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-1-第4课近代科学之父牛顿学习目标重点难点1.了解牛顿的成长历程。2.掌握牛顿的主要贡献、经典力学的含义和影响。3.认识牛顿力学体系的建立是自然科学史上的第一次理论大综合。1.重点：牛顿力学体系的形成在科学史上的重要地位和作用；牛顿能够成为近代科学之父的原因。2.难点：对牛顿进行客观公正的评价。一、早期科学发明与创造1．童年时代1643年牛顿出生于英国，他从小就爱思考，善于观察生活，根据人们的需要进行一些发明和创造。2．中学时代牛顿已开始进行科学研究与实验。中学毕业时，他考进英国历史悠久的剑桥大学。3．大学时代(1)师从著名学者巴罗教授学习，自学笛卡儿等人的数学著作。(2)提出了数学上有名的二项式定理以及微积分的初步算法。4．乡下两年他在光学、数学、力学等领域的研究都取得了重要进展。(1)光学：牛顿自制折射望远镜，证明了日光即白光由七色光组成，还进一步说明了物体颜色的形成原理，这奠定了光谱学的基础。1672年，牛顿完成论文《关于光和色的新理论》，提出了光的本质是微粒的见解。(2)天文学：牛顿于1668年制作了第一架反射望远镜，用以考察行星运动，分析潮汐现象，预言地球不是正球体。[特别提醒]牛顿关于光的理论学说继承和发展了已有的光学研究成果，开启了光学研究的新时代，对近代光学研究和其他物理学科的发展产生了重大而深远的影响。[课中思考]阅读教材P125[学思之窗]，思考：你怎样看待牛顿的学习方法？【提示】牛顿的学习方法是科学的。通过做实验、记笔记，积累数据，并能够把知识进行分类整理。这样的学习方法与后人总结的“归纳－演绎”的科学的研究方法是一致的。二、发现万有引力定律1．发现万有引力定律(1)内容：宇宙中一切物体之间，都存在着一种相互吸引的作用。-2-(2)地位：成为天文学上的基础定律，推动了人们对天体运动的研究。(3)实践：解释彗星轨道、双星行为、新发现行星的运动等。2．创立牛顿力学(1)标志：1687年发表《自然哲学的数学原理》。(2)内容①确定物体运动三定律。②阐明万有引力的概念。③解释了潮汐现象、地球的圆扁形状等问题。(3)特点：用数学表达方式，把伽利略和开普勒等人提出的零散理论加以科学整理。(4)地位：在以后的二百多年间，居于物理学的统治地位。[特别提醒]《自然哲学的数学原理》不仅使牛顿闻名世界，也使世人对宇宙的认识有了革命性的转变，还对科学产生了革命性的影响，同时也打开了工业革命的大门。三、勤奋的探索与科学的研究方法1．勤奋的探索精神从学生时代起，就养成了勤奋学习的习惯；在科学研究上，是一个专注的科学家和勤奋的探索者。2．科学的研究方法以实验作为得出科学概念的方法，这种方法被后人总结为“归纳—演绎法”。3．严肃的科学态度在实验中得出结论后，还要在进一步的实验中证明自己所得结论的正确性。[课中思考]阅读教材P128[学思之窗]，思考：牛顿以怎样的态度看待他所取得的成就？在他身上我们能够学到科学家的哪些优秀品质？【提示】牛顿对待自己取得的成就是非常谦虚的。我们可以从科学家身上学到虚怀若谷的谦虚态度和严谨的科学研究态度以及勤奋的探索精神等。评价牛顿[史料一]曾经有人问牛顿：“你获得成功的秘诀是什么？”牛顿回答说：“假如我有一点微小成就的话，没有其他秘诀，唯有勤奋而已。”他又说：“如果说我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。”[史料解读]关键词：“勤奋”“站在巨人肩上”。(1)根据史料一并结合所学知识，分析牛顿成功的原因有哪些。【提示】牛顿在前人研究的基础上，以献身的精神，专注的思考，勤奋探索，加之以科学的研究方法，这些都是牛顿成功的原因。