自然科学概论教学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,序论,一、科学,1、概念,科学在这里指的自然科学，它是关于人对自然的认识，它最终要表现为关于自然的系统化、理论的知识。科学的最初成果是用概念来描述自然现象的发现，继而进行说明、解释，以至预见新的自然现象，最后形成某种概念的体系，成为一门学科。,2、发展,（1）科学的觉醒时期。,（2）科学的空前发展时期。,（3）科学的改造时期。,（4）科学的发展加大了人们对科学本身的反思。,二、技术,1、概念,所谓技术就是人们在对自然的控制、改造、和利用的过程中所积累的知识、经验、技巧、规则的总和。技术的最初成果是通过构思而得到的发明，任何发明都表明它是人对自然控制和改造的结果，最终实现人对自然利用的目的。,2、发展,（1）技术愿意为“木匠”。507年鲁班被称为技艺高超匠人的化身。,（2）18世纪英国瓦特发明了蒸气机，使技术由量的积累实现了 质的飞跃。这也是近代史上第一次技术革命和产业革命。,（3）19世纪70年代，电动机、发电机的先后问世，继而在20世纪又实现了远距离传输，是近代史上第二次科技革命。,（4）20世纪中叶，原子弹、电子计算机、空间技术的发展，开始了第三次科技革命，也是现代技术革命。,第1章近代自然科学的初步发展,1.1科学革命的突破,一、天文学上的革命,二、医学生理学的革命,2.2法国的产业革命和科学的兴衰,第三章,近代自然科学的全面发展,3.1,天地演化的研究,1.1755,年德国哲学家康德提出了关于太阳系起源的星云假说,2.1796,年法国天文学家拉普拉斯也独立的提出了星云假说，发表了,宇宙系统论，使的星云假说更加完善、数学论证也更加严,密，开始普遍受到人们的关注。,3.,威廉,.,史密斯提出了”化石组合“鉴定地层层位和层序的方法，为历,史地质学的发展奠定了基础。,4.,法国的居维叶在他的论地球表面的变动中提出了“灾变论,“他强调地质过程的突变和飞跃。,5.英国的地质学家赖尔在他的地质学原理中提出了地球缓,慢变化的“渐变论”.,3.2,物理学的进展,1.,能量守恒定律的发现和热力学,及其意义,2.,电磁现象的研究,（一）研究电池产生电流的原因。,（1）伏打主张的：“接触说”。,（2）法拉第主张的：“化学说”。,（二）研究电流在导体中传导的规律。,欧姆定律,：R=U/I,（三）研究电流的各种作用。,A,：电解作用的研究,B,：关于电和热的研究,C,：电磁关系的研究,（1,）奥斯特关于电流对其周围磁体作用的问题。,（,2,）法国物理学家安培：两根导线之间的作用；电磁效应,的定量定律；电动力学的概念；判断电流对磁体作用的“安,培法则”；提出了电流是电荷沿导体运动的思想。,（,3,）法拉第发现了电磁感应现象，提出了电力线的概念。,（,4,）麦克斯维写成了电磁理论的名著认电和磁，,给出了一个严谨的电动力学的体系。,3.3化学上的成就。,（一）原子分子论的建立。,（1）英国科学家道尔顿在19世纪初提出的原子论：,A：化学元素是由大量微小、不可再分、在化学变化中保持,不变的原子所组成。,B：同种元素的原子重量相同，性质相同，原子以其重量为,基本特征。,C：不同元素的原子以不同比例组合成化合物。,（2）分子论的建立。,（二）有机物的合成和有机结构理论。,1、在1828年德国化学家维勒就成功地实现了人工合成尿素,的任务，从而打破了有机物和无机物之间不能跃过的障碍。,2、19世纪30年代提出有机物是由“基”组成的，并发现基可,以被其他简单物所取代。还提出了c的四价。,3、60年代俄国化学家布特列烙夫系统地提出了化学结构理,论，指出通过物质性质可以了解物质的结构，知道了物质,的结构也可以预测物质的性质。,3.4生物学的飞跃,（一）细胞学说,（二）生物进化论的诞生。,第四章 第二次产业革命,1.德国在产业革命前夕的科技情况,1851-1900英、法、德、美在基础科学、技术科学取得的重大成果,英国,法国,美国,德国,106,项,75,项,33,项,202,项,一、德国的崛起,2.李比希学派,二、美国的崛起,1.