高中歷史6.4近代科學(xué)之父牛頓教案新人教版選修

PAGE第4課近代科學(xué)之父牛頓【課程標(biāo)準(zhǔn)解讀】[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)他們?cè)谏鐣?huì)發(fā)展中的作用。[課標(biāo)解讀]基本目標(biāo)是掌握牛頓早期的科學(xué)發(fā)明與創(chuàng)造、萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)、勤奮的探索和科學(xué)的研究方法等基本內(nèi)容。能力目標(biāo)是通過(guò)這些活動(dòng)和成就了解牛頓的科學(xué)精神和對(duì)世界科技發(fā)展起到的巨大推動(dòng)作用?？疾榈闹攸c(diǎn)是經(jīng)典力學(xué)體系的地位和作用，往往與愛(ài)因斯坦的成就進(jìn)行比較命題。【情境激趣誘思】牛頓數(shù)學(xué)橋牛頓數(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(lái)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(méi)用一枚鐵釘，這就是數(shù)學(xué)的奇妙。多少年來(lái)，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(shuō)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(wú)一。多數(shù)人設(shè)計(jì)出來(lái)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(lái)的最好成績(jī)，把鐵釘數(shù)減少到561枚。【誘思探究】牛頓還有哪些奧秘等待著人們破解？【教材內(nèi)容詳解】一．早期科學(xué)發(fā)明與創(chuàng)造1．求學(xué)生涯：（1）自幼好學(xué)：童年時(shí)代就愛(ài)思考，善于觀察生活，進(jìn)行一些發(fā)明和創(chuàng)造。（2）中學(xué)時(shí)代：開(kāi)始進(jìn)行科學(xué)研究與試驗(yàn)。（3）大學(xué)時(shí)代：中學(xué)畢業(yè)后考入劍橋大學(xué)，接觸大量的自然科學(xué)著作。除師從巴羅教授學(xué)習(xí)外，悉心鉆研笛卡兒等人的數(shù)學(xué)，將牛頓引導(dǎo)到當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)的最前沿——解析幾何與微積分方面。牛頓生活的時(shí)代：1642年，伽利略逝世，也這是這一年，斯圖亞特王朝的國(guó)王查理一世挑起內(nèi)戰(zhàn)，牛頓出生在英國(guó)北部一個(gè)叫烏爾索普的小村莊。牛頓生活的年代是17世紀(jì)中期至18世紀(jì)早期，正是歐洲社會(huì)發(fā)生巨大變革的偉大時(shí)代。資本主義進(jìn)一步發(fā)展，自然科學(xué)有所突破，思想文化繼承了文藝復(fù)興時(shí)期的人文主義，進(jìn)一步發(fā)展為啟蒙運(yùn)動(dòng)時(shí)期的理性主義。2．早期科學(xué)發(fā)明與創(chuàng)造（1）大學(xué)畢業(yè)前：提出了二項(xiàng)式定理以及微積分的初步算法。（2）黃金歲月：1665－1666年，英國(guó)爆發(fā)了一場(chǎng)可怕的鼠疫，牛頓回到鄉(xiāng)下。在鄉(xiāng)下的兩年是牛頓科學(xué)生涯中的黃金歲月，他在光學(xué)、數(shù)學(xué)、力學(xué)等領(lǐng)域的研究都取得了重要進(jìn)展。（3）光學(xué)研究：①制作折射望遠(yuǎn)鏡，對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行反射實(shí)驗(yàn)，證明日光即白色光由七色光組成，還進(jìn)一步說(shuō)明了物體顏色的形成原理，奠定光譜學(xué)的基礎(chǔ)。②1672年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，當(dāng)年遞交論文《關(guān)于光和色的新理論》，提出光的本質(zhì)是微粒的見(jiàn)解，在以后的兩個(gè)世紀(jì)統(tǒng)領(lǐng)西方世界，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。（4）天體研究：制作世界上第一架反射望遠(yuǎn)鏡，使人類對(duì)天體的觀察進(jìn)入了一個(gè)新階段。[學(xué)思同步探究]問(wèn)題探究：閱讀下列材料：材料一P128歷史縱橫。材料二P129學(xué)思之窗。材料三P129歷史縱橫。材料二P130歷史縱橫（上）。請(qǐng)回答：（1）材料一中，少年的牛頓與別的孩子有什么不同？（2）材料二中，你怎樣看待牛頓的學(xué)習(xí)方法？（3）據(jù)材料三，你從牛頓身上學(xué)到了什么？