高中歷史 第五單元 杰出的科學(xué)家 第18課 近代科學(xué)體系的奠基人牛頓講義 岳麓版選修4

1、第18課近代科學(xué)體系的奠基人牛頓課標要求了解牛頓成長歷程及主要科學(xué)成就，認識他在社會發(fā)展中的作用。一、成長的足跡1中學(xué)時代：牛頓12歲進入中學(xué)讀書，由于家境貧寒，曾經(jīng)一度輟學(xué)。由于牛頓的好學(xué)精神感動了舅舅，舅舅說服牛頓母親讓他復(fù)學(xué)。2大學(xué)時代：1661年，牛頓進入劍橋大學(xué)三一學(xué)院，在這里，牛頓悉心研究了歐幾里得和笛卡兒的幾何學(xué)，發(fā)現(xiàn)了代數(shù)二項式定理。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基礎(chǔ)。3回歸故鄉(xiāng)：1665年，牛頓回到了故鄉(xiāng)，這期間他發(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。教材互補牛頓出生的時代，正是歐洲的自然科學(xué)和社會科學(xué)發(fā)生巨大變革的時代。(人民版)二、萬有引力定律

2、1前人的基礎(chǔ)：在牛頓以前，天文學(xué)家開普勒發(fā)現(xiàn)了行星繞日運動的三大定律，伽利略也發(fā)現(xiàn)了力學(xué)的一些基本原理。2萬有引力定律(1)證明：牛頓通過大量的研究，充分證明了宇宙間所有的物體，都是相互吸引的。他把這種無處不有的引力，稱做“萬有引力”。(2)撰文：1686年，牛頓撰寫了自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理一文，提出了力學(xué)的三大定律和萬有引力定律，為經(jīng)典力學(xué)規(guī)定了一套基本概念。(3)意義：“萬有引力定律”的創(chuàng)立，對以后的天體研究起了極大的推動作用，人們把“牛頓力學(xué)”體系的建立當(dāng)做近代科學(xué)體系形成的標志。史論要旨牛頓力學(xué)體系內(nèi)容包括：力學(xué)三大定律及萬有引力定律。它產(chǎn)生的標志是1687年發(fā)表的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理。歷史

3、認識牛頓建立起一個完整的力學(xué)理論體系，成為宇宙定律的發(fā)現(xiàn)者，把科學(xué)革命推向了新的高峰。三、晚年的困惑1原因(1)個人生理和心理方面：由于過度疲勞以及為確定最先發(fā)明權(quán)與同行的爭吵，牛頓心境不佳，性格變得固執(zhí)易怒，患上了嚴重的憂郁癥。(2)認識的局限性方面：大千世界的奧秘?zé)o窮無盡，人們對它的認識也總是相對的。(3)宗教神學(xué)的影響：在牛頓生活的那個時代，中世紀神學(xué)的巨大陰影還未消退。2表現(xiàn)：晚年的牛頓轉(zhuǎn)而迷戀和鉆研宗教與神秘思想，寫下了大量的圣經(jīng)評注和其他神學(xué)論文。3牛頓的地位(1)牛頓是近代自然科學(xué)體系的奠基人。(2)從伽利略到牛頓，是實驗自然科學(xué)誕生的時代，對后來科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。歸納總

4、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。知識圖示主題一牛頓的主要科學(xué)成就探究點1牛頓的成就史料一自然界和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說，讓牛頓出生吧！于是一切都成為光明。蒲柏史料二牛頓由于發(fā)明了萬有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué)，由于進行了光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于創(chuàng)立了二項式定理和無限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué)，由于認識了力的本質(zhì)而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)。恩格斯問題思考結(jié)合史料及所學(xué)，說一說牛頓使“自然界和自然規(guī)律”成為光明的成就表現(xiàn)。提示(1)大學(xué)畢業(yè)前，牛頓已經(jīng)提出了二項式定理和微積分的初步算法。(2)自制了

5、折射望遠鏡，證明了日光即白光由七色光組成，還進一步說明了物體顏色的形成原理。(3)自制了世界上第一架反射望遠鏡，用以考察行星運動，分析潮汐現(xiàn)象，預(yù)言地球不是正球體。(4)在論文關(guān)于光和色的新理論中提出了光的本質(zhì)是微粒的見解，與“波動說”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論。(5)1687年出版了自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，提出了物體運動三大定律和萬有引力定律；形成一個以實驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達形式的牛頓力學(xué)體系，即經(jīng)典力學(xué)體系；萬有引力定律成為天文學(xué)的基礎(chǔ)定律。探究點2牛頓力學(xué)的特點史料恩格斯在自然辯證法中指出：“如果說，在中世紀的黑夜之后，科學(xué)以意想不到的力量一下子重新興起，并且以神奇的速度發(fā)展起來，那么，我

