生物、化学、物理学史…

【专家解说】：物理 一、力学 1．1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体不会比轻物体下落得快； 伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的一种科学方法。 2．1683年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律。 3．17世纪，伽利略通过理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 4．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。 5．17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三定律；牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量（体现放大和转换的思想）；1846年，科学家应用万有引力定律，计算并观测到海王星。 6．17世纪荷兰物理学家惠更斯确定了单摆的周期公式。周期是2s的单摆叫秒摆。 7．奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。（相互接近，f增大；相互远离，f减少） 二、电磁学 1．1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。 2．1752年，富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针。 3．1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。 4．1911年荷兰科学家昂尼斯发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。 5．1841～1842年 焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，称为焦耳——楞次定律。 6．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的磁针偏转的效应，称为电流的磁效应。 安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥；同时提出了安培分子电流假说。 荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点。 7．汤姆生的学生阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素。 1932年美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子。最大动能仅取决于磁场和D形盒直径。带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同；但当粒子动能很大，速率接近光速时，根据狭义相对论，粒子质量随速率显著增大，粒子在磁场中的回旋周期发生变化，进一步提高粒子的速率很困难。 8．1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象； 1834年楞次发表确定感应电流方向的定律。 9．1832年亨利发现自感现象，即在研究感应电流的同时，发现因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象。日光灯的工作原理即为其应用之一。双绕线法制精密电阻为消除其影响应用之一。 10．1864年英国物理学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》的论文，提出了电磁场的基本方程组，后称为麦克斯韦方程组，预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。电磁波是一种横波。 1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速。 三、光学 1．公元前468-前376，我国的墨翟及其弟子在《墨经》中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象，为世界上最早的光学著作。 2．1849年法国物理学家斐索首先在地面上测出了光速，以后又有许多科学家采用了更精密的方法测定光速，如美国物理学家迈克尔逊的旋转棱镜法。 3．1621年荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——折射定律。 4．关于光的本质：17世纪明确地形成了两种学说：一种是牛顿主张的微粒说，认为光是光源发出的一种物质微粒；另一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的某种波。这两种学说都不能解释当时观察到的全部光现象。 1801年，英国物理学家托马斯•杨成功地观察到了光的干涉现象 1818年，法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射——泊松亮斑。 1864年英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，1887年由赫兹证实。 1895年，德国物理学家伦琴发现X射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张X射线的人体照片。 1900年，德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的，把物理学带进了量子世界；受其启发1905年爱因斯坦提出光子说，成功地解释了光电效应规律。 1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时——康普顿效应，证实了光的粒子性。（说明动量守恒定律和能量守恒定律同时适用于微观粒子） 光具有波粒二象性，光是电磁波、概率波、横波（光的偏振说明光是一种横波）。 光的电磁说中要注意电磁波谱，还要注意原子光谱。 5．1913年，丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说，成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱，为量子力学的发展奠定了基础。 6．