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1、自然科学概论,自然科学概论,2,22.12.2022,学习目标,自然科学概论,3,22.12.2022,学习方式,学习的方式阅读教材，小组讨论，查询资料，上网浏览，整理提炼等。,推荐网站：中国科普博览：中国科普：网络科普联盟：中国公众科普网：中国公众科技网：上海科普网：北京科普之窗：,第一编自然科学发展的历史回顾,第一章 自然科学的兴起和在近代的发展,自然科学概论,5,22.12.2022,1-1自然科学的兴起,一、古希腊的科学 1、科学最早包含在哲学的文化形态中，自然哲学是其前身。 1）古希腊的自然哲学起源于公元前6世纪初。 2）公元前5世纪，柏拉图建立了理念论体系，成为唯心主义的创始人。,
2、自然科学概论,6,22.12.2022,1-1自然科学的兴起,2、亚里士多德的科学成就1）提出了地心说的宇宙模型,自然科学概论,7,22.12.2022,1-1自然科学的兴起,2）提出了物质结构的基本思想,自然科学概论,8,22.12.2022,1-1自然科学的兴起,3）公理化体系的创始人公理是不证自明的真理定理与公理间应具有演绎关系定理必须与经验事实一致,4）首次提出经验主义科学探究程序 第一步：对某些现象的观察 第二步：对经验事实进行归纳推理，概括出具有一般性的科学原理 第三步：根据这些科学理论去解释自然现象中的某些问题。,试图用“灵气”说来解释生命现象,自然科学概论,9,22.12.20
3、22,1-1自然科学的兴起,3、古希腊晚期的科学成就1）托勒密完整而精致的地心说2）欧几里德和托勒密的几何光学3）阿基米德的力学4）盖轮的生理医学,托勒密,欧几里德,阿基米德,盖轮,自然科学概论,10,22.12.2022,1-1自然科学的兴起,二、中国古代的科学 1、华夏天文与历法 中国古代的天文学 中国特色的历日制体系 24节气对农业生产巨大的指导作用 秦汉时期天文测量仪器的突出进步 元代已精确计算出一年有365.2425天,自然科学概论,11,22.12.2022,1-1自然科学的兴起,2、独特的中国医学和药物学商代已初步形成中国独特的医学和药物学春秋战国至两汉，基本形成中医学理论体系唐
4、宋以来，中医已有越来越精细的分科明李时珍的本草纲目集中国药学之大成,神农像,本草纲目,黄帝内经,神农本草经,自然科学概论,12,22.12.2022,1-1自然科学的兴起,3、中国古代地理学-中国地理学以山海经、禹贡为开端-汉班固的汉书地理志建立了包括自然地理和 人文地理的地理学体系-晋代编制的禹贡地域图是有文字记载的最早历史地图集,自然科学概论,13,22.12.2022,1-1自然科学的兴起,4、中国古代科学发达的社会原因1）中国古代科学研究活动是初步制度化的出现专事科学研究的社会角色科学研究成为一种有组织的社会活动2）科学研究基本是官方行为3）有选拔人才的科举制度的支撑4）有教育制度的支
5、撑,自然科学概论,14,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,自然哲学,自然科学概论,15,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,一、16、17世纪的科学革命 1、从哥白尼到开普勒：近代天文学革命1512年，哥白尼提出日心说，使科学从神学中解放出来。1619年，开普勒提出行星运动三定律1632年，伽利略用望远镜获得日心说的进一步证据牛顿的力学理论使日心说建立在坚实的理论基础上,自然科学概论,16,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,2、17世纪化学的革命从“炼金术”到化学从帕拉塞尔苏斯的“三元素”到多元素波义尔的科学“元素”概念,自然科学概论,17,22.