重视农业、工业和农业的紧密联系。,2.基础设施建设先行.,3.组织创新.,4.加强科技与经济的结合。,5.引进与创新相结合。,6.管理出效益,。,第二编现代自然科学,第五章物理学革命及其影响,一、相对论表述的是物质运动与时空的关系。,1.,狭义相对论中的“尺缩钟慢”,。,2.,广义的相对论,L=l.1-v,2/,c,2,T=t/1-v,2,/c,2,二、量子力学,1.,量子假说的提出。,(1)黑体的腔壁是由无数电谐振子组成的，这些谐振子不断,吸收和辐射电磁波并与腔内辐射场交换能量。,（,2,）这些谐振子具有的能量是分立的，它们只能是一个最,小单位能量,E,的整数倍数。在吸收和辐射的过程中是以能量,子的整数倍数一份一份的跳跃式的传输的。,2.,光的波粒二向性。,3.,原子结构的探索。,三、现代化学理论的发展。,1.,元素周期理论的新发展。,（,1,）三素说,（,2,）八音律说,（,3,）,1869,年俄国化学家门捷列夫和德国化学家迈尔发现,元素周期律，认为元素的性质随其原子量的变化而表现,出周期性变化的规律。到,20,世纪原子的核式结构建立后，,人们才发现性质与核外电子排布有关。,2.,化学键。,第十五章空间技术与海洋技术,一、空间技术,（一）太空资源,1.,高位置资源,2.,太空的微重力资源。,3.,太空旅游观光资源。,4.,开发太阳能资源。,5.,开发月球、小行星的资源。,（二）、进入太空必须克服的四道难关,.,1.克服地球甚至太阳系的万有引力。,2.克服真空。,3.适应剧烈变化的温度环境。,4.防止有害辐射。,（三）、空间技术的三大支柱。,1.航天器技术。,2.运载器技术。,3.地面测控技术。,1.航天之父：齐奥尔科夫斯基,2.,火箭技术的发展。,1926,年美国人达德第一位成功的发射了液体火箭。,1927,年德国成立了“德国航天协会”。,1942,年德国成功发射,v-2,火箭导弹。,1945,年美国成功爆炸原子弹和氢弹。,5.1957,年前苏联用以洲际导弹为基础改造的运载火,箭发射了第一颗人造卫星。,6.1969年美国用三级型火箭“土星五号”实现了登月,计划。形成了现代火箭技术。,3.现代运载火箭的结构。,(1),.,箭体结构。,(2).推进系统。,(3).制导系统。,（五）人造地球卫星。,1.三个宇宙速度。,V1,7.9,千米,/,秒,v2=11.2,千米,/,秒,v3=16.6,千米,/,秒,2.三种发射方法,（,1,）运载火箭发射,（,2,）航天飞机发射,（,3,）飞机发射,3.人造地球卫星的轨道。,圆轨道、椭圆、,静止、极地、,太阳同步,(四）运载火箭,（六）载人航天工程,1.,载人飞船工程的系统组成：,（,1,）航天员系统,（,2,）安全可靠性系统,（,3,）陆地发射系统,（,4,）指挥控制系统,（,5,）返回着陆系统,2.我国载人航天将奏三部曲。,第一步的任务是以飞船起步、发射几艘无人飞船和一艘,有人飞船，将航天员安全地送入近地轨道，进行适量的,对地观测及科学试验，并使航天员安全返回地面，实现,载人航天的历史突破。,第二步除继续进行对地观测和空间试验外，重点完成出舱,活动、交会对接试验和发射长期自主飞行、长期有人照料,的空间实验室，尽早建成我国完整配套的空间工程大系统，,解决我国一定规模的空间应用问题。,第三步是建造更大的长期有人照料的空间站。,二、海洋技术,1.,海洋探测技术,（,1,）.海洋科学考察,（,2,）.海洋卫星,（,3,）.潜水器,系缆式、,拖拽式、,无缆遥控潜水式、,海底爬行无人潜水器。,2,海洋资源开发技术。,（,1,）矿产资源的开发。,（2）生物资源的开发,和利用。,（3）海水淡化技术。,（4）海洋能源开发技术,第八章 地球系统科学、生态学、和环境科学,一.地球系统科学,地球系统科学将大气圈,、,水圈,、,岩石圈和生物作为一个相互,作用的系统,研究其物理,、,化学,、,生物机制的过程,并和人类生活,、,生产联系起来,认识现状和过去,预见未来的一门学科,.,1。,产生,.,2。,研究对象,（1）,全球变化。,（2）,区域模型。,（3）,宏观调控信息系统,。