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1、第 4 课 近代科学之父牛顿,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。,英国诗人波普曾经这样写道：,成长篇,探究1：牛顿出生的大环境怎样呢？,政治： 英国资产阶级革命进行中及资本主义制度确立 经济： 资本主义经济发展（工场手工业） 思想： 文艺复兴、宗教改革,解放了思想 自然科学： 出现伽利略等近代自然科学家,一、牛顿的成长历程,牛顿出生前，父亲已去世。牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只有3磅，差点夭折。他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，生性孱弱，有些迟钝，自幼沉默寡言，性格倔强，而这种习性可能来自他的家庭
2、处境。,牛顿19岁时进入剑桥大学，成为三一学院的减费生，靠为学院做杂务的收入支付学费。,1665年大学毕业， 正当牛顿准备留校继续深造时，严重 的鼠疫席卷了英国，剑桥大学因此而关闭，牛顿离校返乡。,（一）挫折,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； 大瘟疫，剑桥大学关闭,？,？,？,（二）、学习生涯： 1）童年时期（511岁）： 善于观察 、发明创造,传说小牛顿把风车的机械原理摸透后，自己制造了一架磨坊的模型，他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不断的跑动，于是轮子不停的转动。,2）中学时期：
3、（1218岁） 科研与实验 3) 大学时期： 师从巴罗、笛卡尔等人 二项式定理、微积分的初步计算,在牛顿大学毕业前提出了二项式定理，当时他只有22岁。有人认为，即使牛顿没有别的成就，仅仅这个定理也足以使他在科学史上留下不朽之名。,二、科学成就（阅读书本找出主要成就）,1、数学(大学毕业前)： 提出二项式定理以及微积分的初步算法,2、天文学：,发明世界上第一架反射望远镜 用途：考察行星运动； 分析潮汐现象； 预言地球不是正球体； 意义：对天体观察进入新阶段；,3、物理学： 光学：,A、发明折射望远镜： 用途：证明日光由七色光组成； 说明物体颜色的形成原理； 意义：奠定光谱学的基础；,B、创“微粒
4、说” 与惠更斯的“波动说”构成光的两大基本理论；,（2）提出万有引力定律,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。,力学：（1）三大运动定律,1）前人成果：哥白尼、伽利略、开普勒（？）等,提出的条件：,2）自身思考与实验,提出的意义：,1）成为天文学的基础定律，推动了,2）实践证明其正确性：？,“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,万有引力定律,F=,谁能说出牛顿力学三定律？,牛顿由于发明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
5、二项式定理和无限理论而创立了科学的数学；由于认识了力的本质，而创立了科学的力学”。 恩格斯,加速度定律，作用与反作用定律，惯性定律,3、物理学： 力学： （3）1687自然哲学中的数学原理,自然哲学的数学原理,构成了完整的力学理论体系，牛 顿力学成为经典力学，标志着近 代科学体系的形成。,内容：确定了、阐明了、解释了,意义：,特点：用数学表达方式,打破：,直到相对论提出及量子力学建立。,经典力学奠基者 （17世纪初）,经典力学建立者（17世纪晚期）,从经典力学发展到 相对论、量子论 （19世纪末20世纪初）,伽利略（意）,牛顿（英）,爱因斯坦（德） 普朗克（德）,近代以来物理学的发展过程,三、
6、勤奋的探索与科学的研究方法,牛顿一生未婚，大多数时间在剑桥大学里工作，而却大部分时间又都花在实验室里。一天的睡眠时间只有四五个小时，有时为了一项研究会通宵达旦，或者连续几个星期工作在实验室里。,勤奋探索,用实验作为得出科学概念的主要途径：归纳演绎。在实验中得出结论后，还要在进一步的实验中证明自己的出结论的正确性。,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； 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； 天文学：16
7、68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； 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。,主观条件,牛顿获得巨大成就的原因,勤奋、创新和谦虚好学的精神； 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； 正确的科研方法（实验；归纳演绎法）,客观条件,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；.,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
8、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。”,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”。,评价牛顿是英国物理家、数学家和天文学家，是经典力学建立者。是近代科学之父。 他创建了经典力学的理论体系，在光学、数学、天文学研究方面也做出划时代发明和发现， 牛顿是17C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。,谈谈你是
9、怎样评价牛顿的？在他身上我们能学到科学家的哪些优秀品质？,品质虚怀若谷的谦虚态度；勤奋好学求知态度；善于思考善于观察；正确科学研究方法；勤奋探索科学精神；严谨的科学研究态度；,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,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
10、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，牛顿去世，终年85岁 以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂,现实思考,中小学时代常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不在焉、想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。16岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理、数学成绩很好，但由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。 牛顿于1668年得到硕士学位，1669年由巴罗推荐，任剑桥大学教授，接替巴罗担任了鲁卡斯讲座的第二代教授职务。这时，牛顿年仅27岁。16
11、72年，牛顿被推选为英国皇家学会会员。就在这一年，他发表了第一篇论文。 讨论：“牛顿现象”在当今中国有可能出现吗？为什么？,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。,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。,经济基础不同： 政治政策不同： 思想条件不同： 政治制度的差异：,中国自给自足的小农经济的分散性和狭
12、隘性； 欧洲资本主义产生发展。,封建统治者实行“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；欧洲先进国家进行保护科学发展的政策并推行重商主义。,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。,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 生产的迅速发展对基础理论提出了迫切要求伽俐略等人的研究已有坚实的基础牛顿个人的伟大天才和所做出的巨大努力同时代众多著名科学家协同一致
13、的通力合作 A、B、 C、D、,跟踪训练,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、科学巨著自然哲学的数学原理的作者是 A、牛顿B、达尔文C、莱布尼茨 D、哥白尼 5、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,6、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
14、、开普勒发现了三大定律 7、为牛顿后来在数学领域做出贡献奠定坚实基础是A、发现了代数二项式定理 B、发明了微积分C、发现了三大定律D、发现了万有引力 8、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,9、第一次证明牛顿力学和万有引力正确的最成功的范例是 A、海王星的发现 B、冥王星的发现 C、木星的发现 D、火星的发现 10、牛顿最辉煌的成就是 A、经典力学体系 B、万有引力 C、微积分 D、三大定律,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
15、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
16、。 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。,
