1、第第 4 4 课课 近代科学之父牛顿近代科学之父牛顿 目标导航 1.了解早期科学发明与创造的概况， 认识其对科学兴趣的来源及其不断取得科研 成果的原因。 2.了解牛顿发现万有引力定律的背景及万有引力定律的内容，分析万有引力 定律的发现产生的社会影响。 3.总结牛顿的科学成就，了解牛顿的科学研究精神及方法。 一、早期科学发明与创造 1学习生涯 (1)中学时代：开始进行科学研究与实验，学习成绩优异。 (2)大学时代：开始接触到大量的自然科学著作，除了师从著名学者巴罗教授学习外，还自学 笛卡儿等人的数学著作。提出了二项式定理以及微积分的初步算法。 2早期成就 (1)光学成就 自制折射望远镜，对太阳光
2、进行反射实验，证明日光，即白光是由七色光组成的。 进一步说明物体颜色的形成原理，奠定了光谱学的基础。 在关于光和色的新理论中提出光的本质是微粒的见解，与荷兰物理学家惠更斯的“波 动说”构成了关于光的两大基本理论。 (2)天文学成就：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。 思维点拨 1牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。 2牛顿喜欢做实验并记笔记，还对所学知识进行分类整理，使他积累了丰富的科学知识，为 以后的科学研究打下扎实的知识功底，这值得我们借鉴。 二、发现万有引力定律 1含义 宇宙中一切物体之间，都存在着一种相互吸引的作用力，就是万有引力。 2
3、提出 1687 年，在其著作自然哲学的数学原理一书中，确定了解决万有引力问题的物体运动三 定律，阐明了万有引力的概念并把它应用到天文学中。 3意义 这一定律后来成为天文学上的基础定律，极大地推动了人们对天体运动的研究。 史论要旨 牛顿力学体系内容包括：力学三大定律及万有引力定律。它产生的标志是 1687 年发表的自 然哲学的数学原理 。 历史认识 牛顿建立起一个完整的力学理论体系， 成为宇宙定律的发现者， 把科学革命推向了新的高峰。 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
4、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出结论的正确性。 思维点拨 牛顿力学成就除个人的辛勤努力之外，也是他在总结了前人大量研究成果的基础上提出的， 正如牛顿所说的是“站在巨人的肩上”取得的。 重点精讲 宗教迷信思想是科学的大敌。牛顿晚年没有再取得重大成就，与其迷恋宗教和神秘思想密切 相关。 知识图示 主题一 牛顿的科学成就 史料一 牛顿在进行光学实验 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。蒲 伯 从数学开始到牛顿时代为止，数学工作由牛顿完成了一大半。莱布尼茨 史料二
5、 上中学时牛顿就喜欢做实验并记笔记，他将日常生活中发生的许多现象记录下来， 还对所学的知识进行分类整理。 史料解读 (1)史料一中的图片说明牛顿通过光学实验发现了光的构成和光的“微粒说”。肯定了牛顿 在光学方面的贡献。肯定了牛顿在数学方面的贡献。 (2)史料二涉及牛顿的一些科学研究方法：做实验、记笔记、分类整理等。 问题思考 (1)阅读史料一并结合所学知识解释，牛顿如何从光学实验和数学方面使“自然界和自然规律” 变成光明的？ (2)结合史料二，归纳牛顿能使黑暗变成光明的原因。 答案 (1)光学实验：自制折射望远镜，证明日光即白光由七色光组成，进一步说明了物体颜 色的形成原理，奠定了光谱学的基础
6、；提出光的本质是微粒的见解，统领西方物理学界两个 世纪，与荷兰惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。数学方面：提出了数学上 有名的二项式定理和微积分的初步算法。 (2)原因： 做实验、 记笔记、 积累知识、 分类整理，将实验作为得出科学概念的主要途径；“归 纳演绎”法；忘我的勤奋探索精神。 牛顿的科学成就 (1)牛顿是英国物理学家、天文学家和数学家。 (2)在天文学方面，他解释了潮汐现象，指出潮汐的大小与太阳的引力有关系；牛顿从理论上 推测出地球不是正球体，而是两极稍扁、赤道略鼓的球体，并由此说明了岁差现象等。 (3)在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建立了物体运动的三大定
7、律和万有引 力定律，并建立了经典力学的理论体系。 (4)在数学上，牛顿提出了“牛顿二项式定理”，并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学。 (5)在光学方面，牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成“牛顿色盘”；关于光的本 性，牛顿创立了光的“微粒说”。在牛顿的著作自然哲学的数学原理中，他用数学解释 了哥白尼的日心说和天体运动的现象。 (6)牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，是人类认识史上对自然规律的第一次概括和 总结。 主题二 评价牛顿 史料一 牛顿是 17 世纪科学革命中所涌现出的最伟大的科学家。 下面是几枚不同国家发行的 邮票： 史料二 爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高
