高中历史 6.4“站在巨人肩膀上”的牛顿学案 北师大版选修4 (2).doc

学案4“站在巨人肩膀上”的牛顿课标要求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。一、从笨学生到大科学家11643年，牛顿(16431727)诞生在英国林肯郡。从小爱动脑筋思考问题，喜欢动手做一些精巧的小制作。212岁时，牛顿上了小学，后来考进英国最负盛名的剑桥大学三一学院。在剑桥，才华横溢的数学家巴鲁发现了牛顿，引导牛顿踏进了科学的大门。1668年3月，牛顿获得硕士学位，同时成为高级院委。1669年10月，牛顿成了“卢卡斯讲座”的数学教授，逐渐成为举世公认的划时代的科学家。教材互补牛顿出生的时代，正是欧洲的自然科学和社会科学发生巨大变革的时代。(人民版)在牛顿以前，天文学家开普勒发现了行星绕日运动的三大定律，伽利略也发现了力学的一些基本原理。牛顿继承了我们的工作，设法通过数学方法计算出地球对月亮的引力。(岳麓版)二、创建经典力学理论体系1创建(1)1685年，牛顿发现了万有引力定律。(2)1687年7月，牛顿出版了划时代的伟大著作自然哲学的数学原理，系统阐述了他关于动力学和引力问题的研究成果。2构成：牛顿的三条运动定律和万有引力定律构成了经典力学完整而严密的理论体系，把地上的物体运动和天上的天体运动，都概括在力学规律一个理论之中了。3意义：这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，标志着近代科学的形成。重点精讲牛顿力学体系的建立自然哲学的数学原理的发表：(1)内容：物体运动三大定律和万有引力定律；潮汐现象、地球形状等问题。(2)意义：形成经典力学理论，居物理学的统治地位达二百年；标志近代科学形成；推动工业革命进程。对自然观念的影响：牛顿经典力学的成就之大使得它得以广泛传播，深深地改变了人们的自然观。对社会科学的影响：经典力学在社会科学方面，特别是对哲学和人类思想发展，也产生了重大影响。重点精讲牛顿力学体系的意义(1)牛顿力学体系正确地反映了客观物体低速运动的客观规律，它把过去一向认为是截然无关的地球上的物体运动规律和天体运动规律概括在一个统一的理论之中，实现了自然科学的第一次理论性的大综合。(2)这是人类对自然界认识的一个飞跃。牛顿力学是整个物理学和天文学的基础，也是现代一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。三、数学、光学和天文学的成就1牛顿和莱布尼茨并称为微积分的创始人。2牛顿发现了太阳光并非单色光，而是不同颜色光的合成。关于光的性质，牛顿提出微粒说，牛顿的著作光学在1704年正式出版。31668年，牛顿设计制造了第一架反射式望远镜。深化探究探究点1成就材料一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。蒲柏材料二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。恩格斯思考结合材料及所学，说一说牛顿使“自然界和自然规律”成为光明的成就表现。答案(1)大学毕业前，牛顿已经提出了二项式定理和微积分的初步算法。(2)自制了折射望远镜，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。(3)自制了世界上第一架反射望远镜，用以考察行星运动，分析潮汐现象，预言地球不是正球体。(4)在论文关于光和色的新理论中提出了光的本质是微粒的见解，与“波动说”构成了关于光的两大基本理论。(5)1687年出版了自然哲学的数学原理，提出了物体运动三大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。探究点2特点材料恩格斯在自然辩证法中指出：“如果说，在中世纪的黑夜之后，科学以意想不到的力量一下子重新兴起，并且以神奇的速度发展起来，那么，我们要再次把这个奇迹归功于生产。工业有了巨大的发展，并产生了大量力学上的(纺织、钟表制造、磨坊)、化学上的(染色、冶金、酿酒)以及物理学上的新事实，这些事实不但提供了大量可供观察的材料，而且自身也提供了和以往完全不同的进行实验的手段，并使新的工具成为可能。可以说，真正有系统的实验科学，这时候才第一次成为可能。”思考依据材料指出以牛顿力学为代表的近代科学的突出特点。答案适应社会大生产的需要而产生；建立在科学实验基础之上。四、不彻底的唯物论者1牛顿提出了自然界中除物质与运动外，还有力的作用存在，但并没有认识到自然界既是联系的整体，又是不断发展变化的过程。2提出了所谓“绝对时间”和“绝对空间”的观点。这是机械唯物主义、形而上学唯物主义的观点，它表明牛顿是一个不彻底的唯物论者。