第4课：近代科学之父牛顿

第4课：近代科学之父牛顿教学指导意见要求：基本要求：了解牛顿的成长历程，简述他的主要科学成就：建立经典物理学理论体系、发明反射望远镜等。感受牛顿严谨的科学态度与勤奋的探索精神。发展要求：认识牛顿在社会发展中的作用，感悟其成长的人生启迪。——联系必修三专题七P130英国著名诗人亚历山大·波普曾写过一首赞美牛顿的诗：自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：“让牛顿去吧!”于是，一切成为光明。一、早期科学发明和创造：4、大学时代：四轮车、日晷仪、风车、除发明创造外，开始进行科学研究与实验。1、出生：第4课：近代科学之父牛顿1642年，英国北部小村庄乌尔索普2、童年时代：爱思考，善于观察生活，能根据人们的需要进行一些发明与创造。3、中学时代：师从巴罗教授，并自学笛卡尔的数学著作；进入剑桥大学，开始接触大量科学著作。牛顿的母校——英国剑桥大学牛顿数学桥是剑桥大学城里的一大景观，全桥由7177根大小不一的木头衔接而成，有10299个接口，如果以一个接口用一枚铁钉来计算，那么至少需要10299枚铁钉。但牛顿把所有铁钉都倒进了河里，整座桥没用一枚铁钉，这就是数学的奇妙。多少年来，剑桥数学系的高才生们都梦想破解数学桥的奥秘，换句话说就是想在纸头上造一座跟数学桥一模一样的桥。但如愿者无一。多数人设计出来的桥至少需要上千枚铁钉才能达到原桥同等效果，只有少数几人把铁钉数量减少到千枚数之内。有个冰岛人，他创造了有史以来的最好成绩，把铁钉数减少到561枚。牛顿的老师巴罗(1630～1677),曾任剑桥大学第一任“卢卡斯教授”,三一学院院长和剑桥大学副校长，是当时顶尖的数学家和科学家，剑桥大学的首席教授席位就是专门为他设立的，但他在39岁时就主动退休了，因为他要将席位让给当时只有28岁的牛顿，以给牛顿更大的发展空间。牛顿果然没有辜负恩师的厚望，大放异彩，成果累累，在谈到自己成功的原因时，他非常感激地表示，因为自己站在巨人的肩膀上。二、探究：在科学领域，牛顿有哪些科学成就？数学领域：光学领域：天文学领域：物理学领域：1、数学：提出了二项式定理以及微积分的初步算法；2、光学：⑴自制了折射望远镜，对太阳光进行了反射实验，证明日光即由七色光组成，还进一步说明物体颜色的形成原理。——奠定了光谱学的基础；⑵1672年《关于光和色的新理论》提出光的本质是微粒学说，与惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。3、天文学：⑴制成世界上第一架反射望远镜，考察行星运动，分析潮汐现象，预言地球不是正球体。⑵发现万有引力定律，推动人们对天体运动研究。4、物理学：《自然哲学中的数学原理》提出三大运动基本定律和万有引力，标志牛顿力学体系建立即经典力学体系建立。二、探究：在科学领域，牛顿有哪些科学成就？“巨人肩上的思索”牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”牛顿在总结前人和自己的大量研究成果的基础上，经过反复思考与实验后得出结论：宇宙间一切物体之间，都存在着一种相互吸引的作用，这种作用力，就是万有引力。哥白尼、开普勒、伽利略等哪些巨人？——万有引力定律后来成为天文学上的基础定律，推动了人们对天体运动的研究。……海王星和冥王星的发现发现万有引力定律，创建经典力学1687年《自然哲学中的数学原理》出版确定了解决万有引力问题的物体运动三大定律，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。他在书中还解释了潮汐现象、地球的圆扁形状等问题。经典力学理论在以后的二百多年间，居于物理学的统治地位，直到爱因斯坦相对论和量子力学的建立才打破了这种绝对权威。这本书用数学表达式，把伽利略和开普勒等人提出的零散的理论加以科学整理，从而构成完整力学理论体系。牛顿力学体系建立标志经典力学体系建立。1、标志：2、内容：3、意义：4、地位：——金榜P67思考：牛顿力学体系的历史意义：必修三P131①牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。②牛顿力学体系对自然界的力学现象做了系统合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。③使力学和天文学在理论上达到完备的程度，并得到应用和验证。(根据万有引力定律准确算出了地球的平均密度和扁平率；解释潮汐的成因；发现海王星等；)④使科学摆脱神学束缚，19世纪进入全面繁荣时期，各自然科学理论体系纷纷建立，成为近代科学形成的标志。