近代科學之父牛頓

1、課程標準 了解牛頓成長歷程及主要科學成就 認識他在社會發(fā)展中的作用,自然界和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說：讓牛頓出生吧！于是，一切都變得光明。,英國詩人波普曾經(jīng)這樣寫道：,知識網(wǎng)絡,一、早期科學發(fā)明與創(chuàng)造 1、自幼好學 （1）童年時代： 1642年 英國烏爾索普 善于思考觀察和發(fā)明創(chuàng)造,牛頓的出生地,知識網(wǎng)絡,一、早期科學發(fā)明與創(chuàng)造 1、自幼好學 （2）求學 中學

2、時代，開始進行科研與實驗 大學生活，劍橋大學，師從巴羅教授自學笛卡爾等人的數(shù)學著作,牛頓的母?！鴦虼髮W,牛頓數(shù)學橋是劍橋大學城里的一大景觀，全橋由7177根大小不一的木頭銜接而成，有10299個接口，如果以一個接口用一枚鐵釘來計算，那么至少需要 10299枚鐵釘。但牛頓把所有鐵釘都倒進了河里，整座橋沒用一枚鐵釘，這就是數(shù)學的奇妙。多少年來，劍橋數(shù)學系的高才生們都夢想解破數(shù)學橋的奧秘，換句話說就是想在紙頭上造一座跟

3、數(shù)學橋一模一樣的橋。但如愿者無一。多數(shù)人設計出來的橋至少需要上千枚鐵釘才能達到原橋同等效果，只有少數(shù)幾人把鐵釘數(shù)量減少 到千枚數(shù)之內(nèi)。有個冰島人，他創(chuàng)造了有史以來的最好成績，把鐵釘數(shù)減少到561枚。,牛頓的老師巴羅(1630～ 1677) , 曾任劍橋大學第一任“盧卡斯教授”, 三一學院院長和劍橋大學副校長 ，是當時頂尖的數(shù)學家和科學家，劍橋大學的首席教授席位就是專門為他設立的， 但他在39歲時就主動退休了，因為他要將席位讓給當時只有2

4、8歲的牛頓，以給牛頓更大的發(fā)展空間。 牛頓果然沒有辜負恩師的厚望，大放異彩，成果累累，在談到自己成功的原因時，他非常感激地表示，因為自己站在巨人的肩膀上。,笛卡爾(Descartes, Rene du Perron)(Descartes,René)(Descartes， Rene)(1596 - 1650)， 法國哲學家，數(shù)學家，物理學家，解析幾何學奠基人之一。,知識網(wǎng)絡,一、早期科學發(fā)明與創(chuàng)造 2、數(shù)學

5、方面(大學畢業(yè)前)提出二項式定理以及微積分的初步算法,一、早期科學發(fā)明與創(chuàng)造 3、光學方面 ①制造折射望遠鏡——證明日光由七色光組成，奠定了光譜學的基礎 ②制造了世界上第一架反射望遠鏡—— 推動人類對天體觀察進入新階段 ③發(fā)表《關于光和色的新理論》論文—— 提出了光的本質(zhì)是微粒的見解,牛頓所設計的反射式望遠鏡繪圖,觀測太陽系的牛頓 牛頓用自己親手設計的望遠鏡來觀測太陽系

6、的行星。,“我之所以能比別人看得遠些，是因為我站在巨人們的肩上?！薄　≡诎l(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中，有哪些巨人的肩膀托起了牛頓？,開普勒,伽利略,,,,哥白尼,知識網(wǎng)絡,二、發(fā)現(xiàn)萬有引力定理 1、力學方面 （1）提出萬有引力定律 ——推動了對天體運動的研究,1666年夏末一個溫曖的傍晚，在英格蘭林肯郡烏爾斯索普，一個腋下夾著一本書的年輕人走進他母親家的花園里，坐在一棵樹下，開始埋頭讀他的書。當他翻動書頁時，他頭頂?shù)臉?/p>