（4）材料四給文明怎樣的啟示？提示：（1）愛(ài)思考，善于觀察，從事發(fā)明活動(dòng)。（2）牛頓的學(xué)習(xí)方法是科學(xué)的。通過(guò)做實(shí)驗(yàn)、記筆記，積累數(shù)據(jù)，并能夠把知識(shí)進(jìn)行分類整理。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。（3）貧窮不是獲得別人同情的資本，只有勤奮學(xué)習(xí)，才能改變自己的命運(yùn)，對(duì)人類做出貢獻(xiàn)。（4）前人的科研成果為后人提供借鑒，后人“站在巨人的肩膀上看的更遠(yuǎn)”。真理是不斷發(fā)展的。例題探究例題1勤奮和善于鉆研是牛頓的性格，有人對(duì)他在大學(xué)時(shí)代取得的某項(xiàng)成就時(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。答案：A二、發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律1．提出萬(wàn)有引力定律（1）基礎(chǔ)：哥白尼、伽利略、開(kāi)普勒等人在天文學(xué)方面的研究成果。（2）方法：反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證。（3）內(nèi)容：宇宙間一切物體之間，都存在著一種相互吸引的作用，這種相互吸引的作用力就是萬(wàn)有引力。（4）意義：后來(lái)成為天文學(xué)上的基礎(chǔ)定律，極大推動(dòng)了人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的研究。萬(wàn)有引力定律：萬(wàn)有引力定律是自然界最普遍的定律之一。它是牛頓在當(dāng)時(shí)天文學(xué)和力學(xué)成就的基礎(chǔ)上，主要是根據(jù)開(kāi)普勒三定律、落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和牛頓第二定律等，對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)和地面上物體的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行長(zhǎng)期觀察和研究所得出的成果。2．出版《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》（1）時(shí)間：1687年。（2）內(nèi)容：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；解釋潮汐現(xiàn)象、地球的圓扁形狀等。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（1）原因：資本主義的發(fā)展為科學(xué)的發(fā)展奠定物質(zhì)基礎(chǔ)和發(fā)展動(dòng)力；文藝復(fù)興解放了人們的思想。成就：在光學(xué)方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明日光由七色光組成，進(jìn)一步說(shuō)明了物體顏色的形成原理，從而奠定了光譜學(xué)的基礎(chǔ)，并提出光的“微粒說(shuō)”；在力學(xué)方面，提出了物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定力，用數(shù)學(xué)表達(dá)式把伽利略和開(kāi)普勒等人提出的零散的理論加以科學(xué)整理，形成一個(gè)完整的力學(xué)理論體系，萬(wàn)有引力定律成為天文學(xué)的基礎(chǔ)定律。（2）科學(xué)的進(jìn)步需要適宜的社會(huì)環(huán)境；成功需要謙虛的態(tài)度，勤奮探索的科研精神等；貧窮不是個(gè)人的恥辱，反而可以磨練個(gè)人的意志品質(zhì)。三、勤奮的探索與科學(xué)的研究方法1．勤奮的探索精神：在科學(xué)研究上，牛頓是一個(gè)十分專注的科學(xué)家，同時(shí)也是以為勤奮的探索者。2、方法科學(xué)：牛頓的科學(xué)方法被后人總結(jié)為“歸納－演繹”法。牛頓的偉大成就：牛頓是英國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家，被稱為“近代科學(xué)之父”。在天文學(xué)方面，1672年牛頓創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡；他還解釋了潮汐的現(xiàn)象，指出潮汐的大小不但同朔望月有關(guān)，而且與太陽(yáng)的引力也有關(guān)系；另外，牛頓從理論上推測(cè)出地球不是球體，而是兩極稍扁、赤道略鼓，并由此說(shuō)明了歲差現(xiàn)象等。在物理學(xué)上，牛頓基于伽利略、開(kāi)普勒等人的工作，創(chuàng)立了三個(gè)運(yùn)動(dòng)基本定律和萬(wàn)有引力定律，并建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系。