,3.,发展趋势,(1),地球系统科学的研究需要自然科学和社会科学多学,科的综合,.,(2),地球系统科学正在推动可持续发展的研究,.,(3),地球系统科学关注人类活动对地球系统的存在,运,动和发展的影响,.,二,、,生态学,生态学,是研究生命系统和环境系统之间相互作用的机理,、,规律的科学,生命系统包括动物,植物和微生物,.,1.,产生和发展,(1),公元前后,产生了朴素的生态学观点,.,比如,:,贾斯勰,(2)18,世纪初,出现了现代生态学的轮廓,.,法国博物学家,林奈把物候学,生态学和地理学结合起来,综合考察了外,部环境对动植物的影响,.,直到,20,世纪仍然处于描述性时,期,.,主要是一些调查性的结论,.,(3)20,世纪上半叶,随着现代控制论,数理统计的进一步,完善,生态学进入了比较精确的定量阶段,.,提出了若干种,群动态模型,.,(4)1935,年坦斯勒提出,:”,生态系统,”,的概念,标志着真正进,入了现代生态学,.,(5)50,年代以后进入了现代生态学的发展时期,.,2.,研究内容,（1）,生物生产力的管理,（2）,人工生物群落的稳定性,3.,趋势,(1),生态学向各学科的渗透,.,能量生态学、数学生态学,、,城市,生态学、化学生态学、灾害生态学,.,(2),生态学致力于生物圈的功能研究,.,(3),生态学位可持续发展提供理论基础,.,三,、,环境科学,环境科学,是研究人类活动和环境质量关系的科学,;,宏观,上,研究人类和环境之间相互作用,相互促进,相互制约的统,一关系,揭示了经济发展和环境保护两者协调发展的规律,.,微,观上研究环境的各组成部分尤其是人的活动排放的污染物,在有机体迁移,转化,积累中的运动规律,.,1.,环境问题和环境科学的产生,(1),远古时代的迁移,(2),工业化的污染带给人的灾难,.1952,的伦敦烟雾事件,1961,年的日本哮喘病事件,(3)1962,年卡尔逊的,引起了人们对环境,问题的注意,.,各国政府重视,民众开始走上街头,游行,示威等,(4),另一方面,环境科学的理论开始深化,形成了环境科学,.,2.,研究内容,(1),探索全球范围内自然环境的演化规律,.,(2),揭示人类活动和自然环境的关系,.,(3),考察环境变化对人类生存的影响,.,(4),研究区域环境污染综合防治技术,.,(5),加强对自然系统的研究,第九章,生命科学与智能探索,一、现代生命科学,1,现代遗传学和分子生物学产生与发展,（,1,）现代遗传学的奠基人奥地利生物学家孟德尔,通过豌豆实验提出了因子假设,。,（,2,）摩尔根在假设的基础上通过著名的果蝇实验系统,地论述了基因理论,。,A,：基因作为物质的遗传单位，不是虚构的，是一个有机,化学实体。,B,：基因以染色体为载体。,C,：基因能够进行复制。,D：在一定条件下，能够发生极小比率的变异，并保持其,改变了特性。,（,3,）遗传物质的基础,核酸,2,DNA,双螺旋分子结构,DNA,是一种高分子化合物，其基本单位是脱氧核苷酸。每个脱,氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖、一分子含氮碱基组成。,结构特点：,第一,：,DNA,分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸围绕同一个中,心轴像旋梯一样形成稳定结构。,第二,：脱氧核糖和含氮碱基交替连接，排在外侧，构成基本,骨架。,第三,：碱基对通过氢键相连。,第四,：脱氧核糖和含氮碱基交替排列顺序是稳定的，但碱基对,的排列组合方式是变化的，遗传信息就是包含在特定的碱基序,列中。,3。基因作为具有遗传效应的,DNA,片断，功能表现在两,个方面,：,（一），通过复制，在生物繁衍过程中传递遗传信息。,（二），在生物的个体发育中使信息得以表达。,4。基因控制蛋白质的合成,过程,一、转录：是以一条,DNA,的一条链为模板，按照碱基互配对,原则，合成,RNA,，将信息传递给,RNA,（信使,RNA,），再由,RNA,带着信息到细胞质中。,二、翻译：是指以信使,RNA,为模板，合成具有一定氨基酸,顺序的蛋白质。（转移,RNA,）,