201x_201x学年高中历史第六单元杰出的科学家第4课近代科学之父牛顿新人教版选修

1、第第4课近代科学之父牛顿课近代科学之父牛顿预习导引预习导引课程标准课程标准重点难点重点难点1了解牛顿的成长历了解牛顿的成长历程及主要科学成就。程及主要科学成就。2认识牛顿在社会发认识牛顿在社会发展中的作用。展中的作用。1重点：牛顿力学体系的形成在重点：牛顿力学体系的形成在科学史上的重要地位和作用；牛顿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。能够成为近代科学之父的原因。2难点：对牛顿进行客观公正的难点：对牛顿进行客观公正的评价。评价。一、早期科学发明与创造一、早期科学发明与创造1学习生涯学习生涯(1)中学时代：开始进行科学研究和实验，学习成绩优异。中学时代：开始进行科学研究和实

2、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，还自学著名学者巴罗教授学习外，还自学_等人的数学著等人的数学著作。提出了二项式定理以及作。提出了二项式定理以及_的初步算法。的初步算法。笛卡尔笛卡尔微积分微积分2早期成就早期成就(1)光学成就光学成就自制自制_，对太阳光进行反射实验，证明日，对太阳光进行反射实验，证明日光即白光是由七色光组成的。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，奠定了进一步说明物体颜色的形成原理，奠定了_的基的基础。础。在在关于光和色的新理论关于光和色的新理论中提

3、出光的本质是中提出光的本质是_的的见解，与荷兰物理学家惠更斯的见解，与荷兰物理学家惠更斯的“波动说波动说”构成了关于光构成了关于光的两大基本理论。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。运动，分析潮汐现象，预言地球不是正球体。折射望远镜折射望远镜光谱学光谱学微粒微粒深化认知深化认知牛顿关于光的理论学说继承和发展了已有的牛顿关于光的理论学说继承和发展了已有的光学研究成果，开启了光学研究的新时代，为近代光学研光学研究成果，开启了光学研究的新时代，为近代光学研究和其他物理学科的发展产

4、生了重大而深远的影响。究和其他物理学科的发展产生了重大而深远的影响。二、发现万有引力定律二、发现万有引力定律1万有引力定律万有引力定律(1)理论基础：在大学，牛顿就已了解了哥白尼、理论基础：在大学，牛顿就已了解了哥白尼、_和开普勒等人在天文学方面的研究成果。和开普勒等人在天文学方面的研究成果。(2)主要内容：宇宙间一切物体之间，都存在着一种主要内容：宇宙间一切物体之间，都存在着一种_的作用，这种相互吸引的作用力，就是万有引的作用，这种相互吸引的作用力，就是万有引力。力。伽利略伽利略相互吸引相互吸引2牛顿力学牛顿力学(1)三大定律：三大定律：1687年，牛顿在科学巨著年，牛顿在科学巨著自然哲学中

5、的数自然哲学中的数学原理学原理中，确定了解决万有引力问题的中，确定了解决万有引力问题的_ _，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。(2)体系形成：把伽利略和开普勒等人提出的理论加以科学体系形成：把伽利略和开普勒等人提出的理论加以科学整理，从而构成一个完整的力学理论体系。整理，从而构成一个完整的力学理论体系。(3)地位：牛顿力学成为经典力学理论，居于物理学的统治地位：牛顿力学成为经典力学理论，居于物理学的统治地位，直到爱因斯坦相对论的提出和地位，直到爱因斯坦相对论的提出和_的建立才的建立才打破了这种绝对权威。打破了这种绝对权威。物体运动物体运动三定律

6、三定律量子力学量子力学知识点拨知识点拨牛顿物体运动三大定律和万有引力定律的发牛顿物体运动三大定律和万有引力定律的发现，为经典力学规定了一套基本概念，标志着经典力学体现，为经典力学规定了一套基本概念，标志着经典力学体系的形成，万有引力定律把地面上物体的运动和天体运动系的形成，万有引力定律把地面上物体的运动和天体运动统一起来，为近代天文学奠定了基础，对以后的天体研究统一起来，为近代天文学奠定了基础，对以后的天体研究起了极大的推动作用，人们把牛顿力学体系的建立当作近起了极大的推动作用，人们把牛顿力学体系的建立当作近代科学体系形成的标志。代科学体系形成的标志。三、勤奋的探索与科学的研究方法三、勤奋的探

