1、第 4 课 近代科学之父牛顿 课程标准 了解牛顿成长历程及主要科学成就 认识他在社会发展中的作用 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，一切都变得光明。英国诗人波普曾经这样写道：知识网络一、早期科学发明与创造 1、自幼好学 （1）出生：1642年 英国乌尔索普 善于思考观察和发明创造 牛顿的出生地知识网络一、早期科学发明与创造 1、自幼好学 （2）求学 中学时代，开始进行科研与实验 大学生活，剑桥大学，师从巴罗教授 自学笛卡尔等人的数学著作 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
2、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解破数学桥的奥秘，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，
3、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。笛卡尔(Descartes,Rene du Perron)(Descartes,Ren)(Descartes，Rene)(1596-1650)，法国哲学家，数学家，物理学家，解析几何学奠基人之一。知识网络一、早期科学发明与创造 2、数学方面(大学毕业前)提出二项式定理以及微积分的初步算法 牛顿在成长中遇到哪些困难？他是怎样面对的？家境贫寒，一度辍学；初入大学，对高等数学知识 大瘟疫，剑桥大学关闭提 示：知识网络一、早
4、期科学发明与创造 3、光学方面 制造折射望远镜 奠定了光谱学的基础 制造了世界上第一架反射望远镜 推动人类对天体观察进入新阶段 发表关于光和色的新理论论文 提出了光的本质是微粒的见解 1666年，牛頓發現陽光經過透鏡會產生色散，牛頓稱之為譜線（Spectrum）（取材自The Search for Infinity,Mitchell Beazley出版）。牛頓所設計的反射式望遠鏡繪圖 观测太阳系的牛顿 牛顿用自己亲手设计的望远镜来观测太阳系的行星。“我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。”在发现万有引力定律的过程中，有哪些巨人的肩膀托起了牛顿？开普勒伽利略哥白尼知识网络二、发现万
5、有引力定理 1、力学方面 （1）提出万有引力定律 1666年夏末一个温暧的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下，开始埋头读他的书。当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来。一只历史上最著名的苹果落了下来，打在23岁的伊萨克牛顿的头上。恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？正是从思考这一问题开始，他找到了这些的答案万有引力理论。对于科学家而言，牛顿家乡的那棵苹果树，也许是世间最神圣的树了。海王星冥王星（小图像为空
6、间原始图像，大图像为经过计算机处理的冥王星表面）另外，牛顿力学理论能够预见新的物理现象，并能以天文观测或试验论证其正确性，如：知识网络二、发现万有引力定理 1、力学方面 （2）自然哲学中的数学原理 出版：1687年 内容：提出物体运动三大定律，阐明了万有引力概念 解释了潮汐现象，地球圆扁形状等问题 鼓勵並協助牛頓出版原理一書的哈雷，其後利用牛頓的運動學原理發現了哈雷彗星的76年週期。知识网络二、发现万有引力定理 3、伟大贡献 采用数学表达方式 构成了完整的力学理论体系 牛顿力学成为经典力学 知识网络三、勤奋的探索与科学的研究方法 1、专心致志：善于思考，精神专注 2、方法科学：注重实验，获取结
7、论“归纳演绎”法 思考主观条件牛顿获得巨大成就的原因西欧思想解放运动（？）提供思想基础；英国资产阶级革命的洗礼；前人的研究成果为牛顿提供很好的条件；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 随着科学声誉的提高，牛顿的政治地位也得到了提升。1689年，他被当选为国会中的大学代表。作为国会议员，牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就的科学。他不时表示出对以他为代表的领域的厌恶。这就给他后半生带来不少争论和麻烦。晚年的困惑他把大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的争论上。例如，关于万有引力发现权等问题，胡克与他争辩
8、不休，差点影响了原理的出版；关于微积分发明权的问题，与莱布尼兹以及德英两国科学家争吵不止，给内向的牛顿带来极大的痛苦。的确，牛顿也有自己的缺点：胆小，害羞、不擅长演讲。还曾被认为患过临时性的精神错乱症。到了50岁时，他已病得很厉害，既有精神上的，也有生理上的。晚年的牛顿开始致力于对神学的研究，他否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，竟提出了“神的第一推动力”的谬论。他说，“上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他。”40岁以后，他把兴趣逐渐转向政治、化学（贱金属变成黄金）神学问题，写了近200万言的著作，毫无价值。1727年3月20日
9、，牛顿去世，终年85岁 以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂 他在辞世之前曾简短地评价过自己：“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。”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。对牛顿的评价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”。结合以上材料和所学知识，就应该怎样评价牛顿谈谈你的看法。对牛顿的评
