近代的科学和文化(一) 教案之二

概要：www.88haoxue.com (2)微积分的发明 提问:微积分的发明者及意义。 教师特别强调:牛顿和莱布尼茨各自独立发明了微积分。 随着解析几何学的建立,必然导致微积分的产生,微积分是人类思维的伟大成果之一。 如果一个物体,不受外力干扰,进行等速运动,就可以用一条直线来描述,用初等数学就可以求出它的运动速度或者所走过的路程。可是行星围绕太阳运动的轨道是椭圆,不但运动速度每时每刻在变,而且椭圆的方向处处在变。怎样来计算行星在无论哪个时刻的速度呢?用什么办法来精确地描述椭圆的方向变化呢?科学家牛顿和莱布尼茨在研究笛卡尔解析几何的基础上找到了出路。 可以把任意时刻的速度看作是在微小的时间范围里的速度的平均值;当这个微小的时间间隔缩到无限小的时候,就是微分的概念。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程,可以看作是在许多微小时间间隔里所走的路的和,这就是积分的概念。科学家从这些基本要领出发,建立了微积分。 欧几里得的几何学也好,上古和中世纪的代数学也好,都是一种常量数学,微积分才是真正的变量数学。从日常生活中积累

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www.88haoxue.com     (2)微积分的发明
    提问:微积分的发明者及意义。
    教师特别强调:牛顿和莱布尼茨各自独立发明了微积分。
    随着解析几何学的建立,必然导致微积分的产生,微积分是人类思维的伟大成果之一。
    如果一个物体,不受外力干扰,进行等速运动,就可以用一条直线来描述,用初等数学就可以求出它的运动速度或者所走过的路程。可是行星围绕太阳运动的轨道是椭圆,不但运动速度每时每刻在变,而且椭圆的方向处处在变。怎样来计算行星在无论哪个时刻的速度呢?用什么办法来精确地描述椭圆的方向变化呢?科学家牛顿和莱布尼茨在研究笛卡尔解析几何的基础上找到了出路。
    可以把任意时刻的速度看作是在微小的时间范围里的速度的平均值;当这个微小的时间间隔缩到无限小的时候,就是微分的概念。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程,可以看作是在许多微小时间间隔里所走的路的和,这就是积分的概念。科学家从这些基本要领出发,建立了微积分。
    欧几里得的几何学也好,上古和中世纪的代数学也好,都是一种常量数学,微积分才是真正的变量数学。从日常生活中积累的经验使人们习惯于常量计算,但是只要稍稍深入到事物的本质,人们遇到的就是大量的变化着的事物。现在有了微积分这门变量数学,对变化着的事物进行精密的测量和计算就有了可能。所以,微积分的发明不仅在数学史上,而且在整个人类的认识史上都是一次巨大的飞跃,称得上是一次“革命”。
    牛顿在1665年发明了微积分,但他只是把研究结果通知了自己的一些朋友。莱布尼茨最早关于微积分的笔记写于1673年,他在这方面的着作发表于1684年,比牛顿公开发表自己的研究成果的时间要早。于是,就引起了关于微积分的发明权的争论,欧洲大陆的数学家们站在莱布尼茨一方,英国的数学家们站在牛顿一方,双方剑拔弩张,甚至进行人身攻击。在牛顿和莱布尼茨死后,经过调查证明:双方都是在前人的基础上独自发明的。
    (3)牛顿和力学
    请同学们朗读课文中小字部分:牛顿简介。
    再请同学看书归纳出牛顿的科学成就,教师填表格。
    牛顿在科学上重大贡献有很多,在本课课文中主要指的是发现运动三大定律及万有引力定律。这些定律,反映了物体机械运动的基本规律。牛顿把力学确定为完整、严密、系统的学科。
    请同学思考:牛顿在物理学上作出重大贡献的原因。
    教师归纳:当时社会发展的需求;牛顿以前有许多科学家对力学的发展作出了贡献;牛顿本人的天资和刻苦努力。牛顿有句名言:如果我看得远,那是因为我站在巨人的肩上。充分表现了牛顿的谦逊精神,值得我们大家学习。
    (4)电磁感应原理的发现
    提问:电磁感应原理的发明者、时间及作用是什么?
    法拉第是自学成才而取得巨大成就的科学家。他出生在英国一个贫困的铁匠家庭,只上过两年小学,十二三岁曾以送报获得微薄收入辅助家庭,14岁当装订书籍的学徒。他求知欲望十分强烈,在七年的学徒期间,废寝忘食地阅读了许多自然科学的书籍,他勤奋好学,工作努力。法拉第由于对电磁学作出的贡献,而成为19世纪最伟大的物理学家。
    从此,人们根据电磁感应原理,制成了发电机、电动机、建造起巨大的水力和火力发电站。人们利用电能推动工厂机器运转,利用电力为人类服务,推动了一系列新机器和新产品的研制,从而极大地改变了社会生产和人类生活各方面的面貌。电学的发展,有力地证明了科学技术是生产力。
    二、化学和生物的发展
    (1)原子—分子结构学说的确立
    道尔顿出生在英国一个贫穷的家庭,年轻时干过农活,27岁时成为曼彻斯特新教学院的数学和自然教师。他没有受过正规的科学教育,但他不屈不挠的勤奋自学使他对科学事业作出了巨大贡献。1808年,他提出了近代的科学的原子论。他认为:一切物质都是由小的微粒一原子组成的;每一种物质都由自己的原子组成;化合物是由几种不同元素的原子按固定的比例结合而成;不同的元素原子量不同。道尔顿的原子论即使以当时的标准来看也是有缺陷的,但道尔顿不愧为现代自然科学中占据重要地位的原子科学的创始人和奠基者。
    1811年,阿佛加德罗在论文中提出:分子是由原子组成,分子是具有物质特性的最小单位。
    原子—分子结构学说的确立,合理地解释了很多化学现象和定律,给化学奠定了重要的理论基石。
    (2)门捷列夫制定化学元素周期表
    指导学生阅读课文小字部分,说明门捷列夫的周期律引起广泛重视的原因。
    (3)达尔文的进化论
    关于生物是神创造的观点,称为“神创论”;关于生物物种是一成不变的观点,称为“物种不变论”。这些都是唯心主义的错误观点。但在18世纪中期以前,这些错误观点的盛行有一定的客观原因。除社会宗教原因外,生物学的发展状况也是一个原因。
    林耐(1707年-1778年)是18世纪最伟大的植物学家,他在总结前人作过试验的基础上,拟定了最初的生物分类学,但他认为物种是由上帝创造的。
    法国学者布丰(1707年-1788年)为进化论的前驱者。他的进化观念最初由观察化石得到启发。他拒绝接受上帝创世的说法,对整个自然界提出了一种发展的观点。他把生物界与地球的历史联系起来,断言有机界并不是以现有的形式被创造出来,而是有自己的发展史。
    法国博物学家拉马克(1744年-1829年)于1809年出版了着名的《动物学的哲学》一书,明确提出了生物是从低级向高级发展进化的观点。
    1859年,英国科学家达尔文的《物种起源》问世,把生物进化思想卜升到理论的高度。他在书中指出:一切生物都经历了由低级到高级、由简单到复杂的发展过程,生物不是不变的。他还指出,在自然界,生物物种是通过生存斗争实现的,生存斗争的结果是优胜劣汰。这就是以自然选择为基础的生物进化论学说。

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