07第七讲19世纪自然科学中多种联系的发现.ppt

•近代生物学近代生物学•近代天文学近代天文学•近代地质学近代地质学1第七讲第七讲 19 19世纪自然科世纪自然科学中多种联系的发现学中多种联系的发现 2内容内容•1.1.化学化学: :元素周期律元素周期律•2.2.热力学：能量转化守热力学：能量转化守恒定律恒定律•3.3.电磁学：电磁场理论电磁学：电磁场理论 4. 4.相关常识相关常识 3•物质观：科学上的原子物质观：科学上的原子时代（化学原子论和分时代（化学原子论和分子运动论）子运动论）•科学与技术的关系：科科学与技术的关系：科学的时代（蒸汽和电气）学的时代（蒸汽和电气）4近代化学家近代化学家•波义耳波义耳•拉瓦锡拉瓦锡•道尔顿道尔顿•门捷列夫门捷列夫51.1波义耳与近代化学波义耳与近代化学•近代化学的奠基者近代化学的奠基者•1661 1661 年出版的《怀疑年出版的《怀疑的化学家》标志近代化的化学家》标志近代化学的开始学的开始6•提出化学概念提出化学概念•破除了传统的元素概念破除了传统的元素概念•引入科学的实验方法引入科学的实验方法71.21.2拉瓦锡的氧化学说拉瓦锡的氧化学说•近代化学之父近代化学之父•17891789年出版《初等化学概论年出版《初等化学概论》。

》•拉瓦锡之死：拉瓦锡之死：著名的法籍意大利数学家著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来首次综合首次综合8•建立定量研究建立定量研究N N、、H H、、 O O、、P P2 2O O5 5•提出氧化说，推翻燃素说提出氧化说，推翻燃素说•促成化学反应中质量守恒促成化学反应中质量守恒定律的确立定律的确立•统一化学术语命名方法统一化学术语命名方法•构建近代化学体系构建近代化学体系9燃素说燃素说•金属金属- -燃素燃素= =煅灰煅灰•普里斯特利普里斯特利•舍勒舍勒10拉瓦锡的氧化学说拉瓦锡的氧化学说•17551755年英国布莱克发现了被他称为年英国布莱克发现了被他称为““固定空气固定空气””的二氧的二氧化碳；化碳； 17661766年卡文迪什发现了他误认作年卡文迪什发现了他误认作““燃素燃素””的的““可燃空气可燃空气”——”——氢气；氢气； 17721772年丹尼尔年丹尼尔··卢瑟福卢瑟福(1749(1749～～1819)1819)发现了他称为发现了他称为““浊气浊气””的氮气。

的氮气 17731773年舍勒制得了被他称为年舍勒制得了被他称为““火焰空气火焰空气””和和““活空气活空气””的的氧气 最终摧毁燃素说的是法国化学家拉瓦锡在最终摧毁燃素说的是法国化学家拉瓦锡在17801780年出版的年出版的《燃烧通论》中，他提出了如下的学说：《燃烧通论》中，他提出了如下的学说： ⑴ ⑴ 燃烧时均有光和热放出；燃烧时均有光和热放出； ⑵ ⑵ 物体只有在纯粹空气物体只有在纯粹空气( (氧氧气气) )存在时才能燃烧；存在时才能燃烧； ⑶ ⑶ 空气由可助燃的和不可助燃空气由可助燃的和不可助燃的两种成分组成，物质燃烧时由于吸收了空气中的纯粹的两种成分组成，物质燃烧时由于吸收了空气中的纯粹空气而增重；空气而增重；⑷ ⑷ 一般可燃物一般可燃物( (非金属非金属) )燃烧后都变成酸，燃烧后都变成酸，氧是酸的本质；金属燃烧后所变成的灰烬是金属的氧化氧是酸的本质；金属燃烧后所变成的灰烬是金属的氧化物 11戴维对拉瓦锡含酸的氧理论的发展戴维对拉瓦锡含酸的氧理论的发展•化学史上发现新元素最多的人：化学史上发现新元素最多的人：钠、镁、钠、镁、钙钙、锶、钡、钾、硼、、锶、钡、钾、硼、氯、氯、碘碘•发现笑气发现笑气N N2 2O O、发明安全灯、发明安全灯•发现法拉第发现法拉第121.31.3道尔顿的原子论道尔顿的原子论•近代化学之父近代化学之父•18081808年，出版《化学年，出版《化学哲学的新体系》。

