高中歷史 第六單元 杰出的科學(xué)家 課時(shí)4 近代科學(xué)之父牛頓學(xué)案 新人教版選修4

1、學(xué)案4近代科學(xué)之父牛頓課標(biāo)要求了解牛頓的成長(zhǎng)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。一、早期科學(xué)發(fā)明與創(chuàng)造1學(xué)習(xí)生涯(1)中學(xué)時(shí)代：開(kāi)始進(jìn)行科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異。(2)大學(xué)時(shí)代：開(kāi)始接觸到大量的自然科學(xué)著作，除了師從著名學(xué)者巴羅教授學(xué)習(xí)外，還自學(xué)笛卡兒等人的數(shù)學(xué)著作。提出了二項(xiàng)式定理以及微積分的初步算法。2早期成就(1)光學(xué)成就自制折射望遠(yuǎn)鏡，對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行反射實(shí)驗(yàn)，證明日光即白光是由七色光組成的。進(jìn)一步說(shuō)明物體顏色的形成原理，奠定了光譜學(xué)的基礎(chǔ)。在關(guān)于光和色的新理論中提出光的本質(zhì)是微粒的見(jiàn)解，與荷蘭物理學(xué)家惠更斯的“波動(dòng)說(shuō)”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。(2)天文學(xué)成就：制成世界上

2、第一架反射望遠(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。教材互補(bǔ)牛頓出生的時(shí)代，正是歐洲的自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)發(fā)生巨大變革的時(shí)代。(人民版)在牛頓以前，天文學(xué)家開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)了行星繞日運(yùn)動(dòng)的三大定律，伽利略也發(fā)現(xiàn)了力學(xué)的一些基本原理。牛頓繼承了我們的工作，設(shè)法通過(guò)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出地球?qū)υ铝恋囊Α?岳麓版)二、發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律1含義宇宙中一切物體之間，都存在著一種相互吸引的作用力，就是萬(wàn)有引力。2提出1687年，在其著作自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理一書(shū)中，確定了解決萬(wàn)有引力問(wèn)題的物體運(yùn)動(dòng)三定律，闡明了萬(wàn)有引力的概念并把它應(yīng)用到天文學(xué)中。3意義這一定律后來(lái)成為天文學(xué)上的基礎(chǔ)定律，極大地推動(dòng)了人們對(duì)天體

3、運(yùn)動(dòng)的研究。知識(shí)拓展牛頓運(yùn)動(dòng)三大定律牛頓第一定律，又稱慣性定律一切物體在不受外力作用時(shí)，總是保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓第二定律，又稱加速度定律物體運(yùn)動(dòng)的加速度與作用于物體上所有外力的合力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與外合力的方向相同。牛頓第三定律，又稱作用反作用定律兩個(gè)物體間的作用力和反作用力總是在同一直線上，大小相等，方向相反。深化探究材料在牛頓描述的世界中，處處充滿了井然有序的規(guī)律和法則于是更多的人開(kāi)始建立這樣一種世界觀：既然物質(zhì)世界有著如此的自然規(guī)律，那么在人類社會(huì)的發(fā)展中，也應(yīng)該有類似的規(guī)律存在，只要能將牛頓破解自然之謎的科學(xué)方法運(yùn)用

4、于人類社會(huì)，那么社會(huì)發(fā)展的規(guī)律也能被掌握。大國(guó)崛起思考(1)牛頓描述的世界有哪些規(guī)律和法則？(2)牛頓是從哪些方面破解自然之謎的？(3)牛頓的偉大發(fā)現(xiàn)對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了什么重大影響？(4)牛頓取得偉大成就的原因有哪些？答案(1)運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律。(2)數(shù)學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和天文學(xué)等。(3)是人類對(duì)自然規(guī)律的第一次系統(tǒng)概括和總結(jié)，推動(dòng)了科學(xué)、理性觀念的確立和傳播，極大地促進(jìn)了人類的思想解放。為工業(yè)革命的開(kāi)展提供了理論基礎(chǔ)，促進(jìn)了“蒸汽時(shí)代”的到來(lái)。(4)客觀：文藝復(fù)興和宗教改革促進(jìn)了人們的思想解放；資本主義的發(fā)展為科學(xué)發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)和發(fā)展動(dòng)力；伽利略、開(kāi)普勒、笛卡兒等前人科學(xué)成果的奠

