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第15课近代科学技术革命教案(岳麓版必修3)


第15课

近代科学技术革命教案(岳麓版必修3)

【从容说课】 科学技术的发展和人类的历史一样久远, 但是, 我们今天学习的近代科学技术是建立在 观察和试验的基础上、 与数学逻辑推理相结合这个意义上的科学, 它的诞生也不过几百年的 历史。近代以来,天文学、物理学、生物学等自然科学领域都有了巨大突破,科学领域的突 破又推动了世界范围内的技术革命,在这节课中,我们将充分领略到近代科技的丰硕成果。 这节课线索清晰,内容简洁,以哥白尼的日心说,牛顿的经典力学,达尔文的进化论,瓦特 与蒸汽机,爱迪生与电的运用为中心,正文对这些成就和影响进行了概括、归纳和阐述,引 文、辅助文字和图片进行了适当的补充和说明。在学习近代科技革命成果时,指导学生抓线 索,切忌面面俱到;在学习近代科技革命的影响时,要创设问题情境,指导学生结合史料进 行分析。 【三维目标】 ?知识与技能: 掌握哥白尼、 伽利略在天文学领域取得成就的基本史实, 与学生一起探讨日心说与地心 说相比的进步性; 掌握牛顿力学体系的建立和近代科学形成的基本史实, 与学生一起探究经 典力学的特点和影响;掌握达尔文建立生物进化论的基本史实,通过生物进化论的影响,探 究科学在社会进步中的巨大作用; 掌握瓦特发明新型蒸汽机, 解决工业发展动力的问题的基 本史实, 了解瓦特对蒸汽时代的工业革命做出了重大贡献; 掌握爱迪生与电力应用相关的发 明创造,和学生一起探讨如何评价爱迪生在电力时代的历史地位;理解“蒸汽时代”和“电 气时代” 到来的历史必然性, 和学生一起分析瓦特的新型蒸汽机和电力的应用对社会发展的 巨大推动作用。 ?过程与方法: 1、利用多媒体电教手段,提供相关图文材料,增强学习的直观性,激活学生学习的兴 趣,适当增加信息的含量,有利于概括归纳知识,史论结合。 2、创设问题情境,指导学生结合史料对近代科技革命的必然性和近代科技对社会发展 的巨大推动作用进行分析。 ?情感态度与价值观: 1、科学真理需要勇于探索、执着追求的精神。 2、人类对客观规律的认识不断深入,科学理论在创新完善。 3、科技是第一生产力。 【教学重点】 哥白尼、伽利略、牛顿、达尔文、瓦特、爱迪生的科技成就及其影响。 【教学难点】 1、为什么说由哥白尼的“日心说”引起的天文学革命是近代科学诞生的标志。 2、牛顿经典力学的伟大贡献。 3、达尔文进化论思想的内容。 4、瓦特、爱迪生的创造发明的异同点。 【教具准备】 多媒体课件 【学时安排】 2学时 【教学过程】 第1学时 〖导入新课〗