7、枝中有樣東西晃動起來。一只歷史上最著名的蘋果落了下來，打在23歲的伊薩克·牛頓的頭上。恰巧在那天，牛頓正苦苦思索著一個問題：是什么力量使月球保持在環(huán)繞地球運行的軌道上，以及使行星保持在其環(huán)繞太陽運行的軌道上？為什么這只打中他腦袋的蘋果會墜落到地上？正是從思考這一問題開始，他找到了這些的答案——萬有引力理論。,對于科學家而言，牛頓家鄉(xiāng)的那棵蘋果樹，也許是世間最神圣的樹了。,海王星,另外，牛頓力學理論能夠預見新的物理現(xiàn)象，并能以天

8、文觀測或試驗論證其正確性，如：,知識網(wǎng)絡,二、發(fā)現(xiàn)萬有引力定理 1、力學方面 （2） 《自然哲學中的數(shù)學原理》 出版：1687年內(nèi)容： 提出物體運動三大定律，闡明了萬有引力概念 解釋了潮汐現(xiàn)象，地球圓扁形狀等問題,知識網(wǎng)絡,二、發(fā)現(xiàn)萬有引力定理 3、意義 采用數(shù)學表達方式構成了完整的力學理論體系牛頓力學成為經(jīng)典力學，標志著近代科學的形成,鼓勵並協(xié)助牛頓出版《原理》一書的哈雷

9、，其後利用牛頓的運動學原理發(fā)現(xiàn)了哈雷彗星的76年週期。。,知識網(wǎng)絡,三、勤奮的探索與科學的研究方法1、專心致志：善于思考，精神專注 2、方法科學：注重實驗，獲取結論——“歸納－演繹”法,總結：牛頓在科研領域中的成就,1.數(shù)學：提出二項式定理、微積分的初步算法； 2.光學： 制造折射望遠鏡，奠定了光譜學的基礎；1672年發(fā)表《關于光和色的新理論》論文，提出了光的本質(zhì)是微粒的見解；3.天文學：

10、 1668年制造了世界上第一架反射望遠鏡，促使人類對天體觀察進入新階段； 萬有引力定律。4.力學： 1687年,牛頓發(fā)表《自然哲學中的數(shù)學原理》，確定了物體運動三定律,,牛頓為什么獲得如此巨大的成就？,思考,主觀條件,牛頓獲得巨大成就的原因,西歐思想解放運動（ ？）提供思想基礎；英國資產(chǎn)階級革命的洗禮；前人的研究成果為牛頓提供很好的條件；,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；

11、甘于寂寞，獻身科學的精神等；,客觀條件,,,隨著科學聲譽的提高，牛頓的政治地位也得到了提升。1689年，他被當選為國會中的大學代表。作為國會議員，牛頓逐漸開始疏遠給他帶來巨大成就的科學。他不時表示出對以他為代表的領域的厭惡。這就給他后半生帶來不少爭論和麻煩。,晚年的困惑,晚年的牛頓開始致力于對神學的研究，他否定哲學的指導作用，虔誠地相信上帝，埋頭于寫以神學為題材的著作。當他遇到難以解釋的天體運動時，竟提出了“神的第一推動力”的謬論。他說

12、，“ 上帝統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏他、崇拜他?！薄　?0歲以后，他把興趣逐漸轉向政治、化學（賤金屬變成黃金）神學問題，寫了近200萬言的著作，毫無價值。,1727年3月20日，牛頓去世，終年85歲以國葬禮葬于倫敦威斯敏斯特教堂,他把大量的時間花費在了和同時代的著名科學家如胡克、萊布尼茲等進行科學優(yōu)先權的爭論上。例如，關于萬有引力發(fā)現(xiàn)權等問題，胡克與他爭辯不休，差點影響了《原理》的出版；關于微積分發(fā)明權的問題，與萊布尼茲以及德