6、們要再次把這個奇跡歸功于生產(chǎn)。工業(yè)有了巨大的發(fā)展，并產(chǎn)生了大量力學(xué)上的(紡織、鐘表制造、磨坊)、化學(xué)上的(染色、冶金、釀酒)以及物理學(xué)上的新事實，這些事實不但提供了大量可供觀察的材料，而且自身也提供了和以往完全不同的進行實驗的手段，并使新的工具成為可能?？梢哉f，真正有系統(tǒng)的實驗科學(xué)，這時候才第一次成為可能?！眴栴}思考依據(jù)史料指出以牛頓力學(xué)為代表的近代科學(xué)的突出特點。提示適應(yīng)社會大生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生；建立在科學(xué)實驗基礎(chǔ)之上。主題二評價牛頓史料一牛頓是17世紀科學(xué)革命中所涌現(xiàn)出的最偉大的科學(xué)家。下面是幾枚不同國家發(fā)行的郵票：史料二愛因斯坦說，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

7、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。問題思考(1)史料二中的“牛頓時代”是一個什么樣的時代？(2)牛頓取得了哪些重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)？(3)從今天的科學(xué)發(fā)展來看，愛因斯坦的說法正確嗎？為什么？提示(1)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。(2)萬有引力定律及物體運動三定律。微積分學(xué)是他在數(shù)學(xué)上最卓越的成就，數(shù)學(xué)從感覺學(xué)科轉(zhuǎn)向思維學(xué)科。對光的研究奠定了光譜學(xué)的基礎(chǔ)。反射望遠鏡的發(fā)明，使人類對天體的觀察進入一個新階段。(3)正確。牛頓力學(xué)體系的建立是近代科學(xué)形成的標志，不管時代如何發(fā)展，他在科學(xué)史上的杰出貢獻不容抹殺。正如愛因斯坦

8、所說“牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍在指導(dǎo)著我們的物理學(xué)思想”。評價牛頓牛頓是著名物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家。(1)自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中用數(shù)學(xué)方法闡明了宇宙中最基本的法則萬有引力定律和三大運動定律。奠定了之后三個世紀中物理界的科學(xué)觀點，并成為現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。(2)牛頓為人類樹立起“理性主義”的旗幟，開啟工業(yè)革命的大門。為近代科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。(3)牛頓的謙虛態(tài)度和嚴謹?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度、還有勤奮的探索精神等值得后人學(xué)習(xí)。1“由于進行了光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于創(chuàng)立了二項式定理和無限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué)，由于認識了力的本質(zhì)而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)?！倍鞲袼惯@段評論針對的是()a牛頓b愛迪生c達爾文d

9、愛因斯坦答案a解析材料中提到了光學(xué)、數(shù)學(xué)和力學(xué)三個方面，在這三個方面都作出了突出貢獻的只有牛頓。2下列各項中，不屬于牛頓的科學(xué)貢獻的是()a創(chuàng)立微積分學(xué)b提出萬有引力定律c提出力學(xué)的三大定律d發(fā)現(xiàn)機械能可以轉(zhuǎn)化為電能答案d解析發(fā)現(xiàn)機械能可以轉(zhuǎn)化為電能屬于法拉第的成就，不是牛頓的貢獻，d錯誤，符合題意，a、b和c都是牛頓科學(xué)貢獻，排除。3法國數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家拉普拉斯曾經(jīng)這樣說過：“不會產(chǎn)生兩個牛頓，因為要發(fā)現(xiàn)的世界只有一個?！迸ｎD所發(fā)現(xiàn)的“世界”是指()a微積分b反射望遠鏡c光的色散原理d三大運動定律答案d解析牛頓的三大運動定律揭示了物體的運動規(guī)律，把經(jīng)典力學(xué)確立為完整而嚴密的體系，把天體力學(xué)和

