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1、第22课时近代科学之父牛顿1.了解牛顿的成长历程及主要科学成就,探究他取得成功的原因;认识他在社会发展中的作用。2.通过对本课的学习,认识到科学来源于生活,来源于积累;学习科学家们献身科学研究的崇高精神,树立继承和发展人类优秀文化成果的观念;学习他们务实、严谨的科学态度,提高自己的综合素质。3.学习的重点是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;学习的难点是牛顿力学体系的形成在科学史上的重要地位和作用。通过分析材料、问题探究、概括归纳等方法,了解牛顿取得的杰出的成就及其取得的原因,提高综合分析问题的能力。学习的侧重点不在于对科技成就的分析,而在于了解“历史
2、人物”的特性,要结合时代背景、选择经典故事来介绍牛顿的成长与科学发现。1.首先引导学生阅读教材引文内容,观察插图。然后提问:为什么牛顿被称为近代科学之父?在学生回答的基础上,教师总结,引导学生进入本课的学习。2.通过组织学生阅读科学家的人物传记、交流读后感、编写小报和课堂讨论等活动形式评说牛顿在社会发展中的作用;联系必修3“近代以来世界科学技术的历史足迹”一课中“经典力学”的内容,组织“科学改变世界、科学家创造未来”的论坛或读书报告会活动。一、早期科学发明与创造1.出身:1942年牛顿出生于英国北部的小村庄乌尔索普。2.少年:爱思考,善于观察生活,能根据人们的需要进行一些发明和创造。3.中学:
3、除进行发明创造外,已开始进行与实验,毕业时考进英国的剑桥大学。4.大学:(1)师从巴罗教授,自学笛卡尔等人的数学著作;(2)大学毕业前,提出了数学上有名的以及微积分的初步算法。5.回乡后:(1)光学成就:自制,对太阳光进行反射实验,证明日光即白光由七色光组成;进一步说明物体颜色的形成原理,奠定了的基础;在关于光和色的新理论中提出了光的本质是微粒的见解,与荷兰惠更斯的“”构成了关于光的两大基本理论。(2)天文学成就:制成,考察行星运动,分析潮汐现象,预言地球不是正球体。二、发现万有引力定律1.提出:1687年,出版,确定了解决万有引力问题的物体运动三定律,阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。
4、2.意义:万有引力定律后来成为上的基础定律,极大地推动了人们对天体运动的研究。人们用这个定律解释彗星的轨道问题、双星行为以及新发现行星的运动等。三、勤奋的探索与科学的研究方法1.对一件事用很长时间加以考虑是牛顿取得成就的主要心得,反映了牛顿勤奋的探索精神。2.将作为得出科学概念的主要途径,这是近代的科学研究方法,牛顿是第一个充分使用这种方法的人。3.牛顿的研究方法被后人总结为“”法,在实践中得出结论,还要在进一步的实验中证明自己所得结论的正确性,这为近代科学的发展奠定了基础。【答案】科学研究二项式定理折射望远镜光谱学波动说反射望远镜自然哲学的数学原理天文学实验归纳演绎牛顿的一生有哪些重大的理论
5、发现?这些理论发现有何意义?请你自拟一个知识体系图。牛顿建立完整的力学理论体系的条件是什么?【导思】从主观和客观两方面分析,主观条件从牛顿自身素质及个人的努力分析,客观条件从当时的历史条件、有利的外部因素和继承前人成就等方面分析。【答案】主观:牛顿的学术水平、刻苦好学、勤于思考、勇于实践和创新等。客观:社会经济基础。英国资本主义的发展,提出了经济和技术方面的要求,这些要求向自然科学提出的问题基本上是力学问题。牛顿适应了时代的要求,于17世纪完成了对力学知识的理论性概括。当时力学知识有了丰富的积累,对力学的认识达到了相当高的程度,在力学和天文学方面,由于哥白尼、开普勒、伽利略等人的贡献,牛顿才有
6、可能建立起一座宏伟壮丽的力学大厦。1.牛顿科学发现的时代及其经典力学体系的创立互动探究华南理工大学2013年自主选拔录取面试中出了一道题:“牛顿因被苹果砸到脑袋而发现了万有引力定律。若当时牛顿被砸傻了,那么这个世界会有什么改变?”牛顿没被砸傻,“神题”却先把考生“砸”傻了。为何出这些“神题”怪题?“我们不是故意为难考生,我们只是需要有创新思维模式、敢于创新拓展的人才,这和自主选拔的精神是一致的。”华南理工大学一些参与面试的教师认为,大学需要的是创新思维,很多题目没有标准答案,设置初衷便是如此。2013年4月17日人民网牛顿力学体系除了万有引力定律外,还有哪些内容?有何重要意义?指点迷津第小问牛
7、顿力学体系的内容包含在1687年牛顿发表的自然哲学的数学原理中,结合所学知识很容易回答,注意万有引力定律不包含在三大定律之中。第小问从牛顿力学对各学科领域、人类社会发展、人类思想等方面所产生的重要影响分析说明。自我核对内容:除了万有引力定律,还有物体运动三定律(即惯性定律、力与加速度之间关系定律、作用与反作用定律)。意义:建立起一个完整的力学理论体系,实现了物理学史上的第一次伟大飞跃。牛顿力学定律以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来,对人类解释和预见物理现象具有决定性的意义。而海王星的发现是证明牛顿力学和万有引力定律有效性的最成功范例。牛顿力学是经典物理学和天文学的基础,也是现代工
8、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。牛顿力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次工业革命,使人类社会进入蒸汽时代。牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则,还为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。误区警示学生往往误认为牛顿的万有引力定律属于物体机械运动的三大定律,其实不是这样。物体运动的三大定律即惯性定律、比例定律(即加速度与力成正比)、作用和反作用定律。它们与万有引力定律一起构成牛顿的经典力学体系。知能拓展经典力学的显著特征:一是注重实验,实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系,并由此得出重要的结论;另一个显著特征是它的数学化