哲学的新体系》•又一次综合又一次综合13•提出化学原子论：元素提出化学原子论：元素 •原子论思维方式：定律原子论思维方式：定律 •物质世界的统一性物质世界的统一性141.41.4门捷列夫的元素周期律门捷列夫的元素周期律•百科全书式的人物百科全书式的人物•18691869年发现了元素周年发现了元素周期律期律 •归纳法和想象归纳法和想象 15•系统化的综合系统化的综合•对化学和自然科学的对化学和自然科学的发展具有普遍意义发展具有普遍意义1617•观察和实验是科学的躯体观察和实验是科学的躯体⋯⋯⋯⋯概括、学说、概括、学说、假说和理论是科学的灵魂假说和理论是科学的灵魂•————门捷列夫门捷列夫•天才就是这样，终身努力，便成天才天才就是这样，终身努力，便成天才•————门捷列夫门捷列夫•第第112112号元素命名号元素命名命名命名为为CoperniciumCopernicium，元，元素符号为素符号为CpCp，以纪念著名天文学家哥白尼，以纪念著名天文学家哥白尼（（Nicolaus CopernicusNicolaus Copernicus）） 18元素周期律的启示元素周期律的启示 启示一：启示一：　周期律是事物发展的本性，是历史发展规律。

　周期律是事物发展的本性，是历史发展规律 事物产生－－发展壮大－－衰落死亡事物产生－－发展壮大－－衰落死亡　我们越长大、越成熟，就离死亡越近　我们越长大、越成熟，就离死亡越近　所以，要不怕死亡，不要怕失败，不要怕困难　所以，要不怕死亡，不要怕失败，不要怕困难　冬天已久，春天不远　冬天已久，春天不远 启示二：启示二： 做任何事都要有耐心、有信心，最终有作为做任何事都要有耐心、有信心，最终有作为19小结语：近代化学小结语：近代化学•1717世纪：独立的学科、世纪：独立的学科、科学实验和定性研究科学实验和定性研究•1919世纪：定性走向定量世纪：定性走向定量 、基本的化学定律、基本的化学定律 20热力学热力学•科学上的原子时代：分科学上的原子时代：分子运动论子运动论•科学时代：蒸汽时代科学时代：蒸汽时代21•热力学第一定律热力学第一定律•热力学第二定律热力学第二定律•气体分子运动论气体分子运动论222.12.1能量转化守恒定律能量转化守恒定律•提出者：提出者：•卡诺：否定热质说卡诺：否定热质说 •迈尔迈尔•焦耳等焦耳等23相关称呼相关称呼•热力学第一定律热力学第一定律•伟大的运动的基本定律伟大的运动的基本定律•第一类永动机是不可能第一类永动机是不可能制造的制造的24•第二次伟大的综合第二次伟大的综合•物质运动形式之间的联物质运动形式之间的联系系•三大发现之一三大发现之一25能量守恒定理的启示能量守恒定理的启示　有效劳动（功劳）　有效劳动（功劳）A A　　　　　　　劳动　　　　　　　　　劳动　　无效劳动（疲劳）无效劳动（疲劳）B B 负效劳动（苦劳）负效劳动（苦劳）C C 人生一世，做功一定。

方向不漂移人生一世，做功一定方向不漂移 劳动有效率劳动有效率= =功劳功劳/(/(功劳功劳+ +疲劳疲劳+ +苦劳）苦劳）=A/(A+B+C=A/(A+B+C））　有效劳动是建立在无效劳动之上的没有无效劳动，有效劳动是不能　有效劳动是建立在无效劳动之上的没有无效劳动，有效劳动是不能实施的苦劳可以转化为功劳，即失败是成功之母苦劳可以转化为功劳，即失败是成功之母 总之，生活中要减少疲劳，转化苦劳，多得功劳！总之，生活中要减少疲劳，转化苦劳，多得功劳！262.22.2热力学第二定律热力学第二定律•孤立系统：高温传到低孤立系统：高温传到低温温•不可逆性不可逆性•概率概率27与热力第二定律相关的与热力第二定律相关的物理学家物理学家•开尔文：提出者开尔文：提出者•克劳修斯：提出者、熵克劳修斯：提出者、熵•麦克斯韦麦克斯韦•玻耳兹曼玻耳兹曼28相关的名称相关的名称•熵增大定律熵增大定律•第二类永动机是不可能第二类永动机是不可能制造的制造的292.3气体分子运动论气体分子运动论•玻耳兹曼玻耳兹曼 •熵与时间之矢思想熵与时间之矢思想•统计方法统计方法•1896-18981896-1898年《气体动理年《气体动理论》论》30热力学第二定律的启示热力学第二定律的启示•邪恶：邪恶：△G≤0△G≤0，是无师自通的自发过程。

