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2019-2020年高中歷史 第18課 近代科學(xué)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(xué)期間，悉心鉆研歐幾里得和笛卡兒的幾何學(xué)，發(fā)現(xiàn)了代數(shù) 定理。這些都為牛頓后來在數(shù)學(xué)領(lǐng)域做出貢獻奠定了堅實的基礎(chǔ)。 2、牛頓在家鄉(xiāng)居住的兩年，是牛頓一生中科學(xué)研究領(lǐng)域最旺盛的時期，這期間成就他最高的數(shù)學(xué)成就 ，發(fā)現(xiàn)了日光的組成，并開始研究物理學(xué)上的 問題。 二、萬有引力定律 1、在牛頓以前，天文學(xué)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(xué)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(xué)的 和 定律，為經(jīng)典力學(xué)規(guī)定了一套基本概念。人們把“牛頓力學(xué)”體系的建立當(dāng)做近代科學(xué)體系形成的標(biāo)志。 三、晚年的困惑 1、 晚年的牛頓轉(zhuǎn)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(xué)發(fā)展史是一個極其重要的時期，是一個產(chǎn)生科學(xué)巨人的時代，是 科學(xué)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(xué)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(xué)大踏步地向前發(fā)展。 請回答：天文學(xué)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(yuǎn)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(rèn)為“不花在研究上的時間都是損失”。 結(jié)合材料回答：牛頓的哪些品質(zhì)值得我們學(xué)習(xí)？ 【思路點撥】 1、任何新事物的發(fā)展都不一帆風(fēng)順的，科學(xué)的發(fā)展也有一個艱辛的歷程；科學(xué)需要許多科學(xué)家的艱辛努力，甚至畢生的精力或生命；中世紀(jì)的歐洲基督教神學(xué)是阻礙科技發(fā)展的最大阻力；科學(xué)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(xué)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(xué)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(jì)牛頓力學(xué)體系產(chǎn)生原因有 ①生產(chǎn)的迅速發(fā)展對基礎(chǔ)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(chǔ)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(xué)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(xué)史上第一次飛躍的是 A、電磁學(xué)理論的建立 B、進化論的出現(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、達爾文 C、萊布尼茨 D、哥白尼 5、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)明C、伽俐略開創(chuàng)了近代試驗科學(xué) D、開普勒發(fā)現(xiàn)了三大定律 6、下列關(guān)于牛頓的評述不正確的是 A、牛頓被譽為“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)革命為起點的第二次技術(shù)革命 7、 為牛頓后來在數(shù)學(xué)領(lǐng)域做出貢獻奠定堅實基礎(chǔ)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(jì)對人類解釋與預(yù)見物理學(xué)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(xué)體系 D、發(fā)現(xiàn)了萬有引 9、第一次證明牛頓力學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(zhuǎn)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(yīng)的行星運行軌跡數(shù)學(xué)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(zhuǎn)，不致行星遠(yuǎn)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(shè)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(fù)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(fù)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(fù)雜，由于計算量太過龐大，無法用計算來證明，但可以預(yù)見整個太陽系應(yīng)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(yīng)該有一個復(fù)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(zhuǎn)。這就是牛頓為何老年信奉神學(xué)的原因。 后來，直到到了18世紀(jì)，法國出來個偉大的科學(xué)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(jié)構(gòu)的原理。 順便分析一下牛頓為何信奉神學(xué)的另外原因，牛頓自小是個孤兒，愛好單調(diào)，性格孤僻，脾氣暴躁，工作有偏致狂傾向。他在科學(xué)上做出了無與倫比的貢獻，但在處理人事關(guān)系上做的極不好，一生沒有一個朋友，一生沒有結(jié)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(xué)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(xué)的數(shù)學(xué)原理》、三大定律、萬有引力；4、自然科學(xué)、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(xué)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(xué)的精神等；客觀條件：西歐思想解放運動提供思想基礎(chǔ)；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(xué)家：愛動腦筋，動手能力非常強；進入大學(xué)后潛心研究科學(xué)，發(fā)現(xiàn)了代數(shù)二項式定理，為牛頓后來在數(shù)學(xué)領(lǐng)域做出貢獻奠定了堅實的基礎(chǔ)。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(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出力學(xué)的三大定律和萬有引力定律，奠定了經(jīng)典物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，標(biāo)志著近代科學(xué)形成。牛頓終于成為一個偉大的科學(xué)家。