【備課參考】高中歷史岳麓版必修三同步學(xué)案：第16課-近代科學(xué)技術(shù)革命-素材

第三單元從人文精神之源到科學(xué)理性時(shí)代第15課近代科學(xué)技術(shù)革命素材資產(chǎn)階級(jí)的興起和歐洲思想解放的潮流催生了很多項(xiàng)天立地的科學(xué)巨匠。殖民掠奪、奴隸貿(mào)易和圈地運(yùn)動(dòng)使資本主義國家擁有了大量資本和廉價(jià)勞動(dòng)力，奠定了工業(yè)革命的物質(zhì)基礎(chǔ)。生產(chǎn)力的進(jìn)展和新的社會(huì)需要又推動(dòng)了科技創(chuàng)新。而科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的突破最終引發(fā)了轉(zhuǎn)變世界的工業(yè)革命。至19世紀(jì)，人類社會(huì)已經(jīng)告辭中世紀(jì)的宗教黑暗，相繼跨入蒸汽時(shí)代和燈火輝煌的電氣時(shí)代。從哥白尼到伽利略科學(xué)發(fā)覺始終是在繼承與突破傳統(tǒng)生疏的過程中不斷向前進(jìn)展的。中世紀(jì)末期，基督教宣揚(yáng)的地球中心說在歐洲仍舊占據(jù)確定統(tǒng)治地位。然而，由于觀測技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)時(shí)一些具有進(jìn)步思想的哲學(xué)家和天文學(xué)家都對(duì)這一傳統(tǒng)解釋感到不滿，波蘭天文學(xué)家哥白尼就是其中之一，他提出了太陽中心說。哥白尼（Copernicus，1473—1543)接受文藝復(fù)興的進(jìn)步思想，爭辯了大量古希臘哲學(xué)和天文學(xué)著作，經(jīng)過長期測算，建立起一個(gè)新的宇宙體系——日心體系，即太陽居于宇宙中心靜止不動(dòng)，而包括地球在內(nèi)的各行星都繞大陽轉(zhuǎn)動(dòng)。他是近代天文學(xué)的奠基人。勇于探究真理是人的天職?！绨啄岣绨啄岬娜招恼f不僅轉(zhuǎn)變了那個(gè)時(shí)代人類對(duì)宇宙的生疏，而且從根本上動(dòng)搖了歐洲中世紀(jì)宗教神學(xué)的理論基礎(chǔ)。意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家伽利略(calileo，1564--1642)于1610年發(fā)覺了木星的四顆衛(wèi)星，為日心說找到了確鑿的證據(jù)。由于教會(huì)的迫害，伽利略晚年被判終身監(jiān)禁。伽利略開創(chuàng)了以試驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)并具有嚴(yán)密規(guī)律體系的近代科學(xué)，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的有名試驗(yàn)，從今推翻了亞里士多德”物體落下的速度和重量成比例”的學(xué)說，訂正了這個(gè)持續(xù)了19(D年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡(后被稱為“伽利略望遠(yuǎn)鏡”)。他觀測到月球表面凹凸不平，并繪制了第一幅月面圖。他還發(fā)覺了土星光環(huán)、太陽黑子、太陽自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧等現(xiàn)象。這些發(fā)覺開拓了天文學(xué)的新時(shí)代。伽利略的杰出成就為牛頓經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。牛頓的經(jīng)典力學(xué)1643年圣誕節(jié)，牛頓誕生在英格蘭的一個(gè)農(nóng)夫家里。誰也沒有料到這個(gè)只有1．35千克重的早產(chǎn)兒會(huì)成為一名震古爍今的科學(xué)巨人。牛頓(Newton，1643—1727)自幼失去父親，性格倔強(qiáng)，緘默寡言。少年中頓資質(zhì)平常，成果一般，但酷愛讀書，擅長琢磨問題與動(dòng)于制作。據(jù)說，小牛頓觀察人們制造風(fēng)車后，自己也制造了一架小風(fēng)車。但推動(dòng)他的“風(fēng)車”轉(zhuǎn)動(dòng)的不是風(fēng)。他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上，然后在輪子前面放上一粒玉米，剛好那地方是老鼠可望不行即的位置。老鼠想吃玉米，就不斷跑動(dòng)，于是輪子帶動(dòng)風(fēng)車不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。1661年，牛頓升入劍橋高校，后來也在那里任教。把前單的事情考慮得很簡單，可以發(fā)覺新領(lǐng)域；把簡單的現(xiàn)象看得很筒單，可以發(fā)覺新定律?！