通过上学期学习的 “改变世界的工业革命” 其中对工业革命发生的一个重要推动作用就 是科学技术领域的突破。 近代自然科学的诞生是以天文学领域的革命为开端的, 随后物理学、 生物学等自然科学领域都有了巨大突破,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。 〖推进新课〗 一、近代科技革命的原因 材料一:恩格斯:“在中世纪的黑暗之后,科学以意想不到的力量一下子重新兴起,并 且以神奇的速度发展起来,那么我们再次把这个奇迹归功于生产。” 材料二:牛顿:“如果说我看得远,那是因为我站在巨人们的肩上。” 材料三:发明是百分之一的灵感加上百分之九十九的血汗 ——爱迪生 ①社会生产力的发展,生产技术不断的改进,资本主义生产有了迅速的发展,对科技 提出了十分迫切的要求。 ②文艺复兴、启蒙运动解放了人们的思想,人们摆脱了神学的禁锢,敢于客观地去探 索自然的奥秘,发现自然变化的规律。 ③许多科学家努力追求真理,并与反动势力进行不懈的斗争。 ④自由竞争的资本主义制度、欧洲先进国家,鼓励科学发明政策提供了制度保障 新时代的新需要呼唤、期待新的科技的诞生。下面我们就一起来了解谁堪称近代科技革 命这个时代的巨人?我们应该铭记他们的那些伟大成就? 二、近代科技革命的重大成就 (1)从哥白尼到伽利略(16世纪) ① 哥白尼(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太阳转动。他是近代天文 学的奠基人。 ② 发表了《天体运行论》一书,否定了此前 的地心说,认为宇宙是有限的,“地球不是行星 轨道的中心”,“太阳是宇宙的中心”。 ③ 意义: 1、推翻了“上帝选定地球为宇宙中心”的谬论。2、哥白尼开启的天文学革命使科学 开始从神学中解放出来,成为近代自然科学的开端。3、体现了反对愚昧、崇尚理性和 客观地认识世界的精神。 ④ 局限性:因为宇宙是无限的,不是有限的,太阳也不是宇宙的中心。太阳是太阳系 的中心。 师:现在看来,“太阳中心说”早已过时,但在当时“地球中心说”已流行一千多年, 地球中心论在人们心目中已是天经地义不容质疑的历史背景下, 太阳中心说像一声惊雷, 震 撼了科学界、思想界,动摇了神学大殿的基础,揭开了近代自然科学的序幕,这是天文学上 一次伟大的革命, 不仅引起了人类宇宙观的重大革新, 而且从根本上动摇了欧洲中世纪宗教 神学的理论支柱。“从此自然科学便开始从神学中解放出来”,“科学的发展从此便大踏步 前进”(恩格斯《自然辩证法》)。 (2)哥白尼之后,还有哪些学者证实、发展了他的学说? 1、主要成就 类别 国别 人名 成就

波兰 天 文 学 意大利 德意志 意大利 伽利略的物理学方面成就:

哥白尼 布鲁诺 开普勒 伽利略

《天体运行论》 提出日心说 宣传、捍卫日心说 行星运动三定律 完善和简化日心说 制作望远镜观察天体 论证日心说

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。 2、意义 伽利略的研究为牛顿建立经典力学奠定基础。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,他被称为“近代科学之父”。 (3)牛顿的经典力学(16世纪) 教师过渡:1642年,伟大的近代实验科学的先驱伽利略逝 世了,但是,另一位科学巨人牛顿在1643年的圣诞节的早晨诞 生了,谁也没想到这个只有1.35千克重的早产儿会成为一名震 古烁今的科学巨人。 1牛顿出生于英国的林肯郡, 1665年毕业于著名的剑桥大学 三一学院,获得学士学位。三年后又获得文学硕士学位。牛顿 曾经长期担任英国皇家学会会长,他还担任过英国议会议员, 授予爵士称号。1727年,他病逝,被安葬于威斯敏斯特教堂, 这是一种极高的荣誉。 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 剑桥大学牛顿数学桥 2、主要贡献: 他对力学、光学、热学、天文学、数学,都有重大的发现。 数学:二项式定理,微积分 光学:发现太阳光的光谱,微粒说 天文学:发明反射式望远镜等 力学:《自然哲学的数学原理》 牛顿力学三大定律;

