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2019-2020年高二歷史上冊17世紀至20世紀初的自然科學 主干知識 17世紀至20世紀初的自然科學 1．近代數(shù)學的建立： ①17世紀，數(shù)學的發(fā)展突飛猛進，實現(xiàn)了從常量數(shù)學到變量數(shù)學的轉(zhuǎn)折。法國學者笛卡爾創(chuàng)立的解析幾何學與牛頓和萊布尼茨建立的微積分學不僅給變量數(shù)學奠定了基礎(chǔ)，而且給整個自然科學，特別是物理學提供了有效的運算方法和推理工具。 ②解析幾何學實現(xiàn)了幾何和代數(shù)的結(jié)合，把形與數(shù)統(tǒng)一起來。解析幾何是研究和解決某些運動變化問題的有力工具，因此，笛卡爾實際上把變量引進了數(shù)學，成為數(shù)學中的轉(zhuǎn)折點。 ③英國科學家牛頓和德意志數(shù)學家萊布尼茨，在許多科學家工作的基礎(chǔ)上，分別獨立地建立了微積分學，從而使精密的測量和變量計算有了可能。 ④解析幾何、微積分以前的數(shù)學稱為“初等數(shù)學”，它是建立在常量計算的基礎(chǔ)上，算術(shù)、幾何等都是如此。解析幾何、微積分發(fā)明后，數(shù)學進入了一個新的以變數(shù)為主要研究對象的領(lǐng)域，稱為“高等數(shù)學”。從常量數(shù)學向變量數(shù)學的轉(zhuǎn)變，在人類的認識史上是一次巨大的飛躍。 2．牛頓力學體系的建立： ①牛頓發(fā)表《自然哲學的數(shù)學原理》，提出了物體機械運動的三大定律和萬有引力定律。 ②人們把牛頓力學體系的建立作為近代科學形成的標志。 ③根據(jù)牛頓理論的推測，1846年發(fā)現(xiàn)了海王星，1930年發(fā)現(xiàn)了冥王星。 3．電磁學的成就： ①17世紀初，英國人吉爾伯特發(fā)現(xiàn)天然磁石性質(zhì)，把“電”用到英語中。 ②丹麥教授奧斯特觀察到通電的導線附近發(fā)生磁針轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。 ③1831年，英國科學家法拉第用實驗證明了電磁感應(yīng)現(xiàn)象：導體在磁場中運動時可以產(chǎn)生電流。 ④19世紀60年代，英國科學家麥克斯韋建立了系統(tǒng)的電磁學理論。 ⑤1888年，德國人赫茲證明了麥克斯韋的理論。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使機械能可以轉(zhuǎn)化為電能，為制造發(fā)電機創(chuàng)造了可能。 ⑥電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，是19世紀電磁學的輝煌成就，它為開辟人類生活的新時代——電的時代創(chuàng)造了條件。 4．化學的進步： ①化學作為一門科學是從煉金術(shù)和化學工藝中發(fā)展而來的。 ②近代化學的創(chuàng)始人波義耳：17世紀時，英國科學家波義耳把嚴密的實驗方法引入化學。他被稱為近代化學的創(chuàng)始人。 ③拉瓦錫推翻“燃素說”： A．17世紀末出現(xiàn)的“燃素說”，統(tǒng)治化學界近一百年。燃素說認為，燃素是化合物燃燒時析出的一種特殊的物質(zhì)。 B．18世紀末，法國科學家拉瓦錫指出，根本不存在燃素這樣的物質(zhì)，燃燒是燃燒的物質(zhì)和空氣中的氧進行化合的過程。 C．拉瓦錫還是通過化學反應(yīng)提出質(zhì)量守衡定律的第一人，他的理論使化學的發(fā)展步入正軌。 ④道爾頓提出科學的原子論 A．道爾頓原子論的創(chuàng)立標志著近代化學發(fā)展時期的開始。 B．道爾頓指出，各種物質(zhì)的原子具有不同的質(zhì)量；化合物是由以一定數(shù)量關(guān)系結(jié)合起來的原子組成的。同二元素的原子，其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)都是一樣的，不同元素的原子則各不相同。 C．不久，意大利科學家阿伏加德羅提出了分子的概念。 D．19世紀中期，在物質(zhì)的分子—原子結(jié)構(gòu)學說確立之后，化學取得了飛速的發(fā)展。 ⑤門捷列夫發(fā)現(xiàn)化學周期律 A．19世紀60年代末，俄國化學家門捷列夫注意到，元素的化學性質(zhì)隨相對原子質(zhì)量的增加而呈現(xiàn)周期性變化的現(xiàn)象。 B．門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律，制定了元素周期表。 