第18課近代科學(xué)體系的奠基人牛頓

1、英國人將威斯敏斯特大教堂（也譯為西敏寺）稱為“榮譽(yù)的寶塔尖”。 牛頓墓“他是像一位深受自己的臣民愛戴的國王一樣被安葬的。在他之前，是沒有哪一位科學(xué)家享受如此殊榮的。在他之后，受到如此厚葬的也將會(huì)是屈指可數(shù)的?！弊匀唤绾妥匀灰?guī)律隱藏在黑暗中，上帝說：讓*出生吧！于是，一切都變得光明。（英）亞歷山大蒲柏第 18 課近代科學(xué)體系的奠基人牛頓(16421727) 課程標(biāo)準(zhǔn)了解牛頓的成長歷程及主要科學(xué)成就，認(rèn)識(shí)他在社會(huì)發(fā)展中的作用 1）了解牛頓的成長歷程。2）請按學(xué)科領(lǐng)域歸納牛頓一生中的主要科學(xué)成就。并舉例說明牛頓的科學(xué)成就有何作用。3）牛頓為什么能夠成為“近代科學(xué)之父”？4）學(xué)習(xí)了本課內(nèi)容后，我們學(xué)到

2、了什么？受到了什么啟發(fā)？探究學(xué)習(xí) 人們普遍認(rèn)為，牛頓是大科學(xué)家，是近代科學(xué)的象征。他生前就成為科學(xué)界的主宰，幾乎被當(dāng)作偶像崇拜。他死后作為自然科學(xué)家又第一個(gè)獲得國葬。身后的聲望有增無減。他不僅以不朽的著作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理等流傳于世，而且由于后繼大師們的發(fā)展，他的思想觀念長期統(tǒng)率著科學(xué)戰(zhàn)線上的士卒。他在物理、數(shù)學(xué)研究上的主要成果，至今仍是各國大中學(xué)生必修的功課。 然而他卻并不是天生的神童。今天我們來剖析牛頓的生涯，尋覓偉大科學(xué)家行程的足跡，揭示這位智慧巨匠崇高的人格魅力。一、成長的足跡 牛頓出生前，父親已去世。牛頓是遺腹子，又是早產(chǎn)兒，先天不足，出生時(shí)體重只有3磅，差點(diǎn)夭折。他兩歲時(shí)母親改嫁，

3、靠外祖母撫養(yǎng)。牛頓小學(xué)時(shí)期，體弱多病，性格靦腆，生性孱弱，有些遲鈍，自幼沉默寡言，性格倔強(qiáng)，而這種習(xí)性可能來自他的家庭處境。 少年牛頓資質(zhì)平常，成績一般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機(jī)械模型制作方法的讀物，并從中受到啟發(fā)，自己動(dòng)手制作些奇奇怪怪的小玩意，如風(fēng)車、木鐘、折疊式提燈等等。1）童年時(shí)代： 善于觀察 、發(fā)明創(chuàng)造2）中學(xué)時(shí)代： 科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)3）大學(xué)時(shí)代： ？牛頓的母校英國劍橋大學(xué) 牛頓19歲時(shí)進(jìn)入劍橋大學(xué)，成為三一學(xué)院的減費(fèi)生，靠為學(xué)院做雜務(wù)的收入支付學(xué)費(fèi)。1665年大學(xué)畢業(yè)，成績平平。 正當(dāng)牛頓準(zhǔn)備留校繼續(xù)深造時(shí)，嚴(yán)重的鼠疫席卷了英國，劍橋大學(xué)因此而關(guān)閉，牛頓離校返鄉(xiāng)。牛頓在

4、成長中遇到哪些困難？ 僅就光學(xué)方面的成就或許就可以使他在本書中占有一席之地，但是他在這方面的成就比起他在數(shù)學(xué)或力學(xué)方面的成就來，那就相形見絀了。 歷史上最有影響的100人 “從有世以來，到牛頓所處的時(shí)代，他在數(shù)學(xué)領(lǐng)域所做的工作占了整個(gè)的絕大部分?！?萊布尼茲 牛頓之“?！迸ｎD的主要科學(xué)成就 成就領(lǐng)域數(shù)學(xué)天文學(xué)物理學(xué)光學(xué)力學(xué)提出二項(xiàng)式定理和微積分的新計(jì)算方法1）制作折射望遠(yuǎn)鏡，對(duì)太陽光進(jìn)行反射實(shí)驗(yàn)，證明日光由七色光組成，說明物體顏色的形成原理； 2）在關(guān)于光和色的新理論中提出了光的 “微粒說”。1）創(chuàng)立了物體運(yùn)動(dòng)三定律和萬有引力定律； 2）自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理,標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)理論體系的建立。制作