ｎD牛頓在數(shù)學(xué)和物理學(xué)方面都取得了卓越成就，其中最輝煌的成就是建立經(jīng)典力學(xué)的基本體系，他還是微積分的創(chuàng)立者之一。大約在17世紀(jì)60年月，牛頓與德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨分別獨(dú)立創(chuàng)立了微積分。牛頓系統(tǒng)地總結(jié)了前人的成果，在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)覺了有名的萬有引力定律和牛頓力學(xué)定律。1687年，牛頓出版了力學(xué)經(jīng)典著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，建立起一個(gè)完整的力學(xué)理論體系，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上的第一次大飛躍。牛頓力學(xué)定律以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法和規(guī)律體系把宇宙間的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來，對(duì)人類解釋與預(yù)見物理現(xiàn)象具有打算性的意義。海王星的發(fā)覺是證明牛頓力學(xué)和萬有引力定律有效性的最成功范例。海王星和冥王星的發(fā)覺海王星和冥王星的發(fā)覺1781早，人們發(fā)覺了天王星，但它的理論計(jì)算位置與實(shí)際觀測始終不符。依據(jù)萬有引力理論，人們設(shè)想這可能是由于有一顆未知行星對(duì)天王星產(chǎn)生影響的結(jié)果。以后，一些科學(xué)家進(jìn)行了大量計(jì)算，依據(jù)他們的計(jì)算結(jié)果，1846年9月，人們最終發(fā)覺了海王星，然而，天文學(xué)家發(fā)覺，海王星的存在并不足以解釋天王星軌道所受擾動(dòng)的程度。而海王星自身的軌道，也像受另一個(gè)未知天體的影響，于是人們又很自然地推斷，還存在另一個(gè)行星。1930年，冥王星也被發(fā)覺了。牛頓力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代工程力學(xué)以及與之有關(guān)的工程技術(shù)的理論基礎(chǔ)。牛頓力學(xué)的創(chuàng)立，標(biāo)志著人類科學(xué)時(shí)代的開頭。牛頓力學(xué)和熱學(xué)引發(fā)了以英國工業(yè)革命為起點(diǎn)的第一次技術(shù)革命，使人類社會(huì)進(jìn)入蒸汽時(shí)代。牛頓用數(shù)學(xué)方法精確描述宇宙運(yùn)行的自然法則，還為法國啟蒙思想和唯物主義哲學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。達(dá)爾文與進(jìn)化論19世紀(jì)以前，神創(chuàng)論占統(tǒng)治地位，世界各地的人們普遍把生物的起源歸結(jié)于某種神力的作用。基督教神學(xué)宣揚(yáng)上帝制造了世界萬物，并按自己的形象用泥土制造了男人亞當(dāng)，又用亞當(dāng)?shù)囊桓吖窃斐膳讼耐?。上帝造人說成為教會(huì)禁錮人們思想的天經(jīng)地義的教條。19世紀(jì)中葉，生物學(xué)領(lǐng)域掀起了一場革命，神創(chuàng)論受到進(jìn)化論的有力挑戰(zhàn)?！斑M(jìn)化”這個(gè)新概念與英國博物學(xué)家達(dá)爾文的名字緊密相連。1831年夏天，達(dá)爾文(Darwin，1809---1882)以一名不拿任何酬勞的博物學(xué)家的身份，隨英國海軍探測船“貝格爾號(hào)”參與了歷時(shí)5年的環(huán)球考察。他沿途搜集各種動(dòng)植物標(biāo)本。在南美洲加拉帕戈斯群島，他觀看到多種巨大的海龜和山雀，發(fā)覺不同品種的動(dòng)物整體形態(tài)相像，屬于相近的物種，但各具特點(diǎn)，且距離越遠(yuǎn)，差異越明顯。這使達(dá)爾丈很困惑：假如天下的物種如基督教所說，是上帝造出來的，那上帝為什么要這樣做呢?1859年達(dá)爾文發(fā)表了劃時(shí)代的巨著《物種起源》，建立起以自然選擇為基礎(chǔ)的嚴(yán)密的生物進(jìn)化理論，說明一切動(dòng)植物，包括人類都是自然界長期進(jìn)展的產(chǎn)物。生物進(jìn)化理論簡潔說來，就是生物在自然條件下會(huì)因周遭環(huán)境的影響而不斷變異，變異有利于適應(yīng)自然環(huán)境的個(gè)體存活下來．不適應(yīng)的個(gè)體被自然淘汰。自然條件若比較穩(wěn)定，有利的變異就會(huì)得到積累，世代相傳，與原物種越離越遠(yuǎn)，從而形成新物種。一言以蔽之，就是“物競天擇，適者生存”。