——矩阵力学，提出测不准原理和测不准关系式（成对量共轭或成反比，如动量偏差和位置偏差的关系）

狄拉克：

相对性波动性力学的研究——提出电子具有自旋和磁矩，预言了反粒子的存在。

安德生：

“正电子”的发现。

四、物理学革命的意义和后果

1、自然科学观的重大变革；

2、实验研究手段的深入，实验室和实验研究机构的大型化；

3、科学研究的国家控制。

（美国“曼哈顿工程”）

第十三章现代自然科学的新进展

（承第12章！

现代自然科学特征：

宏观研究和微观研究的互相促进；

高度的分化和高度的综合；

独立性与依赖性等。

一、粒子世界的新发现

质子的发现：

中子的发现：

查德威克——同位素的发现

截止目前的基本粒子：

电子、质子、中子、光子

对宇宙射线的研究：

正电子的发现（安德森）；

正负电子对与光子的转化（布莱凯特）；

介子的发现（汤川树秀）。

第一代基本粒子（14种）：

光子、轻子（6种）、介子（3种）、重子（4种）

第二代基本粒子（16种）：

奇异粒子（K介子、超子、反质子、反中子等）

第三代基本粒子（400余种）：

共振态粒子——有：

丁肇中、里希特等

基本粒子的内部结构研究：

盖尔曼的夸克模型和我国学者的层子模型

二、从凝聚态物理到天体物理

凝聚态（指固体或液体）——固体物理学

研究超高压、超真空、超高温、极低温及强磁场等特殊条件下的特性。

地球物理学、天体物理学的研究成果：

大气层现象：

对流层、平流层、臭氧层、电离层、中间层、热层、磁力层

地球多圈层结构：

地壳、地幔、地核

魏格纳：

大陆漂移设想

霍姆斯：

地幔对流说

李四光：

地球自转速度的变化决定地壳运动说——地质力学的诞生

威尔逊等：

板块构造学说

戴文赛：

“宇观领域”概念的提出

恒星演化理论：

红星——主序星——红巨星——新星、超新星——白矮星——中子星——黑洞

伽莫夫——大爆炸宇宙说

邦迪、戈尔德——稳恒态宇宙说

三、结构化学与高分子化学

查德威克：

元素周期性与原子核所带电荷的关系——科学的元素周期律

结构化学：

原子价、电价键、共价键——量子化学的诞生

两种化学键理论：

价键理论（海勒特、伦敦）

分子轨道理论（穆利肯、洪德）

高分子化学：

高分子长键结构理论、高分子结晶结构模型等

核磁共振法的应用、电子显微镜的发明——新材料、新物质

四、从细胞水平向分子水平深入的生物学研究

19世纪生物学重要发现：

物种进化、遗传定律、基因论

摩尔根——基因说

米希尔——核酸（DNA、RNA）的发现：

碱基（四种：

A、T、G、C）、

核糖、磷酸

分子生物学的诞生：

基因和酶的关系；

DNA是携带遗传信息的载体；

DNA双股螺旋型结构模型的建立（沃森和克里克）。

遗传工程的诞生！