5、了世界上第一架反射望遠(yuǎn)鏡考察行星運(yùn)動(dòng)，解釋了潮汐現(xiàn)象、地球的圓扁形狀等問題。二、科學(xué)成就及對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用二、科學(xué)成就及對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用1、數(shù)學(xué)(大學(xué)畢業(yè)前)：提出二項(xiàng)式定理以及微積分的初步算法2、天文學(xué)：首創(chuàng)反射望遠(yuǎn)鏡，考察行星運(yùn)動(dòng)，分析潮汐現(xiàn)象，預(yù)言地球不是正球體 使人類對(duì)天體的觀察進(jìn)入了一個(gè)新階段 3、物理學(xué)：光學(xué)：力學(xué)：（1）制作了折射望遠(yuǎn)鏡，對(duì)太陽光進(jìn)行反射實(shí)驗(yàn)，證明日光即白光由七色光組成；還進(jìn)一步說明了物體顏色的形成原理。 其實(shí)驗(yàn)與結(jié)論奠定光譜學(xué)的基礎(chǔ)（2）提出了光的本質(zhì)是“微粒”的見解。 統(tǒng)領(lǐng)西方物理學(xué)界兩個(gè)世紀(jì)，構(gòu)成關(guān)于光的兩大基本理論之一。力學(xué)體系：3、物理學(xué)： 對(duì)于科學(xué)家而

6、言，牛頓家鄉(xiāng)的那棵蘋果樹，也許是世間最神圣的樹了。力學(xué)體系：3、物理學(xué)：1687年，自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（2）內(nèi)容：（1）建立標(biāo)志：萬有引力定律： 內(nèi)容： 意義：成為天文學(xué)上的基礎(chǔ)定律，推動(dòng)人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的研究。物體運(yùn)動(dòng)三定律（慣性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律）解釋潮汐現(xiàn)象、地球形狀等問題（3）意義：哈雷慧星軌道的推算力學(xué)體系：3、物理學(xué)：1687年，自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（2）內(nèi)容：（1）建立標(biāo)志：萬有引力定律： 內(nèi)容： 意義：成為天文學(xué)上的基礎(chǔ)定律，推動(dòng)人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的研究。物體運(yùn)動(dòng)三定律（慣性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律）解釋潮汐現(xiàn)象、地球形狀等問題（3）意義：經(jīng)典力學(xué)體系

7、的建立是人類認(rèn)識(shí)史上對(duì)自然規(guī)律的第一次理論概括和總結(jié)，標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。居物理學(xué)的統(tǒng)治地位達(dá)兩百多年。從此科學(xué)擺脫神學(xué)的束縛向前發(fā)展，到19世紀(jì)近代科學(xué)進(jìn)入了全面繁榮時(shí)代。打開了工業(yè)革命的大門，推動(dòng)人類文明演變。 牛頓在科學(xué)史上的崇高地位是舉世公認(rèn)的。恩格斯曾指出：“牛頓由于發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué)，由于進(jìn)行了光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于建立了二項(xiàng)式定理和無限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué)，由于認(rèn)識(shí)了力的本性而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)?！钡拇_，牛頓在自然科學(xué)領(lǐng)域里作了奠基性的貢獻(xiàn)。 牛頓第一個(gè)成功地找到了一個(gè)用公式清楚表述的基礎(chǔ)，從這個(gè)基礎(chǔ)出發(fā)，他用數(shù)學(xué)思維，邏輯地、定量地演繹出范圍很廣

8、的現(xiàn)象并且同經(jīng)驗(yàn)相符合。 愛因斯坦思考：牛頓為什么獲得如此巨大的成就？三、取得成就原因1、勤奮的探索精神、嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度：+善于借鑒吸收前人成果并大膽創(chuàng)新；甘于寂寞，獻(xiàn)身科學(xué)的精神等；（1）將實(shí)驗(yàn)作為得出科學(xué)概念的主要途徑（2）采用“歸納演繹”法 2、科學(xué)的研究方法：3、有利的社會(huì)環(huán)境：（1）經(jīng)濟(jì)：資本主義經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展；（2）政治：英國資產(chǎn)階級(jí)革命正在進(jìn)行中；（3）科學(xué)：自然科學(xué)有所突破，出現(xiàn)伽利略等近代自然科學(xué)家；（4）思想文化：文藝復(fù)興、宗教改革啟蒙運(yùn)動(dòng)，解放了思想。 “我之所以能比別人看得遠(yuǎn)些，是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟稀！痹诎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