10、价剑桥大学校园对牛顿的评价“人无完人，金无足赤”。瑕不掩瑜牛顿终归是伟大的牛顿，他的科学贡献将永载史册。课堂练习直接引导牛顿对解析几何与微积分研究的是（）A.巴罗的著作 B.笛卡儿的著作 C.伽利略的著作 D.惠更斯的著作 牛顿在剑桥大学读书期间，取得的科研成就有（）A.提出了“二项式定律”B.制作了折射望远镜 C.预言地球不是正球体 D.提出光的本质是微粒的见解 B A 课堂练习牛顿反射望远镜的发明（）A.奠定了光谱学的基础 B.使人类对天体的观察进入了一个新阶段 C.进一步说明了物体颜色的形成原理 D.发现了万有引力定律 B 课堂练习1718世纪，西方物理学界关于光的两大基本理论的提出者是
11、（）牛顿 惠更斯 麦克斯韦 爱因斯坦 A B C D 与奠定牛顿“光谱学”理论基础无关的是()A.伽利略等人的实验成果实 B.折射望远镜的制作 C.反射望远镜的制作 D.对物体颜色形成原理的研究 A C 课堂练习提出了光的本质是微粒的见解的科学家是（）A B C D B 课堂练习“地球不是正球体”的预言，最初出现于()A.通过折射望远镜的观察 B.通过反射望远镜的观察 C.关于光和色的新理论论文中 D.万有引力定律中 促使人类对天体观察进入新阶段的创造发明是()A.牛顿制成折射望远镜 B.牛顿制成反射望远镜 C.牛顿发表关于光和色的新理论 D.牛顿提出“万有引力”理论 B B 课堂练习17世纪
12、，牛顿力学体系产生的主要原因有（）当时生产力水平发展到一定的高度 牛顿自己勤奋的探索 对伽利略、开普勒、爱因斯坦等人理论的继承与发展 一批科学家共同的参预 A B.C.D D 课堂练习 自然哲学中的数学原理一书涉及面很广,但不包括()A.万有引力的概念 B.量子力学 C.潮夕现象 D.地球的形状 B 课堂练习 最早的可以用于科学解释地球圆扁问题的学说是（）A 地球中心说 B 日心说 C 万有引力定律 D 相对论 下列科学研究方法中，可以真正称得上是近代科学研究方法的是（）A 观察法 B 演算法 C 实验法 D 猜想法 C C 课堂练习 有利于解释彗星轨道问题的理论是（）A.牛顿的万有引力定律
13、B.折射望远镜的制成 C.反射望远镜的制成 D.牛顿发表关于光和色的新理论 A 课堂练习对自然哲学的数学原理的评价正确的是（）A第一次提出了二项式定理 B提出了物体运动的三大定律和万有引力定律 C提出了光的本质是微粒 D提出了行星按一定的轨道运行的理论 近代经典力学理论是许多科学家理论智慧的结晶，但不包括（）A牛顿力学理论 B伽利略理论 C开普勒理论 D爱因斯坦理论 B D 课堂练习 能使牛顿做出科学史上伟大发现的主要原因有（）严肃的科学态度 勤奋的探索精神 对伽利略、开普勒、爱因斯坦等人理论的继承与发展 A.B.C.D.牛顿的研究反复被后人归纳为（）A归纳演绎法 B逻辑推理法 C实验与论证法
14、 D数学推理法 A A 课堂练习 下列成就不属于牛顿的是（）A奠定光谱学基础 B第一个充分使用实验方法的科学家 C发明世界上第一架反射望远镜 D提出光速不变原理 根据以下几个片段推断，此人是（）观察苹果落地 确立了万有引力定律 建立了完整的力学理论体系 A爱因斯坦 B爱迪生 C牛顿 D达尔文 D C“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。”这主要说明牛顿的发现（）A 推动了天文学的发展 B 使人类彻底摆脱了神学的影响 C 促进了人类的思想解放 D 使人类开始关注现实世界 D 阅读材料 爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路
15、是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的惟一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。请回答：“牛顿时代”是什么样的时代？牛顿在数学和力学方面有什么贡献？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。数学方面，建立微积分学，使精密的测量和变量计算有了可能。力学方面，提出物体机械运动的三大定律和万有引力定律，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。阅读材料 爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的惟一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。请回答：有人认为相对论的建立使牛顿在历
16、史上的光辉被抹掉了。你认为这种观点是否正确？为什么？不正确。因为牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，牛顿在科学史上有杰出贡献；牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。回答问题 牛顿是位多才多艺的科学家，请扼要归纳他在科研领域所涉及的成就，并分析取得这些成就的主要原因。主要成就：数学：提出二项式定理以及微积分的初步算法；光学：制造折射望远镜，奠定了光谱学的基础；天文学：1668年制造了世界上第一采反射望远镜，促使人类对天体观察进入新阶段；1672年发表关于光和色的新理论论文，提出了光的本质是微粒的见解；力学：1687年,牛顿发表自然哲学中 的数学原理，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，最终确立了近代经典力学理论。回答问题 牛顿是位多才多艺的科学家，请扼要归纳他在科研领域所涉及的成就，并分析取得这些成就的主要原因。主要原因：自身具有聪明的智慧；刻苦学习，善于思考的牛顿，不仅是一位十分专注的科学家，同时也是位勤奋的探索者;能继承和发展前人的优秀成果;在科学研究上，牛顿将实验作为得出科学概念的主要途径，他在实验中得出结论后，还要在进一步的中证明自己所得出的结论的正确性。这一切使牛顿能做在科学领域中取得了一 系列的伟大成就。