13、英兩國科學家爭吵不止，給內(nèi)向的牛頓帶來極大的痛苦。的確，牛頓也有自己的缺點：膽小，害羞 、不擅長演講。還曾被認為患過臨時性的精神錯亂癥。到了50歲時，他已病得很厲害，既有精神上的，也有生理上的。,他在辭世之前曾簡短地評價過自己： “我不知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個在海邊玩耍的孩子，不時為發(fā)現(xiàn)比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現(xiàn)在我面前的浩翰的真理海洋，卻全然沒有發(fā)現(xiàn)。”,英國著名詩人在他的

14、墓碑上鐫刻著銘言：讓人們歡呼這樣一位多么偉大的巨匠，人類榮耀曾經(jīng)因他而在世界上存在過。,1942年愛因斯坦為紀念牛頓誕生 300周年而寫的文章，對牛頓的一生作如下的評價：“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭的舞臺上一幕才能理解他”。,結合以上材料和所學知識，就應該怎樣評價牛頓談談你的看法。,,,劍橋大學校園,“人無完人，金無足赤”。,瑕不掩瑜,牛頓終歸是偉大的牛頓，他的科學貢獻將永載史冊。,課堂練習,直接引導牛頓對解析幾何與微積分研究

15、的是（ ） A. 巴羅的著作 B. 笛卡兒的著作 C. 伽利略的著作 D. 惠更斯的著作牛頓在劍橋大學讀書期間，取得的科研成就有（ ） A. 提出了“二項式定律” B. 制作了折射望遠鏡 C. 預言地球不是正球體 D. 提出光的本質(zhì)是微粒的見解,B,A,課堂練習,牛頓反射望遠鏡的發(fā)明（ ） A. 奠定了光譜學的基礎

16、 B. 使人類對天體的觀察進入了一個新階段 C. 進一步說明了物體顏色的形成原理 D. 發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,B,課堂練習,17—18世紀，西方物理學界關于光的兩大基本理論的提出者是（） ①牛頓 ②惠更斯 ③麥克斯韋 ④愛因斯坦A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 與奠定牛頓“光譜學”理論基礎無關的是()

17、 A.伽利略等人的實驗成果實 B.折射望遠鏡的制作C.反射望遠鏡的制作 D.對物體顏色形成原理的研究,A,C,課堂練習,提出了光的本質(zhì)是微粒的見解的科學家是（ ） A BCD,B,,,,課堂練習,“地球不是正球體”的預言，最初出現(xiàn)于( ) A.通過折射望遠鏡的觀察 B.通過反射望遠鏡的觀察 C.《關于光和色的新理論》

18、論文中 D.萬有引力定律中促使人類對天體觀察進入新階段的創(chuàng)造發(fā)明是( ) A.牛頓制成折射望遠鏡 B.牛頓制成反射望遠鏡 C.牛頓發(fā)表《關于光和色的新理論》 D.牛頓提出“萬有引力”理論,B,B,課堂練習,17世紀，牛頓力學體系產(chǎn)生的主要原因有（） ① 當時生產(chǎn)力水平發(fā)展到一定的高度 ② 牛頓自己勤奮的探索 ③ 對伽利略、

19、開普勒、愛因斯坦等人理論的繼承與發(fā)展 ④ 一批科學家共同的參預A ①②③④ B. ①②③ C. ②④ D ①②,D,課堂練習,《自然哲學中的數(shù)學原理》一書涉及面很廣,但不包括() A.萬有引力的概念 B.量子力學 C.潮夕現(xiàn)象 D.地球的形狀,B,課堂練習,最早的可以用于科學解釋地球圓扁問題的學說是（） A 地

20、球中心說B 日心說 C 萬有引力定律D 相對論 下列科學研究方法中，可以真正稱得上是近代科學研究方法的是（） A 觀察法B 演算法 C 實驗法D 猜想法,C,C,課堂練習,有利于解釋彗星軌道問題的理論是（ ） A.牛頓的萬有引力定律 B.折射望遠鏡的制成 C.