9、利略哥白尼 牛頓以自己杰出的貢獻(xiàn)，獲得了國葬的禮遇。他被安葬在威斯敏斯特教堂，那是安葬英國英雄們的地方。為他抬棺材的是兩位公爵、三位伯爵以及大法官。法國著名哲學(xué)家伏爾泰當(dāng)時(shí)正在英國訪問，他目睹了牛頓的葬禮，十分感嘆牛頓所獲得的殊榮。他是這樣描寫的：“他是像一位深受自己的臣民愛戴的國王一樣被安葬的。在他之前，是沒有哪一位科學(xué)家享受如此殊榮的。在他之后，受到如此厚葬的也將會(huì)是屈指可數(shù)的?！?科學(xué)簡史 他在辭世之前曾簡短地評(píng)價(jià)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(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)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

10、發(fā)現(xiàn)?！睂?duì)牛頓的評(píng)價(jià) 英國著名詩人在他的墓碑上鐫刻著銘言：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。對(duì)牛頓的評(píng)價(jià) 1942年愛因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生 300周年而寫的文章，對(duì)牛頓的一生作如下的評(píng)價(jià)：“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭的舞臺(tái)上一幕才能理解他”。依據(jù)教材，結(jié)合以上材料，就應(yīng)該怎樣評(píng)價(jià)牛頓談?wù)勀愕目捶?。?duì)牛頓的評(píng)價(jià)四、評(píng)價(jià)牛頓劍橋大學(xué)校園 創(chuàng)建了經(jīng)典力學(xué)的理論體系，在光學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)研究方面也做出劃時(shí)代發(fā)明和發(fā)現(xiàn)；其科研與思維方法極大的推動(dòng)了其它學(xué)科的研究和發(fā)展（牛頓將實(shí)驗(yàn)作為得出科學(xué)概念的主要途徑，牛頓是第一個(gè)充分使用這種方法的人）。被稱為“近代科學(xué)之父

11、”。 牛頓力學(xué)體系為英國工業(yè)革命提供科學(xué)理論，并促進(jìn)了啟蒙運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步發(fā)展四、評(píng)價(jià)牛頓1、成就及地位：牛頓數(shù)學(xué)橋是劍橋大學(xué)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(gè)接口，如果以一個(gè)接口用一枚鐵釘來計(jì)算，那么至少需要 10299枚鐵釘。但牛頓把所有鐵釘都倒進(jìn)了河里，整座橋沒用一枚鐵釘，這就是數(shù)學(xué)的奇妙。多少年來，劍橋數(shù)學(xué)系的高才生們都?jí)粝虢馄茢?shù)學(xué)橋的奧秘，換句話說就是想在紙頭上造一座跟數(shù)學(xué)橋一模一樣的橋。但如愿者無一。多數(shù)人設(shè)計(jì)出來的橋至少需要上千枚鐵釘才能達(dá)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(gè)冰島人，他創(chuàng)造了有史以來的最好成績，把鐵釘數(shù)減少

12、到561枚。 晚年的困惑晚年的牛頓開始致力于對(duì)神學(xué)的研究，他否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用，虔誠地相信上帝，埋頭于寫以神學(xué)為題材的著作。當(dāng)他遇到難以解釋的天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，竟提出了“神的第一推動(dòng)力”的謬論。他說，“上帝統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏他、崇拜他?！?0歲以后，他把興趣逐漸轉(zhuǎn)向政治、化學(xué)（賤金屬變成黃金）、神學(xué)問題，寫了近200萬言的著作，毫無價(jià)值。隨著科學(xué)聲譽(yù)的提高，牛頓的政治地位也得到了提升。1689年，他被當(dāng)選為國會(huì)中的大學(xué)代表。作為國會(huì)議員，牛頓逐漸開始疏遠(yuǎn)給他帶來巨大成就的科學(xué)。他不時(shí)表示出對(duì)以他為代表的領(lǐng)域的厭惡。這就給他后半生帶來不少爭論和麻煩。晚年的困惑機(jī)械決定論對(duì)啟蒙思想及某些社會(huì)

