课件79张PPT。近代科学技术革命■从哥白尼到伽利略
■牛顿的经典力学
■达尔文与进化论
■瓦特与蒸汽机
■爱迪生与电的应用导入蒸汽时代的英国矿山电灯发明后柏林街头的夜景 资产阶级的兴起和欧洲思想解放的潮流催生了许多顶天立地的科学巨匠。殖民掠夺、奴隶贸易和圈地运动使资本主义积累了大量资本和廉价劳动力，奠定了工业革命的物质基础。生产力的发展和新的社会需要又推动了科技创新。而科学技术领域的突破最终引发了改变世界的工业革命。至19世纪，人类社会已经告别中世纪的宗教黑暗，相继跨入蒸汽时代和灯火辉煌的电气时代。导入从哥白尼到伽利略哥白尼 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。
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”。 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。哥白尼的《日心说》示意图 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》。 哥白尼塔 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》。 哥白尼的生活室哥白尼 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。
——哥白尼 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》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各国为纪念哥白尼而发行的邮票 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“近代科学之父”。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。 伽利略伽利略的手稿伽利略的折射式望远镜 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。 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。伽利略所做的两个铁球同时落地实验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 。 伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论，不是常常可靠的，因为它们有时会引到错误的线索上去。
…………
人的思维创造出一直在改变的一个宇宙图景。伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重大意义。
——爱因斯坦《物理学的进化》 返 回返 回牛顿的经典力学牛顿 牛顿（ 1642—1727），英国物理学家、天文学家和数学家，出生于英国的林肯郡，1661年进入剑桥大学学习，1665年发现了二项式定理。牛顿的三大发现，即光的光谱分解，万有引力定律和微积学，奠定了经典物理学及某些学科的理论基础，导致了世界史上的一次科学革命。牛顿还在代数和数论、计算方法、概率论等方面有创造性的成就和贡献。《自然哲学的数学原理》 1687年，牛顿出版了力学经典著作《自然哲学的数学原理》，建立起了完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。著名物理学家牛顿发明了第一架反射望远镜 公元1668年，牛顿制成了第一架反射望远镜样机，公元1671年，牛顿把经过改进的反射望远镜献给了皇家学会，从此名声大震，后被选为皇家学会会员。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。 剑桥大学牛顿数学桥 数学桥又称牛顿桥，是位于剑桥大学内的一座木桥。相传，这座桥是牛顿运用数学和力学原理设计建造的，整座桥上没有使用一根钉子，堪称是个奇迹。后来，好奇的学生把它拆下来，想看个究竟。谁知拆下容易，恢复难！无论他们用什么方法，就是恢复不了原样，连校方也无能为力，最后，不得不用钉子固定，才重新将木桥架起来。牛顿名言
我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。
我只不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为比别人找到更光滑、更美丽的卵石和贝壳而高兴。而在我面前的真理的海洋，却完全是个迷。 牛顿故居位于英国伍尔索普领地，1642年的圣诞节，他就诞生在这座灰白色的石头建筑里。牛顿故居门前有那棵著名的苹果树，就在这棵树下，牛顿领悟到万有引力。树的下方立着一方绿色的铜质徽章，那是伊利莎白女王颁发的保护令。牛顿故居我的成就当归于精力的思索.胜利者往往是从坚持最后五分钟的时间中得来成功。聪明人之所以不会成功，是由于他们缺乏坚韧的毅力。 你若想获得知识，你该下苦功；你若想获得食物，你该下苦功；你若想得到快乐，你也该下苦功。因为辛苦是获得一切的定律。你该将名誉作为你最高人格的标志。牛顿名言 冥王星
（小图像为空间原始图像，大图像为经过计算机处理的冥王星表面）海王星太阳系成员示意图返 回返 回达尔文与进化论达尔文 达尔文（1809—1882），19世纪英国杰出的生物学家、生物进化论的奠基人。他找到了生物发展的规律，证明所有的物种都有共同的祖先。他在科学上完成了一次伟大的革命，结束了生物学领域中唯心主义、形而上学的统治时期，对近代生物科学产生了巨大而深远的影响。《物种起源》中译本书影 《物种起源》（全名为《依据自然选择，或在生存斗争中适者生存的物种起源》）于1859年11月24日问世。这是一部具有划时代意义的科学巨著。该著作批判了创造论的错误，阐明了进化论的思想。达尔文当年乘坐的“小猎犬号” 1831年，达尔文乘坐“小猎犬号”开始了长达五年的环球考察，为其日后提出进化论奠定了坚实的基础。 达尔文考察路线当时讽刺达尔文的一幅漫画赫胥黎 赫胥黎（1825—1895），英国著名博物学家，达尔文提出进化论时最坚决的支持者。1863年发表《人类在自然界中的位置》，进一步从解剖学的角度论证了人猿同祖的学说。从此，进化论逐渐被科学界普遍接受。返 回返 回瓦特与蒸汽机瓦特 詹姆斯·瓦特（1736—1819）是英国著名的发明家，是工业革命时的重要人物。他改良了蒸汽机、发明了气压表、汽动锤。后人为了纪念他，将功率的单位称为瓦特。 1705年，纽可门制造了第一台成功运作的蒸汽机。纽可门机的缺陷：热量浪费太大，效率不高；只有简单的往复式线性运动。第一台成功运作的蒸汽机瓦特改良的蒸气机模型 1769年，瓦特在前人基础上改良了蒸汽机，并取得了专利。经过十多年的改进探索，1782年，他又制成了功效更高的复动式蒸汽机。瓦特的蒸汽机是科学史上划时代的成就，蒸汽机大大促进了机器的运用和工厂的生产，使工业技术的变革出现了新的飞跃。 才能加努力，方可得成功。
——瓦特的墓志铭 陈列在英国伦敦科学博物馆内的瓦特制成的世界上第一台蒸汽机，其许多主体部件都是用木头制造的。 伦敦科学博物馆内的詹姆斯·瓦特的工作室展室。展室里不仅保存着当年瓦特所使用的家具和工具设备，门窗和地板也都是原物。工具桌上陈列着瓦特的三座半身塑像。 坐落于英国苏格兰格拉斯哥市乔治广场的詹姆斯·瓦特铜像（1832年修建） 。 矗立在伯明翰市中心、纪念詹姆斯·瓦特（右）等人的铜雕群像。 1807年，这艘汽船在内河试航成功，揭开了水上交通运输工具的新篇章。航行时蒸汽机推动船两侧的明轮，所以这种船就被称为轮船。1807年“克莱蒙特”号蒸汽船 1814年，英国人史蒂芬孙发明了第一台蒸汽机车，这台机车在前进时不断从烟囱里冒出火来，因此被称为“火车”。火车的发明，使陆上交通工具得到突飞猛进的发展。 随着资本主义的扩展，科学因素第一次被有意识地和广泛地加以发展、应用，并体现在生活中，其规模是以往时代根本想象不到的。
——马克思返 回返 回爱迪生与电的应用 爱迪生（1847—1931），美国著名发明大王，一生完成了2 000多种发明。从他16岁发明自动定时发报机算起，平均每12天半就有一项发明，其中包括电灯、留声机、发报机、电影、电车、蓄电池、打字机、水泥等等。 爱迪生意大利生物学家伽伐尼伏特和“伏打电池” 丹麦物理学家奥斯特法国科学家安培英国科学家麦克斯韦 1821年9月3日， 30岁的法拉第设计了一个实验，实现了以电转动磁；1822年，法拉第希望把磁转变成电；1831年， 40岁的法拉第设计一种装置获得了恒定电流。把磁转变成电的伟大理想终于实现了。 法拉第法拉第在工作研究电磁感应现象的实验示意图发电机发电机爱迪生的出生地——美国俄亥俄州米兰镇年轻时的爱迪生1847年2月的一个雪夜，爱迪生
出生在这个房间里。爱迪生发明的电灯灯泡爱迪生发明的耐用灯泡和里面的钨丝英国伦敦首批用上电灯的马路爱迪生在自己发明的留声机前 爱迪生在经过他改进的留声
机旁打盹（摄于1888年） 。为了
改进这架留声机，爱迪生一连五
天没有睡觉。 这是一张作于巴黎一次展览
会上的速描。从小孩到老太太都
在排队听爱迪生新发明的留声机。 爱迪生背后墙上挂着的，是用他发明的显微摄影技术拍摄的细菌照片。晚年的爱迪生。他正在使用自己改进的
电话（把听筒和话筒分开的电话）。 爱迪生发明电影后，制作的喜剧短片
《打喷嚏》中的画面。爱迪生在实验室里 爱迪生的实验室
他的许多电器发明都是在这里诞生的。 爱迪生的化学实验室
这里一排排的化学试剂，是爱迪生进行大量实验的见证。连日连夜的工作累坏了人，爱迪生在实验室的长椅上打盹。 I want to bring out the secrets of nature and apply them for the happiness of man. I don’t know of any better service to offer for the short time we are in the world. 我想揭示大自然的秘密并用来造福人类。我认为，在我们的短暂一生中，最好的贡献莫过于此了。
If you wish to succeed ，you should use persistence as your good friend， experience as your reference，prudence as your brother and hope as your sentry.
如果你希望成功，当以恒心为良友、以经验为参谋、以谨慎为兄弟、以希望为哨兵。
If you don't learn to think when you are young ， you may never learn.