1924年，法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性；1927年美英两国物理学家得到了电子束在金属晶体上的衍射图案。电子显微镜与光学显微镜相比，衍射现象影响小很多，大大地提高了分辨能力，质子显微镜的分辨本能更高。 四、原子物理学 1．1897年，汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出原子的枣糕模型。 2．1909年-1911年，英国物理学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10 -15 m 。 3．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构。 天然放射现象有两种衰变（α、β），三种射线（α、β、γ），其中γ射线是衰变后新核处于激发态，向低能级跃迁时辐射出的。衰变的快慢（半衰期）与原子所处的物理和化学状态无关。 4．1917年密立根测定电子的电量。 5．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子。并预言原子核内还有另一种粒子，被其学生查德威克于1932年在α粒子轰击铍核时发现，由此人们认识到原子核由质子和中子组成。 6．1939年12月德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时，铀核发生裂变。1942年在费米、西拉德等人领导下，美国建成第一个裂变反应堆（由浓缩铀棒、控制棒、减速剂、水泥防护层等组成）。 7．1952年美国爆炸了世界上第一颗氢弹（聚变反应、热核反应）。人工控制核聚变的一个可能途径是利用强激光产生的高压照射小颗粒核燃料。 8．现代粒子物理 1932年发现了正电子，1964年提出夸克模型； 粒子分为三大类：媒介子，传递各种相互作用的粒子如光子； 轻子，不参与强相互作用的粒子如电子、中微子； 强子，参与强相互作用的粒子如质子、中子；强子由更基本的粒子夸克组成，夸克带电量可能为元电荷的 生物部分 新课标高中生物学史 1、孟德尔-自由组合定律和分离定律-豌豆（假说演绎） 2、萨顿-基因位于染色体上-蝗虫（归纳推理） 3、摩尔根-基因位与染色体上-果蝇（假说演绎） 一、必修一涉及内容 重大事件： 1、施莱登和施旺-细胞学说 2、虎克-细胞的发现者 3、罗伯特森-细胞膜三层结构 4、桑格和尼克森-流动镶嵌模型 5、萨克斯-研究叶绿体在光合作用中的功能 6、恩格尔曼-P100叶绿体功能-叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，氧是叶绿体释放出来的。 7、普利斯特里-植物的光合作用需要二氧化碳，植物的光合作用释放出氧气，小白鼠生活和蜡烛燃烧都消耗氧气 8、鲁宾卡门-同位素标记 9、卡尔文-卡尔文循环 详细介绍 ： （一）与细胞有关的科学家 1、虎克：英国人，，细胞的发现者和命名者。1665年，他用显微镜观察植物的木栓组织，发现由许多规则的小室组成，并把“小室”称为cell――细胞。 2、列文虎克：荷兰人，他用自制的显微镜进行观察，对红细胞和动物精子进行了精确的描述。 3、19世纪30年代，德国植物学家施莱登(M．J．Sehleiden，18o4― 1881)和动物学家施旺(T．Schwann，1810― 1882)提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。 4、维尔肖（R.L.C.Virchow）：德国人，他在前人研究成果的基础上，总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。 （二）生物膜流动镶嵌模型涉及的科学家 5、欧文顿（E.Overton）：1895年他曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行地上万次的试验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。于是他提出了膜由脂质组成的假说。 6、罗伯特森（J. D. Robertson）：1959年他在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构，结合其他科学家的工作，提出了生物膜结构的“单位膜”模型。 7、桑格（S. J. Singer ）和尼克森：在“单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。为多数人所接受 （三）与酶的发现有关的科学家 8、斯帕兰札尼：意大利人，生理学家。1783年他通过实验证实胃液具有化学性消化作用。 巴斯德：法国人，微生物学家，化学家，提出酿酒中的发酵是由于酵母菌的存在，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精。 9、李比希：德国人，化学家。认为引起发酵时酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。 10、毕希纳：德国人，化学家。他从酵母细胞中获得了含有酶的提取液，并用这种提取液成功地进行了酒精发酵。 11、萨姆纳：美国人，化学家。1926年，他从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。荣获1946年诺贝尔化学奖。 12、20世纪80年代， 美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也有生物催化作用。 （四）光合作用的发现涉及的科学家 13、1771年， 英国科学家普里斯特利，通过实验发现植物可以更新空气。 14、1864年，德国科学家萨克斯，通过实验证明光合作用产生了淀粉。 15、 1880年，美国科学家恩格尔曼，通过实验证明叶绿体是植物进行光合作用的场所。 16、20世纪，30年代，美国科学家鲁宾(S．Ruben)和卡门(M．Kamen)用同位素标记法证明光合作用中释放的氧全部来自水。 17、卡尔文（M.Calvin,1911～）：美国人，生物化学家，植物生理学家。在20世纪40年代，他及其合作者开始利用放射性同位素标记法研究光合作用，经9年左右的研究，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。 二、必修二涉及内容 ： （五）遗传方面的科学家 18、孟德尔：奥地利人，遗传学的奠基人。他进行了长达8年的豌豆杂交实验，通过分析实验结果，发现了生物遗传的规律。1866年他发表论文《植物杂交试验》，提出了遗传学的分离定律、自由组合定律和遗传因子学说。 