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第18课近代科学体系的奠基人牛顿课程标准学习目标了解牛顿的成长历程及主要科学成就，认识他在社会发展中的作用。了解牛顿的成长历程，识记并理解牛顿在物理学领域的主要成就及其伟大意义，了解牛顿晚年的困惑及其原因。了解牛顿获得巨大成就的原因；学习牛顿勤于动脑、勇于实践、热爱科学、献身科学的优秀品质。一、成长的足迹1．童年时代：出生于英国林肯郡的一个村庄，爱动脑筋，动手能力强。2．中学时代：一度辍学，喜欢读书及钻研数学问题。3．大学时代：进入剑桥大学三一学院学习，发现代数二项式定理。4．乡下两年：发明了微积分，发现了日光的组成，并开始研究引力问题。二、万有引力定律1．发现万有引力定律(1)条件①开普勒发现了行星绕日运动的三大定律。②伽利略发现了力学的一些基本原理。(2)内容：宇宙间所有的物体都是相互吸引的。(3)意义：对以后的天体研究起了极大的推动作用。2．创立经典力学体系(1)创立：1686年，撰写《自然哲学的数学原理》，提出力学的三大定律和万有引力定律，为经典力学规定了一套基本概念。(2)地位：是近代科学体系形成的标志。[特别提醒]牛顿力学体系是整个物理学和天文学的基础，也是一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。三、晚年的困惑1．晚年的困惑：迷恋和钻研宗教与神秘思想，写下了大量的《圣经》评注和其他神学论文。2．地位与作用(1)牛顿是近代自然科学体系的奠基人。(2)从伽利略到牛顿，在人类科学发展史上是一个极其重要的时期，是一个产生科学巨人的时代，是实验自然科学诞生的时代，对后来科学的发展产生了深远的影响。[特别提醒]牛顿是英国物理学家、天文学家和数学家；牛顿力学体系是人类认识史上对自然规律的第一次概括和总结；牛顿被称为“近代科学之父”。(1)牛顿自幼就善于思考，热爱科研，在数学方面提出了二项式定理及微积分的初步算法，光学方面发现了日光的组成，力学方面提出万有引力定律、经典力学，天文学方面发明了反射望远镜，并且以《自然哲学的数学原理》一书完成了物理学史上的第一次大综合，成为近代科学体系的奠基人。(2)牛顿是“近代科学之父”，是人类历史上最伟大的科学家之一。,牛顿在科学领域的贡献史料一恩格斯在《英国状况——十八世纪》中概括说：“①牛顿由于发现了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。”史料二“……但对自己而言，我仅仅是一个在海边嬉戏的顽童，为时不时发现一粒光滑的②石子或一片可爱的贝壳而欢喜，可与此同时却对我面前的伟大的真理海洋熟视无睹。”——牛顿①画线信息说明牛顿对近代科学的发展贡献巨大。②画线信息“石子”和“贝壳”指二项式定理、微积分、对光的分析和牛顿力学体系等重要发现。(1)据史料一，回答牛顿在力学上取得的巨大成就及其历史意义。提示成就：牛顿在1687年出版的《自然哲学中的数学原理》中，提出了物体运动三大定律和万有引力定律；形成一个以实验为基础，以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系；万有引力定律成为天文学的基础定律。意义：牛顿力学体系的创立，标志着近代科学的形成。(2)据史料二，指出牛顿具有怎样的精神品质。提示严谨、谦虚的科学态度。牛顿在科学领域的主要成就(1)创建了经典力学的理论体系，提出了第一运动定律即惯性定律、第二运动定律即加速度定律、第三运动定律即作用力与反作用力定律以及万有引力定律，把地上的物理运动和天上的天体运动，概括在力学规律的一个理论中。这是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合，也标志着近代科学的形成。(2)他是微积分的创始人之一，对现代数学理论作出了贡献。(3)对光的分析，完成了对太阳光的反射实验，提出了光的本质是微粒子的见解，奠定了光谱学的基础。(4)他制造了世界上第一架反射望远镜，使人类对天体的观察进入新阶段。(5)他创立了“归纳—演绎”的科学研究方法，具有严肃的科学态度和勤奋的探索精神。一、牛顿建立力学体系的原因1．具备了较好的经济基础。当时英国资本主义经济的迅速发展，为牛顿在科学方面的贡献创造了条件。2．具备了良好的知识条件。开普勒和伽利略的研究成果，特别是伽利略的实验科学方法和培根所倡导的唯物主义的科学研究法。3．英国资本主义制度确立后，资本主义生产的发展对力学提出了迫切的要求。4．牛顿在科学领域的探索精神和不畏艰辛、勇于牺牲的思想品质。他在系统总结前人成果的基础上，进行了大量的实验。二、牛顿力学体系的深远影响1．牛顿力学以严格的数学方法和逻辑体系将宇宙间的运动统一起来，是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。牛顿力学的创立标志着人类科学时代的开始。2．牛顿经典力学揭示了力学与运动的关系，使人们可以精确掌握力及其作用，使人们掌握了机械的制造与应用，从而引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。3．牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，揭示出宇宙万物的物质本性和科学性，也为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。教材答疑·名师指津一、阅读与思考(教材P91)请思考：牛顿获得成功的关键是什么？提示可以从牛顿的言语中找到答案：“惟有勤奋而已”“因为我站在巨人们的肩上”。答案不拘定见，教师应鼓励学生发言。二、解析与探究(教材P91)阅读这两段文字，就应该怎样评价牛顿的一生谈谈你的看法。提示凯恩斯认为牛顿“不只是一个科学家，也是一个醉心神学和炼金术的人”。这一评价过分强调了牛顿一生局限性的一面。而爱因斯坦却认为：“只有把他的一生看做为永恒真理而斗争的舞台上之一幕才能理解他。”这就充分肯定了牛顿一生热爱真理，为真理而斗争的崇高品质。尽管由于时代的局限，牛顿在晚年陷入了思想的困境，但瑕不掩瑜，他仍是一位伟大的科学家。在理解上述文字的基础上，学生宜依据辩证唯物主义和历史唯物主义的观点，客观公正地从以下方面进行评价：牛顿的优秀品质、牛顿的巨大成就，晚年牛顿的局限性等。三、自我测评(教材P91)1．牛顿为什么能在科学上获得巨大成就？他是怎样由一个平凡的人成为一个伟大的科学家的？提示(1)成就巨大原因：牛顿自身的因素，具有虚怀若谷、谦虚好学精神；尊重他人的科研成果；有勇于探索精神；甘于寂寞，献身科学的精神等。客观条件，西欧思想解放运动提供思想基础；前人的研究成果为牛顿提供很好的条件。(2)怎样成为伟大科学家：爱动脑筋，动手能力非常强；进入大学后潜心研究科学，发现了代数二项式定理，为牛顿后来在数学领域做出贡献奠定了坚实的基础。在家乡居住的两年，发明了微积分，发现了日光的组成，并开始研究引力问题。1686年撰写了《自然哲学的数学原理》，提出力学的三大定律和万有引力定律，奠定了经典物理学和天文学的基础，标志着近代科学形成。牛顿终于成为一个伟大的科学家。2．结合物理课所学知识，评价万有引力定律的发现对近代科学体系形成的重要影响。提示万有引力定律的创立对以后的天体研究起了极大的推动作用，牛顿力学体系的建立标志着近代科学体系的形成。