1871年，達(dá)爾文發(fā)表認(rèn)類的起勵(lì)，進(jìn)一步論證了人類是從古猿進(jìn)化而來的觀點(diǎn)。生物進(jìn)化論從根本上轉(zhuǎn)變了19世紀(jì)絕大多數(shù)人對(duì)人類和其他生物在生物界中位置的看法，是對(duì)上帝造人說的顛覆，引起教會(huì)的極大恐慌與圍攻。1860年6月30日，進(jìn)化論的提倡者赫胥黎教授(Huxley，1825--1895)在牛津高校博物館與牛津主教威爾伯福斯就進(jìn)化論問題開放激烈辯論。威爾伯福斯發(fā)言對(duì)進(jìn)化論大加污蔑后質(zhì)問赫胥黎：“請(qǐng)問這位自稱是猴子后裔的先生，你的猴子血統(tǒng)是從祖父還是祖母傳下來的呢?”赫胥黎冷靜地批駁說：“一個(gè)人沒有理由由于有一個(gè)大猩猩作為他的祖先而感到恥辱。真正令他感到恥辱的是，他的祖先是這樣的一個(gè)人，他不是利用他的聰慧才智在自己的領(lǐng)域去獲得成功，而是利用他口若懸河的言辭、偷梁換柱的雄辯和求助于宗教偏見的嫻熟技巧來分散聽眾的留意力，干涉他自己不懂的科學(xué)問題?！?863年赫胥黎發(fā)表隊(duì)在自然界中的地肋，進(jìn)一步從解剖學(xué)的角度論證了人猿同祖的學(xué)說，進(jìn)化論漸漸被科學(xué)界普遍接受。瓦特與蒸汽機(jī)英國工業(yè)革命開頭后，迫切需要解決動(dòng)力不足的問題。傳統(tǒng)的畜力、風(fēng)力、水力很不穩(wěn)定，嚴(yán)峻制約了工業(yè)革命向縱深進(jìn)展。生產(chǎn)力的進(jìn)展召喚著便利、適用、高效的新動(dòng)力支撐與推動(dòng)。瓦特順應(yīng)時(shí)代的要求，完成了新式蒸汽機(jī)這一劃時(shí)代的宏大創(chuàng)造。瓦特(Watt，1736—1819)出身于英國的一個(gè)工匠家庭，少年時(shí)代勤奮好學(xué)，利用當(dāng)徒工的機(jī)會(huì)，很快學(xué)會(huì)了制造高難度儀器。1769年，瓦特開頭改良蒸汽機(jī)，吹響了第一次動(dòng)力革命的號(hào)角。才能加努力方可成功?！咛氐哪怪俱懲咛貧v經(jīng)20多年的不懈努力，完成了對(duì)紐可門蒸汽機(jī)的革新。從今蒸汽機(jī)得到廣泛應(yīng)用，成為改造世界的動(dòng)力機(jī)械，解決了工業(yè)革命的動(dòng)力問題。人們開頭用煤作燃料，驅(qū)動(dòng)火車、輪船和機(jī)器。動(dòng)力機(jī)的接受為工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的進(jìn)展鋪平了道路，極大地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)展，使人類社會(huì)進(jìn)入蒸汽時(shí)代。隨著資本主義的擴(kuò)展，科學(xué)因素第一次被有意識(shí)地和廣泛地加以進(jìn)展、應(yīng)用，并體現(xiàn)在生活中，其規(guī)模是以往時(shí)代根本想像不到的。——馬克思紐可門蒸汽機(jī)紐可門蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。1705年，紐可門創(chuàng)造礦井用蒸汽抽水機(jī)。但這種蒸汽機(jī)效率不高，很不有用，它的活塞每啟動(dòng)一次，汽缸內(nèi)的蒸汽就需重新加熱，造成熱量的鋪張，延長了活塞再次啟動(dòng)的時(shí)間。18世紀(jì)末，紡織業(yè)、采礦業(yè)、冶金業(yè)、造紙業(yè)、陶瓷業(yè)等工業(yè)部門都先后接受蒸汽機(jī)作為動(dòng)力。1807年，美國人富爾頓把瓦特的蒸汽機(jī)裝在輪船上，結(jié)束了航運(yùn)史上的帆船時(shí)代，1814年，英國人史蒂芬孫創(chuàng)造了火車，陸路運(yùn)輸?shù)男聲r(shí)代開頭了。19世紀(jì)三四十年月，蒸汽機(jī)在歐洲和北美被廣泛接受，開創(chuàng)了所謂的“蒸汽時(shí)代”。愛迪生與電的應(yīng)用19世紀(jì)后期，科學(xué)新發(fā)覺催生了發(fā)電機(jī)。蒸汽動(dòng)力方興未艾，電力作為一種新能源又登上了歷史舞臺(tái)。人類從今進(jìn)入了電力時(shí)代。1780年，意大利生物學(xué)家伽伐尼發(fā)覺了動(dòng)物體內(nèi)的電現(xiàn)象。1800年，意大利人伏特創(chuàng)造伏特電池。這兩項(xiàng)創(chuàng)造推動(dòng)了人們對(duì)新的電力能源的探究。丹麥物理學(xué)家奧斯特隨后創(chuàng)立了電磁學(xué)理論，法國科學(xué)家安培與英國科學(xué)家麥克斯韋等又完善了這一理論。1831年，英國試驗(yàn)物理學(xué)家法拉第發(fā)覺“用磁力產(chǎn)生電流”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了電磁學(xué)的重大突破。