第一次科学革命

第一次科学革命第一页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第九章

近代科学的诞生

——第一次科学革命

第一节近代科学技术产生的社会条件第二节第一次科学革命第二页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第一节近代科学技术产生的社会条件

一、资本主义生产方式的出现（1）欧洲中世纪晚期出现资本主义生产方式的萌芽。（2）资本主义生产方式的出现促进了生产技术的改进：纺织业、采矿业、冶金业中开始使用一些新式机器,如动力和传动机械的变化,水轮和风车、曲柄和齿轮联动机构的传动装置。（3）技术上的改进给自然科学的发展开辟了道路水轮、风车的制造和控制使用,极大地推动了力学的发展；治金、纺织、玻璃和眼镜制造业的发展不仅向化学和光学提出了大量需要解决的问题,而且给自然科学的研究提供了诸如望远镜和显微镜之类的观察和实验手段。

第三页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

二、航海探险与地理大发现

1492年哥伦布发现了美洲大陆；

1497年达.伽马开辟了通往印度的新航路；

1519—1522年，麦哲伦的船队完成了环球航行。

航海和地理发现推动了近代科学技术的发展:(1)促进了与航海有关的科学技术的发展。天文学、大地测量学、地理学、数学、力学(2)推动科学观念上的突破和新学科的建立。

第四页，共四十九页，编辑于2023年，星期一地理大发现（图）第五页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

三、文艺复兴运动

1、文艺复兴运动的伟大旗手：达·芬奇

认为知识起源于实践，只有通过实践才能探索科学的奥秘。采用实验科学方法进行科学研究，在自然科学方面作出了巨大的贡献。

提出的实验科学方法成为近代自然科学的最基本方法，为后来哥白尼、伽利略、开普勒、牛顿等人的发明创造开辟了道路。

第六页，共四十九页，编辑于2023年，星期一文艺复兴运动的中心——第七页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第八页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第九页，共四十九页，编辑于2023年，星期一达·芬奇的科学贡献天文学：早于哥白尼否定“地心说”，提出“太阳中心说”。物理学：重新发现了液体压力的概念，提出了连通器原理；发现了惯性原理；发展了杠杆原理。生物学：发现了血液的功能；发现了心脏的四腔和心脏瓣膜。军事和机械：发明了飞行机械、直升飞机、降落伞、机关枪、手榴弹、坦克车、潜水艇、起重机、车床、服装剪机、自动剪切机、大理石切割机、提水机、以及用作船舶推进的桨轮。

第十页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期一达芬奇的技术创造与发明

第十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第二十页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第二十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期一2、文艺复兴运动的主旨肯定人的价值,主张教育要发展人的个性,社会要发挥人的才能,满足人的欲望,抨击封建神学的蒙昧主义和禁欲主义，要求以“人”为中心而不是以“神”为中心考察一切，提倡“人性”来反对教会的“神性”，以“人权”来反对封建的“神权”，用“人道”来反对为封建制度辩护的“神道”，主张个性解放和自由，这些主张构成被人们称为“人文主义”的思潮。3、文艺复兴运动的意义（1）破除了人们对宗教神圣不可侵犯的迷信,培育了自由研究的精神,引导人们去观察和研究自然界。（2）自然科学上也取得了重大成就

第二十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期一四、宗教改革运动：马丁.路德宗教改革运动对科学从神学中解放出来有积极作用。新教鼓励人们研究和认识自然，认为上帝的智慧完全体现在他所创造的自然秩序中；鼓励人们运用科学技术为社会创造更多的物质财富，认为为社会创造财富是对上帝的爱戴。这些教义客观上有利于科学技术的发展。第二十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

五、近代科学的发展特点

1、形成了自然科学各门学科，逐步建立起各学科的理论体系。

2、形成了以科学实验为基础的科学方法理论体系。

3、科学与技术开始相互联系，并逐步走向密切结合。第二十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第二节第一次科学革命一、天文学革命与行星运动三定律的发现二、血液循环的发现与医学革命三、经典力学理论的创立与物理学革命第二十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期一一、天文学革命与行星运动三定律的发现1、由哥白尼发起的天文学革命尼古拉·哥白尼[波兰]1543年发表《天体运行论》，提出了日心地动说，标志着近代科学的诞生。主要内容：（1）月亮是地球的卫星，在以地球为中心的圆周轨道上每月绕地球公转一周。同时伴随地球一起绕太阳公转。（2）地球每天自转一周，天穹实际并不转动，是由于地球自转才出现日月星辰每天的东升西落现象。（3）恒星同太阳的距离十分遥远，它们在离太阳很远的一个天体上。（4）行星和地球一样，都在圆形的轨道上匀速地绕太阳公转。