3在研究自然科学的过程中，牛顿认为“是上帝之手赋予了行星运动的第一推动力”，“各种自然事物，只能发源于上帝的意志之中”。这就使一代科学巨匠在晚年却致力于编写以神学为题材的著作。41727年3月20日，牛顿逝世。归纳总结牛顿成功的因素牛顿虚怀若谷、谦虚好学，具有勇于探索的精神，甘于寂寞、献身科学的精神；使用科学的研究方法，吸取前人的研究成果等。深化探究材料一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的浩瀚的真理的海洋，我还没有发现呢。假如我有一些微小成就的话，没有其他秘诀，唯有勤奋而已。如果说我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。牛顿的自我评价材料二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。思考(1)有哪些巨人的肩膀托起了牛顿的成就？(2)由材料，牛顿怎样看待他所取得的成就？由此我们能看到他的哪些优秀品质？答案(1)巴罗教授、笛卡尔、伽利略、哥白尼、开普勒。(2)态度：严谨、谦虚。品质：善于思考与观察的学习习惯；虚心好学的学习态度；严肃的科学态度；科学的研究方法；勤奋的探索精神；善于吸取前人的研究成果，等等。课堂小结牛顿是英国近代伟大的物理学家、数学家和天文学家、经典物理学理论体系的建立者，他在物理学、数学和天文学研究方面都做出了划时代的发明或发现，被称为“近代科学之父”，牛顿自然哲学的数学原理建立起完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。发现著名的万有引力定律和牛顿力学三定律。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。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。1关于行星为什么按一定轨道绕太阳运行这一困扰许多天文学家的问题，牛顿经过思考和实验，得出了()a万有引力定律 b惯性定律c加速度定律 d作用与反作用定律答案a2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三大运动定律答案d解析牛顿的三大运动定律揭示了物体的运动规律，把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。3假如今年是2027年，科学界为纪念牛顿逝世300周年展开一系列活动。下列与主题无关的是()a关于万有引力定律发现的座谈会b关于二项式定理提出的报告会c纪念获得诺贝尔物理学奖的活动d关于科学的研究方法演讲答案c解析诺贝尔生活的时代晚于牛顿。4下列关于牛顿的说法正确的有()牛顿的万有引力定律的提出是建立在哥白尼、开普勒等人的研究成果的基础之上的牛顿的万有引力定律后来成为天文学上的基础定律牛顿经典力学体系建立的标志是自然哲学中的数学原理的出版牛顿经典力学体系的核心是万有引力定律a bc d答案d解析牛顿在了解哥白尼、伽利略和开普勒等人在天文学方面的研究成果的基础之上，提出了万有引力定律，这一定律极大地推动了人们对天体运动的研究。1687年，牛顿的划时代科学巨著自然哲学中的数学原理出版，他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，从而确立牛顿经典力学体系的权威性，其核心就是万有引力定律。5一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文：“他以神一般的力量第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是()a伽利略 b牛顿 c爱因斯坦 d普朗克答案b解析“以神一般的力量”“第一个说明了行星的运动和图像”的科学家这一题干提示，一是很有说服力即牛顿力学体系以实验为基础、以教学为表达形式；二是关于“行星”进一步判断为牛顿。伽利略观察的月球是地球的卫星。6阅读下列材料：材料一正是在物理学领域，牛顿进行了最有意义的研究。在这方面，他以伽利略的研究为基础，将后者的成果发展到辉煌的顶点。伽利略主要关心的是地球的运动，牛顿则发现了有关宇宙本身的定律。材料二伽利略发现，运动中的物体若无一定的外力使它转向，便做匀速直线运动；这一发现要求人们必须解释：为什么行星不易直线飞离，而趋于落向太阳，结果形成其椭圆形的轨道；为什么月亮同样趋于落向地球。材料三牛顿已发现了一个数学上能证实的根本的宇宙规律；实际上，自然界好像是一个巨大的机械装置，按照通过观察、实验、测量和计算可予以确定的某些自然法则进行运转。因而牛顿的物理学分析方法现今开始不仅被应用于物质世界，而且被应用于思想知识的整个领域及人类社会。