贪婪、自私、懒，是无师自通的自发过程贪婪、自私、懒惰等是人的本能，是人自我保护和发展的前提惰等是人的本能，是人自我保护和发展的前提•正义：正义： △G △G＞＞0 0，是非自发过程实现正义需投资、需做，是非自发过程实现正义需投资、需做功、需教育、需惩戒维护正义是有代价的，甚至要付出功、需教育、需惩戒维护正义是有代价的，甚至要付出生命第二定律表明从善如登，从恶如崩第二定律表明从善如登，从恶如崩•仁爱、奉献、勤奋、先天下人之忧而忧，后天下人之乐而仁爱、奉献、勤奋、先天下人之忧而忧，后天下人之乐而乐等是人们敬仰的美德美德不会从天而降，要靠艰苦奋乐等是人们敬仰的美德美德不会从天而降，要靠艰苦奋斗，不断劳作获得人生不但在变老，也在变好乃减少斗，不断劳作获得人生不但在变老，也在变好乃减少邪恶增加正义的过程邪恶增加正义的过程•如同马克思所说，在科学上没有平坦大道一样，在正义上如同马克思所说，在科学上没有平坦大道一样，在正义上也没有平坦大道，只有沿着崎岖小路不断攀登的人，才能也没有平坦大道，只有沿着崎岖小路不断攀登的人，才能达到光辉的顶点达到光辉的顶点312.42.4蒸汽时代蒸汽时代 瓦特瓦特: :蒸汽机的发明和使用蒸汽机的发明和使用 •斯蒂文森斯蒂文森 : :蒸汽火车之父蒸汽火车之父 •富尔顿富尔顿 : :蒸汽轮船之父蒸汽轮船之父 32第一次技术革命第一次技术革命•英国英国 、欧洲及北美国、欧洲及北美国家家•纺织机械纺织机械 、蒸汽机、蒸汽机•第一次产业革命第一次产业革命 33经典电磁学经典电磁学•场场•电气时代电气时代343.13.1电磁学的早期研究电磁学的早期研究 •磁现象磁现象•电现象电现象35认识磁现象认识磁现象•吉尔伯特吉尔伯特 : :•““磁学之父磁学之父””• 1600 1600年的出版《论磁年的出版《论磁》》36打开电世界（打开电世界（222））•发现：莱顿瓶、伏打电发现：莱顿瓶、伏打电池池•实验：实验：““风筝实验风筝实验””、、伽伐尼实验伽伐尼实验(1791)(1791)•库仑定律库仑定律 安培定律安培定律37追着马车做题，马车车厢作黑板。

追着马车做题，马车车厢作黑板38•古人说：古人说：““雷霆之所击，无不摧折者；万钧之所雷霆之所击，无不摧折者；万钧之所压，无不糜灭者压，无不糜灭者•郭沫若在《屈原》中也妙笔称颂：郭沫若在《屈原》中也妙笔称颂：““鼓动吧，风！鼓动吧，风！咆哮吧，雷！闪耀吧，电！咆哮吧，雷！闪耀吧，电！•把一切沉睡在黑暗怀里的东西，毁灭，毁灭，毁把一切沉睡在黑暗怀里的东西，毁灭，毁灭，毁灭呀！灭呀！””但这壮观的雷电在古代却是一个谜但这壮观的雷电在古代却是一个谜•第一个揭开这个谜的是美国科学家富兰克林第一个揭开这个谜的是美国科学家富兰克林 •17521752年年5 5月富兰克林在一次著名的月富兰克林在一次著名的““风筝实验风筝实验””中证实，闪电同实验室电花是本质相同的放电现中证实，闪电同实验室电花是本质相同的放电现象象 39解开雷电之谜解开雷电之谜•悍悍•美国历史上的伟大人物美国历史上的伟大人物- -富兰克林（黎赫曼）富兰克林（黎赫曼） • 1752 1752年年5 5月著名的月著名的““风筝风筝实验实验””•发明避雷针发明避雷针401752年，年，“威廉，我被电击！威廉，我被电击！”1753年，俄科赫曼被电击死。

年，俄科赫曼被电击死41•库仑定律：库仑定律：F=kQ1Q2/r2 （17851785年年）•安培定律：电流元之间的作安培定律：电流元之间的作用规律（用规律（1827年），电学中年），电学中的牛顿的牛顿423.23.2电磁历程电磁历程•奥斯特奥斯特 : :电生磁电生磁•法拉第法拉第 : :磁生电磁生电•麦克斯韦麦克斯韦 : :场方程场方程•赫兹赫兹 : :电磁波电磁波43法拉第与戴维法拉第与戴维•戴维：笑气、安全灯戴维：笑气、安全灯•法拉第：法拉第：电磁感应定律电磁感应定律44麦克斯韦麦克斯韦•18731873年出版科学巨著年出版科学巨著《电磁学通论》《电磁学通论》•第三次综合第三次综合 453.33.3电气时代电气时代 •第二次技术革命第二次技术革命•欧洲、美国欧洲、美国•电能电能 、内燃机、内燃机 •生活文明（动力、照明、生活文明（动力、照明、通信）通信） 46磁悬浮列车磁悬浮列车•一是以德国为代表的常导电一是以德国为代表的常导电式磁悬浮式磁悬浮•二是以日本为代表的超导电二是以日本为代表的超导电动磁悬浮动磁悬浮•三是以我国的永磁悬浮三是以我国的永磁悬浮47•20022002年年底，与德国合作研制的上海磁悬年年底，与德国合作研制的上海磁悬浮列车投入试运行。