5、基。主觀：牛頓的個(gè)人努力。三、勤奮的探索與科學(xué)的研究方法1勤奮的探索精神從學(xué)生時(shí)代起，就養(yǎng)成了勤奮學(xué)習(xí)的習(xí)慣；在科學(xué)研究上，是一個(gè)專注的科學(xué)家和勤奮的探索者。2科學(xué)的研究方法以實(shí)驗(yàn)作為得出科學(xué)概念的方法，這種方法被后人總結(jié)為“歸納演繹法”。3嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度在實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論后，還要在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中證明自己所得結(jié)論的正確性。重點(diǎn)精講牛頓力學(xué)體系的意義(1)牛頓力學(xué)體系正確地反映了客觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，它把過(guò)去一向認(rèn)為是截然無(wú)關(guān)的地球上的物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律概括在一個(gè)統(tǒng)一的理論之中，實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)的第一次理論性的大綜合。(2)這是人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的一個(gè)飛躍。牛頓力學(xué)是整個(gè)物理學(xué)和天文學(xué)的

6、基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代一切機(jī)械、土木建筑、交通運(yùn)輸?shù)裙こ碳夹g(shù)的理論基礎(chǔ)。歸納總結(jié)牛頓成功的因素牛頓虛懷若谷、謙虛好學(xué)，具有勇于探索的精神，甘于寂寞、獻(xiàn)身科學(xué)的精神；使用科學(xué)的研究方法，吸取前人的研究成果等。深化探究材料我的成就，當(dāng)歸功于精微的思索。牛頓你若想獲得知識(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(lè)，你也該下苦功，因?yàn)樾量嗍谦@得一切的定律。牛頓如果說(shuō)我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)檎驹诰奕思缟系木壒?。牛頓思考(1)牛頓如何看待自己的成就？有哪些巨人的肩膀托起了牛頓的成就？(2)牛頓力學(xué)體系在物理學(xué)史上的地位如何？(3)牛頓身上有哪些優(yōu)秀品質(zhì)？答案(1)是建立在前人偉大成就的基礎(chǔ)之上，是

7、辛苦工作與精微思考結(jié)合的產(chǎn)物；巴羅教授、笛卡兒、伽利略、哥白尼、開(kāi)普勒。(2)長(zhǎng)期居于物理學(xué)的統(tǒng)治地位。(3)勤奮的探索精神、虛懷若谷的謙虛態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度。11642年，牛頓出生在英國(guó)北部的一個(gè)名叫烏爾索普的小村莊，此時(shí)的英國(guó)社會(huì)()處在資產(chǎn)階級(jí)革命的風(fēng)暴之中資本主義已有了一定程度的發(fā)展工業(yè)革命蓬勃興起已掌握了世界海上霸權(quán)abcd答案a2觀察下圖，牛頓通過(guò)反射望遠(yuǎn)鏡反復(fù)觀察后大膽預(yù)言()牛頓手制的望遠(yuǎn)鏡a日光是由七種顏色組成b光的本質(zhì)是微粒c行星運(yùn)轉(zhuǎn)軌道是橢圓形d地球不是正球體答案d解析牛頓利用自制的反射望遠(yuǎn)鏡，在考察行星運(yùn)動(dòng)和分析潮汐現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，預(yù)言地球不是正球體。31718世紀(jì)

8、，西方物理學(xué)界關(guān)于光的兩大基本理論是()a牛頓的“微粒說(shuō)”和惠更斯的“波動(dòng)說(shuō)”b牛頓的“微粒說(shuō)”和惠更斯的“電磁波說(shuō)”c牛頓的“波動(dòng)說(shuō)”和惠更斯的“微粒說(shuō)”d牛頓的“波動(dòng)說(shuō)”和麥克斯韋的“電磁波說(shuō)”答案a解析本題主要考查學(xué)生再認(rèn)再現(xiàn)歷史知識(shí)的能力。牛頓在關(guān)于光和色的新理論這篇論文中提出了光的“微粒說(shuō)”，與惠更斯的“波動(dòng)說(shuō)”共同構(gòu)成光的兩大基本理論。4下列關(guān)于牛頓的說(shuō)法正確的有()牛頓的萬(wàn)有引力定律的提出是建立在哥白尼、開(kāi)普勒等人的研究成果的基礎(chǔ)之上的牛頓的萬(wàn)有引力定律后來(lái)成為天文學(xué)上的基礎(chǔ)定律牛頓經(jīng)典力學(xué)體系建立的標(biāo)志是自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理的出版牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的核心是萬(wàn)有引力定律abcd答案