正如伏尔泰(法国著名启蒙思想家)所说的，“整个自然界、所有行星竟会服从永恒的法则，而且一种身高5尺的小动物竟能不顾这些法则、完全按照自己的怪想随心所欲地行动，这是非常奇异的。”寻找决定人类事物的这些永恒法则，是法国革命之前的所谓启蒙运动的实质。以上材料均选自(美)斯塔夫里阿诺斯全球通史请回答：(1)根据材料一、二，简要指出牛顿经典力学诞生的客观条件。(2)牛顿物理分析方法的特征是什么？(3)根据材料三，结合所学知识指出牛顿经典力学产生的影响。答案(1)继承前人的科研成果；科技自身发展的要求。(2)利用数学作完整的推演；注重实验。(3)牛顿经典力学开创了物理学的新时代，推动了近代科学的发展；对社会意识形态的发展产生了巨大影响，为启蒙思想家探求人类社会的法则提供了科学理论依据。解析伽利略的科学研究为经典力学奠定了基础，同时科学自身的发展也要求冲破前人的局限，这是牛顿力学产生的客观条件；近代自然科学区别于传统科学的显著特征是数学的证实和“观察、实验”的测定；从材料三中，不难看出自然科学对思想解放的促进作用。7阅读下列图片及材料：材料一牛顿是17世纪科学革命中所涌现出的最伟大的科学家之一。下面是几枚不同国家发行的邮票：材料二爱因斯坦说，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。请回答：(1)“牛顿时代”是一个什么样的时代？(2)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)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，他在科学史上杰出的贡献不容抹杀。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思想。解析第(1)题背景要注意当时总的潮流。第(2)题要从牛顿力学体系建立的意义上考虑。探究与思考1自然哲学的数学原理是一部划时代的伟大著作，因为这部书系统阐述了牛顿关于动力学和引力问题的研究成果。牛顿的三条运动定律和万有引力定律构成了经典力学完整而严密的理论体系，把地上的物体运动和天上的天体运动，都概括在力学规律一个理论之中，这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。2巴鲁主动让贤为牛顿成为“卢卡斯讲座”的数学教授提供了机遇；哈雷资助出书为牛顿提供了物质的支持；莱布尼茨盛赞为牛顿起到了精神上的激励。一个人的成才除了个人主观努力，还离不开客观的机遇和物质、精神上的支持。3牛顿在自然科学领域中的成就列表如下：经典力学数学光学天文学三条运动定律和万有引力定律创立了微积分提出微粒说制造了第一架反射式望远镜基础达标1.仔细观察右图并思考，牛顿是在()a进行光学实验b在制造反射望远镜c进行万有引力定律的实验d解析数学微积分问题答案a2右图是自然哲学的数学原理的书影，此书出版的最大意义是()a改变了19世纪多数人对生物界和人类在生物界中的位置的看法b建立了完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃c开创了以实验事实为根据并且有严密逻辑体系的近代科学d从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础答案b3科学技术是人类探索自然的产物，一般认为我们今天所理解的科学和技术形成于17世纪。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牛顿力学的建立c进化论的出现 d量子力学的建立答案b解析牛顿力学体系的建立标志着近代科学体系形成，因此也可称为物理学史上第一次飞跃。4有人认为，牛顿的时代是一个科学革命的大时代，其依据是()a文艺复兴和宗教改革动摇了宗教神学的统治地位b真正的科学伴随着资本主义的发展登上历史舞台c牛顿的天体力学完成了物理学发展史上的第一次大综合d经典力学的诞生彻底解决了物理学的理论问题答案b解析最能说明科学时代到来的依据，应以科学发展的事实来证明，牛顿力学体系仅是众多科学发现的一个方面，在牛顿生活的时代，天文学、物理学等众多科学领域都取得了重大进展。5牛顿被称为“近代科学之父”。如果让你为他配音，选择的台词应是()a“如果说我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。”b“不要希图成为一个成功的人，而要努力成为一个有价值的人。”c“物竞天择，适者生存。”d“天才不过是百分之一的灵感，加上百分之九十九的汗水。”答案a能力提升6阅读下列材料：材料一牛顿的原理被公认为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