第二十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期一哥白尼与托勒密的宇宙体系第二十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期一哥白尼的日心体系从根本上动摇了中世纪宗教神学的基础。恩格斯称赞日心说是“向神学发出的挑战书”，是“自然科学的独立宣言”。哥白尼开创了人类在宇宙观上的根本变革，揭开了近代自然科学革命的序幕。从此自然科学便开始从神学中解放出来，大踏步前进了。第二十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

2、行星运动三定律的发现（1）布鲁诺对哥白尼学说的捍卫和发展

宇宙是统一部分，而地球只是无限宇宙中一粒小小的尘埃；无数颗恒星，都像太阳一样巨大、炽热，并以极大的速度向各个方向疾驰着……

布鲁诺的宇宙无穷无尽的思想，使几千年来在人们头脑里难以突破的天球硬壳，一下被砸碎了。第二十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期一（2）伽利略发现恒星运动发现行星显出月亮一般的圆面，金星露出月亮一样的圆缺变化，看到木星的四颗卫星、月亮表面的大量环形山、土星的光环等。在欧洲，他第一个借助望远镜看到太阳黑子，并发现太阳黑子在日面上移动，从而得出太阳有自转的结论。他还发现银河实际上是由无数颗恒星组成的。第三十页，共四十九页，编辑于2023年，星期一（3）开普勒行星运动三定律：第一定律（轨道定律）：行星是沿椭圆轨道绕太阳运行的，太阳在这个椭圆的两个焦点之一的位置上。第二定律（面积定律）：火星的向径，在相等时间内扫过相等的面积。1609年，开普勒出版了《新天文学》一书，发表了他的轨道定律和面积定律。

第三定律（《宇宙的和谐》，1919）：所有行星公转周期的平方与椭圆轨道半长轴的立方的比值都相等。

行星运动三定律的发现，具有划时代的意义，它不但为经典天文学奠定了基础，而且还导致了数十年后牛顿的万有引力定律的发现。

第三十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

3、牛顿对天文学的贡献：

1672年，牛顿制造第一架反射天文望远镜

————“牛顿望远镜”。第三十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期一二、血液循环的发现与医学革命1、维萨里[比利时]的《人体的构造》及其意义比利时医学家维萨里于1543年发表《人体的构造》，以无可辩驳的解剖学事实，证明了男人身上的肋骨同女人身上的肋骨一样多，都是24根。这就彻底否认了上帝用男人的肋骨创造出女人的谬论

《天体运行论》和《人体的构造》两部伟大科学著作的同时出版，使1543年成为中世纪科学与近代科学的分界线，它标志着科学的发展进入了一个新的历史阶段。第三十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期一（1）维萨里：发现盖仑关于左心室与右心室相通的观点是错误的（2）塞尔维特[西班牙]：发现肺循环（《基督教的复兴》1553年）（3）法布里修斯[意大利]：发现了静脉中瓣膜的结构、位置和分布（1574年）（4）哈维[英国]：发现血液循环2、血液循环的发现——哈维的生物学革命第三十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期一哈维的心脏解剖、结扎、灌注实验及其发现活体结扎实验：将心脏附近的动脉结扎，发现结扎的上方靠心脏那段动脉鼓起来，而且每一次心跳就有一次脉博；相反，在结扎的下方，即远离心脏那一段动脉就瘪下去，没有血液，也没有脉搏。证明血液是由心脏流来的。静脉情况刚巧相反。结论：动脉血从心脏流出，静脉血流进心脏；而血液在血管中始终朝着一个方向流动。定量实验：他进行心脏解剖时，以每分钟心脏搏动72次计算，每小时由左心室注人主动脉的血液流量相当于普通人体重的4倍。这么大量的血不可能马上由摄人体内的食物供给，肝脏在这样短的时间内也决不可能造出这么多的血液来。惟一的解释就是体内血液是循环流动的。第三十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期一哈维的血液循环理论血液从左心室流出，经过主动脉流经全身各处，然后由腔静脉流人右心室，经肺循环再回到左心室。人体内的血液是循环不息地流动着的，这就是心脏搏动所产生的作用。