如果你年轻时就没有学会思考，那么就永远学不会思考。美国发明家爱迪生名言解析与探究请结合课文内容，思考如何看待近代科技革命对人类观念变革的影响。 近代以来，天文学、物理学和生物学等自然科学领域都有了巨大突破，人类对自然历史的认识有了大飞跃，主要体现在：
第一，科学观的变革：近代自然科学发展的一个重要特点，就是许多科学都表现出对当时一些主要技术问题的关切。多数科学家不仅相信科学会有益于人类的进步，而且相信人类能得到充分可靠的自然知识，相信自然界可以被正确地认识，坚持从世界本身说明世界。
第二，自然观的变革：近代科学的发展，也使自然观发生了巨大变化，形成了机械唯物主义的自然观，将一切运动都归结为机械运动，将一切运动的原因都归结为力。机械唯物主义自然观把自然界中起作用的原因归结为自然界本身的规律的作用，有利于促使科学家去探索自然界的规律。但由于它是形而上学地看问题，又有着严重缺陷。自我测评1.从哥白尼到伽利略，天文学上取得了哪些巨大成就？
2.牛顿经典力学的伟大贡献是什么？如何评价牛顿在科学史上的地位？
3.为什么说达尔文的进化论是生物学上也是人类史上的一次划时代的革命？
4.瓦特对蒸汽时代的工业革命做出了什么贡献？
5.列举爱迪生的重要发明，评价爱迪生在电力时代的历史地位。
6.概述蒸汽机的发明和电气技术的应用的历史意义。参考答案参考答案参考答案参考答案参考答案参考答案自我测评第1题参考答案 ①波兰天文学家哥白尼通过长期的研究和测算，提出太阳中心说，建立起一个新的宇宙体系——日心体系，即太阳居于宇宙中心静止不动，而包括地球在内的各行星都绕太阳转动。这不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识，而且在根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础，建立了科学的宇宙观。 ②意大利物理学家和天文学家伽利略取得的成就： 1610年发现了木星的四颗卫星，为日心说找到了确凿的证据；1609年，创制了天文望远镜（后被称为“伽利略望远镜”）；观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图；还发现了土星光环、太阳黑子、太阳自转、金星和水星的盈亏等现象。伽利略的这些发现开辟了天文学的新时代，他的杰出成就为牛顿经典力学的创立奠定了基础。 自我测评第2题参考答案 牛顿力学定律以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来，对人类解释与预见物理现象具有决定性的意义。牛顿力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。牛顿力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，还为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。 自我测评第3题参考答案 生物进化论从根本上改变了19世纪绝大多数人对生物界和人类在生物界中位置的看法,达尔文的进化理论认为，生物的进化主要是自然选择的结果；生物由于繁殖过剩，不可避免地存在种内和种间的生存竞争。达尔文的学说是生物科学的一次理论综合，对生物学的发展起了重大的作用。
生物进化论的提出，也是人类思想史上划时代的大事。进化论思想首先对欧洲思想界产生了巨大影响。它有力地挑战了封建神学创世说，结束了上帝7天造就世上万物和人类的神话。正如17世纪牛顿把“造物主”从无生命现象的研究领域驱逐出去一样，19世纪的达尔文又把“造物主”从有生命现象的研究领域驱逐出去了。达尔文进化论极大地促进了欧洲的思想解放，使人们的世界观发生了根本性的变化；人类社会也像自然界一样存在着生存竞争。在竞争中，强者生存，而弱者淘汰。只有这样，人类社会才能进步。进化论所揭示的关于生命自然界辩证发展的规律，不仅结束了生物学中物种不变论的统治，也为马克思主义唯物辩证法的创立提供了重要的自然史的基础。 自我测评第4题参考答案 瓦特在总结前人成果的基础上，历经20多年的不懈努力，完成了对纽可门蒸汽机的革新，研制成功了新式蒸汽机。①从此蒸汽机得到广泛应用，成为改造世界的动力机械，解决了工业革命的动力问题，人们开始用煤作燃料，驱动火车、轮船和机器；②新能源的采用为工业、交通运输业的发展铺平了道路；③极大地推动了社会生产力的发展，使人类社会进入蒸汽时代。 自我测评第5题参考答案 爱迪生是在他的时代最多产的发明家，被称为“发明大王”，他一生的创造发明达1000多项，他发明和改进了我们在日常工作与生活中最为熟悉的电灯、电话、电报、电影。在其众多发明中，最重要的是第一盏实用电灯和配电系统的发明。 自我测评第6题参考答案 ①蒸汽机问世的意义可以从以下几个方面进行理解：解决了工业发展中的动力问题；促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切；推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。 ②以发电机为标志的电气技术，提供了更为强大便捷而又廉价的动力，电力的广泛应用，推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展，极大地推动了工业生产的发展，掀起了第二次工业革命；科学技术转化为生产力，又有力地推动了社会变革和文明进步，资本主义从此确立全球优势，世界各地联系更加紧密；科技革命还改变了人们的生活方式，把人类带进了万家灯火、通讯便捷的新世界，人们的生活从此更加丰富多彩。 近代科学技术革命 同步练习
【典型例题】
例1．近代以来，西方科技发展的轨迹是：自然科学理论与技术结合，科学技术与经济发展结合，促进了人类社会各个方面的变化和进步。根据有关史实，回答下列问题。
(1)17世纪至20世纪初，自然科学基础理论研究取得了哪四项对人类社会影响最为深刻的成就?各项成就的标志和意义是什么?
(2)在科学战胜神学的过程中，为什么说达尔文继牛顿之后，最终驱走上帝?
【解析】本题以近代史上人类在自然科学领域的四项重大发现及其对科技发展和人类文明进步的深远影响为主题，揭示了科学发现和科技进步对社会发展的巨大作用，阐释了科教兴国的时代主题，具有较强的社会现实意义。回答第(1)问时，关键是准确地判定近代史上对人类社会影响最大的四大科学成就，并分别概括其巨大意义，防止偏离主题，答非所问；回答第(2)问时。关键是找到牛顿力学和达尔文生物进化论在打破神学世界观方面的联结点：牛顿力学把上帝从无生命的研究领域中驱逐出去，而生物进化论则是把神从有生命的研究领域中驱逐出去，最终完成了驱逐上帝的任务。
【答案】(1)四项成就：①牛顿力学体系的建立。标志着近代科学的形成，是人类认识史上对自然科学规律的第一次理论性的概括和综合。②19世纪30年代，英国科学家法拉第用实验发现了电磁感应现象，开辟了人类生活的新时代——电气时代。③19世纪中期，英国科学家达尔文创立了生物进化论学说。提出了生物生存斗争和自然选择原理，是对生物学的一次重要综合。它从根本上推翻了“神创说”，将“发展”、“变化”等观念引入自然科学和社会科学领域，使人类思想认识发生了跃进。④20世纪初，德国科学家爱因斯坦提出了物理学相对论和揭示质能转换原理的著名质能关系式。物理学相对论深刻地揭示了时间和空间的本质，是物理思想的一场重大革命。质能转换原理则成为原子能的理论基础。
(2)神学认为世界是上帝创造的，各个物种从被上帝创造那一天起，是不变的。牛顿力学体系把天上、地上的物体运动概括在一个理论之中，把神从无生命的研究领域中驱逐出去。达尔文的生物进化论把变异和自然选择看作新物种起源的首要因素。证明了上帝根本没有存在的必要。把神从有生命现象的研究领域中驱逐出去，最终完成了驱逐上帝的任务。
【基础练习】
一．选择题
1．为坚持真理，宣传日心说而被捕囚禁，并为此献出生命的意大利天文学家
A托勒密 B布鲁偌 C开普勒 D伽利略B
2．近代实验科学的奠基者，“近代科学之父”是指
A哥白尼 B伽利略 C布鲁诺 D牛顿B
3．“自然科学的独立宣言”指的是
A《天体运行论》 B《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》
C《自然哲学的数学原理》D《物种起源》A
4．牛顿最辉煌的成就是
A创立微积分 B建立经典力学体系
C发现海王星 D提出了光的微粒说B
5．人类历史上第一次能源革命源于
A水力的使用 B瓦特改良蒸汽机的发明
C电力的使用 D原子能的使用B
6．下列发明中，直接导致电成为一种动力而最终代替蒸汽机的是
A．发电机 B．内燃机 C．柴油机 D．电动机D
7．发现“用磁力产生电流”现象，实现电磁学重大突破，从而奠定发电机理论基础的是
A伏特 B奥斯特 C安培 D法拉第D
8．爱迪生的发明中最重要的是
A电话 B电灯 C电影 D电报B
二．材料解析题
9．阅读下列材料
牛顿出身于一个贫困的小农家庭，后以减费生进入英国最著名的大学：剑桥大学学习，21岁就剑桥大学当研究生，23岁被留在剑桥研究室工作。在他自身的不断努力，舅舅和老师的帮助下，成长为英国著名的物理学家、数学家、天文学家。他贡献是多方面的。
数学方面：发明了微积分。微积分是英国科学家牛顿和德国科学家莱布尼茨于1665—1673年间，在前人研究的基础上，分别独立地创建的。牛顿从运动学的观点，莱布尼茨从几何的角度，分别研究得出了导数（求导数即微分学）、积分（求积分即积分学）的基本概念和运算法则，阐明了求导数和求积分是互逆的两种计算，从而建立了微积分的初步基础。微积分的产生，使精密的测量和变量计算有了可能；从微积分以后，数学开始进入一个新的以变数为主的领域，即“高等数学”。这不仅是数学史上而且在整个人类的认识史上都是一次巨大的飞跃。
物理光学方面：提出了光的微粒说，即光是从发光体发射出来的微粒；他还发现白光经过玻璃棱镜分成从红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同的颜色的光，而不同颜色的光又可以经过棱镜合成为白光，揭开了物质颜色之谜，物质的颜色是不同颜色的光在不同物体上有不同的反射率和折射率造成的。牛顿的发现对制成分光镜，建立光谱学起了重要作用。
他制成了世界上第一架反射望远镜，通过它，能够看到木星上的卫星，他的这项发明，使人类对天体的观察进入了一个新阶段。
牛顿最重要的科学贡献是建立经典力学的完整体系，被称为牛顿力学。1685—1686年牛顿写成了科学巨著《自然哲学的数学原理》，在天文学家哈雷的资助下出版。在这一著作中，系统地阐述了运动三大定律和万有引力定律，概括为物体机械运动的基本规律。牛顿第一定律，又称惯性定律：一切物体在不受外力作用时，总是保持匀速直线运动或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。牛顿第二定律，又称加速度定律：物体运动的加速度与作用于物体上所有外力的合力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与外合力的方向相同。牛顿第三定律，又称作用反作用定律：两个物体间的作用力和反作用力总是在同一直线上，大小相等，方向相反。万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。它是牛顿在当时天文学和力学成就的基础上，根据开普勒三定律、落体运动规律和牛顿第二定律等，对天体运动和地面上的物体的运动，进行长期观察和研究所得出的成果。利用万有引力理论可以计算天体的质量，海王星、冥王星的发现证明了该定律的预见性和科学性。牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，它把过去一向认为是截然无关的地球物体运动的规律和天体运动规律概括为一个统一的理论中，实现了自然科学的第一次理论性大综合。这是人类对自然界认识的一个飞跃。牛顿力学是整个物理学和天文学的基础，也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。
牛顿为人类的文明进步作出了如此巨大的贡献，但这位大科学家在临终时对自己的评价是：在科学的道路上，我只是一个在海边玩耍的小孩子，偶然拾到一块美丽的石子。至于真理的大海，我还没有发现呢！
阅读上述材料，并通过其他途径了解伟大科学家牛顿在各个领域的成就，认识他对推动科学技术发展的重要作用。
9．成就：（1）数学方面：发明了微积分。（2）物理光学方面：提出了光的微粒说，对制成分光镜，建立光谱学起了重要作用。（3）制成了世界上第一架反射望远镜，使人类对天体的观察进入了一个新阶段。（4）牛顿最重要的科学贡献是建立经典力学的完整体系，把地球物体运动的规律和天体运动规律概括为一个统一的理论中，实现了自然科学的第一次理论性大综合，是整个物理学和天文学的基础，也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。
【能力测试】
一．选择题
1. 马克思说：“……从此自然科学便开始从神学中解放出来……科学的发展便从此大踏步地前进”。是指
A 培根提出“知识就是力量” B 哥白尼“日心说”被人们接受