19、约翰逊：丹麦人，植物学家。1909年，他给孟德尔的“遗传因子”重新起名为“基因”，并提出了表现型和基因型的概念。 20、魏斯曼：德国人，动物学家。他预言在精子和卵细胞成熟的过程中存在减数分裂过程，后来被其他科学家的显微镜观察所证实。。 21、萨顿：美国人，细胞学家。1903年，他在研究中发现孟德尔假设的遗传因子的分离与减数分裂过程中同源染色体的分离非常相似，并由此提出了遗传因子（基因）位于染色体上的学说。 22、摩尔根：美国人，遗传学家，胚胎学家。他用果蝇做了大量实验，发现了基因的连锁互换定律，人们称之为遗传学的第三定律。他还证明基因在染色体上呈线性排列，为现代遗传学奠定了细胞学基础。 23、18世纪英国著名的化学家和物理学家道尔顿，第1个发现了色盲症，也是第1个被发现的色盲症患者。 （1）DNA是主要的遗传物质 24、1928年，英国科学家格里菲思(F．Grifith，1877―1941)，通过实验推想，已杀死的S型细菌中，含有某种“转化因子”，使R型细菌转化为S型细菌。 25、1944年，美国科学家艾弗里(O．Avery，1877―1955)和他的同事，通过实验证明上述“转化因子”为DNA，也就是说DNA才是遗传物质。 26、1952年，赫尔希(A．Hershey)和蔡斯(M．Chase)，通过噬菌体侵染细菌的实验证明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。 （2）DNA分子的结构和复制 27、1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型。 1957年克里克提出中心法则 28、尼伦伯格和马太成功破译了第一个遗传密码。 （六）育种相关： 29、袁隆平他是中国研究杂交水稻的创始人，世界上成功利用水稻杂种优势的第一人，被誉为“杂交水稻之父”。 （七）进化相关： 30、拉马克（J.B.Lamark，1744～1829）：法国人，博物学家，生物进化论的先驱。最先提出了生物进化的学说，认为生物是不断进化的，生物进化的原因是用进废退和获得性遗传。 31、达尔文（C.R.Darwin，1809～1882）：英国人，博物学家，生物进化论的主要奠基人。1859年，他出版了科学巨著《物种起源》，书中充分论证了生物的进化，并明确提出自然选择学说来说明进化机理。他创立的进化论的影响远远超出了生物学的范围，它给予神创论和物种不变论以致命的打击，为辩证唯物主义世界观提供了有力的武器。 三、必修三涉及内容： （八）内环境与稳态 32、贝尔纳（C.Bernard，1813～1878）：法国人， 1857年，他提出“内环境”的概念，并推测内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。 33、坎农（W.B.Cannon，1871～1945）：美国人，生理学家。1926年，他提出了“稳态”的的概念，并提出了稳态维持机制的经典解释：内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。 34、目前普遍认为：神经――体液――免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制 (九)动物激素的调节 35、沃泰默：法国人，生理学家。他通过实验发现，把通向狗的上段小肠的神经切除，只留下血管，向小肠内注入稀盐酸时，仍能促进胰液分泌。但是他却囿于定论，认为这是由于小肠上微小的神经难以剔去干净的缘故。 36、斯他林：英国人，生理学家。1902年，他和贝利斯从小肠黏膜提出液中发现了促使胰液分泌的物质――促胰液素。1905年，他们提出了“激素”这一名称，并提出激素在血液中起化学信使作用的概念。 37、贝利斯：英国人，生理学家。1902年，他和斯他林从小肠黏膜提出液中发现了促使胰液分泌的物质――促胰液素。1905年，他们提出了“激素”这一名称，并提出激素在血液中起化学信使作用的概念。 38、巴甫洛夫：俄国人，生理学家，现代消化生理学的奠基人。1891年开始研究消化生理，在“海登海因小胃”基础上，他制成了保留神经支配的“巴甫洛夫小胃”，并创造了一系列研究消化生理的慢性实验方法，揭示了消化系统活动的一些基本规律。为此，他荣获1904年诺贝尔生理学或医学奖。20世纪初，他的研究重点转到高级神经活动方面，建立了条件反射学说。 (十)生长素的发现过程 39、1880年，达尔文通过实验推想，胚芽鞘的尖端可能会产生某种物质，这种物质在单侧光的照射下，对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响。 40、詹森（B.Jensen）：丹麦人，植物生理学家。1910年，他通过实验证明，胚芽鞘顶尖产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。 41、拜尔（Paal）：匈牙利人，植物生理学家。1914年，他通过实验证明，胚芽鞘的弯曲生长，是因为顶尖产生的刺激在其下部分布不均匀造成的。 42、温特（F.W.Went，1903～）：美籍荷兰人，植物生理学家。1928年，他用实验证明造成胚芽鞘弯曲的刺激是一种化学物质，他认为这可能是和动物激素类似的物质，并把这种物质命名为生长素。 43、1934年，荷兰科学家郭葛(F．Ko )等人从植物中提取出吲哚乙酸― ― 生长素。 （十一）种群与生态系统 44、高斯（G.W.Gause）：生态学家。他通过实验发现草履虫种群数量增长的S型曲线。 45、林德曼（R.L.Lindeman，1915～1942）：美国人，生态学家。他通过对一个结构相对简单的天然湖泊――赛达伯格湖的能量流动进行的定量分析，发现生态系统的能量流动具有单 向流动、逐级递减两个特点，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。 四、选修一涉及内容——待完善： 46、张明觉（1908～1991）：美籍华人，生于山西岚县，生理学家。他一生倾心于生殖生理学科研究，是世界上最早从事试管婴儿和避孕药品研究的科学家之一，被科学界誉为“试管婴儿之父”和“避孕药之父”。 47、动物细胞工程 1976年，阿根廷科学家米尔斯坦(Cesar Milstein，l926一)和德国科学家柯勒(GeorgesKohler，l946一)，通过细胞融合制备出单克隆抗体。由于他们的杰出工作，在1984年，获得了诺贝尔生理学或医学奖。 48、斯图尔得（F.C.Steward）用胡萝卜韧皮部的细胞培养成了胡萝卜植株，证明了高度分化的植物细胞具有全能性。 49、韦尔穆特(I.Wilmut)等在体外条件下将羊体细胞培养成了成熟个体，证明了哺乳动物体细胞核具有全能性。