万有引力定律 ——形成经典力学体系 其中以力学方面的贡献最大,他创立了以他的名字命名的经典力学体系,把力学确立 为一门独立的体系严密的科学,并把力学应用于自然科学的各个领域,包括天文学,从而 统一了天上和地上的物理学。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。 万有引力定律和运动三大定律的相关内容: 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。此外,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,把过去一向认为 是截然无关的地球上的物体运动规律和天体运动规律概括在一个完整的力学体系之中,这 是物理科学,也可以说是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。《自然哲学的数学 原理》一书的出版标志着经典力学的成熟。 3、经典力学的显著特征: 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: ①牛顿“站在巨人们的肩膀上”,进行了科学史上第一次伟大的综合,形成了一个以 实验为基础、以数学为表达形式的力学科学体系.使力学成为可与欧氏几何相媲美的严格 的科学理论体系,成为物理学乃至整个自然科学和工程技术大发展的基础。牛顿力学的创 立,标志着人类科学时代的开始。 ②牛顿力学和热学引发了以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。 ③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。 历史上证实牛顿力学的三件事 第一件, 用牛顿力学算出地球的形状象只桔子。 古希腊的亚里士多德认为地球是个正球 体,两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学,说地球是个扁球体,象只大桔子。 此言一出,学界哗然。地球那么大,牛顿又从不出远门,他凭什么说地球有点扁?可是法国 科学家经过三次实地测量, 终于证实了牛顿的看法。 用力学能算出地球的形状, 真是个奇迹。 第二件, 用牛顿力学算出了哈雷彗星回归周期长期以来到, 人们一直认为彗星是神秘的, 根本不能用科学来说明。牛顿说,既然彗星也是天体,就必然遵循力学规律。他的好友哈雷 用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道,指出它的回归周期是75—76年,由此预言它

将在1758年再次出现。 哈雷1705年发表这个预言, 当时他已49岁, 却要预言53年以后的事, 岂非耸人听闻?可是1758年这颗彗星果然如期出现,并被命名为哈雷彗星。 第三件: 用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。(课本第60页) (4)达尔文与进化论(19世纪) 教师过渡:恩格斯在总结十九世纪自然科学方面的成就时,指出有三大发现,即能量守 恒定律、细胞学说、达尔文的进化论。进化论就是由英国杰出的生物学家达尔文创立的。达 尔文理论作为科学理论,在十九世纪的人们看来,却是一个石破天惊的新观念。为什么会这 样呢? 1、关于“谁是万物的创造者”中国古代传说与《圣经》中的说法有什么异同?(神创 论) 中国古代传说是盘古开天地,天地生万物;女娲造人类。《圣经》中的说法是上帝创 世。它们的共同点是万物包括人是神创造的。神创说之所以长期流行的原因是生产力落后, 生物知识缺乏(客观原因);统治阶级的需要,愚民政策和精神独裁(主观原因)等方面 分析造成的。 而生物进化论早不产生,晚不产生,为什么偏偏于19世纪中期由达尔文创立?引导学 生进行讨论,最后从资本主义发展的需要;思想解放的洗礼;科学的发展和生物知识的积 累;达尔文的努力等方面得出结论。 2、生物进化论的诞生的标志是什么? 达尔文1859年发表的《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。 1831年12月,二十二岁的达尔文从剑 桥大学毕业后,作为一名博物学家参加了 “贝格尔”号军舰历时五年的环球考察。这次 航行开阔了达尔文的眼界, 启发了他对自然 奥秘的探索和研究;所得到的大量实际资 料,为达尔文的科学研究奠定了坚实的基 础。有一个问题老是在达尔文的大脑里萦 绕:自然界的奇花异草,万类昆虫,千种动物,不同的人种,到底是怎样产生的?怎样演变 的?彼此之间又有什么联系?尊重实践和科学的达尔文经过激烈的思想斗争, 决定向上帝创 造万物的宗教迷信挑战,以进化论来阐明物种起源。《物种起源》的出版,标志着进化论的 正式确立。1871年发表《人类的起源》进一步论证了人类是从古猿进化而来的观点。 3、生物进化论的主要内容 材料:在西伯利亚草原上放养的驯鹿,最大的天敌是狼,为了保护驯鹿,猎人主动消灭 了草原上的狼。结果却使驯鹿大量繁殖,数目急剧增加,品种迅速退化,并且由于驯鹿过度 啃食草原,导致该草原也退化了。