C 托勒密提出“地球中心说” D “人文主义”社会思潮的出现B
2．下列各项不是近代自然科学兴起的原因的是
A科学家的敬业精神 B天文学革命
C生产技术的提高 D文艺复兴的推动B
3．哥白尼的“太阳中心说”并不科学，但它的巨大进步意义在于
A为近代科学奠定了基础 B使自然科学从神学中解放出来
C使人们认识到人类是地球的主人 D确立了人类的新的宇宙B
4．近代天文学革命引起教会人士极端仇恨的根本原因是
A摧毁了天主教会的精神独裁 B宣传了唯物主义世界观
C在自然事物方面向教会权威提出挑战 D确立了“太阳中心说”C
5．下列对达尔文进化论的伟大意义的叙述，不确切的是
A．指出优胜劣汰、适者生存是人类社会的客观规律 B．是对生物学的一次伟大综合
C．从根本上推翻了“神创说” D．使人类的思想发生了跃进A
6．第二工业革命以电力广泛应用为显著特点。下列各项不属于电力应用的是
A．电磁感应现象的发现 B．西门子制成发电机
C．格拉姆发明电动机 D．电灯等电气产品的涌现A
二．材料解析题
7．阅读下列材料
爱迪生(Thomas Edison,1847.2.11-1931.10.18)拥有白炽灯、留声机、炭粒话筒、电影放映机等１０９３种发明专利权，还创办了世界上第一个工业研究实验室。
他出生于俄亥俄州的迈兰，未受正规教育，幼年就自谋生计，当小贩、报务员等，受法拉第著作的启发，毕生从事电学实验研究和发明工作。他因对电报的改进获得资金，自办工厂，后来放弃工厂，１８７６年自己创办实验室，力图把实验室办成“发明工厂”。他打破过去科学家单独从事研究的习惯，组织一批专门人才，由他分派任务，共同致力于一项发明，这是世界上第一所工业实验室，以后欧美各大公司企业都仿效他的做法，从而开辟了科学研究的新时代。１８７６年贝尔发明电话，他受托改进，很快加装了炭粒话筒，提高了电话的音响度。１８７７年发明了留声机，这可能是他个人最得意的发明，也因此使他闻名于世界。１８７８年大胆宣布他将发明一种安全经济的电灯以代替当时通用的煤气灯。爱迪生在发明的艰苦拔涉中历尽艰辛。为寻找灯丝，他试验了6000多种材料。经过持续１４个月的大量试验，终于１８７９年试制成功炭丝电灯。三年后纽约市区开始世界上最早的城市电灯照明。１８８３年在真空灯泡试验中，意外发现冷热电极之间有电流通过，这种现象后来称为“爱迪生效应”，成为电子管和电子工业的基础。１８８７年他创立爱迪生实验室，在此他发明留声机用的蜡质唱片、油印机、荧光镜、碱性蓄电池、口述记录机、电影放映机和摄影机等。
第一次世界大战时，他任海军顾问委员会主席，指导鱼雷和反潜设备研究。直到８０岁以后，还在研究从本国的草类提取橡胶。他因缺乏科学知识，对技术发展不能作出正确判断，１９世纪末，先进的科学家已经创造交流高压远距离输电，而他仍坚持直流输电，结果他丧失了承建尼亚加拉瀑布发电站的合同。他的发明缺少科学理论的指导，全靠摸索试验，受他雇佣过的著名物理学家Ｎ·忒斯拉说他的试验方法是“草垛里寻针”。他的实验室盲目试制磁力选矿设备，结果将发明电灯所得的资金全部耗光，最后不得不放弃。
他的一生象征着美国人由穷变富的理想，因而被美国人誉为公众英雄。
摘自新华网
阅读材料及有关爱迪生其他资料，你认为他之所以能取得这么大的成就的原因有哪些？他晚年事业上受挫，又说明了什么？
7．他对实验研究和发明工作钻研精神；建立世界上第一所工业实验室，集中集体的智慧从事发明创造，从而开辟了科学研究的新时代；富于创造性、开拓性和预见性，以及锲而不舍的精神。说明：科学技术必须地科学理论的指导下才能取得不断的新的进步，科学与理论不可分割。
第三单元 从人文精神之源到科学理性时代
第16课 近代科学技术革命教案
一【学习目标】
1．熟悉近代科学技术革命的历程，从哥白尼、牛顿、达尔文、瓦特、爱迪生的科学发
现及其成就中，理解科学发现源于质疑后的顽强探究。
2．理解科学进步中继承和创新的关系，认识科技进步对促进社会生产生活和观念发展的作用。
3．认识科技创新对改变人类观念和生活的价值，认识科技发展中继承与发展，创新性与局限性的历史关系。培养为科技献身的精神。
二【教材分析】
（一）．重点难点与疑点
1．教学重点：理解哥白尼太阳中心说的提出是自然科学的独立宣言；认识经典力学和进化论在近代自然科学理论发展中的历史地位；蒸汽机的发明和电气技术的应用推动社会发展。
2．教学难点：科学进步是对传统神学宗教思想体系的突破，科学与哲学和宗教的关系。
3．教学疑点：科学与宗教和哲学的关系。
（二）．教材解读
一、从哥白尼到伽利略
1．哥白尼——日心说
（1）背景：中世纪末期，基督教宣扬地球中心说在欧洲仍然占据着绝对统治地位。但由于观测技术的进步，一些具有进步思想的哲学和和天文学家对这一传统解释感到不满。
（2）哥白尼提出日心说：哥白尼是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。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。
（3）哥白尼创立的日心说的意义：哥白尼的天文学名著《天体运行论》阐述了日心说的理论，它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”。
2．伽利略──经典力学的重要奠基者
16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩展和人的思想的解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。
希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。他认为物体
的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会立即停止。
在1604年，伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，
而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的落体定律。他还通过实验证
实了匀速运动定律和匀加速运动定律。伽利略的研究表明，外力并不是维持运动
状态的原因，而只是改变运动状态的原因。这是对古希腊哲学家亚里士多德以来
有关运动观念的重大变革，为经典力学的建立奠定基础。他的发现以及他开始的
科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。
伽利略对哥白尼学说的传播和天文学的发展做出了重要贡献。他自创了用以观察
天体的第一架望远镜，从望远镜里他发现月球表面有高山深谷，并不是以前人们
所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，他看到
银河是由无数恒星组成的，还观察到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。1632年伽
利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。他的这些发现和观点，
摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。
二、牛顿的经典力学
1．经典力学建立的背景及概况
17～18世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学，又称牛顿力学。这除了
由于工场手工业时期经济上的需要之外，也是因为力学研究的对象最直接，它抛开
物体的物理、化学性质只把它作为一个质量的实体来看待。在经典力学领域中，最
重要的成就是万有引力定律和运动三定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本
内容。在经典力学的建立中，曾有许多科学家为之付出心血，牛顿则是其中的集大
成者，故经典力学又称牛顿力学。
2．经典力学建立的标志。
经典力学建立的标志是牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律。牛顿在数学、光
学等领域均有重大贡献，最重要的是在力学方面。
（1）他在力学方面的贡献之一是确立了万有引力定律。这个定律说明，任何两个物体之间都有引力存在。这个引力与彼此吸引的物体的质量体积成正比，而与两物体间距离的平方成反比。万有引力定律总结了此前一个半世纪的科学发明并用精确的数学术语把它们连结起来了。
（2）牛顿还确立了著名的运动三定律，即惯性定律、比例定律（即加速度与力成正比）、作用和反作用相等定律。运动三定律是经典物理学的基础。1687年，他出版了《自然哲学的数学原理》，在该书中他首先给力学的基本要领如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义，对大至宇宙天体，小至光的微粒的一切物体在真空中或在有阻力的介质中的运动，全部应用运动三定律和万有引力定律给予了说明，把自然界中的一切力学现象都囊括在他的力学体系之中。《自然哲学的数学原理》一书的出版标志着经典力学的成熟。牛顿力学在科学史上的意义表现在它把天上和地上的运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动有普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类自然界认识的第一次综合。
（3）牛顿在数学方面的贡献：大约在17世纪60年代，牛顿与德国数学家莱布尼茨分
别独立创立了微积分。
3．经典力学的显著特征
最显著的特征之一就是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
4．经典力学的影响
牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，
大大推动了物理学的发展。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。牛顿力学
是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与有关的工程技术的理论基
础。牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。牛顿力学和热学引发了以英国
工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代，牛顿用数学方面精
确描述宇宙运行的自然法则，还为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。
三、达尔文与进化论
1．生物进化论诞生的历史背景
(1)欧洲思想解放运动的高涨是催生进化论思想的重要条件。16世纪以来，随着资本主义的产生，新兴的资产阶级为了维护自身的政治、经济利益开始在意识形态领域展开反封建斗争，文艺复兴、宗教改革和启蒙运动相继发生。这三大运动有力地冲击了基督教神学，摧毁了基督教会的精神独裁，极大地促进了欧洲的思想解放，使资产阶级“人文主义”和“理性主义”深入人心。这就使人类的视野不断拓展，思想文化领域更加开放，风气更活跃。面向现实世界，重视实践，崇尚理性的追求蔚然成风。
(2)资产阶级革命和工业革命对进化论的诞生起了巨大的推动作用。17～18世纪的西欧，更是一个狂飚突进的时代，英法相继爆发资产阶级革命，封建专制统治被推翻，为资本主义发展创造了条件。同时由于世界市场扩大的需求，工业革命从英国兴起并进而席卷欧洲，资本主义迅猛发展。资本主义的发展一方面为科学技术的发展创造了条件，另一方面也对科学技术提出了新的要求。
(3)科学技术进步，生物学知识积累为进化论的诞生奠定了基础。文艺复兴运动和启蒙运动之后，伴随着经济的发展，科学技术长足进步，这为生物学研究创造了条件。19世纪初期，生物学本身也有了较大的发展，特别是细胞学说的建立。细胞学说是德意志生物学家施莱登和施旺于1838～1839年建立的。该学说认为一切动物和植物都是由细胞组成，细胞是生命的基本单位，一切有机体都是由单一细胞发展而成的,每个细胞不仅能独立地活动，而且能作为整个机体组成单位而行使其功能。这就揭示了所有生命现象的本质统一性。细胞学说被恩格斯称为19世纪自然科学的三大发现之一。细胞学说为生物进化论的创立奠定了基础。
2．生物进化论的诞生
(1)诞生:把生物进化作为一门科学进行探讨，并首次提出系统进化学说的是19世纪初（1809年）的拉马克。半个世纪后，即1859年，科学的生物进化论诞生了，其主要代表是达尔文。此后，进化论又为孟德尔开创的遗传学所修饰和发展，终于发展成现代进化论。
(2)进化论的主要内容可概括为：第一，生物是进化的，一切生物都经历了由低级向高级，由简单到复杂的发展过程。物种不断地变异，新种产生，旧种灭绝；生物的进化是连续的，没有不连续的突变，自然界没有飞跃；生物间有共同祖先，彼此间有一定的血缘关系；自然选择是变异最重要的途径。其中前三点讲的是生物进化，最后一点讲的是进化机制，是生物进化论的核心。第二，达尔文认为，生物都具有过度繁殖的倾向，即每个物种产生比能存活的多得多的后代。但生物的生存资源是有限的，因而他们的生存必须通过竞争来实现。这里的竞争有种内竞争、种间竞争、还包括生物同无机环境的竞争。在这一过程中，物种不断发生变异，有些变异对生存比较有利，有些则不利。这样就出现了适者生存，不适应者被淘汰的现象。上述过程就是生存斗争和自然选择。生物经自然选择后的性状会遗传给后代。