7、索与科学的研究方法1勤奋的探索精神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。上，是一个专注的科学家和勤奋的探索者。2科学的研究方法科学的研究方法以以_作为得出科学概念的方法，这种方法被后人总作为得出科学概念的方法，这种方法被后人总结为结为“_”。3严肃的科学态度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结论的正确性。得结论的正确性。实验实验归纳归纳演绎法演绎法误区警示误区警示科学家的成就与其成长经历和个人性格、兴科学

8、家的成就与其成长经历和个人性格、兴趣、爱好乃至所付出的艰辛和努力都是分不开的。趣、爱好乃至所付出的艰辛和努力都是分不开的。【史料探究】【史料探究】史料一史料一下图为牛顿在进行光学实验：下图为牛顿在进行光学实验：主题一牛顿的成就主题一牛顿的成就自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生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。吧！于是一切都成为光明。蒲柏蒲柏从数学开始到牛顿时代为止，数学工作由牛顿完成了一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。大半。莱布尼茨莱布尼茨史料二上中学时牛顿就喜欢做实验并记笔记，他将日常史料二上中学时牛顿就喜欢做实验并记

9、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。类整理。 思考思考(1)阅读史料一，结合所学知识解释牛顿如何从阅读史料一，结合所学知识解释牛顿如何从两方面两方面使使“自然界和自然规律自然界和自然规律”变成光明的。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。结合史料二归纳牛顿能使黑暗变成光明的原因。答案答案(1)光学方面：自制折射望远镜，证明日光由七色光光学方面：自制折射望远镜，证明日光由七色光组成，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；提出光

10、的本质是微粒的见解，统领西方物理学界的基础；提出光的本质是微粒的见解，统领西方物理学界两个世纪，与荷兰惠更斯的两个世纪，与荷兰惠更斯的“波动说波动说”构成了关于光的两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。和微积分的初步算法。(2)做实验，记笔记，积累知识，分类整理，将实验作为得做实验，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，被后人总结为出科学概念的主要途径，被后人总结为“归纳归纳演绎演绎”法，忘我的勤奋探索精神。法，忘我的勤奋探索精神。 【史论总结】牛顿被称为【史论总结】牛顿

11、被称为“近代科学之父近代科学之父”的原因的原因(1)牛顿是举世闻名的英国物理学家、天文学家和数学家，牛顿是举世闻名的英国物理学家、天文学家和数学家，在多个领域多有建树，对近现代科学的发现影响深远。在多个领域多有建树，对近现代科学的发现影响深远。(2)在天文学方面，他解释了潮汐现象，指出潮汐的大小不在天文学方面，他解释了潮汐现象，指出潮汐的大小不但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系；牛顿从理但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系；牛顿从理论上推测出地球不是正球体。论上推测出地球不是正球体。(3)在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，建

12、立了三条运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力立了三条运动基本定律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体系。学的理论体系。(4)在数学上，牛顿创立了在数学上，牛顿创立了“牛顿二项式定理牛顿二项式定理”，并和莱布，并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学。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，在光学方面，牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成并制成“牛顿色盘牛顿色盘”；关于光的本性，牛顿创立了光的；关于光的本性，牛顿创立了光的“微粒说微粒说”。在牛顿的著作。在牛顿的著作自然哲学中的数学原理自然哲学中的数学原理中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运

13、动的现象。中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。(6)牛顿经典力学体系的建立是人类认识史上对自然规律的牛顿经典力学体系的建立是人类认识史上对自然规律的第一次概括和总结，因而成为近代科学形成的标志。第一次概括和总结，因而成为近代科学形成的标志。 【史料探究】【史料探究】史料一爱因斯坦说：史料一爱因斯坦说：“在牛顿时代，牛顿的道路是一位在牛顿时代，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。顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。”1942年，爱因斯坦为纪念牛

14、顿诞生年，爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年撰写了一篇文周年撰写了一篇文章，对牛顿的一生作了如下评价：章，对牛顿的一生作了如下评价：“只有把他的一生看作只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上之一幕才能理解他。为永恒真理而斗争的舞台上之一幕才能理解他。”主题二评价牛顿主题二评价牛顿史料二据英国米切尔史料二据英国米切尔怀特怀特牛顿：最后的巫师牛顿：最后的巫师记载，记载，1936年，英国经济学家凯恩斯从一个收藏者手里购买了一年，英国经济学家凯恩斯从一个收藏者手里购买了一批有关牛顿的秘密资料。通过几年的研究，凯恩斯于批有关牛顿的秘密资料。通过几年的研究，凯恩斯于1942年在英国皇家学会俱乐部发表了一