在數(shù)學(xué)上，牛頓提出了“牛頓二項(xiàng)式定理”，并和萊布尼茨幾乎同時(shí)創(chuàng)立了微積分學(xué)。在光學(xué)方面，牛頓發(fā)現(xiàn)白色日光由不同顏色的光構(gòu)成，并制成“牛頓色盤(pán)”；關(guān)于光的本性，牛頓創(chuàng)立了光的“微粒說(shuō)”。在牛頓的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，他用數(shù)學(xué)解釋了哥白尼的日心說(shuō)和天體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。[學(xué)思同步探究]問(wèn)題探究：閱讀下列材料：材料一P131歷史縱橫。材料二P132學(xué)思之窗。請(qǐng)回答：（1）從材料一中你感受到牛頓的什么精神？（2）據(jù)材料二，牛頓以怎樣的態(tài)度看待他取得的成就？在他身上我們能夠?qū)W到科學(xué)家的哪些優(yōu)秀品質(zhì)？提示：（1）專注與忘我精神。（2）牛頓對(duì)待自己取得的成績(jī)是很謙虛的。我們可以從科學(xué)家身上學(xué)到虛懷若谷的謙虛態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度，還有勤奮的探索精神等。例題探究例題3閱讀下列材料：材料一恩格斯說(shuō)：“牛頓由于發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律而創(chuàng)立了天文學(xué)，由于進(jìn)行光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于創(chuàng)立了二項(xiàng)式定理和無(wú)限理論而創(chuàng)立了科學(xué)數(shù)學(xué)，由于認(rèn)識(shí)了力學(xué)的本性而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)?！辈牧隙ｎD曾說(shuō)過(guò)：“假如我有一點(diǎn)微小的成就的話，沒(méi)有其他秘訣，唯有勤奮而已?！闭?qǐng)回答：（1）通過(guò)恩格斯對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)，我們能了解牛頓的哪些成就？（2）根據(jù)材料二和所學(xué)知識(shí)回答，牛頓取得這些成就的主要原因是什么?解析：（1）直接從材料中提取答案就可以了。（2）要結(jié)合材料二和所學(xué)知識(shí)綜合分析回答。答案：（1）發(fā)現(xiàn)代數(shù)二項(xiàng)式定理，發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)光的組成，提出了力學(xué)的三大定律和萬(wàn)有引力定律，為經(jīng)典力學(xué)規(guī)定了一套基本概念。（2）謙虛的態(tài)度，勤奮探索的科研精神?！揪C合探究提升】[知識(shí)結(jié)構(gòu)][知能整合]1．牛頓是“近代科學(xué)之父”的原因（1）牛頓是英國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家。（2）在天文學(xué)方面，他解釋了潮汐現(xiàn)象，指出潮汐的大小不但同朔望月有關(guān)，而且與太陽(yáng)的引力也有關(guān)系；牛頓從理論上推測(cè)出地球不是球體，而是兩極稍扁、赤道略鼓，并由此說(shuō)明了歲差現(xiàn)象等。（3）在物理學(xué)上，牛頓基于伽利略、開(kāi)普勒等人的工作，建立了三條運(yùn)動(dòng)基本定律和萬(wàn)有引力定律，并建立了經(jīng)典力學(xué)的理論體系。（4）在數(shù)學(xué)上，牛頓創(chuàng)立了“牛頓二項(xiàng)式定理”，并和萊布尼茨幾乎同時(shí)創(chuàng)立了微積分學(xué)。（5）在光學(xué)方面，牛頓發(fā)現(xiàn)白色日光由不同顏色的光構(gòu)成，并制成“牛頓色盤(pán)”；關(guān)于光的本性，牛頓創(chuàng)立了光的“微粒說(shuō)”。在牛頓的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，他用數(shù)學(xué)解釋了哥白尼的日心說(shuō)和天體運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。（6）牛頓力學(xué)體系的建立是近代科學(xué)形成的標(biāo)志，是人類認(rèn)識(shí)史上對(duì)自然規(guī)律的第一次概括和總結(jié)。例1牛頓為后世留下了寶貴的財(cái)富，包括①經(jīng)典力學(xué)體系②科學(xué)的數(shù)學(xué)表達(dá)方法③嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度④勤奮的探索精神A．