达尔文学说是对进化论研究成果全面的、系统的科学总结，是进化论发展史上划时代的里程碑，也是现代进化论的主要理论源泉。达尔文的思想品德和治学态度也是出类拔萃的。正如有人所说，他的勇敢无畏的正确结论来源于他长期对自然界生物的无与伦比的细致观察和丰富积累，来源于他严密的科学态度和勤奋的工作精神。就像进化论本身一样，是长期细微工作的有利选择和积累的结果。
3．生物进化论的历史意义
（1）进化论思想对欧洲思想界产生了巨大影响。达尔文进化论的提出，是人类思想史上划时代的大事。它有力地挑战了封建神学创世说，结束了上帝7天造就世上万物和人类的神话。正如17世纪牛顿把“造物主”从无生命现象的研究领域驱逐出去一样，19世纪的达尔文又把“造物主”从有生命现象的研究领域驱逐出去了。达尔文进化论极大地促进了欧洲的思想解放，使人们的世界观发生了根本性的变化。它所揭示的关于生命自然界辩证发展的规律，不仅结束了生物学中物种不变论的统治，也为马克思主义唯物辩证法的创立提供了重要的自然史的基础。
（2）进化论开创了生物科学发展的新时代。在达尔文以前，人类对生物界的产生和发展基本上处于无知的阶段。达尔文学说的创立，才成功地使生命自然界的主要过程得到了说明，归结为自然的原因。它把发展变化的思想引入生物界，这不仅丰富、发展了生物学本身，也使生物学各分支学科统一为一门综合性的学科，并使它们获得了新的发展方向。
（3）进化论思想对处于国家危亡时期的中国思想界也产生巨大震动。19世纪末20世纪初，帝国主义掀起了瓜分中国的狂潮，中华民族面临严重危亡。中国爱国知识分子为挽救民族危亡，纷纷著书翻译，积极宣传和介绍进化论思想。他们高呼“物竞天择，适者生存”和“优胜劣汰”，以期唤醒国人。他们还把达尔文生物进化理论当作改造社会的利器，掀起了救亡图存的维新变法运动和资产阶级民主革命。
四、瓦特与蒸汽机
1．蒸汽机的出现是社会生产特别是工业革命发展的必然结果
很早以前，就有人设想把蒸汽作为动力使用，但真正把蒸汽动力用于生产，却是17世纪末以后的事情。1698年，托马斯·萨夫里发明了蒸汽唧筒，用于抽干矿井里的水，18世纪初，T·纽科门在改进萨里夫蒸汽机的基础上，制造了一种大气压力蒸汽机，主要用于矿井抽水，但它们都存在明显缺陷，不能作为动力机普遍安装。随着工业革命的开展，大规模的工厂一个接一个建造起来，但这时的动力主要是利用河流里的水力，在这方面，有很多缺点，因为工厂都必须建在河流湍急的偏僻的山谷等处。这些地区交通不便，而且远离原料产地和销售市场，动力问题成为摆在人们面前的急迫问题。人们都希望找到便捷可用的动力，驱动不同机器。
2．瓦特研制成功“万能蒸汽机”
瓦特在格拉斯哥大学实验室当实验员时，负责修理纽科门蒸汽机，他勤奋好学，善于钻研。18世纪60年代，瓦特经过仔细研究，研制出了新的蒸汽机。这种蒸汽机在汽缸之后加了一个冷凝管，大大减少了热量浪费，效率成倍增长，但还有很多缺陷。瓦特又对蒸汽机做了进一步改进，将蒸汽机的动力臂由原来的直线运动改为连续均匀的圆周运动，这样就可以驱动其他的机器工作。这种蒸汽机突破了人力、畜力、风力和水力作为机器动力的局限性，能够提供可控制的任何强度的动力，在生产中广泛应用，适用于各种工作机，被称为“万能蒸汽机”。1785年万能蒸汽机首先在一家纺纱厂投入使用。1789年，瓦特获得专利，瓦特蒸汽机很快普及开来，除用在纱厂之外，还应用到冶金厂、面粉厂，并在后来应用到运输业中。
3．瓦特蒸汽机问世的意义
第一，解决了工业发展中的动力问题，自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可根据需要建立工厂，不再受河流的限制。
第二，促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切。
第三，推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的广泛利用，使英国到处建立起大工厂。那些高耸入云的烟囱，喷出缕缕烟雾，庞大的厂房，发出隆隆的轰鸣，打破了原来中世纪田园生活的恬静──历史已跨进了一个新的时代。
五、爱迪生与电的应用
1．电力作为新能源登上历史舞台——人类进入电力时代
从18世纪美国科学家富兰克林造出避雷针，到19世纪初意大利科学家伏特发明电池；从1837年英国科学家法拉第发现电磁感应现象，1837年美国人莫尔斯发明有线电报，到1867年德意志科学家西门子发明发电机和比利时人格拉姆发明电动机，可以看出，电力的发现及应用凝聚着几代科学家的不懈研究。
从19世纪六七十年代起，各种各样使用电力的新发明纷纷涌现，彻底改变着人们
的生产和生活。发电机和电动机相继问世，使电力开始用于带动机器，随后，电灯、
电话、电车、电影和无线电报等如雨后春笋般涌现出来。
2．发明大王爱迪生
爱迪生是美国著名发明大王，一生完成了1 000多种发明，其中包括电灯、留声机、
发报机、电影、电车、蓄电池、打字机、水泥等等。电力的广泛应用，推动了电力
工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展，而新机器的发明和制造，反过来
也推动了电力的广泛应用。列宁指出：“电力工业是最能代表最新技术成就，代表
19世纪末20世纪初的资本主义的一个工业部门。”人类社会进入“电气时代”。
巩固小结：近代以来，天文学、物理学和生物学等自然科学领域都有了巨大突破，人类对自然历史的认识有了大飞跃，主要体现在：1.科学观的变革：近代自然科学发展的一个重要特点，就是许多科学都表现出对当时一些主要技术问题的关切。多数科学家不仅相信科学会有益于人类的进步，而且相信人类能得到充分可靠的自然知识，相信自然界可以被正确地认识，坚持从世界本身说明世界。2.自然观的变革：近代科学的发展，也使自然观发生了巨大变化，形成了机械唯物主义的自然观，将一切运动都归结为机械运动，将一切运动的原因都归结为力。机械唯物主义自然观把自然界中起作用的原因归结为自然界本身的规律的作用，有利于促使科学家去探索自然界的规律。但由于它是形而上学地看问题，又有着严重缺陷。
【知识结构】
一．知识点图表
一、从哥白尼到伽利略
1．哥白尼——日心说
2．伽利略──经典力学的重要奠基者
二、牛顿的经典力学
1．经典力学建立的背景及概况。
2．经典力学建立的标志
3．经典力学的显著特征
4．经典力学的影响
三、达尔文与进化论
1．生物进化论诞生的历史背景
2．生物进化论的诞生
3．生物进化论的历史意义
四、瓦特与蒸汽机
1．蒸汽机的出现是社会生产特别是工业革命发展的必然结果
2．瓦特研制成功“万能蒸汽机”
3．瓦特蒸汽机问世的意义
五、爱迪生与电的应用
1．科学家对电的不懈研究
2．电力成为工业发展的主要动力
3．使用电力新发明的涌现
二．学法指导
1．要掌握近代科学两大特点：可反复操作的实验性和可用数学公式表达，对比传统科学技术与近代科学技术的区别；同时要强调科学在发展中的继承与发展的辩证关系。
2．从瓦特改良蒸汽机和爱迪生的发明，理解科技进步对社会生产发展和生活水平提高的巨大作用。
【教材习题参考答案】
解析与探究：人类对自然的认识、揭示自然变化运动基本规律的过程，也是人类认识自己的过程，人类运用自然规律为人类生产和生活服务，极大地促进了人类文明的发展。人类对宇宙奥秘的探索和应用自然力量改造人类生产和生活过程，说明了人类认识由低级向高级发展的历程。
自我测评：
1．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。伽利略对哥白尼学说的传播和天文学的发展做出了重要贡献。他自创了用以观察天体的第一架望远镜，从望远镜里他发现月球表面有高山深谷，并不是以前人们所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，他看到银河是由无数恒星组成的，还观察到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。1632年伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。他的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。
2．牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。牛顿力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与有关的工程技术的理论基础。牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。牛顿力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代，牛顿用数学方面精确描述宇宙运行的自然法则，还为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。
3．进化论开创了生物科学发展的新时代。在达尔文以前，人类对生物界的产生和发展基 本上处于无知的阶段。达尔文学说的创立，才成功地使生命自然界的主要过程得到了说明，归结为自然的原因。它把发展变化的思想引入生物界，这不仅丰富、发展了生物学本身，也使生物学各分支学科统一为一门综合性的学科，并使它们获得了新的发展方向。
4．瓦特改良蒸汽机对工业革命的贡献：第一，解决了工业发展中的动力问题，自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可根据需要建立工厂，不再受河流的限制。第二，促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切。
第三，推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的广泛利用，使英国到处建立起大工厂。那些高耸入云的烟囱，喷出缕缕烟雾，庞大的厂房，发出隆隆的轰鸣，打破了原来中世纪田园生活的恬静──历史已跨进了一个新的时代。
近代科学技术革命
【学习目标】
一、教学目标
1．熟悉近代科学技术革命的历程，从哥白尼、牛顿、达尔文、瓦特、爱迪生的科学发现及其成就中，理解科学发现源于质疑后的顽强探究。
2．理解科学进步中继承和创新的关系，认识科技进步对促进社会生产生活和观念发展的作用。
3．认识科技创新对改变人类观念和生活的价值，认识科技发展中继承与发展，创新性与局限性的历史关系。培养为科技献身的精神。
【教材分析】
一．重点难点与疑点
1．教学重点：理解哥白尼太阳中心说的提出是自然科学的独立宣言；认识经典力学和进化论在近代自然科学理论发展中的历史地位；蒸汽机的发明和电气技术的应用推动社会发展。
2．教学难点：科学进步是对传统神学宗教思想体系的突破，科学与哲学和宗教的关系。
3．教学疑点：科学与宗教和哲学的关系。
二．教材解读
第一子目【从哥白尼到伽利略】
1．哥白尼——日心说
（1）背景：中世纪末期，基督教宣扬地球中心说在欧洲仍然占据着绝对统治地位。但由于观测技术的进步，一些具有进步思想的哲学和和天文学家对这一传统解释感到不满。
（2）哥白尼提出日心说：哥白尼是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。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。
（3）哥白尼创立的日心说的意义：哥白尼的天文学名著《天体运行论》阐述了日心说的理论，它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”。
2．伽利略──经典力学的重要奠基者
16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩展和人的思想的解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。
希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。他认为物体的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会立即停止。在1604年，伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的落体定律。他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。伽利略的研究表明，外力并不是维持运动状态的原因，而只是改变运动状态的原因。这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革，为经典力学的建立奠定基础。他的发现以及他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。