15、次名为年在英国皇家学会俱乐部发表了一次名为“牛顿其人牛顿其人”的的演说，给出一个与传统模式截然不同的牛顿形象，即牛顿演说，给出一个与传统模式截然不同的牛顿形象，即牛顿不再只是一个科学家，也是一个醉心神学和炼金术的人。不再只是一个科学家，也是一个醉心神学和炼金术的人。思考思考(1)根据上述史料，分别概括爱因斯坦和凯恩斯对牛顿的评根据上述史料，分别概括爱因斯坦和凯恩斯对牛顿的评价。价。(2)结合史料，指出二人评价牛顿的不同角度。结合史料，指出二人评价牛顿的不同角度。答案答案(1)爱因斯坦肯定牛顿对其所处时代的贡献和他对物爱因斯坦肯定牛顿对其所处时代的贡献和他对物理学的奠基作用；认为应该放到人类理学

16、的奠基作用；认为应该放到人类“为永恒真理而斗争为永恒真理而斗争的的”的长河中评价牛顿。凯恩斯认为，牛顿的长河中评价牛顿。凯恩斯认为，牛顿“不再只是一不再只是一个科学家，也是一个醉心神学和炼金术的人个科学家，也是一个醉心神学和炼金术的人”。(2)爱因斯坦主要强调牛顿的科学贡献；凯恩斯则强调牛顿爱因斯坦主要强调牛顿的科学贡献；凯恩斯则强调牛顿的多面性。的多面性。【史论总结】牛顿的贡献【史论总结】牛顿的贡献(1)自然哲学中的数学原理自然哲学中的数学原理里用数学方法阐明了宇宙中里用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则最基本的法则万有引力定律和三大运动定律。奠定了万有引力定律和三大运动定律。奠定了之后三个世

17、纪中物理界的科学观点，并成为现代工程学的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。基础。(2)牛顿为人类树立起牛顿为人类树立起“理性主义理性主义”的旗帜，开启工业革命的旗帜，开启工业革命的大门，为近代科学的发展奠定了基础。的大门，为近代科学的发展奠定了基础。(3)牛顿谦虚态度和严谨的科学研究态度、还有勤奋的探索牛顿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。精神等值得后人学习。【学思之窗】【学思之窗】1你怎样看待牛顿的学习方法？你怎样看待牛顿的学习方法？(教材第教材第129页页)提示牛顿通过做实验、记笔记，积累知识；对知识进行提示牛顿通过做实验、记笔记，积累知

18、识；对知识进行分类。这样的学习方法与当时的分类。这样的学习方法与当时的“归纳归纳演绎演绎”科学研究方科学研究方法是一致的。牛顿用学过的数学去研究宇宙，去设计更多的实法是一致的。牛顿用学过的数学去研究宇宙，去设计更多的实验方法。这说明仅仅掌握已有的知识是不够的，还应该采取各验方法。这说明仅仅掌握已有的知识是不够的，还应该采取各种方法去获得事物的规律，从而获得新知识，或发现新规律。种方法去获得事物的规律，从而获得新知识，或发现新规律。2牛顿以怎样的态度看待他所取得的成就？在他身上我牛顿以怎样的态度看待他所取得的成就？在他身上我们能够学到科学家的哪些优秀品质？们能够学到科学家的哪些优秀品质？(教材第

19、教材第132页页)提示牛顿对待自己取得的成就是非常谦虚的。我们可以提示牛顿对待自己取得的成就是非常谦虚的。我们可以从科学家身上学到虚怀若谷的谦虚态度和严谨的科学研究方法从科学家身上学到虚怀若谷的谦虚态度和严谨的科学研究方法以及勤奋的探索精神。以及勤奋的探索精神。【探究学习总结】【探究学习总结】(教材第教材第8页页)一、本课测评一、本课测评1牛顿的一生有哪些重大理论发现？这些理论发现的贡牛顿的一生有哪些重大理论发现？这些理论发现的贡献是什么？献是什么？提示提示(1)二项式定理及微积分的初步算法。二项式定理及微积分的初步算法。(2)证明了白光由七色光组成，说明了物体颜色的形成原证明了白光由七色光组成，说明了物体颜色的形成原理，奠定了光谱学的基础。理，奠定了光谱学的基础。(3)提出光的本质是微粒的见解，与荷兰惠更斯的提出光的本质是微粒的见解，与荷兰惠更斯的“波动波动说说”构成了关于光的两大基本理论。构成了关于光的两大基本理论。(4)提出了解决万有引力问题的物体运动三定律，构成了提出了解决万有引力问题的物体运动三定律，构成了一