9、,这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学先驱们深信不疑的真理。2.牛顿的历史地位互动探究我的成就当归于精力的思索。你该将名誉作为你最高人格的标志。胜利者往往是从坚持最后五分钟的时间中得来成功。聪明人之所以不会成功,是由于他们缺乏坚韧的毅力。你若想获得知识,你该下苦功;你若想获得食物,你该下苦功;你若想得到快乐,你也该下苦功。因为辛苦是获得一切的定律。牛顿牛顿以自己杰出的贡献,获得了国葬的礼遇。他被安葬在威斯敏斯特教堂,那是安葬英国英雄们的地方。为他抬棺的是两位公爵、三位伯爵以及大法官。法国著名哲学家伏尔泰当时正在英国访问,他目睹了牛顿的葬礼,十分感叹牛顿所获得的殊荣。他
10、是这样描写的:“他是像一位深受自己的臣民爱戴的国王一样被安葬的。在他之前,是没有哪一位科学家享受如此殊荣的。在他之后,受到如此厚葬的也将会是屈指可数的。”科学简史牛顿在科学发展史上有着怎样的历史地位?指点迷津从牛顿的科学成就对科学发展和人类历史进程的影响方面分析总结。自我核对历史地位:牛顿是英国物理学家、数学家和天文学家、经典物理学理论体系的建立者,被称为“近代科学之父”。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。牛顿是17世纪科学革命中所涌现出的最伟大的科学家,也是人类历史上最伟大的科学家之一。误区警示学生往往容易将牛顿的主要研究成果自然哲学的数学原理一书中的“哲学”误认为就是
11、社会科学中的哲学。实际上这里所谓的“自然哲学”是指物理学,“数学原理”即用数学表达方式,将伽利略和开普勒等人提出的零散的理论加以科学的整理。在古代,自然科学是以自然哲学的形式出现的,所以牛顿这样表述该概念。一、选择题1.“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,由于认识了力的本质而创立了科学的力学。”恩格斯这段评论针对的是()。A.牛顿B.爱迪生C.达尔文D.爱因斯坦【解析】材料中提到了光学、数学和力学三个方面,在这三个方面都有突出贡献的只有牛顿。【答案】A2.晚年的牛顿迷恋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,认为“上帝统治万
12、物,我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。这说明()。A.牛顿毕生致力于自然科学的研究B.牛顿晚年否定了自己所发展的科学C.牛顿受时代的限制也有其局限性D.牛顿真实的目的是用科学战胜神学【解析】在牛顿生活的历史时代,宗教神学的思想观念依然具有重要影响,促使牛顿陷入宗教神秘思想而不能自拔,故C项符合题意。A项与“我们是他的仆人”等信息不符,B、D两项与牛顿的历史活动相悖。【答案】C二、非选择题3.阅读下列材料,回答问题。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唯一道路;牛顿所创造的概念,至今仍然指导着我们的物理学思想。(1)“牛顿时代”是一个什么样的时代?(2)
13、从今天的科学发展来看,爱因斯坦的说法正确吗?为什么?【解析】第(1)问要从17世纪这一时间出发,主要是从资本主义发展角度分析;第(2)问涉及对牛顿力学的评价,爱因斯坦的看法是正确的,或者说,我们不能用相对论否定牛顿力学,其意义和影响是巨大的。【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)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,至今仍然指导着我们的物理学理想”。1.阅读材料,回答问题。牛顿出生的时代,正是欧洲的自然科学、社会科学向前跃进的变革时代。
14、欧洲的科学,曾经有过辉煌的过去。进入中世纪后,基督教会统治欧洲长达上千年,在这个漫长的岁月里,欧洲的科学被禁锢在神学思想中,成了宗教的附属物。文艺复兴后的200年中,真正的科学伴随着资本主义的发展而登上新的历史舞台,并以磅礴的气势迅速发展。牛顿的时代是一个科学革命的大时代,而他也以巨大的成就给这个时代增添了绚烂的色彩。少年时代的牛顿并不是神童,他资质平常,成绩一般,但却喜欢读书、沉思、做科学小实验。迫于生活艰难,牛顿的母亲只得让他停学务农,但是被他的好学精神所感动的舅父说服了母亲让牛顿继续读书。1661年,18岁的牛顿以减费生的身份进入剑桥大学三一学院,靠为学院做杂务的收入支付学费。中外科学家
15、发明丛书(1)据材料分析近代科学迅速发展的原因。(2)牛顿在力学上取得了怎样的巨大成就?【解析】第(1)问要依据材料所提供的时代背景,从经济与思想两个角度提炼概括;第(2)问依据教材基础知识进行归纳,注意是在“力学”方面的成就。【答案】(1)原因:资本主义发展为科学的发展奠定了物质基础和发展动力,文艺复兴解放了人们的思想。(2)成就:1687年出版了自然哲学的数学原理,提出了物体运动三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。2.阅读下列材料:材料一牛顿的原理被公认是科学史上的最伟大的著作。在对当代和后代思想的影响上,无疑没有什么别的杰作可以同原理相媲美。二百多年来,它一直是全部天文学和宇宙学思想的基础无怪乎牛顿力学的非凡成功甚至给诸如心理学、经济学和社会学等各个不同领域的工作者也留下了极其深刻的印象,以致他们试图在解决各种问题时以力学或准力