伽利略对哥白尼学说的传播和天文学的发展做出了重要贡献。他自创了用以观察天体的第一架望远镜，从望远镜里他发现月球表面有高山深谷，并不是以前人们所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，他看到银河是由无数恒星组成的，还观察到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。1632年伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。他的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。
第二子目【牛顿的经典力学】
1．经典力学建立的背景及概况
17～18世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学，又称牛顿力学。这除了由于工场手工业时期经济上的需要之外，也是因为力学研究的对象最直接，它抛开物体的物理、化学性质只把它作为一个质量的实体来看待。在经典力学领域中，最重要的成就是万有引力定律和运动三定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。在经典力学的建立中，曾有许多科学家为之付出心血，牛顿则是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。
2．经典力学建立的标志。
经典力学建立的标志是牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律。牛顿在数学、光学等领域均有重大贡献，最重要的是在力学方面。
（1）他在力学方面的贡献之一是确立了万有引力定律。这个定律说明，任何两个物体之间都有引力存在。这个引力与彼此吸引的物体的质量体积成正比，而与两物体间距离的平方成反比。万有引力定律总结了此前一个半世纪的科学发明并用精确的数学术语把它们连结起来了。
（2）牛顿还确立了著名的运动三定律，即惯性定律、比例定律（即加速度与力成正比）、作用和反作用相等定律。运动三定律是经典物理学的基础。1687年，他出版了《自然哲学的数学原理》，在该书中他首先给力学的基本要领如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义，对大至宇宙天体，小至光的微粒的一切物体在真空中或在有阻力的介质中的运动，全部应用运动三定律和万有引力定律给予了说明，把自然界中的一切力学现象都囊括在他的力学体系之中。《自然哲学的数学原理》一书的出版标志着经典力学的成熟。牛顿力学在科学史上的意义表现在它把天上和地上的运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动有普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类自然界认识的第一次综合。
（3）牛顿在数学方面的贡献：大约在17世纪60年代，牛顿与德国数学家莱布尼茨分别独立创立了微积分。
3．经典力学的显著特征
最显著的特征之一就是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
4．经典力学的影响
牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。牛顿力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与有关的工程技术的理论基础。牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。牛顿力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代，牛顿用数学方面精确描述宇宙运行的自然法则，还为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。
第三子目【达尔文与进化论】
1．生物进化论诞生的历史背景
(1)欧洲思想解放运动的高涨是催生进化论思想的重要条件。16世纪以来，随着资本主义的产生，新兴的资产阶级为了维护自身的政治、经济利益开始在意识形态领域展开反封建斗争，文艺复兴、宗教改革和启蒙运动相继发生。这三大运动有力地冲击了基督教神学，摧毁了基督教会的精神独裁，极大地促进了欧洲的思想解放，使资产阶级“人文主义”和“理性主义”深入人心。这就使人类的视野不断拓展，思想文化领域更加开放，风气更活跃。面向现实世界，重视实践，崇尚理性的追求蔚然成风。
(2)资产阶级革命和工业革命对进化论的诞生起了巨大的推动作用。17～18世纪的西欧，更是一个狂飚突进的时代，英法相继爆发资产阶级革命，封建专制统治被推翻，为资本主义发展创造了条件。同时由于世界市场扩大的需求，工业革命从英国兴起并进而席卷欧洲，资本主义迅猛发展。资本主义的发展一方面为科学技术的发展创造了条件，另一方面也对科学技术提出了新的要求。
(3)科学技术进步，生物学知识积累为进化论的诞生奠定了基础。文艺复兴运动和启蒙运动之后，伴随着经济的发展，科学技术长足进步，这为生物学研究创造了条件。19世纪初期，生物学本身也有了较大的发展，特别是细胞学说的建立。细胞学说是德意志生物学家施莱登和施旺于1838～1839年建立的。该学说认为一切动物和植物都是由细胞组成，细胞是生命的基本单位，一切有机体都是由单一细胞发展而成的,每个细胞不仅能独立地活动，而且能作为整个机体组成单位而行使其功能。这就揭示了所有生命现象的本质统一性。细胞学说被恩格斯称为19世纪自然科学的三大发现之一。细胞学说为生物进化论的创立奠定了基础。
2．生物进化论的诞生
(1)诞生:把生物进化作为一门科学进行探讨，并首次提出系统进化学说的是19世纪初（1809年）的拉马克。半个世纪后，即1859年，科学的生物进化论诞生了，其主要代表是达尔文。此后，进化论又为孟德尔开创的遗传学所修饰和发展，终于发展成现代进化论。
(2)进化论的主要内容可概括为：第一，生物是进化的，一切生物都经历了由低级向高级，由简单到复杂的发展过程。物种不断地变异，新种产生，旧种灭绝；生物的进化是连续的，没有不连续的突变，自然界没有飞跃；生物间有共同祖先，彼此间有一定的血缘关系；自然选择是变异最重要的途径。其中前三点讲的是生物进化，最后一点讲的是进化机制，是生物进化论的核心。第二，达尔文认为，生物都具有过度繁殖的倾向，即每个物种产生比能存活的多得多的后代。但生物的生存资源是有限的，因而他们的生存必须通过竞争来实现。这里的竞争有种内竞争、种间竞争、还包括生物同无机环境的竞争。在这一过程中，物种不断发生变异，有些变异对生存比较有利，有些则不利。这样就出现了适者生存，不适应者被淘汰的现象。上述过程就是生存斗争和自然选择。生物经自然选择后的性状会遗传给后代。
达尔文学说是对进化论研究成果全面的、系统的科学总结，是进化论发展史上划时代的里程碑，也是现代进化论的主要理论源泉。达尔文的思想品德和治学态度也是出类拔萃的。正如有人所说，他的勇敢无畏的正确结论来源于他长期对自然界生物的无与伦比的细致观察和丰富积累，来源于他严密的科学态度和勤奋的工作精神。就像进化论本身一样，是长期细微工作的有利选择和积累的结果。
3．生物进化论的历史意义
（1）进化论思想对欧洲思想界产生了巨大影响。达尔文进化论的提出，是人类思想史上划时代的大事。它有力地挑战了封建神学创世说，结束了上帝7天造就世上万物和人类的神话。正如17世纪牛顿把“造物主”从无生命现象的研究领域驱逐出去一样，19世纪的达尔文又把“造物主”从有生命现象的研究领域驱逐出去了。达尔文进化论极大地促进了欧洲的思想解放，使人们的世界观发生了根本性的变化。它所揭示的关于生命自然界辩证发展的规律，不仅结束了生物学中物种不变论的统治，也为马克思主义唯物辩证法的创立提供了重要的自然史的基础。
（2）进化论开创了生物科学发展的新时代。在达尔文以前，人类对生物界的产生和发展基本上处于无知的阶段。达尔文学说的创立，才成功地使生命自然界的主要过程得到了说明，归结为自然的原因。它把发展变化的思想引入生物界，这不仅丰富、发展了生物学本身，也使生物学各分支学科统一为一门综合性的学科，并使它们获得了新的发展方向。
（3）进化论思想对处于国家危亡时期的中国思想界也产生巨大震动。19世纪末20世纪初，帝国主义掀起了瓜分中国的狂潮，中华民族面临严重危亡。中国爱国知识分子为挽救民族危亡，纷纷著书翻译，积极宣传和介绍进化论思想。他们高呼“物竞天择，适者生存”和“优胜劣汰”，以期唤醒国人。他们还把达尔文生物进化理论当作改造社会的利器，掀起了救亡图存的维新变法运动和资产阶级民主革命。
第四子目【瓦特与蒸汽机】
1．蒸汽机的出现是社会生产特别是工业革命发展的必然结果
很早以前，就有人设想把蒸汽作为动力使用，但真正把蒸汽动力用于生产，却是17世纪末以后的事情。1698年，托马斯·萨夫里发明了蒸汽唧筒，用于抽干矿井里的水，18世纪初，T·纽科门在改进萨里夫蒸汽机的基础上，制造了一种大气压力蒸汽机，主要用于矿井抽水，但它们都存在明显缺陷，不能作为动力机普遍安装。随着工业革命的开展，大规模的工厂一个接一个建造起来，但这时的动力主要是利用河流里的水力，在这方面，有很多缺点，因为工厂都必须建在河流湍急的偏僻的山谷等处。这些地区交通不便，而且远离原料产地和销售市场，动力问题成为摆在人们面前的急迫问题。人们都希望找到便捷可用的动力，驱动不同机器。
2．瓦特研制成功“万能蒸汽机”
瓦特在格拉斯哥大学实验室当实验员时，负责修理纽科门蒸汽机，他勤奋好学，善于钻研。18世纪60年代，瓦特经过仔细研究，研制出了新的蒸汽机。这种蒸汽机在汽缸之后加了一个冷凝管，大大减少了热量浪费，效率成倍增长，但还有很多缺陷。瓦特又对蒸汽机做了进一步改进，将蒸汽机的动力臂由原来的直线运动改为连续均匀的圆周运动，这样就可以驱动其他的机器工作。这种蒸汽机突破了人力、畜力、风力和水力作为机器动力的局限性，能够提供可控制的任何强度的动力，在生产中广泛应用，适用于各种工作机，被称为“万能蒸汽机”。1785年万能蒸汽机首先在一家纺纱厂投入使用。1789年，瓦特获得专利，瓦特蒸汽机很快普及开来，除用在纱厂之外，还应用到冶金厂、面粉厂，并在后来应用到运输业中。
3．瓦特蒸汽机问世的意义
第一，解决了工业发展中的动力问题，自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可根据需要建立工厂，不再受河流的限制。
第二，促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切。
第三，推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的广泛利用，使英国到处建立起大工厂。那些高耸入云的烟囱，喷出缕缕烟雾，庞大的厂房，发出隆隆的轰鸣，打破了原来中世纪田园生活的恬静──历史已跨进了一个新的时代。
第五子目【爱迪生与电的应用】
1．电力作为新能源登上历史舞台——人类进入电力时代
从18世纪美国科学家富兰克林造出避雷针，到19世纪初意大利科学家伏特发明电池；从1837年英国科学家法拉第发现电磁感应现象，1837年美国人莫尔斯发明有线电报，到1867年德意志科学家西门子发明发电机和比利时人格拉姆发明电动机，可以看出，电力的发现及应用凝聚着几代科学家的不懈研究。
从19世纪六七十年代起，各种各样使用电力的新发明纷纷涌现，彻底改变着人们的生产和生活。发电机和电动机相继问世，使电力开始用于带动机器，随后，电灯、电话、电车、电影和无线电报等如雨后春笋般涌现出来。
2．发明大王爱迪生
爱迪生是美国著名发明大王，一生完成了1 000多种发明，其中包括电灯、留声机、发报机、电影、电车、蓄电池、打字机、水泥等等。电力的广泛应用，推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展，而新机器的发明和制造，反过来也推动了电力的广泛应用。列宁指出：“电力工业是最能代表最新技术成就，代表19世纪末20世纪初的资本主义的一个工业部门。”人类社会进入“电气时代”。
巩固小结：近代以来，天文学、物理学和生物学等自然科学领域都有了巨大突破，人类对自然历史的认识有了大飞跃，主要体现在：1.科学观的变革：近代自然科学发展的一个重要特点，就是许多科学都表现出对当时一些主要技术问题的关切。多数科学家不仅相信科学会有益于人类的进步，而且相信人类能得到充分可靠的自然知识，相信自然界可以被正确地认识，坚持从世界本身说明世界。2.自然观的变革：近代科学的发展，也使自然观发生了巨大变化，形成了机械唯物主义的自然观，将一切运动都归结为机械运动，将一切运动的原因都归结为力。机械唯物主义自然观把自然界中起作用的原因归结为自然界本身的规律的作用，有利于促使科学家去探索自然界的规律。但由于它是形而上学地看问题，又有着严重缺陷。
【典型例题解析】
例1．近代以来，西方科技发展的轨迹是：自然科学理论与技术结合，科学技术与经济发展结合，促进了人类社会各个方面的变化和进步。根据有关史实，回答下列问题。
(1)17世纪至20世纪初，自然科学基础理论研究取得了哪四项对人类社会影响最为深刻的成就?各项成就的标志和意义是什么?