-3-[史料二]英国著名诗人亚历山大·蒲伯写道：自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧，于是一切都成为光明。[史料解读]“一切都成为光明”用形象的语言说明牛顿的科学成就具有深远意义。(2)根据史料二，分析牛顿的科学成就有何意义。【提示】揭示了自然规律，解放了人们的思想。[史料三]牛顿自评：“我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前浩瀚的真理的海洋，我还没有发现呢。”[史料解读]牛顿的这段“自评”是其自谦的表现。(3)根据史料三，分析牛顿是如何评价自己的成就的。你如何认为？【提示】自己有了一些微不足道的发现，没有能够揭示更多的真理；这是牛顿自谦的话。牛顿成就是科学史上的伟大发现，为近代科学的发展奠定了基础。评价牛顿牛顿是著名物理学家、数学家和哲学家。(1)《自然哲学的数学原理》用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则——万有引力定律和三大运动定律。奠定了之后三个世纪中物理界的科学观点，并成为现代工程学的基础。(2)牛顿为人类树立起“理性主义”的旗帜，开启工业革命的大门。为近代科学的发展奠定了基础。(3)牛顿谦虚的态度和严谨的科学研究态度，还有勤奋的探索精神等值得后人学习。[课堂小结]知识网络答题术语1.牛顿的成就证明科学发现始终是在继承与突破传统认识的过程中不断向前发展的。2.牛顿力学是整个物理学和天文学的基础，也是现代众多工程技术的理论基础。3.牛顿力学体系的建立，使人类认识摆脱了神学的束缚，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。-4-4.牛顿是17世纪科学革命中最伟大的科学家，也是人类历史上最伟大的科学家之一。1．16、17世纪欧洲学者质疑、改变和放弃了欧洲所继承知识中最神圣化的认识。科学革命的思想巨变使他们重新考察和描述宇宙的性质及其力量。在这里，对宇宙的性质及其力量做出“革命”性描述的理论是()A．进化论B．万有引力定律C．量子论D．相对论B[由题干信息“宇宙的性质及其力量”可排除A项；16、17世纪以前的欧洲处在封建神学的桎梏之下，人们认为宇宙及其力量均由神来操控，牛顿的万有引力定律对宇宙的性质及其力量做出了“革命”性描述，据此推断B项正确；量子论是针对微观世界而非宏观的宇宙，C项错误；相对论出现于20世纪初，D项与题干时间不符。]2．牛顿在科学研究上做出的重大贡献是()A．阐明了进化论B．建立了量子力学理论C．提出了相对论D．构建了经典力学理论D[达尔文阐明了进化论，故A项错误；普朗克提出了著名的量子概念，故B项错误；爱因斯坦提出了相对论，故C项错误；牛顿构建了经典力学理论，故D项正确。]3．有人说：“牛顿是接过了伽利略传过来的接力棒，并最终完成了科学史上的一次划时代的巨大飞跃。”下列对牛顿的评价正确的有()①第一个充分利用实验得出科学结论的人②创立的力学体系完成了人类对自然界第一次理论大综合③其科学成就推动了启蒙运动兴起④在伽利略的基础上，使人们的认识深入到微观世界A．①②B．①③④C．②③D．②③④C[伽利略注重实验和实践，被视为近代实验科学的奠基人，故①错误；牛顿的力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，完成了人类对自然界第一次理论大综合，-5-故②正确；以牛顿力学为代表的自然科学的发展，解放了人们的思想，推动了启蒙运动的兴起，故③正确；牛顿力学主要关注宏观物体的运动，故④错误；C项符合题意。]4．法国数学家和天文学家拉普拉斯曾经这样说过：“不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。”