13、科學(xué)研究產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。 四、評(píng)價(jià)牛頓牛頓是英國物理家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，是經(jīng)典力學(xué)建立者。17C科學(xué)革命中所涌現(xiàn)出來最偉大的科學(xué)家，也是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。2、局限性：3、總評(píng)：1、我的成就，當(dāng)歸功于精微的思索。2、你若想獲得知識(shí)，你該下苦功；你若想獲得食物，你該下苦功；你若想得到快樂，你也該下苦功，因?yàn)樾量嗍谦@得一切的定律。3、聰明人之所以不會(huì)成功，是由于他們?nèi)狈?jiān)韌的毅力。4、勝利者往往是從堅(jiān)持最后五分鐘的時(shí)間中得來成功。牛頓名言 材料一 予觀雁蕩諸峰，皆峭拔險(xiǎn)怪，上聳千尺，穹崖巨谷，不類他山，皆包在諸谷中，自嶺外望之，都無所見；至谷中則森然干霄。原其理，當(dāng)是為谷中大水沖

14、激，沙土盡去，唯巨石巋然挺立耳。日月之形如丸。何以知之？以月盈虧可驗(yàn)也。如一彈丸，以粉涂其半，側(cè)視之，則粉處如鉤；對(duì)視之，則正圓，此有以知其如丸也。 -摘自沈括夢溪筆談材料二 中國傳統(tǒng)的歷法是陰陽合歷，節(jié)氣與月份的關(guān)系并不固定，而節(jié)氣對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等活動(dòng)有著很大影響。因此，為使節(jié)氣與月份建立起相對(duì)固定的關(guān)系，沈括大膽提出了一種純陽歷的歷日制度，即十二節(jié)氣歷法。這種歷法可以說是歷法史上帶有革命性的創(chuàng)意。它完全以太陽視運(yùn)動(dòng)為計(jì)算依據(jù)，按節(jié)氣定歷，即簡便易算，又有利于農(nóng)事活動(dòng)的安排。但由于這種純陽歷否定了中國幾千年傳統(tǒng)的陰陽合歷，不可避免的招致“怪怨攻罵”而難以實(shí)行?？墒?，沈括滿有信心的說“然異時(shí)必有用

15、予之說者?！比缃瘢澜缤ㄓ玫年枤v，其實(shí)質(zhì)與沈括的“十二節(jié)氣歷”是很相似的。 -摘編自白壽彝總主編中國通史（1）根據(jù)材料一、二，概括指出沈括進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)使用的方法。（6分）（2）根據(jù)材料一、二，指出沈括作為科學(xué)家所具有的素質(zhì)。（9分）答案：（1）實(shí)地考察：模擬實(shí)驗(yàn)；總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律。（2）具有積極探索的精神，勤于思考；掌握科學(xué)的研究方法，注重實(shí)踐；突破陳見，勇于創(chuàng)新。1、牛頓提出的物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(jì)牛頓力學(xué)體系產(chǎn)生原因有 生產(chǎn)的迅速發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)理論提出了迫切要求伽俐略等人的研究已有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)牛頓個(gè)人的偉大天才和所做出的巨大努力同時(shí)代眾多著名科學(xué)家協(xié)同一致的通力合作 A、B、 C、D、跟蹤訓(xùn)練3、實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次飛躍的是A、電磁學(xué)理論的建立B、進(jìn)化論的出現(xiàn)C、牛頓力學(xué)的建立D、日心說的提出4、科學(xué)巨著自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的作者是A、牛頓B、達(dá)爾文C、萊布尼茨 D、哥白尼5、下列關(guān)于牛頓的評(píng)述不正確的是A、牛頓被譽(yù)為“近代科學(xué)開創(chuàng)者”B、牛頓的三大成就是萬有引力定律、微積分學(xué)和對(duì)光的分析 C、牛頓的力學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代工程力學(xué)和技術(shù)的理論基礎(chǔ)D、牛頓的熱學(xué)和力學(xué)引發(fā)了以英國工業(yè)革命為起點(diǎn)的第二次技術(shù)革命6、近代科學(xué)體系形成的標(biāo)志是A、 牛頓的力學(xué)體系B、微積分的發(fā)