(2)在科学战胜神学的过程中，为什么说达尔文继牛顿之后，最终驱走上帝?
【点拨】回答第(1)问时，关键是准确地判定近代史上对人类社会影响最大的四大科学成就，并分别概括其巨大意义，防止偏离主题，答非所问；回答第(2)问时。关键是找到牛顿力学和达尔文生物进化论在打破神学世界观方面的联结点：牛顿力学把上帝从无生命的研究领域中驱逐出去，而生物进化论则是把神从有生命的研究领域中驱逐出去，最终完成了驱逐上帝的任务。
【解答】(1)四项成就：①牛顿力学体系的建立。标志着近代科学的形成，是人类认识史上对自然科学规律的第一次理论性的概括和综合。②19世纪30年代，英国科学家法拉第用实验发现了电磁感应现象，开辟了人类生活的新时代——电气时代。③19世纪中期，英国科学家达尔文创立了生物进化论学说。提出了生物生存斗争和自然选择原理，是对生物学的一次重要综合。它从根本上推翻了“神创说”，将“发展”、“变化”等观念引入自然科学和社会科学领域，使人类思想认识发生了跃进。④20世纪初，德国科学家爱因斯坦提出了物理学相对论和揭示质能转换原理的著名质能关系式。物理学相对论深刻地揭示了时间和空间的本质，是物理思想的一场重大革命。质能转换原理则成为原子能的理论基础。
(2)神学认为世界是上帝创造的，各个物种从被上帝创造那一天起，是不变的。牛顿力学体系把天上、地上的物体运动概括在一个理论之中，把神从无生命的研究领域中驱逐出去。达尔文的生物进化论把变异和自然选择看作新物种起源的首要因素。证明了上帝根本没有存在的必要。把神从有生命现象的研究领域中驱逐出去，最终完成了驱逐上帝的任务。
【总结】本题以近代史上人类在自然科学领域的四项重大发现及其对科技发展和人类文明进步的深远影响为主题，揭示了科学发现和科技进步对社会发展的巨大作用，阐释了科教兴国的时代主题，具有较强的社会现实意义。
变式题
1．为坚持真理，宣传日心说而被捕囚禁，并为此献出生命的意大利天文学家
A托勒密 B布鲁偌 C开普勒 D伽利略B
2．近代实验科学的奠基者，“近代科学之父”是指
A哥白尼 B伽利略 C布鲁诺 D牛顿B
3．“自然科学的独立宣言”指的是
A《天体运行论》 B《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》
C《自然哲学的数学原理》D《物种起源》A
4．牛顿最辉煌的成就是
A创立微积分 B建立经典力学体系
C发现海王星 D提出了光的微粒说B
5．人类历史上第一次能源革命源于
A水力的使用 B瓦特改良蒸汽机的发明
C电力的使用 D原子能的使用B
6．下列发明中，直接导致电成为一种动力而最终代替蒸汽机的是
A．发电机 B．内燃机 C．柴油机 D．电动机D
7．发现“用磁力产生电流”现象，实现电磁学重大突破，从而奠定发电机理论基础的是
A伏特 B奥斯特 C安培 D法拉第D
8．爱迪生的发明中最重要的是
A电话 B电灯 C电影 D电报B
例2．近代天文学革命引起教会人士极端仇恨的根本原因是
A摧毁了天主教会的精神独裁 B宣传了唯物主义世界观
C在自然事物方面向教会权威提出挑战 D确立了“太阳中心说”C
【点拨】结合天文学革命的内容，提出日心说和宇宙无限的观点，动摇了中世纪以来天主教会统治的理论依据“地心说”，这是对长期以来教会权威的严重挑战，引起了教会人士的恐慌和仇恨。
【解答】C
【总结】科学革命和社会革命之间的影响是相互的。
1. 马克思说：“……从此自然科学便开始从神学中解放出来……科学的发展便从此大踏步地前进”。是指
A 培根提出“知识就是力量” B 哥白尼“日心说”被人们接受
C 托勒密提出“地球中心说” D “人文主义”社会思潮的出现B
2．下列各项不是近代自然科学兴起的原因的是
A科学家的敬业精神 B天文学革命
C生产技术的提高 D文艺复兴的推动B
3．哥白尼的“太阳中心说”并不科学，但它的巨大进步意义在于
A为近代科学奠定了基础 B使自然科学从神学中解放出来
C使人们认识到人类是地球的主人 D确立了人类的新的宇宙B
5．下列对达尔文进化论的伟大意义的叙述，不确切的是
A．指出优胜劣汰、适者生存是人类社会的客观规律 B．是对生物学的一次伟大综合
C．从根本上推翻了“神创说” D．使人类的思想发生了跃进A
6．第二工业革命以电力广泛应用为显著特点。下列各项不属于电力应用的是
A．电磁感应现象的发现 B．西门子制成发电机
C．格拉姆发明电动机 D．电灯等电气产品的涌现A
【知识结构】
一．知识点图表
一、从哥白尼到伽利略
1．哥白尼——日心说
2．伽利略──经典力学的重要奠基者
二、牛顿的经典力学
1．经典力学建立的背景及概况。
2．经典力学建立的标志
3．经典力学的显著特征
4．经典力学的影响
三、达尔文与进化论
1．生物进化论诞生的历史背景
2．生物进化论的诞生
3．生物进化论的历史意义
四、瓦特与蒸汽机
1．蒸汽机的出现是社会生产特别是工业革命发展的必然结果
2．瓦特研制成功“万能蒸汽机”
3．瓦特蒸汽机问世的意义
五、爱迪生与电的应用
1．科学家对电的不懈研究
2．电力成为工业发展的主要动力
3．使用电力新发明的涌现
二．学法指导
1．要掌握近代科学两大特点：可反复操作的实验性和可用数学公式表达，对比传统科学技术与近代科学技术的区别；同时要强调科学在发展中的继承与发展的辩证关系。
2．从瓦特改良蒸汽机和爱迪生的发明，理解科技进步对社会生产发展和生活水平提高的巨大作用。
【教材习题参考答案】
解析与探究：人类对自然的认识、揭示自然变化运动基本规律的过程，也是人类认识自己的过程，人类运用自然规律为人类生产和生活服务，极大地促进了人类文明的发展。人类对宇宙奥秘的探索和应用自然力量改造人类生产和生活过程，说明了人类认识由低级向高级发展的历程。
自我测评：
1．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。伽利略对哥白尼学说的传播和天文学的发展做出了重要贡献。他自创了用以观察天体的第一架望远镜，从望远镜里他发现月球表面有高山深谷，并不是以前人们所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，他看到银河是由无数恒星组成的，还观察到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。1632年伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。他的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。
2．牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。牛顿力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与有关的工程技术的理论基础。牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。牛顿力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代，牛顿用数学方面精确描述宇宙运行的自然法则，还为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。
3．进化论开创了生物科学发展的新时代。在达尔文以前，人类对生物界的产生和发展基本上处于无知的阶段。达尔文学说的创立，才成功地使生命自然界的主要过程得到了说明，归结为自然的原因。它把发展变化的思想引入生物界，这不仅丰富、发展了生物学本身，也使生物学各分支学科统一为一门综合性的学科，并使它们获得了新的发展方向。
4．瓦特改良蒸汽机对工业革命的贡献：第一，解决了工业发展中的动力问题，自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可根据需要建立工厂，不再受河流的限制。第二，促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切。
第三，推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。蒸汽机的广泛利用，使英国到处建立起大工厂。那些高耸入云的烟囱，喷出缕缕烟雾，庞大的厂房，发出隆隆的轰鸣，打破了原来中世纪田园生活的恬静──历史已跨进了一个新的时代。
近代科学技术革命 检测案
☆检测目标☆ 班级 姓名
熟悉近代科学技术革命的历程，理解科学进步中继承和创新的关系，认识科技进步对促进社会生产生活和观念发展的作用。
要点强化☆
认识科技创新对改变人类观念和生活的价值
当堂检测☆
一、选择题
1．为坚持真理，宣传日心说而被捕囚禁，并为此献出生命的意大利天文学家
A托勒密 B布鲁偌 C开普勒 D伽利略
2．近代实验科学的奠基者，“近代科学之父”是指
A哥白尼 B伽利略 C布鲁诺 D牛顿
3．“自然科学的独立宣言”指的是