这段材料集中反映了什么内容?结合课文内容你能得出什么认识? 狼、驯鹿、草原之间存在着生存竞争。狼的存在,虽然可以捕杀部分驯鹿,但可以使健 壮的保留下来,并把优秀的素质传给后代。相反,没有了狼的制约,驯鹿品种和草原反而都 退化了。正是自然选择保持了生物界的平衡,使各物种得以正常生存。这段材料集中反映了 生存斗争与自然选择这一自然界的普遍规律, 也告诫人类必须正确处理与环境的关系, 才能 共生共存。 达尔文的进化论是以自然选择为基础的严密的生物进化理论,首先,达尔文认为生物 普遍存在着变异。一切生物都有变异特性,世界上没有两个完全相同的生物。达尔文还认 为:生物在生存竞争中,对生存有利的变异个体被保留下来,而对生存不利的变异个体则 被淘汰,这就是自然选择或适者生存。最后,达尔文认为,通过自然选择形成新物种。一 言以蔽之,就是物竞天择、适者生存。进化论认为变异与自然选择看作新物种起源的首要 因素,证明了造物主——上帝根本没有存在的必要。 4、论证: 赫胥黎发表《人类在自然界中的地位》——从解剖学的角度论证了人猿同祖的学说。 进化论逐渐被人们所接受。 5、生物进化论的历史意义 从生物科学发展、 人类思想史、 进化论被运用到人文领域和对中国的影响进行分组讨论。 ①进化论开创了生物科学发展的新时代。达尔文学说的创立,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。 ②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,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。 ③此后,进化论被运用到人文领域,形成许多令人耳目一新的学说。如:在达尔文的 进化论问世之后,斯宾塞提出了“社会达尔文主义”,认为社会可以和生物有机体相比拟, 社会与其成员的关系有如生物个体与其细胞的关系。这种思想认为达尔文的进化论中的核 心概念——生存竞争所造成的自然淘汰,在人类社会中也是一种普遍的现象。这种思想常 被利用来强调人种差别和阶级存在的合理性以及战争不可避免等。 ④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。 严复是我国著名的维新派人物。通过赫胥黎的《天演论》,他把达尔文的生物进化论引 用到社会领域中来。他认为在种族与种族、国家与国家之间,也存在着“物竞天择,适者生 存”的残酷竞争。中国如果不甘沦亡,就必须奋发图强,并立即做出抉择,实行变法。 陈独秀是新文化运动的领袖人物,在新文化运动中他提出了“民主” 与“科学”两大口 号, “民主” 与“科学”也成为新文化运动前期的指导思想, 而“科学”主要就是指传播达尔文的 进化论思想。 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,是生物学上也是人类史上的革命。 (5)瓦特与蒸汽机 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。 1、蒸汽机发明的原因: (1)英国工业革命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。 动力、能源在社会生产中的作用极为重大。人们最初只能 用自己的双手,后来用风力、水力、畜力等自然力代替人力,当然是一种进步。风力本身不 需要成本,但不稳定,难以控制,不能广泛应用。水力易于驾驭。但受地区和季节的限制, 不能随意相加,有时甚至枯竭。马主要用于交通运输以及矿井排水,但太昂贵,又麻烦。于 是人们希望能找到一种新的动力。 (2)生产力发展的呼唤。生产力的发展呼唤着方便、适用、高效的新动力支撑与推动。 19世纪的欧洲 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。 2、过程: ①1705 年纽可门发明蒸汽机(只能用于矿山排水) ②瓦特改良蒸汽机——”万能蒸汽机“(可适应不同工厂需要) 3、意义 1)解决了工业革命的动力问题。自然力(人力、畜力、水力、风力)→蒸汽 2)最终使工厂摆脱了自然条件的限制,加快了工业化的步伐。 3)使人类进入“蒸汽时代” 4)推动了火车、轮船等新交通工具的出现,加强了各地的交流和联系。 1807 年,美国人富尔顿用蒸汽机驱动轮船,试航成功,揭开了水上交通运输工具的新篇 章。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。 用煤作燃料的蒸汽机是否能完全满足工业发展的需要呢?它有没有弊端? 体积过于庞大,噪音污染和环境污染,资源浪费等.