9、d解析牛頓在了解哥白尼、伽利略和開(kāi)普勒等人在天文學(xué)方面的研究成果的基礎(chǔ)之上，提出了萬(wàn)有引力定律，這一定律極大地推動(dòng)了人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的研究。1687年，牛頓的劃時(shí)代科學(xué)巨著自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理出版，他確定了解決萬(wàn)有引力問(wèn)題的物體運(yùn)動(dòng)三定律，闡明萬(wàn)有引力的概念并把它應(yīng)用到天文學(xué)中，從而確立牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的權(quán)威性，其核心就是萬(wàn)有引力定律。5牛頓說(shuō)，我是大海邊拾貝殼的孩子，真理才是汪洋大海，我的發(fā)現(xiàn)是站在巨人肩上。這反映出他的優(yōu)秀品質(zhì)是()a愛(ài)國(guó)主義精神b謙虛態(tài)度c勤奮的探索精神d獻(xiàn)身精神答案b解析在真理面前是個(gè)孩子，站在巨人的肩膀上，這些說(shuō)法體現(xiàn)了牛頓的謙虛態(tài)度。學(xué)思之窗你怎樣看待牛頓的學(xué)習(xí)方法？

10、提示牛頓通過(guò)做實(shí)驗(yàn)、記筆記，積累知識(shí)；對(duì)知識(shí)進(jìn)行分類。這樣的學(xué)習(xí)方法與當(dāng)時(shí)的“歸納演繹”科學(xué)研究方法是一致的。牛頓用學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)去研究宇宙，去設(shè)計(jì)更多的實(shí)驗(yàn)方法。這說(shuō)明僅僅掌握已有的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該采取各種方法去獲得事物的規(guī)律，從而獲得新知識(shí)，或發(fā)現(xiàn)新規(guī)律。閱讀與思考提示柏拉圖、亞里士多德這對(duì)師生是希臘先哲的代表人物。亞里士多德的名言：“吾愛(ài)吾師，但更愛(ài)真理。”表明他非常尊敬老師，但并不因此而放棄自己的獨(dú)立思考。表明真理高于一切。而牛頓把柏拉圖、亞里士多德當(dāng)成自己的朋友，但更好的朋友是真理，表明牛頓的成就是在前代偉人成果基礎(chǔ)上取得的，但牛頓的新成果更加接近真理?；A(chǔ)達(dá)標(biāo)1勤奮和善于鉆研是牛頓

11、的性格，有人對(duì)他在大學(xué)時(shí)代取得的某項(xiàng)成就評(píng)價(jià)時(shí)說(shuō)，“即使牛頓沒(méi)有別的成就，僅這個(gè)也足以使他在科學(xué)史上留下不朽之名”。該人所評(píng)價(jià)的牛頓的成就是()a提出二項(xiàng)式定理b制成折射望遠(yuǎn)鏡c發(fā)現(xiàn)天體運(yùn)行規(guī)律d提出萬(wàn)有引力定律答案a解析大學(xué)時(shí)代的牛頓，提出了數(shù)學(xué)上的二項(xiàng)式定理和微積分的初步解決方法。2關(guān)于行星為什么按一定軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行這一困擾許多天文學(xué)家的問(wèn)題，牛頓經(jīng)過(guò)思考和實(shí)驗(yàn)，得出了()a萬(wàn)有引力定律b慣性定律c加速度定律d作用與反作用定律答案a3下圖是自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理的書(shū)影。此書(shū)出版的最重大意義是()a沉重打擊了上帝創(chuàng)造萬(wàn)物說(shuō)b建立了完整的牛頓力學(xué)體系c標(biāo)志著近代物理學(xué)正式誕生d推翻了宗教神學(xué)的理

12、論基礎(chǔ)答案b解析自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理對(duì)自然界的力學(xué)現(xiàn)象作出了系統(tǒng)的、合理的說(shuō)明，從而完成了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合，標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。4科學(xué)技術(shù)是人類探索自然的產(chǎn)物，一般認(rèn)為我們今天所理解的科學(xué)和技術(shù)形成于17世紀(jì)。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牛頓力學(xué)的建立c進(jìn)化論的出現(xiàn)d量子力學(xué)的建立答案b解析牛頓力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)體系形成，因此也可稱為物理學(xué)史上第一次飛躍。5牛頓在總結(jié)自己成功的經(jīng)驗(yàn)時(shí)說(shuō)：“自己并沒(méi)有什么特別的方法，只不過(guò)對(duì)一件事能夠用很長(zhǎng)時(shí)間加以考慮?！睂?shí)際上，他的成功得益于()勤奮的探索精神近代的科學(xué)研究方法奮不顧身的革命精神嚴(yán)肅的