A《天体运行论》 B《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》
C《自然哲学的数学原理》D《物种起源》
4．牛顿最辉煌的成就是
A创立微积分 B建立经典力学体系
C发现海王星 D提出了光的微粒说
5．人类历史上第一次能源革命源于
A水力的使用 B瓦特改良蒸汽机的发明
C电力的使用 D原子能的使用
6．下列发明中，直接导致电成为一种动力而最终代替蒸汽机的是
A．发电机 B．内燃机 C．柴油机 D．电动机
7．发现“用磁力产生电流”现象，实现电磁学重大突破，从而奠定发电机理论基础的是
A伏特 B奥斯特 C安培 D法拉第
8．爱迪生的发明中最重要的是
A电话 B电灯 C电影 D电报
二．材料解析题
9．阅读下列材料
爱迪生(Thomas Edison,1847.2.11-1931.10.18)拥有白炽灯、留声机、炭粒话筒、电影放映机等１０９３种发明专利权，还创办了世界上第一个工业研究实验室。
他出生于俄亥俄州的迈兰，未受正规教育，幼年就自谋生计，当小贩、报务员等，受法拉第著作的启发，毕生从事电学实验研究和发明工作。他因对电报的改进获得资金，自办工厂，后来放弃工厂，１８７６年自己创办实验室，力图把实验室办成“发明工厂”。他打破过去科学家单独从事研究的习惯，组织一批专门人才，由他分派任务，共同致力于一项发明，这是世界上第一所工业实验室，以后欧美各大公司企业都仿效他的做法，从而开辟了科学研究的新时代。１８７６年贝尔发明电话，他受托改进，很快加装了炭粒话筒，提高了电话的音响度。１８７７年发明了留声机，这可能是他个人最得意的发明，也因此使他闻名于世界。１８７８年大胆宣布他将发明一种安全经济的电灯以代替当时通用的煤气灯。爱迪生在发明的艰苦拔涉中历尽艰辛。为寻找灯丝，他试验了6000多种材料。经过持续１４个月的大量试验，终于１８７９年试制成功炭丝电灯。三年后纽约市区开始世界上最早的城市电灯照明。１８８３年在真空灯泡试验中，意外发现冷热电极之间有电流通过，这种现象后来称为“爱迪生效应”，成为电子管和电子工业的基础。１８８７年他创立爱迪生实验室，在此他发明留声机用的蜡质唱片、油印机、荧光镜、碱性蓄电池、口述记录机、电影放映机和摄影机等。
第一次世界大战时，他任海军顾问委员会主席，指导鱼雷和反潜设备研究。直到８０岁以后，还在研究从本国的草类提取橡胶。他因缺乏科学知识，对技术发展不能作出正确判断，１９世纪末，先进的科学家已经创造交流高压远距离输电，而他仍坚持直流输电，结果他丧失了承建尼亚加拉瀑布发电站的合同。他的发明缺少科学理论的指导，全靠摸索试验，受他雇佣过的著名物理学家Ｎ·忒斯拉说他的试验方法是“草垛里寻针”。他的实验室盲目试制磁力选矿设备，结果将发明电灯所得的资金全部耗光，最后不得不放弃。
他的一生象征着美国人由穷变富的理想，因而被美国人誉为公众英雄。
阅读材料及有关爱迪生其他资料，你认为他之所以能取得这么大的成就的原因有哪些？他晚年事业上受挫，又说明了什么？
☆学习心得☆
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[参考答案]
B B A B B D D B
9、他对实验研究和发明工作钻研精神；建立世界上第一所工业实验室，集中集体的智慧从事发明创造，从而开辟了科学研究的新时代；富于创造性、开拓性和预见性，以及锲而不舍的精神。说明：科学技术必须地科学理论的指导下才能取得不断的新的进步，科学与理论不可分割。
第三单元 从人文精神之源到科学理性时代
第15课 近代科学技术革命
素 材
资产阶级的兴起和欧洲思想解放的潮流催生了许多项天立地的科学巨匠。殖民掠夺、奴隶贸易和圈地运动使资本主义国家拥有了大量资本和廉价劳动力，奠定了工业革命的物质基础。生产力的发展和新的社会需要又推动了科技创新。而科学技术领域的突破最终引发了改变世界的工业革命。至19世纪，人类社会已经告别中世纪的宗教黑暗，相继跨入蒸汽时代和灯火辉煌的电气时代。
从哥白尼到伽利略
科学发现始终是在继承与突破传统认识的过程中不断向前
发展的。中世纪末期，基督教宣扬的地球中心说在欧洲仍然
占据绝对统治地位。然而，由于观测技术的进步，当时一些
具有进步思想的哲学家和天文学家都对这一传统解释感到
不满，波兰天文学家哥白尼就是其中之一，他提出了太阳中
心说。
哥白尼（Copernicus，1473—1543)接受文艺复兴的进步思 想，研究了大量古希腊哲学和天文学著作，经过长期测算，建立起一个新的宇宙体系——日心体系，即太阳居于宇宙中心静止不动，而包括地球在内的各行星都绕大阳转动。他是近代天文学的奠基人。
勇于探索真理是人的天职。
——哥白尼
哥白尼的日心说不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识，而且从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。
意大利物理学家和天文学家伽利略(calileo，1564--1642)于1610年发现了木星的四颗卫星，为日心说找到了确凿的证据。由于教会的迫害，伽利略晚年被判终身监禁。
伽利略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，被誉为“近代科学之父”。
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”物体落下的速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了19(D年之久的错误结论。1609年，伽利略创制了天文望远镜(后被称为“伽利略望远镜”)。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。他还发现了土星光环、太阳黑子、太阳自转、金星和水星的盈亏等现象。这些发现开辟了天文学的新时代。
伽利略的杰出成就为牛顿经典力学的创立奠定了基础。
牛顿的经典力学
1643年圣诞节，牛顿诞生在英格兰的一个农民家里。谁也没有料到这个只有1．35千克重的早产儿会成为一名震古烁今的科学巨人。
牛顿(Newton，1643—1727) 自幼失去父亲，性格倔强，沉默寡言。少年中顿资质平常，成绩一般，但酷爱读书，善于琢磨问题与动于制作。据说，小牛顿看见人们制造风车后， 自己也制造了一架小风车。但推动他的“风车”转动的不是风。他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子前面放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可即的位置。老鼠想吃玉米，就不断跑动，于是轮子带动风车不停地转动。1661年，牛顿升入剑桥大学，后来也在那里任教。
把前单的事情考虑得很复杂，可以发现新领域；把复杂的现象看得很筒单，可以发现新定律。
——牛顿
牛顿在数学和物理学方面都取得了卓越成就，其中最辉煌的成就是建立经典力学的基本体系，他还是微积分的创立者之一。
大约在17世纪60年代，牛顿与德国数学家莱布尼茨分别独立创立了微积分。
牛顿系统地总结了前人的成果，在大量实验的基础上发现了著名的万有引力定律和牛顿力学定律。
1687年，牛顿出版了力学经典著作《自然哲学的数学原理》，建立起一个完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。牛顿力学定律以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来，对人类解释与预见物理现象具有决定性的意义。海王星的发现是证明牛顿力学和万有引力定律有效性的最成功范例。
牛顿力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。牛顿力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，还为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。
达尔文与进化论
19世纪以前，神创论占统治地位，世界各地的人们普遍把生物的起源归结于某种神力的作用。基督教神学宣扬上帝创造了世界万物，并按自己的形象用泥土创造了男人亚当，又用亚当的一根肋骨造成女人夏娃。上帝造人说成为教会禁锢人们思想的天经地义的教条。
19世纪中叶，生物学领域掀起了一场革命，神创论受到进化论的有力挑战。“进化”这个新概念与英国博物学家达尔文的名字紧密相连。
1831年夏天，达尔文(Darwin，1809---1882)以一名不拿任何报酬的博物学家的身份，随英国海军探测船“贝格尔号”参加了历时5年的环球考察。他沿途搜集各种动植物标本。在南美洲加拉帕戈斯群岛，他观察到多种巨大的海龟和山雀，发现不同品种的动物整体形态相似，属于相近的物种，但各具特点，且距离越远，差异越明显。这使达尔丈很困惑：如果天下的物种如基督教所说，是上帝造出来的，那上帝为什么要这样做呢?
