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2019-2020年高中歷史 第18課 近代科學體系的奠基人牛頓教案 岳麓版選修4《中外歷史人物評說》 【知識模塊】 一、成長的足跡： 1、牛頓在劍橋大學期間，悉心鉆研歐幾里得和笛卡兒的幾何學，發(fā)現(xiàn)了代數(shù) 定理。這些都為牛頓后來在數(shù)學領域做出貢獻奠定了堅實的基礎。 2、牛頓在家鄉(xiāng)居住的兩年，是牛頓一生中科學研究領域最旺盛的時期，這期間成就他最高的數(shù)學成就 ，發(fā)現(xiàn)了日光的組成，并開始研究物理學上的 問題。 二、萬有引力定律 1、在牛頓以前，天文學家 發(fā)現(xiàn)了行星繞日運動的三大定律， 也發(fā)現(xiàn)了力學的一些基本原理。 2、牛頓通過大量的研究，證實任何物體都是相互吸引的，這種無處不有的引力叫“ ”。 3、1686年牛頓用拉丁文撰寫了《 》，提出了力學的 和 定律，為經(jīng)典力學規(guī)定了一套基本概念。人們把“牛頓力學”體系的建立當做近代科學體系形成的標志。 三、晚年的困惑 1、 晚年的牛頓轉而迷戀和鉆研宗教與神秘思想。牛頓是近代 體系的奠基人。 2、 從伽利略到牛頓，在人類科學發(fā)展史是一個極其重要的時期，是一個產(chǎn)生科學巨人的時代，是 科學誕生的時代。 【問題探究】 1、哥白尼的“日心說”，被教皇宣布為“邪說”，寫的書臨終才敢發(fā)表而且被列為禁書 ；布魯諾、伽利格等人為了捍衛(wèi)、宣傳哥白尼“日心說”而壯烈地獻出了自己的生命，成了科學史上的兩大慘案。經(jīng)過長期艱難曲折的歷程，“日心說”終于戰(zhàn)勝了“地心說”，從而使科學大踏步地向前發(fā)展。 請回答：天文學家的命運給你的啟發(fā)是什么？ 2、牛頓曾說：我之所以能比別人看得遠些，是因為我站在巨人們的肩上。 我只不過是一個在海濱玩耍的小孩，不時地為比別人找到更光滑、更美麗的卵石和貝殼而高興。而在我面前的真理的海洋，卻完全是個迷。 他認為“不花在研究上的時間都是損失”。 結合材料回答：牛頓的哪些品質值得我們學習？ 【思路點撥】 1、任何新事物的發(fā)展都不一帆風順的，科學的發(fā)展也有一個艱辛的歷程；科學需要許多科學家的艱辛努力，甚至畢生的精力或生命；中世紀的歐洲基督教神學是阻礙科技發(fā)展的最大阻力；科學要發(fā)展就必須有勇于獻身的勇者。（其他答案只要合情合理均可） 2、虛懷若谷、謙虛好學精神；尊重他人的科研成果有勇于探索精神；甘于寂寞，獻身科學的精神等；（其他答案只要合情合理均可） 【選擇題】 1、牛頓提出的物體機械運動定律不包括 A、萬有引力定律 B、慣性定律 C、加速度定律 D、作用與反作用定律 2、17世紀牛頓力學體系產(chǎn)生原因有 ①生產(chǎn)的迅速發(fā)展對基礎理論提出了迫切要求②伽俐略等人的研究已有堅實的基礎③牛頓個人的偉大天才和所做出的巨大努力④同時代眾多著名科學家協(xié)同一致的通力合作 A、①②③④ B、①②④ C、①②③ D、②③④ 3、實現(xiàn)了物理學史上第一次飛躍的是 A、電磁學理論的建立 B、進化論的出現(xiàn) C、牛頓力學的建立 D、日心說的提出 4、科學巨著《自然哲學的數(shù)學原理》的作者是 A、牛頓 B、達爾文 C、萊布尼茨 D、哥白尼 5、近代科學體系形成的標志是 A、牛頓的力學體系 B、微積分的發(fā)明C、伽俐略開創(chuàng)了近代試驗科學 D、開普勒發(fā)現(xiàn)了三大定律 6、下列關于牛頓的評述不正確的是 A、牛頓被譽為“近代科學開創(chuàng)者” B、牛頓的三大成就是萬有引力定律、微積分學和對光的分析 C、牛頓的力學是經(jīng)典物理學和天文學的基礎，也是現(xiàn)代工程力學和技術的理論基礎 D、牛頓的熱學和力學引發(fā)了以英國工業(yè)革命為起點的第二次技術革命 7、 為牛頓后來在數(shù)學領域做出貢獻奠定堅實基礎是 A、發(fā)現(xiàn)了代數(shù)二項式定理 B、發(fā)明了微積分C、發(fā)現(xiàn)了三大定律 D、發(fā)現(xiàn)了萬有引力 8、17世紀對人類解釋與預見物理學現(xiàn)象具有決定性意義理論的是 A、微積分B、代數(shù)二項式定理 C、牛頓力學體系 D、發(fā)現(xiàn)了萬有引 9、第一次證明牛頓力學和萬有引力正確的最成功的范例是 A、海王星的發(fā)現(xiàn) B、冥王星的發(fā)現(xiàn) C、木星的發(fā)現(xiàn) D、火星的發(fā)現(xiàn) 10、牛頓最輝煌的成就是 A、經(jīng)典力學體系 B、萬有引力 C、微積分 D、三大定律 【非選擇題】 牛頓為什么在科學上獲得巨大成就？