13、科學(xué)態(tài)度abcd答案c解析牛頓是英國(guó)杰出的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，他所取得的成就依賴于，而奮不顧身的革命精神在牛頓身上并未體現(xiàn)出來(lái)，故排除。能力提升6閱讀下列材料：材料一正是在物理學(xué)領(lǐng)域，牛頓進(jìn)行了最有意義的研究。在這方面，他以伽利略的研究為基礎(chǔ)，將后者的成果發(fā)展到輝煌的頂點(diǎn)。伽利略主要關(guān)心的是地球的運(yùn)動(dòng)，牛頓則發(fā)現(xiàn)了有關(guān)宇宙本身的定律。材料二伽利略發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)中的物體若無(wú)一定的外力使它轉(zhuǎn)向，便做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這一發(fā)現(xiàn)要求人們必須解釋：為什么行星不易直線飛離，而趨于落向太陽(yáng)，結(jié)果形成其橢圓形的軌道；為什么月亮同樣趨于落向地球。材料三牛頓已發(fā)現(xiàn)了一個(gè)數(shù)學(xué)上能證實(shí)的根本的宇宙規(guī)律實(shí)際上，自然界好

14、像是一個(gè)巨大的機(jī)械裝置，按照通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、測(cè)量和計(jì)算可予以確定的某些自然法則進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)因而牛頓的物理學(xué)分析方法現(xiàn)今開(kāi)始不僅被應(yīng)用于物質(zhì)世界，而且被應(yīng)用于思想知識(shí)的整個(gè)領(lǐng)域及人類社會(huì)。正如伏爾泰(法國(guó)著名的啟蒙思想家)所說(shuō)的，“整個(gè)自然界、所有行星竟會(huì)服從永恒的法則，而且一種身高5尺的小動(dòng)物竟能不顧這些法則，完全按照自己的怪想隨心所欲地行動(dòng)，這是非常奇異的”。尋找決定人類事物的這些永恒法則，是法國(guó)革命之前的所謂的啟蒙運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)。以上材料均摘自(美)斯塔夫里阿諾斯全球通史請(qǐng)回答：(1)據(jù)材料一、二，簡(jiǎn)要指出牛頓經(jīng)典力學(xué)誕生的客觀條件。(2)牛頓物理分析方法的特征是什么？(3)據(jù)材料三并結(jié)合所學(xué)知識(shí)

15、指出牛頓經(jīng)典力學(xué)產(chǎn)生的影響。答案(1)繼承前人的科研成果；科技自身發(fā)展的要求。(2)利用數(shù)學(xué)做完整的推演；注重實(shí)驗(yàn)。(3)牛頓經(jīng)典力學(xué)開(kāi)創(chuàng)了物理學(xué)的新時(shí)代，推動(dòng)了近代科學(xué)的發(fā)展；對(duì)社會(huì)意識(shí)形態(tài)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響，為啟蒙思想家探求人類社會(huì)的法則提供了科學(xué)理論依據(jù)。解析伽利略的科學(xué)研究為經(jīng)典力學(xué)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)科學(xué)自身的發(fā)展也要求沖破前人的局限，這是牛頓力學(xué)產(chǎn)生的客觀條件；近代自然科學(xué)區(qū)別于傳統(tǒng)科學(xué)的顯著特征是數(shù)學(xué)的證實(shí)和“觀察、實(shí)驗(yàn)”的測(cè)定；從材料三中，不難看出自然科學(xué)對(duì)思想解放的促進(jìn)作用。7閱讀下列材料，回答問(wèn)題。愛(ài)因斯坦說(shuō)，在牛頓時(shí)代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造能力的人在那個(gè)時(shí)代所能發(fā)現(xiàn)的唯一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導(dǎo)我們的物理學(xué)思想。(1)“牛頓時(shí)代”是什么樣的時(shí)代？(2)牛頓在物理學(xué)上有什么貢獻(xiàn)？(3)有人認(rèn)為相對(duì)論的建立使牛頓在歷史上的光輝被抹掉了。你認(rèn)為這種觀點(diǎn)是否正確？為什么？答案(1)17世紀(jì)中葉至18世紀(jì)