1859年达尔文发表了划时代的巨著《物种起源》，建立起以自然选择为基础的严密的生物进化理论，说明一切动植物，包括人类都是自然界长期发展的产物。
生物进化理论简单说来，就是生物在自然条件下会因周遭环境的影响而不断变异，变异有利于适应自然环境的个体存活下来．不适应的个体被自然淘汰。自然条件若比较稳定，有利的变异就会得到积累，世代相传，与原物种越离越远，从而形成新物种。一言以蔽之，就是“物竞天择，适者生存”。1871年，达尔文发表认类的起励，进一步论证了人类是从古猿进化而来的观点。
生物进化论从根本上改变了19世纪绝大多数人对人类和其他生物在生物界中位置的看法，是对上帝造人说的颠覆，引起教会的极大恐慌与围攻。
1860年6月30日，进化论的提倡者赫胥黎教授(Huxley，1825--1895)在牛津大学博物馆与牛津主教威尔伯福斯就进化论问题展开激烈辩论。威尔伯福斯发言对进化论大加污蔑后质问赫胥黎：“请问这位自称是猴子后裔的先生，你的猴子血统是从祖父还是祖母传下来的呢?”赫胥黎冷静地批驳说： “一个人没有理由因为有一个大猩猩作为他的祖先而感到羞耻。真正令他感到羞耻的是，他的祖先是这样的一个人，他不是利用他的聪明才智在自己的领域去获得成功，而是利用他口若悬河的言辞、偷梁换柱的雄辩和求助于宗教偏见的娴熟技巧来分散听众的注意力，干涉他自己不懂的科学问题。”
1863年赫胥黎发表队在自然界中的地肋，进一步从解剖学的角度论证了人猿同祖的学说，进化论逐渐被科学界普遍接受。
瓦特与蒸汽机
英国工业革命开始后，迫切需要解决动力不足的问题。传统的畜力、风力、水力很不稳定，严重制约了工业革命向纵深发展。生产力的发展呼唤着方便、适用、高效的新动力支撑与推动。瓦特顺应时代的要求，完成了新式蒸汽机这一划时代的伟大发明。
瓦特(Watt，1736—1819)出身于英国的一个工匠家庭，少年时代勤奋好学，利用当徒工的机会，很快学会了制造高难度仪器。1769年，瓦特开始改良蒸汽机，吹响了第一次动力革命的号角。
才能加努力方可成功。
——瓦特的墓志铭
瓦特历经20多年的不懈努力，完成了对纽可门蒸汽机的革新。从此蒸汽机得到广泛应用，成为改造世界的动力机械，解决了工业革命的动力问题。人们开始用煤作燃料，驱动火车、轮船和机器。动力机的采用为工业、交通运输业的发展铺平了道路，极大地推动了社会生产力的发展，使人类社会进入蒸汽时代。
随着资本主义的扩展，科学因素第一次被有意识地和广泛地加以发展、应用，并体现在生活中，其规模是以往时代根本想像不到的。
——马克思
18世纪末，纺织业、采矿业、冶金业、造纸业、陶瓷业等工业部门都先后采用蒸汽机作为动力。1807年，美国人富尔顿把瓦特的蒸汽机装在轮船上，结束了航运史上的帆船时代，1814年，英国人史蒂芬孙发明了火车，陆路运输的新时代开始了。19世纪三四十年代，蒸汽机在欧洲和北美被广泛采用，开创了所谓的“蒸汽时代”。
爱迪生与电的应用
19世纪后期，科学新发现催生了发电机。蒸汽动力方兴未艾，电力作为一种新能源又登上了历史舞台。人类从此进入了电力时代。
1780年，意大利生物学家伽伐尼发现了动物体内的电现象。1800年，意大利人伏特发明伏特电池。这两项发明推动了人们对新的电力能源的探索。丹麦物理学家奥斯特随后创立了电磁学理论，法国科学家安培与英国科学家麦克斯韦等又完善了这一理论。1831年，英国实验物理学家法拉第发现“用磁力产生电流”现象，实现了电磁学的重大突破。1870年，比利时人格拉姆依据电磁学理论设计出发电机，电力被应用于社会生产当中，电力时代随之而来。
电力的广泛应用与美国“发明大王”爱迪生(Edison．1847--1931)的努力是分不开的。惊奇就是科学的种子。
发明是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水。
我平生从来没有做出过一次偶然的发明。我的一切发明都是深思熟虑和严格实验的结果。
——爱迪生
爱迪生一生的创造发明达1000多项。他发明和改进了我们在工作与日常生活中最为熟悉的电灯、电话、电报、电影。
在众多发明中，最重要的是第一盏实用电灯和配电系统的发明。爱迪生试用了1600多种材料，终于在1879年10月发明了第一盏真正具有实用价值的白炽灯，但只工作了40多个小时。爱迪生并不气馁，又试用了约6000种纤维材料，最终找到了新的发光体——日本竹丝，可持续发光1000多个小时。今天我们使用的钨丝灯就是由此演变而来的。
以发电机为标志的电气技术，提供了更为强大便捷而又廉价的动力，极大地推动了工业生产的发展，掀起了第二次工业革命。科学技奉转化为生产力，又有力地推动了社会变革和文明进步。资本主义从此确立全球优势，世界各地联系更加紧密。科技革命还改变了人们的生活方式，把人类带进了万家灯火、通讯便捷的新世界，人们的生活从此更加方便舒适、丰富多彩。
知识链接
什么是近代科学
科学是指运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系。
技术泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。
近代科学是在搜集材料的基础上，从现象深入到本质，从经验定律上升为系统的科学理论。它是建立在观察、实验基础上的实验科学，并广泛应用教学方法使科学知识日益精确化；同时发展了以实验事实为根据和以归纳推理为主要手段的研究方法，确立了一系列定量的科学定律。
传统科学建立在直观的观察和思辨性的猜测以及形式逻辑的演绎基础之上，基本属于现象的描述和经验的总结，没有形成系统的理论和相对独立的学科体系。
解析与探究
近代以来，天文学、物理学和生物学等自然科学领域都有了巨大突破，人类对自然历史的认识有了大飞跃，主要体现在：
第一，科学观的变革。近代自然科学发展的一个重要特点，就是许多科学都表现出对当时一些主要技术问题的关切。多数科学家不仅相信科学会有益于人类的进步，而且相信人类能得到充分可靠的自然知识，相信自然界可以被正确地认识，坚持从世界本身说明世界。
第二，自然观的变革。近代科学的发展，也使自然观发生了巨大变化，形成了机械唯物主义的自然观，将一切运动都归结为机械运动，将一切运动的原因都归结为力。机械唯物主义自然观把自然界中起作用的原因归结为自然界本身的规律的作用，有利于促使科学家去探索自然界的规律。但由于它是形而上学地看问题，又有着严重缺陷。
请结合课文内容，思考如何看特近代科技革命对人类观念变革的影响。
自我测评
1．从哥白尼到伽利略，天文学上取得了哪些巨大成就?
2．牛顿经典力学的伟大贡献是什么?如何评价牛顿在科学史上的地位?
3．为什么说达尔文的进化论是生物学上也是人类史上的一次划时代的革命?
4．瓦特对蒸汽时代的工业革命做出了什么贡献?
5．列举爱迪生的重要发明，评价爱迪生在电力时代的历史地位。
6．概述蒸汽机的发明和电气技术的应用的历史意义。
近代科学技术革命 讲学案
〖学习目标及要求〗：
1、学习目标：
熟悉近代科学技术革命的历程，从哥白尼、牛顿、达尔文、瓦特、爱迪生的科学发现及其成就中，理解科学发现源于质疑后的顽强探究。
理解科学进步中继承和创新的关系，认识科技进步对促进社会生产生活和观念发展的作用。
认识科技创新对改变人类观念和生活的价值，认识科技发展中继承与发展，创新性与局限性的历史关系。培养为科技献身的精神。
2、重点难点：
教学重点：理解哥白尼太阳中心说的提出是自然科学的独立宣言；认识经典力学和进化论在近代自然科学理论发展中的历史地位；蒸汽机的发明和电气技术的应用推动社会发展。
教学难点：科学进步是对传统神学宗教思想体系的突破，科学与哲学和宗教的关系。
教学疑点：科学与宗教和哲学的关系。
3、高考要求：熟悉近代科学技术革命的历程及主要成就
〖讲学过程〗：
一、预习反馈:
二、探究精讲:
探究一：
哥白尼的“日心说”认为宇宙是有限的，太阳是宇宙的中心。根据你所学的知识，你认为它有没有局限性？体现在哪里？
探究二：
解析与探究：
三、感悟方法练习：
1. 马克思说：“……从此自然科学便开始从神学中解放出来……科学的发展便从此大踏步地前进”。是指
A 培根提出“知识就是力量” B 哥白尼“日心说”被人们接受
C 托勒密提出“地球中心说” D “人文主义”社会思潮的出现
2．下列各项不是近代自然科学兴起的原因的是
A科学家的敬业精神 B天文学革命
C生产技术的提高 D文艺复兴的推动
3．哥白尼的“太阳中心说”并不科学，但它的巨大进步意义在于
A为近代科学奠定了基础 B使自然科学从神学中解放出来
C使人们认识到人类是地球的主人 D确立了人类的新的宇宙
4．近代天文学革命引起教会人士极端仇恨的根本原因是
A摧毁了天主教会的精神独裁 B宣传了唯物主义世界观
C在自然事物方面向教会权威提出挑战 D确立了“太阳中心说”
5．下列对达尔文进化论的伟大意义的叙述，不确切的是
A．指出优胜劣汰、适者生存是人类社会的客观规律
B．是对生物学的一次伟大综合
C．从根本上推翻了“神创说”
D．使人类的思想发生了跃进
6．第二工业革命以电力广泛应用为显著特点。下列各项不属于电力应用的是
A．电磁感应现象的发现 B．西门子制成发电机
C．格拉姆发明电动机 D．电灯等电气产品的涌现
〖课堂感悟〗：
感悟归纳一：
感悟归纳二：
近代科学技术革命 预习案
◇预习目标◇
熟悉近代科学技术革命的历程,认识科技进步对促进社会生产生活和观念发展的作用。
问题引导，自我探究◇
【从哥白尼到伽利略】
1．哥白尼——日心说
（1）背景：中世纪末期，基督教宣扬( )说在欧洲仍然占据着绝对统治地位。
（2）哥白尼提出（ ），近代天文学的奠基人。
（3）哥白尼创立的日心说的意义：它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，从根本上动摇了( )的理论基础，“从此自然科学便开始从神学中解放出来”。
2、伽利略——意大利物理学家和天文学家
（1）他发现了木星的四颗卫星，为日心说找到了确凿的证据。
（2）他开创了以（ ）为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，被誉为（ ）。
【牛顿的经典力学】 经典力学建立的标志
经典力学建立的标志是牛顿确立的( )定律和( )三大定律。牛顿在数学、光学等领域均有重大贡献，最重要的是在力学方面，代表作是（ ）。
牛顿在数学方面的贡献：大约在17世纪60年代，牛顿与德国数学家莱布尼茨分别独立创立了( )。
牛顿力学是（ ）和天文学的基础，标志着人类科学时代的开始。他的理论引发了（ ），使人类进入了（ ）。他对数学方法的运用为后来的法国（ ）和（ ）奠定了科学基础。
【达尔文与进化论】
基督教宣扬（ ）。但这受到了（ ）理论的有力挑战。如，达尔文的（ ）建立了以（ ）为基础的进化理论，他的理论可以简单为（ ）。1871年他发表的（ ）进一步论证了（ ）的观点。
1863年（ ）发表《 》，进一步从解剖学的角度论证了（ ）的学说。
【瓦特与蒸汽机】
瓦特蒸汽机问世的意义
第一，解决了工业发展中的( )问题，自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可根据需要建立工厂，不再受河流的限制。
第二，促使( )轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。
第三，推动人类社会由此进入“( )”。
【爱迪生与电的应用】
电力的广泛应用，推动了( )等一系列新兴工业的迅速发展，而新机器的发明和制造，反过来也推动了电力的广泛应用。列宁指出：“电力工业是最能代表最新技术成就，代表19世纪末20世纪初的资本主义的一个工业部门。”人类社会进入“( )”。
列举爱迪生的创造发明：
◇自学测试◇
1．为坚持真理，宣传日心说而被捕囚禁，并为此献出生命的意大利天文学家
A托勒密 B布鲁偌 C开普勒 D伽利略
2．近代实验科学的奠基者，“近代科学之父”是指
A哥白尼 B伽利略 C布鲁诺 D牛顿
3．“自然科学的独立宣言”指的是
A《天体运行论》 B《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》
C《自然哲学的数学原理》D《物种起源》
4．牛顿最辉煌的成就是
A创立微积分 B建立经典力学体系
C发现海王星 D提出了光的微粒说
5．人类历史上第一次能源革命源于
A水力的使用 B瓦特改良蒸汽机的发明
C电力的使用 D原子能的使用
6．下列发明中，直接导致电成为一种动力而最终代替蒸汽机的是
A．发电机 B．内燃机 C．柴油机 D．电动机
7．发现“用磁力产生电流”现象，实现电磁学重大突破，从而奠定发电机理论基础的是
A伏特 B奥斯特 C安培 D法拉第
8．爱迪生的发明中最重要的是
A电话 B电灯 C电影 D电报
答案：B B A B B D D B