牛顿所发现的“世界”是指()A．微积分B．反射望远镜C．光的色散原理D．三大运动定律D[牛顿的三大运动定律揭示了物体的运动规律，实现了物理学史上的第一次理论大综合，故D项符合题意。A项中微积分理论与莱布尼茨的理论几乎同时提出，不符合“只有一个”，故不选；B、C两项也不符合“只有一个”的限制。]5．牛顿的哲学中承认时间、空间的客观存在，也对暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排，他用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则，他是一位震古烁今的科学巨人。下列对他的评价不正确的是()A．实现了物理学的伟大飞跃B．丰富和发展朴素唯物主义C．为启蒙思想提供科学基础D．敬畏真实并抨击宗教神学D[从材料“也对暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排”可以看出，牛顿并未抨击宗教神学。]6．凯恩斯1942年在英国皇家学会俱乐部发表演说，认为牛顿既是一个科学巨匠，也是一个醉心神学和炼金术的人。此评价说明()①牛顿为科学而奋斗的品质②牛顿不仅只是一个科学家③牛顿信仰宗教④牛顿已从一个科学家转变为一个宗教狂A．①②③④B．①②③C．②③④D．①③④B[由题干材料“牛顿既是一个科学巨匠，也是一个醉心神学和炼金术的人”可知选项内容应为包含于内的一个方面或是两个方面，不能是绝对化的一个方面。而④仅提及绝对化一个方面，错误，排除含有④的选项，故选B项。]7．2011年10月，随着美国苹果公司CEO史蒂夫·乔布斯的离世。一句网络帖子迅速走红：“上帝有三个苹果：一个诱惑了夏娃，一个砸醒了牛顿，一个被乔布斯咬了一口，并改变了我们每个人看世界的方式。”阅读下列材料，回答问题。材料一在《自然哲学的数学原理》的序言里，牛顿写道：理性力学应当是研究任何力所引起的运动和产生任何运动的力的科学。因此，本书被命名为《自然哲学的数学原理》。因为，自然哲学的一切难题都涉及通过各种运动现象来研究自然力，再通过这些自然力来解释其他现象。-6-材料二史蒂夫·乔布斯，这个在过去几十年内引领现代数字技术设计与发展的人，曾对他的团队说，要去做那些看起来不可能的事情，那些伟大的、会改变历史的事情。苹果Ⅱ的成功……使它的影响渗透了从烙铁到订书机的各个领域。苹果让自己的亮相遍布各种产品、各个流派，惠及好几代人。苹果在设计领域的领袖地位快速扩展到现代生活的各个方面，精心设计的策略都是为了让你舒适地使用更多、更不同、更好的苹果产品。——《改变世界的苹果》(1)材料一中牛顿的伟大发现是什么？牛顿的众多发现在人类文明史上产生了什么巨大的历史作用？(2)结合材料二分析，苹果给世界带来了什么改变？你认为其成功的原因是什么？[解析]第(1)问的第一小问，被砸醒后的牛顿，伟大发现是万有引力定律；第二小问，即是考查牛顿经典力学的作用：构成了近代力学体系，促进了近代物理学领域的进一步发展；促进工业革命的开展与启蒙运动的兴起。第(2)问的第一小问，由“引领现代数字技术设计与发展的人”“使它的影响渗透了从烙铁到订书机的各个领域”“苹果在设计领域的领袖地位快速扩展到现代生活的各个方面”得出：促进数字技术的发展；影响渗透于生产的各个领域；影响到现代生活的各个方面。第二小问，领先的技术；创新的精神；先进的理念；细致的服务，等等。[答案](1)发现：万有引力定律。历史作用：构成了近代力学体系，促进了近代物理学领域的进一步发展；促进工业革命的开展与启蒙运动的兴起。(2)改变：促进数字技术的发展；影响渗透于生产的各个领域；影响到现代生活的各个方面。原因：领先的技术；创新的精神；先进的理念；细致的服务，等等。