6、12.2022,1-2 近代自然科学的发展,3、从伽利略到牛顿：近代力学革命 伽利略把实验引进科学研究，并提出了“相对性原理”和“惯性定律” 牛顿以三个运动定律和万有引力定律为主线，建立了经典力学理论体系 牛顿倡导的实验手段和数学手段相结合的方法成为后来一切科学研究的基本方法,自然科学概论,18,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,4、从维萨留斯到哈维：近代人体生理学革命 16世纪，由于解剖学的发展维萨留斯对人体生理结构提出新的见解 哈维的血液循环理论，首次对人体生理过程作出科学的说明,自然科学概论,19,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,二、 近代科学革命的社会
7、文化动因 1、科学研究活动的社会制度化 1）探究自然的兴趣在民族精英中养成 文艺复兴引导他们发现和欣赏自然的美 新教主义引导他们通过认识自然去认识上帝 新教主义告诉他们自然是可以理解的 2）专职科学家这种社会角色的形成 3）科学社会建制的初步形成,自然科学概论,20,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,2、新的文化价值趋向的形成 1）主张批判地审视古希腊的科学成就 2）提倡观察和实验的经验主义探究程序 3）重视数学和定量研究方法的运用 4）关注科学对技术活动的渗透,自然科学概论,21,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,三、 18、19世纪欧洲科学的发展 1、18、
8、19世纪物理学的革命 电磁学理论从建立到完善 能量守恒定律的提出 热力学和统计物理学的建立 对光的本质的探究,自然科学概论,22,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,2、18、19世纪化学的革命 1777年拉瓦锡提出新的燃烧理论（氧化） 1803年道尔顿提出原子分子论 1811年阿佛伽德罗明确提出分子概念 1824年维勒合成尿素 1865年凯库勒提出苯的环状分子结构 1869年门捷列夫提出元素周期律,自然科学概论,23,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,3、18、19世纪生物学的革命 1665年胡克用显微镜发现植物的细胞结构 1838年，施莱登/施旺提出细胞学说，
9、开创了细胞生物学 1859年达尔文提出生物进化论,自然科学概论,24,22.12.2022,1-2 近代自然科学的发展,4、18、19世纪地学的革命18世纪末拉瓦锡和道尔顿对空气的研究建立了大气物理的理论基础1830年地质学的建立19世纪下叶海洋学的建立,自然科学概论,25,22.12.2022,地心说,公元140年，托勒密在他的巨著天文学大成中，总结并发展了前人的学说，建立了宇宙地心体系。 地心说的主要内容 1.地球位于宇宙中心静止不动。2.每个行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速转动，本轮中心在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动，但地球不是在均轮圆心，而是同圆心有一段距离。 3.
10、水星和金星的本轮中心位于地球与太阳的连线上，本轮中心在均轮上一年转一周，火星、木星、土星到它们各自的本轮中心的直线总是与地球-太阳连线平行，这三颗行星每年绕其本轮中心转一周。4.恒星都位于被称为“恒星天”的固体壳层上。日、月、行星除上述运动外，还与“恒星天”一起，每天绕地球转一周，于是各种天体每天都要东升西落一次。,自然科学概论,26,22.12.2022,二十四节气,二十四节气歌 春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连， 秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。,二十四节气七言诗 地球绕着太阳转，绕完一圈是一年。 一年分成十二月，二十四节紧相连。 按照公历来推算，每月两气不改变。 上半年是六、甘一，下半年逢
11、八、甘三。 这些就是交节日，有差不过一两天。 二十四节有先后，下列口诀记心间： 一月小寒接大寒，二月立春雨水连； 惊蛰春分在三月，清明谷雨四月天； 五月立夏和小满，六月芒种夏至连； 七月大暑和小暑，立秋处暑八月间； 九月白露接秋分，寒露霜降十月全； 立冬小雪十一月，大雪冬至迎新年。 抓紧季节忙生产，种收及时保丰年。,自然科学概论,27,22.12.2022,天文测量仪器,浑仪,浑象,自然科学概论,28,22.12.2022,天文测量仪器,简仪,水运仪象台,自然科学概论,29,22.12.2022,日心说,天体运行论完整地提出了“日心说”理论。 这个理论体系认为，太阳是行星系统的中心，一切行星都