——《动物心血运动的解剖研究》（1628年）第三十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期一哈维的血液循环理论的意义标志着从不可证明的盖伦的猜想到以实验事实为依据的定量的生物学的彻底的转变。使得生命科学以成熟的科学革命的参与者的身份步入了现代领域。第三十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期一1661年，马尔比基发现毛细血管，完善了血液循环学说。第三十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

三、经典力学理论的创立与物理学革命

1、伽利略对经典力学的贡献（1）静力学方面：研究过物体的重心和平衡问题，用实验证明了空气的重量。（2）动力学方面①发现了摆的定时性②发现自由落体运动③发现惯性运动：“外力是维持物体运动的原因”④发展了抛物体运动轨迹理论（3）提出了力学的相对性原理对于一个相对于惯性参照系做匀速直线运动的系统，其内部所发生的一切力学过程，都不会受到系统作为一个整体而做匀速直线运动的任何影响。

第三十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期一《关于力学和位置运动的两种新科学的对话与数学证明》（简称《关于两种新科学的对话》）一书的出版标志着经典力学作为一门独立学科的诞生。第四十页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

伽利略生平1583年，发明了钟摆。1586年，他发明了浮力天平，并写了第一篇论文《小天平》记述这一小制作。

同年，完成第一本物理学教科书《流体力学》1589年，发表了关于几种固体重心计算法的论文，其中包括若干静力学新定理。

1590年，25岁的伽利略将自己对物体运动及落体的看法，写成一本书<<运动>>。

1610年3月,出版了《星空信使》一书，震撼全欧。1612年，出版了《水中浮体对话集》一书。1632年，出版《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》一书。1638年，出版《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》。1642年1月8日病逝。第四十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期一第四十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期一伽利略的成就1、新的科学思想和科学研究方法

（1）新思想：伽利略敢于向传统的权威思想挑战，提倡由观察而发现自然规律。他摒弃神学的宇宙观，认为世界是一个有秩序地服从简单规律的整体，要了解大自然，就必须进行系统的实验定量观测，找出它的精确的数量关系。“神奇的艺术蕴藏在琐细和幼稚的事物中，致力于伟大的发明要从最微贱的开始”。

（2）倡导了数学与实验相结合的研究方法：①先提取出从现象中获得的直观认识的主要部分，用最简单的数学形式表示出来，以建立量的概念；②由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系；③通过实验证实这种数量关系。第四十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

2、物理学概念和原理的创新——惯性原理和力与加速度的新概念

3、运动独立性原理和运动的合成、分解定律

4、惯性参照系概念：被A.爱因斯坦称为伽利略相对性原理，是狭义相对论的先导。

5、单摆周期性质的发现

6、光速有限及其测量

7、几种基本物理实验仪器的研制：浮力天平

、温度计、望远镜

8、彻底推翻亚里士多德的物质观

第四十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期一

2、牛顿对经典力学的综合

——发现运动三定律惯性定律：外力是改变物体运动的原因，而不是维持物体运动的原因。力与加速度成正比的定律：运动的变化与所施的力成正比，并沿力的作用方向发生。作用力和反作用力定律：对于每一个作用力，总存在一个与之相等的反作用力和它对抗。或者说，两个物体彼此施加的相互作用力总是大小相等，方向相反，成对出现，同时存在，分别作用在两个物体上

第四十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期一3、万有引力定律的发现（1665—1666年）（1）惠更斯与胡克的工作惠更斯发现了向心加速度公式；胡克提出了关于天体运动的三个假设。（2）牛顿发现万有引力定律牛顿将开普勒行星运动三定律和伽利略的惯性运动推广到宇宙中一切具有质量的物体运动上，结合自己的观察、计算，提出了万有引力定律。

1687年，牛顿出版《自然哲学的数学原理》，第一