①②B．③④C．①②③D．①②③④解析：經(jīng)典力學(xué)體現(xiàn)和科學(xué)的數(shù)學(xué)表達(dá)方法是牛頓為我們留下的科技財(cái)富，嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度和勤奮的探索精神是牛頓為我們留下的寶貴精神財(cái)富。答案：D點(diǎn)評(píng)：本題的解題關(guān)鍵在于全面、熟練掌握牛頓在近代科學(xué)方面的貢獻(xiàn)。2．明清時(shí)期中西方科技發(fā)展的差異（1）約從15世紀(jì)后半期開(kāi)始，近代科學(xué)在西歐興起，我國(guó)的科技不但被西方迅速趕上和超過(guò)，而且日益走向沒(méi)落。（2）在內(nèi)容上，中國(guó)在科學(xué)上的主要成就屬于應(yīng)用科學(xué)，如《本草綱目》等，西方科學(xué)家研究的重點(diǎn)是對(duì)事物及其規(guī)律的探索。（3）在研究方法上，西方科學(xué)家進(jìn)行的研究注重實(shí)驗(yàn)方法，而中國(guó)主要采取傳統(tǒng)的整理典籍和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的方法。16世紀(jì)中西科學(xué)在內(nèi)容和方法上的差別，正是近代科學(xué)與傳統(tǒng)科學(xué)本質(zhì)差別的具體體現(xiàn)。例2在西方，火藥、指南針和印刷術(shù)對(duì)于推翻封建統(tǒng)治、開(kāi)拓世界市場(chǎng)、推動(dòng)科學(xué)革命發(fā)揮了重要作用，但它們?cè)诿髑鍟r(shí)期的中國(guó)卻未能推進(jìn)社會(huì)變革。其重要原因之一在于當(dāng)時(shí)的中國(guó)（）A．固守農(nóng)耕自然經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方式B．受到西方殖民者和俄國(guó)侵?jǐn)_C．國(guó)家分裂，國(guó)力衰弱D．經(jīng)濟(jì)停滯倒退解析：本題旨在考查中國(guó)古代三大發(fā)明在東西方所起不同作用的原因以及對(duì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定上層建筑這一原理的理解運(yùn)用。C項(xiàng)明顯錯(cuò)誤；D項(xiàng)‘‘停滯倒退”的敘述不確切，明清時(shí)期的資本主義萌芽發(fā)展緩慢，但封建經(jīng)濟(jì)卻繼續(xù)發(fā)展；B項(xiàng)是外因。答案：A點(diǎn)評(píng)：東西方科技的差異，在于東西政治、經(jīng)濟(jì)、思想文化等諸方面的差異。從整體上看，中國(guó)固守農(nóng)耕經(jīng)濟(jì)，不斷強(qiáng)化專制統(tǒng)治，而西方走上了發(fā)展資本主義的道路，不斷地對(duì)外侵略擴(kuò)張。【本課綜合演練】1．觀察右圖，牛頓通過(guò)反射望遠(yuǎn)鏡反復(fù)觀察后大膽預(yù)言（）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。2．下列對(duì)牛頓力學(xué)體系的相關(guān)表述正確的是（）①其內(nèi)容包括物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律②它是對(duì)自然規(guī)律的第一次理論性的概括和總結(jié)③它標(biāo)志著近代科學(xué)的形成④它是物理學(xué)絕對(duì)權(quán)威的理論A．①②③B．①③④C．①②④D．①③④A解析：任何科學(xué)都是相對(duì)的，不存在絕對(duì)的真理，隨著人類認(rèn)識(shí)的不斷深入和發(fā)展，科學(xué)也是在發(fā)展的。④的敘述過(guò)于絕對(duì)，是錯(cuò)誤的。3．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B解析：注意時(shí)間：17世紀(jì)。牛頓力學(xué)體系的建立，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)上的第一次飛躍。4．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。5．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)?！蚨ｎD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，結(jié)合所學(xué)知識(shí)指出牛頓經(jīng)典力學(xué)產(chǎn)生的影響。解析：注意仔細(xì)閱讀材料，通過(guò)材料進(jìn)行歸納。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)?！菊n后習(xí)題解答】探究學(xué)習(xí)總結(jié)提示一．本課