12、绕太阳旋转。地球也是一颗行星，它上面像陀螺一样自转，一面又和其他行星一样围绕太阳转动。,自然科学概论,30,22.12.2022,行星运动三定律,行星运动第一定律（椭圆定律）： 所有行星绕太阳的运动轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一焦点上。行星运动第二定律（面积定律）： 联接行星和太阳的直线在相等的时间内扫过的面积相等。 行星运动第三定律（调和定律）：太阳运动的公转周期的平方与它们的轨道半长径的立方成正比。,自然科学概论,31,22.12.2022,行星和太阳之间的引力跟行星和太阳质量的乘积成正比，跟它们之间距离的平方成反比。,一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为
13、止。,物件的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。,两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。,自然科学概论,32,22.12.2022,电磁学第一个定律：库仑真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。,电磁学第二个定律：安培长为 L 载流 I 的直导线和均匀磁场B 的夹角为，则导线的受力F 方向垂直B 和IL组成的平面。用矢量表示：F =ILB,电磁学第三个定律：高斯通过任意闭合曲面S的电通量，等于
14、该闭合曲面所包围的电量除以0 ，而与S以外的电荷无关，即可以表示为,电磁学第四个定律：法拉第电磁感应定律：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不论这种变化是什么原因引起的，回路中都会建立起感应电动势，且此感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。,自然科学概论,33,22.12.2022,如果外界对系统作功A，同时系统从外界吸收热量Q，那么系统的状态将发生变化，即从一个平衡态变化到另一个平衡态，由作功和传热对系统提供的能量使系统的内能增大了DU, 则根据能量守恒定律下面的关系必定成立,DU = Q + A,（第一类永动机不可能实现）,热力学第一定律,开尔文表述：不存在这样一种循环，只从单
15、一热源吸收热量并全部转变为功。,（第二类永动机是不可能制成的）,克劳修斯表述：热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。,能量守恒定律：能量不会消失, 也不会产生, 只能从一种形态转换为另一种形态。,热力学第二定律,自然科学概论,34,22.12.2022,自然科学概论,35,22.12.2022,盖天说,符合当时人们粗浅的观察常识，但实际上却很难自圆其说。修正一：天并不与地相接，而是像一把伞高悬在大地上空，中间有绳子缚住它的枢纽，四周还有八根柱子支撑着。修正二：天像覆盖着的斗笠，地像覆盖着的盘子，天和地并不相交，天地之间相距8万里。到了唐代，天文学家一行等人通过精确的测量，彻底否定了盖天说中“
16、日影千里差一寸”的说法后，盖天说从此便破产了。,天圆地方说:天是圆形的，像一把张开的大伞覆盖在地上；地是方形的，像一个棋盘，日月星辰则像爬虫一样过往天空。,自然科学概论,36,22.12.2022,浑天说,天是一个圆球，地则位于这个圆球的中间。天在不停地旋转，日月星辰随天运转，转到地平线之下就看不见了早期的浑天说认为“天地各乘气而立，载水而浮”（东汉张衡浑天仪注），即：天地之间上半充满了气，下半则充满了水。到了北宋时代，张载提出“地在气中”（正蒙参两），认为天地之间完全为气所充满。,自然科学概论,37,22.12.2022,宣夜说,这一学说认为根本不存在有形质的天，天色苍苍是由于它“高远无极”
17、，并不真的存在一个有形体、有颜色的天壳。这一学说还认为，日月众星自然地飘浮在太空之中，它的行和止，都是气的作用。宣夜说展示了一幅茫无涯际、无穷无尽的宇宙图像，在当时是有进步意义的。,自然科学概论,38,22.12.2022,古埃及的宇宙观,古埃及人认为宇宙间原本是充满“原始之水”的混沌状态，后来由“原始之水”中诞生出大气之神“修”，让我们有了可以呼吸的空气，“修”下面是大地之神“盖伯”，他身上覆盖了树叶。“修”又高举天空女神“娜黛”，将天地分开，于是宇宙诞生了生命，一切活动于是展开。“娜黛”身上布满了星星弓着身体伏在大地上。女神每天晚上把太阳吞到肚子里，到了白天再把太阳还给大地。,自然科学概论
18、,39,22.12.2022,古巴比伦人的宇宙观,古巴比伦人的自然宇宙观认为宇宙的中央是高山形成的圆形大地；大地周围环绕着大海，海洋的尽头有高耸的悬崖峭壁，这悬崖峭壁是世界的屏障，也支撑着吊钟形的天空；天空中分布着许多的星辰，而大海的尽头有太阳运行的通管；太阳每天从管的东边出来升上天空，下午从管的西边沒入管中，晚上则绕过北侧到东边，准备第二天的运作。,自然科学概论,40,22.12.2022,古印度的宇宙观,护持神毗瑟拿，化身为大海龟，海龟的硬壳背上站着三只大象，大象驮着半圆形的大地，大象动一动便会引起地震。海龟又站在作为水的象征的眼镜蛇的身上。半圆形的大地中央是须弥山，太阳和月亮绕山运行，当太阳绕到山后的时候，就是漆黑的夜晚。,41,写在最后,成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits,谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折,Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal,