他是怎樣由一個平凡的人成為一個偉大的科學家的？ 【課外閱讀】 牛頓之前，開普勒和他的老師對于天體運行軌跡做了非常多工作，觀測了30年太陽系里各個行星繞太陽旋轉的運行軌跡，他們發(fā)現(xiàn)每個行星運行軌跡都是圓形或者橢圓形，并建立了相應的行星運行軌跡數(shù)學公式。而開普勒卻忽略了最重要的一點，即：為何這些軌跡是圓形或橢圓形的？ 牛頓也苦苦思索這個問題，有一天在蘋果樹下思考的時候，一個蘋果砸中了他的頭，他突然想到了世界上最著名的萬有吸引定律。正是萬物之間有吸引力，才使太陽依靠這個吸引力“拉著”各個行星圍繞自己旋轉，不致行星遠離太陽系。運用萬有吸引定律可以合理解釋潮汐現(xiàn)象，彗星軌跡等許多現(xiàn)象。 牛頓繼續(xù)研究，假設空間只有太陽和地球情況下運行軌跡問題，發(fā)現(xiàn)這是一個極其復雜的過程，地球受到太陽吸引而做圓周運動的過程中，太陽同時受到地球吸引也在做一個復雜運動。它們在互相吸引條件下，地球運行軌跡不再是圓形，太陽也不再固定一點不動。如果把這個推廣到整個太陽系，情況將更加復雜，由于計算量太過龐大，無法用計算來證明，但可以預見整個太陽系應該不是一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，在行星吸引力的作用下，太陽并不能固定一點不動，而應該有一個復雜軌跡。 但現(xiàn)實情況卻不是這樣，太陽系已經(jīng)存在幾百億年了，整個系統(tǒng)非常穩(wěn)定，太陽固定中心一直未變，是什么力促使太陽固定中心位置不變？對于這個問題，牛頓苦苦思索了一輩子也沒有想明白，在牛頓晚年時，他終于“想明白”了。一定是上帝用手抓著太陽，使太陽固定不變，然后其它行星圍繞太陽旋轉。這就是牛頓為何老年信奉神學的原因。 后來，直到到了18世紀，法國出來個偉大的科學家龐加來（名字記不住了，或者是拉普拉斯），運用攝動法才合理解釋了太陽系穩(wěn)定結構的原理。 順便分析一下牛頓為何信奉神學的另外原因，牛頓自小是個孤兒，愛好單調，性格孤僻，脾氣暴躁，工作有偏致狂傾向。他在科學上做出了無與倫比的貢獻，但在處理人事關系上做的極不好，一生沒有一個朋友，一生沒有結婚。牛頓一直在孤獨中度過自己人生，可能只有在教堂里同上帝對話才能使自己心理得到一些寬慰。 人類歷史上另外一個科學巨匠——愛因斯坦，性格和牛頓正好相反，愛好廣泛，喜歡拉小提琴，朋友很多，自己的想法很多都是在朋友的交流中產(chǎn)生的（例如波粒二相理論），愛因斯坦一生愛好和平，到老年熱中于人類公益事業(yè)，為世界和平事業(yè)奔走相呼 參考答案 【知識模塊】 一、1、二項式；2、微積分、引力；二、1、開普勒、伽利略；2、萬有引力；3、《自然哲學的數(shù)學原理》、三大定律、萬有引力；4、自然科學、實驗自然。 【選擇題】 1——5 ACCAA 6——10 DACAA 【非選擇題】 1)、成就巨大原因：牛頓自身的因素：具有虛懷若谷、謙虛好學精神；尊重他人的科研成果有勇于探索精神；甘于寂寞，獻身科學的精神等；客觀條件：西歐思想解放運動提供思想基礎；前人的研究成果為牛頓提供很好的條件； 2)怎樣成為偉大科學家：愛動腦筋，動手能力非常強；進入大學后潛心研究科學，發(fā)現(xiàn)了代數(shù)二項式定理，為牛頓后來在數(shù)學領域做出貢獻奠定了堅實的基礎。在家鄉(xiāng)居住的兩年，發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)了日光的組成，并開始研究引力問題。１６８６年撰寫了《自然哲學的數(shù)學原理》，提出力學的三大定律和萬有引力定律，奠定了經(jīng)典物理學和天文學的基礎，標志著近代科學形成。牛頓終于成為一個偉大的科學家。