8、思维能力和创造力的人所能 发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导我们的物理学思想。 史料解读 (1)史料一不同国家发行的纪念牛顿的邮票，反映了牛顿的科学成就和贡献，也说明了牛顿的 世界性影响。 (2)史料二爱因斯坦肯定了牛顿对其所处时代的贡献和对物理学的奠基作用。 问题思考 (1)史料二中的“牛顿时代”是一个什么样的时代？ (2)牛顿取得了哪些重大科学发现？ (3)从今天的科学发展来看，爱因斯坦的说法正确吗？为什么？ 答案 (1)17 世纪中叶至 18 世纪 20 年代， 处于资本主义手工工场时期， 资产阶级文化在逐渐 发展。 (2)万有引力定律及物体运动三定律。微积分学是他在数学上最
9、卓越的成就，数学从感觉 学科转向思维学科。对光的研究奠定了光谱学的基础。反射望远镜的发明，使人类对天 体的观察进入一个新阶段。 (3)正确。牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，不管时代如何发展，他在科学史上的 杰出贡献不容抹杀。正如爱因斯坦所说“牛顿所创造的概念，至今仍在指导着我们的物理学 思想”。 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中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。
10、 (3)牛顿的谦虚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。 11643 年，牛顿出生在英国北部的一个名叫乌尔索普的小村庄，此时的英国社会( ) 处在资产阶级革命的风暴之中 资本主义已有了一定程度的发展 工业革命蓬勃兴起 已掌握了世界海上霸权 A B C D 答案 A 2下列各项中，不属于牛顿的科学贡献的是( ) A创立微积分学 B提出万有引力定律 C提出力学的三大定律 D发现机械能可以转化为电能 答案 D 解析 发现机械能可以转化为电能属于法拉第的成就， 不是牛顿的贡献， D 错误， 符合题意， A、B 和 C 都是牛顿的科学贡献，排除。 3凯恩斯 1942 年在英国皇家学
11、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( ) 牛顿为科学而奋斗的品质 牛顿不仅仅是一个科学家 牛顿信仰宗教 牛顿已从一 个科学家转变为一个宗教狂 A B C D 答案 B 解析 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。而仅提及绝对化一 个方面，是错误的，排除含有的选项，故选 B 项。 4 近代科学之父牛顿勇于创新， 对推动社会发展作出了杰出贡献。 阅读下列材料， 回答问题。 材料一 规则 寻求自然事物的原因，不得超出真实并足以解释其现象者。 规则 物
12、体的性质， 它们既不能被增强又不能被减弱， 并且属于所能做的实验中所有物体的， 应被认为是物体的普遍性质。 规则 在实验哲学中， 由现象归纳得出的命题， 在其他现象使这些命题更加精确或出现例外 之前，都应被视为完全正确或基本正确的，而不管相反的假设。 牛顿自然哲学的数学原理 材料二 随着文艺复兴的深入发展，人性从上帝重新回归到人本身。但文艺复兴时代的“人 性”主要是指人的情感、意志和人格等自然本性。到 17、18 世纪，英国知识界围绕三个 重大思想主题进行了知识体系创新。这三个思想主题是：第一，宇宙和物质世界的本质和支 配法则是什么？第二，作为人类社会核心组织的国家和政府的起源、范围和目的是什
13、么？第 三，人类知识的起源、范围和限度是什么？ 邓云清思想的时代牛顿、洛克的思想及其生成 材料三 科学技术除了是对客观世界的系统认识，是正确世界观、认识论和方法论的基础之 外，同时也是技术与管理创新的基础和源泉，是先进文化的重要组成部分，是人类生存与发 展以及人与自然和谐相处的基石，是人类文明可持续发展的动力。 路甬祥全面认识科学的价值及其时代特征 (1)据材料一并结合所学知识，指出牛顿的创新成就。 (2)据材料一指出材料二中， 以牛顿为代表的英国科学家深度诠释的思想主题。 结合所学知识， 从政治和思想文化两个角度，分析英国知识界“三个思想主题”生成的原因。 (3)据材料三并结合所学知识，说明
14、牛顿创新成果的历史影响。 答案 (1)成就：“归纳演绎”(实验)法；物体运动的三大定律和万有引力定律。 (2)主题：宇宙和物质世界的本质和支配法则。 原因：政治：资产阶级革命的爆发；国家权力结构的重建。 思想文化：文艺复兴的深入；近代科学的兴起。 (3)影响：标志着经典力学体系的形成，对解释和预见物理现象有决定意义；为工业革命提供 理论基础；促进思想解放(启蒙运动的发展)。 解析 第(1)题据材料一得出“归纳演绎”(实验)法，结合所学得出物体运动的三大定律和 万有引力定律；第(2)题第一问据材料得出宇宙和物质世界的本质和支配法则；第二问据材料 二“17、18 世纪”“英国”，结合这一历史时期政治及思想文化背景分析；第(3)题，据材料 三中“对客观世界的系统认识”得出标志着经典力学体系的形成， 对解释和预见物理现象有决 定意义； 据材料三“也是技术与管理创新的基础和源泉”并结合所学得出为工业革命提供理论 基础；由材料三中“是先进文化的重要组成部分”得出促进了思想解放或启蒙运动的发展。