(6)爱迪生与电的应用 电的发现与应用

1.发电机的发明 1831年,法拉第发现电磁感应现象(理论基础) 1870年,比利时人格拉姆发明了发电机——标志电气时 代到来 电力的特点:电力传递速度快,传输损失小,能远距离输 送,并能按用户需要科学分配能量。电站可建在水源、燃料、 交通各方 意大利 面条件适 合 的 地 方,便于 集 中 生 产、集中 管理、电能无污染。 而电力的广泛应用与美国“发明大王”爱迪生是分不开的。 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。 “天才是百分之一的灵感加上百分之九十九的汗水” 为了选择做灯丝用的物质,爱迪生共对1600种不同的材料进行试验,仅植物类的炭化 试验就达6000多次。他的试验笔记簿多达200多本,共计40000余页,先后经过3年的时间。 意大利 丹麦 法国 英国 英国 比利时 伽伐尼 伏特 奥斯特 安培 麦克斯韦 法拉第 格拉姆 “用磁力产生电流”现象 发电机 电磁学理论 动物体内的电现象 伏特电池

他每天工作十八、九个小时。甚至在1871年圣诞节他结婚的那一天,竟因工作忘记了新娘 子,让妻子在洞房中空等了一夜。最后发明了白热电灯——竹丝电灯。直到1908年发明用 钨做灯丝后才代替它。爱迪生在科学研究的道路上,步履坚实,用心维艰,的确花费了巨大 的体力与心力。爱迪生被视为当代最多发明物的人,拥有1093项专利在他名下。 2、影响 1)推动了工业生产的发展; 2)推动了社会变革和文明进步; 3)资本主义从此确立全球优势,世界各地联系更加密切 4)改变了人们的生活方式(人类进入“电气时代”) 教师小结:通过本节课的学习,我们可以了解到社会生产力的发展,生产技术的不断 进步需要自然科学给予科学的总结和理论上的进一步探讨, 从哥白尼到伽利略、 从伽利略到 牛顿、从牛顿到达尔文,天文学、物理学、生物学等自然科学领域都有了巨大突破并产生了 深远影响,而科学领域的突破又必然推动世界范围内的技术革命。 【板书设计】 第16课 近代科学技术革命 一、近代科学技术革命的原因 二、近代科学技术革命的重大成就 1、天文学:太阳中心说的提出和论证(1)概况(2)影响 2、物理学:牛顿的经典力学(1)奠基者(2)建立者(3)主要内容(4)影响 3、生物学:达尔文的进化论(1)建立的标志(2)核心内容(3)影响 4、蒸汽时代:蒸汽机的发明(1)原因 (2)过程 (3)意义 5、电气时代:发电机的发明及爱迪生的发明(1)发电机发明 (2)影响 随堂练习: 1、哥白尼太阳中心说的巨大进步意义在于:(B) A、为近代自然科学奠定了基础 B、动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础 C、对天文学研究作出了巨大贡献 D、改变了人们对宇宙的认识 2、 在下列自然科学成就中, 影响远远超过其他学科范围, 扩展到社会和经济思想领域, 并对中国近代民主思想产生重要影响的成就是(B) A .经典力学 B.进化论 C.相对论 D.量子论 3、证明牛顿力学和万有引力定律有效性的最成功的范例是:(B) A、自由落体实验 B、海王星的发现 C、天文望远镜的制造 D、蒸汽机的应用 4、标志着人类科学时代的开始是:(A) A、牛顿力学的创立 B、哥白尼的“太阳中心说” C、达尔文的“进化论” D、瓦特改良蒸汽机 5、达尔文生物进化论的核心是阐述了:(D)

A、生命的进化 B、物种的人工选择 C、自然造物理论 D、物竞天择,适者生存 6、瓦特、爱迪生等科学家的发明创造,促使生产力迅速发展,这充分说明:(B) A.当时的社会制度适应生产力的发展 B.科学发明是生产力发展的根本动力 C.经济发展的根本在于发明创造 D.科学发明与生产力发展是对立统一的 7、《牛顿临终遗言》:“我好像是一个在海边玩耍的孩子,不时为拾到比通常更光滑 的石子或美丽的贝壳而欢欣鼓舞,而展现在我面前的是完全未探明的真理之海”。牛顿捡 到的“光滑的石子”和“美丽的贝壳”有(A) ①创立微积分 ②机械运动的三大定律 ③万有引力定律 ④日心说 A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④


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