C．元素周期律的發(fā)現(xiàn)揭示了元素的性質(zhì)和相對原子質(zhì)量之間的內(nèi)在聯(lián)系。 D．門捷列夫根據(jù)周期表預(yù)言了當時還沒有發(fā)現(xiàn)的一些元素的化學性質(zhì)，后來的發(fā)現(xiàn)證明了他預(yù)言的正確。 E．元素周期律的發(fā)現(xiàn)是無機化學的系統(tǒng)化和大綜合。 5．生物學的巨大進步： ①哈維建立血液循環(huán)學說：17世紀早期，英國科學家哈維建立了血液循環(huán)學說，對人體的生理機能有了正確的基本了解，奠定了近代生理學的基礎(chǔ)。 ②林耐制定植物分類法： A．生物學受中世紀神學的影響最大，因此17、18世紀的生物學家只能在不觸犯教會禁令的情況下，對動植物的形態(tài)、生理以及分類作些具體的研究工作。 B．18世紀時，瑞典生物學家林奈制定了對植物的分類法。 ③細胞學說的創(chuàng)立： A．18世紀下半葉至19世紀是生物科學的重大轉(zhuǎn)折時期。 B．細胞學說和進化論則成為這個時期生物學的兩個重大成就。 C．細胞學說和進化論同能量守恒定律并稱為19世紀的三大發(fā)現(xiàn)。 ④達爾文創(chuàng)立生物進化論。 A．19世紀中期，英國生物學家達爾文確立了進化論，提出生物生存斗爭和自然選擇原理。 B．達爾文他于1859年發(fā)表的《物種起源》指出，生物母體生出的眾多后代，為攫取生活的必需條件而斗爭，存在著“變異”，其中具有適應(yīng)環(huán)境的有利變異的個體將存活下來，不具有有利變異的個體將被淘汰，這就是優(yōu)勝劣汰。這樣，經(jīng)過長期的自然選擇，微小的變異得到積累而成為顯著的變異，導致生物新種的形成。 ⑤19世紀60年代，法國科學家巴斯德奠定了微生物學的基礎(chǔ)。 6．物理學的新時代： ①倫琴發(fā)現(xiàn)放射現(xiàn)象。 A．19世紀晚期至20世紀早期，物理學發(fā)生了革命性的變化。 B．德國物理學家倫琴首先發(fā)現(xiàn)了一種能穿透金屬板使底片感光的“X射線”，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療。 ②居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性元素鐳。 A．居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙、鐳有放射性并在艱苦的條件一下提煉出鐳。 B．1903年，居里夫婦和另一位科學家共同獲得了諾貝爾物理學獎。 ③愛因斯坦提出相對論。 A．X射線和放射性的發(fā)現(xiàn)動搖了“經(jīng)典”力學，為以相對論和量子理論為基礎(chǔ)的現(xiàn)代物理學開辟了道路。 B．20世紀初，德國科學家愛因斯坦提出了著名的物理學的相對論，揭示了時空的可變性，使人們能進一步去研究微觀高速運動。 C．相對論分為狹義相對論和廣義相對論，二者是愛因斯坦分別于1905年和1907年提出的。相對論認為：時間和空間不是絕對不變的，而是隨著物質(zhì)的運動而變化的；物質(zhì)質(zhì)量隨運動速度的增大而增加。愛因斯坦提出了著名的質(zhì)能關(guān)系式為E=mc2。這是利用原子能的理論基礎(chǔ)。相對論的提出是物理學思想的一次重大革命。 D．愛因斯坦的相對論否定了牛頓的絕對時空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性；同時也發(fā)展了牛頓力學，把牛頓力學概括在相對論力學之中，牛頓力學只是相對論力學在低速運動狀態(tài)時的一個特例。但是，不能據(jù)此認為，相對論的建立就一筆勾銷了牛頓的歷史功績、牛頓創(chuàng)造的概念至今仍指導著我們的物理學思想。 7．評價： ①到19世紀末，在自然科學領(lǐng)域已經(jīng)取得了關(guān)于宏觀世界物質(zhì)運動規(guī)律的系統(tǒng)化知識，建立了各門自然科學的理論體系。 ②近代自然科學創(chuàng)立或完善了的研究方法對于20世紀的科學研究工作仍不失其重要價值。 ③近代自然科學是在資本主義創(chuàng)造的物質(zhì)文明的基礎(chǔ)上發(fā)展的，經(jīng)濟上的需要是科學發(fā)展的主要動力，科學又反作用于生產(chǎn)，指導技術(shù)改革、開發(fā)自然資源，為社會創(chuàng)造出大量的物質(zhì)財富。 ④科學在生產(chǎn)中的應(yīng)用，表明科學是一種潛在的、巨大的社會生產(chǎn)力。 ⑤科學在反對封建迷信的斗爭中，也是一支不可忽視的重要力量。