这是世界上第一条磁浮列车投入试运行这是世界上第一条磁悬浮列车商业示范线，它标志着我国在这悬浮列车商业示范线，它标志着我国在这个领域实现了重大技术跨越个领域实现了重大技术跨越•上海高速磁悬浮列车示范线全长上海高速磁悬浮列车示范线全长3333公里，公里，行驶时间仅为行驶时间仅为7 7分钟，设计最高时速分钟，设计最高时速430430公公里，实际最高时速可达里，实际最高时速可达470470公里公里4849•英国的法拉第（水）英国的法拉第（水）•德国西门子德国西门子 （鱼）（鱼）•美国爱迪生美国爱迪生 （鱼市）（鱼市）50R&DR&D三阶段三阶段•基础研究基础研究•应用研究应用研究•开发研究开发研究51近代物理学近代物理学•三次伟大的综合三次伟大的综合•经典力学、能量转化守经典力学、能量转化守恒定律、经典电磁学恒定律、经典电磁学•深度和广度深度和广度524.14.1化学常识化学常识•甲状腺肿大、克丁病：缺碘甲状腺肿大、克丁病：缺碘•黄金的熔点黄金的熔点1064.41064.4°°C,C,比黄金熔点高约比黄金熔点高约3 3倍，通用倍，通用来制白炽灯泡灯丝的金属是钨来制白炽灯泡灯丝的金属是钨。

•王水（王水（aqua regiaaqua regia）） 又称又称““王酸王酸”“”“硝基盐酸硝基盐酸””：黄金盗窃案（：黄金盗窃案（20082008、内）利用化学反应偷取、内）利用化学反应偷取顾客的黄金首饰顾客的黄金首饰 ；《黄金大劫案》质疑；《黄金大劫案》质疑•19351935年侯德榜领导下制硫酸、硝酸、合成氨年侯德榜领导下制硫酸、硝酸、合成氨（（NHNH3 3）进入工业化进入工业化•碱：碱：19421942年、侯德榜制碱法（我国世界闻名的制年、侯德榜制碱法（我国世界闻名的制碱专家）碱专家）53八世界阿八世界阿拉伯炼金拉伯炼金术贾比尔术贾比尔• •伊本伊本• •哈杨哈杨544.24.2物理常识物理常识•海市蜃楼海市蜃楼•破镜不能重圆破镜不能重圆554.3 4.3 自然常识自然常识•赤潮：赤潮也叫红潮，不是潮汐，也不像赤潮：赤潮也叫红潮，不是潮汐，也不像“黑潮黑潮”那样是海流运动，而是海洋中一那样是海流运动，而是海洋中一种浮游生物、原生物、细菌在特定条件下种浮游生物、原生物、细菌在特定条件下过度繁殖引起水体变色的有害生态现象过度繁殖引起水体变色的有害生态现象主要是大量流入海水中的废水、废渣以及主要是大量流入海水中的废水、废渣以及经大气交换进入海洋的物质中，含有氮、经大气交换进入海洋的物质中，含有氮、磷元素等植物生长的必要营养素，浮游生磷元素等植物生长的必要营养素，浮游生物等过度繁殖，使海水呈现褐色、绿色、物等过度繁殖，使海水呈现褐色、绿色、黄色等不同颜色。

黄色等不同颜色56小结小结: :近代物理学近代物理学•经典物理学大厦经典物理学大厦: :•理论三支柱理论三支柱•科学三伟人科学三伟人•发展三综合发展三综合57结语结语•（（1 1）带头学科现象；）带头学科现象；•（（2 2）科学技术活动中心现象；）科学技术活动中心现象；•（（3 3）学科的分化与综合现象；）学科的分化与综合现象；•（（4 4）科学史的内外史现象科学史的内外史现象 58•近代科学发展的显著特近代科学发展的显著特点：综合化和理论化点：综合化和理论化59•达尔文的世纪达尔文的世纪•科学上的原子时代科学上的原子时代•科学时代科学时代 • 60作业作业•1. 科学常识解释：太阳黑科学常识解释：太阳黑子、潮汐、王水、赤潮子、潮汐、王水、赤潮•2.论述近代科学技术的主论述近代科学技术的主要成就。