爱因斯坦说：“在人类历史上，能够结合物理实验、数学理论、机械发明成为科学艺术的人，只有一位，那就是牛顿。”剑桥大学校园探究：在牛顿身上我们能学到科学家的哪些优秀品质？材料一：牛顿说“我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。”材料二：作为大学教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，马裤也不扣纽扣，就走进了大学餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。材料三：在他生活的时代，英国皇家社会还在倡导以观察来验证科学概念的方法，而牛顿则将实验作为得出科学概念的主要途径，这是牛顿第一次使用这种方法的人三、牛顿获得巨大成就的原因？1、牛顿自身的因素（优秀品质）：(1)具有虚怀若谷、谦虚好学的精神；(2)勇于探索、勇于创新的精神；(3)正确科学的研究方法：归纳——演绎法；(4)严谨的科学态度;(5)甘于寂寞，献身科学的精神等……；2、有利的社会环境：⑴政治：英国资产阶级革命的洗礼；⑵社会经济的发展对基础理论研究提出迫切的要求；⑶文艺复兴、启蒙运动等思想解放运动的推动；⑷前人的研究成果；……——金榜P67：“我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩翰的真理海洋，却全然没有发现。”四、对牛顿的评价：英国著名诗人在他的墓碑上镌刻着铭言：让人们欢呼这样一位多么伟大的巨匠，人类荣耀曾经因他而在世界上存在过。1942年爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年而写的文章，对牛顿的一生作如下的评价：“只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他”。四、对牛顿的评价：P128：牛顿是英国物理家、数学家和天文学家，是经典力学理论的建立者。他在物理学、数学、光学和天文学研究方面做出划时代发明和发现，是17世纪科学革命中所涌现出来最伟大的科学家，也是人类历史上最伟大的科学家之一。被称为“近代科学之父”。结合教材，谈谈你是怎样评价牛顿的？1727年3月20日，牛顿去世，终年85岁以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂明清时期是一个重要的社会转型期，科技领域的表现充分证明了这一结论。李时珍是对中国传统科技的集大成者，但遗憾的是未催生近代科技。在李时珍去世后半个世纪出生的牛顿在对欧洲科技继承与发展的基础上推动了近代自然科学的产生，被誉为“近代自然科学之父”。探究：试比较分析相同时期近代科技在中国和欧洲出现不同结局的原因。拓展：金榜P72近代科学与中国传统科学的区别：探究：试比较分析相同时期近代科技在中国和欧洲出现不同结局的原因。中国自给自足的小农经济的分散性和狭隘性；欧洲资本主义的产生发展。明清政府实行“重农抑商”和“闭关锁国”政策，阻碍资本主义萌芽的成长，也阻碍了和工商业有关的科技的发展；欧洲先进国家推行重商主义并实行保护科学发展的政策。明清统治者实行文化专制主义；西方文艺复兴、宗教改革、启蒙运动，解放了人们的思想。中国是日趋腐朽的封建制度，欧洲向资产阶级代议制过渡。⑴经济基础不同：⑵政治制度的差异：⑶政治政策不同：⑷思想条件不同：1、牛顿提出的物体机械运动定律不包括：A、万有引力定律B、惯性定律C、加速度定律D、作用与反作用定律2、17世纪牛顿力学体系产生原因有：①生产的迅速发展对基础理论提出了迫切要求②伽俐略等人的研究已有坚实的基础③牛顿个人的伟大天才和所做出的巨大努力④同时代众多著名科学家协同一致的通力合作A、①②③④B、①②④C、①②③D、②③④AC课堂练习：3、实现了物理学史上第一次飞跃的是：A、电磁学理论的建立B、进化论的出现C、牛顿力学的建立D、日心说的提出4、下列关于牛顿的评述不正确的是：A、牛顿被誉为“近代科学开创者”B、牛顿的三大成就是万有引力定律、微积分学和对光的分析C、牛顿的力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学和技术的理论基础D、牛顿的热学和力学引发了以英国工业革命为起点的第二次技术革命CD5、近代科学体系形成的标志是：A、牛顿的力学体系B、微积分的发明C、伽俐略开创了近代试验科学D、开普勒发现了三大定律6、17世纪对人类解释与预见物理学现象具有决定性意义理论的是：A、微积分B、代数二项式定理C、牛顿力学体系D、发现了万有引力AC牛顿与他发明的反射望远镜