21、反射望遠鏡的制成 D. 牛頓發(fā)表《關于光和色的新理論》,A,課堂練習,對《自然哲學的數(shù)學原理》的評價正確的是（ ） A．第一次提出了二項式定理 B．提出了物體運動的三大定律和萬有引力定律 C．提出了光的本質(zhì)是微粒 D．提出了行星按一定的軌道運行的理論近代經(jīng)典力學理論是許多科學家理論智慧的結晶，但不包括（ ） A．牛頓力學理論 B．伽利略理論

22、 C．開普勒理論 D．愛因斯坦理論,B,D,課堂練習,能使牛頓做出科學史上偉大發(fā)現(xiàn)的主要原因有（ ） ①嚴肅的科學態(tài)度 ② 勤奮的探索精神 ③對伽利略、開普勒、愛因斯坦等人理論的繼承與發(fā)展 A. ①② B. ①③ C. ②③ D.①②③ 牛頓的研究反復被后人歸納為（ ） A．歸納——演繹法 B．邏輯推理法

23、C．實驗與論證法 D．數(shù)學推理法,A,A,課堂練習,下列成就不屬于牛頓的是（ ）A．奠定光譜學基礎 B．第一個充分使用實驗方法的科學家C．發(fā)明世界上第一架反射望遠鏡D．提出光速不變原理 根據(jù)以下幾個片段推斷，此人是（）① 觀察蘋果落地    ② 確立了萬有引力定律    ③ 建立了完整的力學理論體系

24、 A．愛因斯坦         B．愛迪生           C．牛頓             D．達爾文,D,C

25、,“牛頓的發(fā)現(xiàn)，給人類帶來從未有過的自信。曾經(jīng)匍匐在上帝腳下的人類，終于大膽地抬起頭來，開始用自己理性的眼光打量世界?！边@主要說明牛頓的發(fā)現(xiàn)（）A ．推動了天文學的發(fā)展 B ．使人類徹底擺脫了神學的影響 C ．促進了人類的思想解放 D ．使人類開始關注現(xiàn)實世界,D,,閱讀材料 愛因斯坦說，在牛頓時代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的惟一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導著

26、我們的物理學思想。 請回答：⑴“牛頓時代”是什么樣的時代？   ⑵牛頓在數(shù)學和力學方面有什么貢獻？,17世紀中葉至18世紀20年代；處于資本主義手工工場時期，資產(chǎn)階級文化在逐漸發(fā)展。,數(shù)學方面，建立微積分學，使精密的測量和變量計算有了可能。 力學方面，提出物體機械運動的三大定律和萬有引力定律，是人類認識史上對自然規(guī)律的第一次理論性的概括和綜合。,閱讀材料 愛因斯坦說，在牛頓時代，牛頓的道路是

27、一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的惟一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導著我們的物理學思想。 請回答：⑶有人認為相對論的建立使牛頓在歷史上的光輝被抹掉了。你認為這種觀點是否正確？為什么？,不正確。 因為牛頓力學體系的建立是近代科學形成的標志，牛頓在科學史上有杰出貢獻；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍指導著我們的物理學思想。,回答問題 牛頓是位多才多藝的科學家，請扼要歸納他在科研領域所涉及的成就，并分析取得這些

28、成就的主要原因。,主要原因： 自身具有聰明的智慧； 刻苦學習，善于思考的牛頓，不僅是一位十分專注的科學家，同時也是位勤奮的探索者; 能繼承和發(fā)展前人的優(yōu)秀成果; 在科學研究上，牛頓將實驗作為得出科學概念的主要途徑，他在實驗中得出結論后，還要在進一步的中證明自己所得出的結論的正確性。 這一切使牛頓能做在科學領域中取得了一系列的偉大成就。,牛頓在成長中遇到哪些困難？他是怎樣面對的？,