1870年，比利時(shí)人格拉姆依據(jù)電磁學(xué)理論設(shè)計(jì)動(dòng)身電機(jī)，電力被應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)當(dāng)中，電力時(shí)代隨之而來。電力的廣泛應(yīng)用與美國“創(chuàng)造大王”愛迪生(Edison．1847--1931)的努力是分不開的。驚異就是科學(xué)的種子。創(chuàng)造是百分之一的靈感加上百分之九十九的汗水。我平生從來沒有做出過一次偶然的創(chuàng)造。我的一切創(chuàng)造都是深思熟慮和嚴(yán)格試驗(yàn)的結(jié)果?！獝鄣仙鷲鄣仙簧闹圃靹?chuàng)造達(dá)1000多項(xiàng)。他創(chuàng)造和改進(jìn)了我們在工作與日常生活中最為生疏的電燈、電話、電報(bào)、電影。在眾多創(chuàng)造中，最重要的是第一盞有用電燈和配電系統(tǒng)的創(chuàng)造。愛迪生試用了1600多種材料，最終在1879年10月創(chuàng)造了第一盞真正具有有用價(jià)值的白熾燈，但只工作了40多個(gè)小時(shí)。愛迪生并不氣餒，又試用了約6000種纖維材料，最終找到了新的發(fā)光體——日本竹絲，可持續(xù)發(fā)光1000多個(gè)小時(shí)。今日我們使用的鎢絲燈就是由此演化而來的。以發(fā)電機(jī)為標(biāo)志的電氣技術(shù)，供應(yīng)了更為強(qiáng)大便捷而又廉價(jià)的動(dòng)力，極大地推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)展，掀起了其次次工業(yè)革命?？茖W(xué)技奉轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，又有力地推動(dòng)了社會(huì)變革和文明進(jìn)步。資本主義從今確立全球優(yōu)勢，世界各地聯(lián)系更加緊密。科技革命還轉(zhuǎn)變了人們的生活方式，把人類帶進(jìn)了萬家燈火、通訊便捷的新世界，人們的生活從今更加便利舒適、豐富多彩。學(xué)問鏈接什么是近代科學(xué)科學(xué)是指運(yùn)用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實(shí)世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的學(xué)問體系。技術(shù)泛指依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐閱歷和自然科學(xué)原理而進(jìn)展成的各種工藝操作方法與技能。近代科學(xué)是在搜集材料的基礎(chǔ)上，從現(xiàn)象深化到本質(zhì)，從閱歷定律上升為系統(tǒng)的科學(xué)理論。它是建立在觀看、試驗(yàn)基礎(chǔ)上的試驗(yàn)科學(xué)，并廣泛應(yīng)用教學(xué)方法使科學(xué)學(xué)問日益精確化；同時(shí)進(jìn)展了以試驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)和以歸納推理為主要手段的爭辯方法，確立了一系列定量的科學(xué)定律。傳統(tǒng)科學(xué)建立在直觀的觀看和思辨性的猜想以及形式規(guī)律的演繹基礎(chǔ)之上，基本屬于現(xiàn)象的描述和閱歷的總結(jié)，沒有形成系統(tǒng)的理論和相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科體系。解析與探究近代以來，天文學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等自然科學(xué)領(lǐng)域都有了巨大突破，人類對(duì)自然歷史的生疏有了大飛躍，主要體現(xiàn)在：第一，科學(xué)觀的變革。近代自然科學(xué)進(jìn)展的一個(gè)重要特點(diǎn)，就是很多科學(xué)都表現(xiàn)出對(duì)當(dāng)時(shí)一些主要技術(shù)問題的關(guān)切。多數(shù)科學(xué)家不僅信任科學(xué)會(huì)有益于人類的進(jìn)步，而且信任人類能得到充分牢靠的自然學(xué)問，信任自然界可以被正確地生疏，堅(jiān)持從世界本身說明世界。其次，自然觀的變革。近代科學(xué)的進(jìn)展，也使自然觀發(fā)生了巨大變化，形成了機(jī)械唯物主義的自然觀，將一切運(yùn)動(dòng)都?xì)w結(jié)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將一切運(yùn)動(dòng)的緣由都?xì)w結(jié)為力。機(jī)械唯物主義自然觀把自然