10、地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大的綜合。419世紀，以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的經(jīng)典物理學(xué)之所以被看做是絕對權(quán)威的理論，主要是由于()a經(jīng)典物理學(xué)日臻完善b牛頓力學(xué)采用了數(shù)學(xué)的方法c人們認識的局限性d經(jīng)典物理學(xué)可以解釋答案c5晚年的牛頓研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)向()a自然科學(xué)研究b物理學(xué)研究c宗教與神秘思想d光學(xué)研究答案c解析牛頓晚年研究轉(zhuǎn)向了神學(xué)，c正確；其他選項不符合材料主旨，排除。6近代科學(xué)之父牛頓勇于創(chuàng)新，對推動社會發(fā)展作出了杰出貢獻。閱讀下列材料，回答問題。材料一規(guī)則尋求自然事物的原因，不得超出真實并足以解釋其現(xiàn)象者。規(guī)則物體的性質(zhì)，它們既不能被增強又不能被減弱，并且屬于所能做的實驗中所有

11、物體的，應(yīng)被認為是物體的普遍性質(zhì)。規(guī)則在實驗哲學(xué)中，由現(xiàn)象歸納得出的命題，在其他現(xiàn)象使這些命題更加精確或出現(xiàn)例外之前，都應(yīng)被視為完全正確或基本正確的，而不管相反的假設(shè)。牛頓自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理材料二隨著文藝復(fù)興的深入發(fā)展，人性從上帝重新回歸到人本身。但文藝復(fù)興時代的“人性”主要是指人的情感、意志和人格等自然本性。到17、18世紀，英國知識界圍繞三個重大思想主題進行了知識體系創(chuàng)新。這三個思想主題是：第一，宇宙和物質(zhì)世界的本質(zhì)和支配法則是什么？第二，作為人類社會核心組織的國家和政府的起源、范圍和目的是什么？第三，人類知識的起源、范圍和限度是什么？鄧云清思想的時代牛頓、洛克的思想及其生成材料三科學(xué)技術(shù)

12、除了是對客觀世界的系統(tǒng)認識，是正確世界觀、認識論和方法論的基礎(chǔ)之外，同時也是技術(shù)與管理創(chuàng)新的基礎(chǔ)和源泉，是先進文化的重要組成部分，是人類生存與發(fā)展以及人與自然和諧相處的基石，是人類文明可持續(xù)發(fā)展的動力。路甬祥全面認識科學(xué)的價值及其時代特征(1)據(jù)材料一并結(jié)合所學(xué)知識，指出牛頓的創(chuàng)新成就。(2)據(jù)材料一指出材料二中，以牛頓為代表的英國科學(xué)家深度詮釋的思想主題。結(jié)合所學(xué)知識，從政治和思想文化兩個角度，分析英國知識界“三個思想主題”生成的原因。(3)據(jù)材料三并結(jié)合所學(xué)知識，說明牛頓創(chuàng)新成果的歷史影響。答案(1)成就：“歸納演繹”(實驗)法；物體運動的三大定律和萬有引力定律。(2)主題：宇宙和物質(zhì)世界

13、的本質(zhì)和支配法則。原因：政治：資產(chǎn)階級革命的爆發(fā)；國家權(quán)力結(jié)構(gòu)的重建。思想文化：文藝復(fù)興的深入；近代科學(xué)的興起。(3)影響：標志著經(jīng)典力學(xué)體系的形成，對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定意義；為工業(yè)革命提供理論基礎(chǔ)；促進思想解放(啟蒙運動的發(fā)展)。解析第(1)題據(jù)材料一得出“歸納演繹”(實驗)法，結(jié)合所學(xué)得出物體運動的三大定律和萬有引力定律；第(2)題第一問據(jù)材料得出宇宙和物質(zhì)世界的本質(zhì)和支配法則；第二問據(jù)材料二“17、18世紀”“英國”，結(jié)合這一歷史時期政治及思想文化背景分析；第(3)題，據(jù)材料三中“對客觀世界的系統(tǒng)認識”得出標志著經(jīng)典力學(xué)體系的形成，對解釋和預(yù)見物理現(xiàn)象有決定意義；據(jù)材料三“也是技術(shù)

14、與管理創(chuàng)新的基礎(chǔ)和源泉”并結(jié)合所學(xué)得出為工業(yè)革命提供理論基礎(chǔ)；由材料三中“是先進文化的重要組成部分”得出促進了思想解放或啟蒙運動的發(fā)展。課時訓(xùn)練基礎(chǔ)達標1詩人亞歷山大蒲伯曾經(jīng)寫道：“自然界和自然規(guī)律隱藏在黑暗中，上帝說，讓他出生吧，于是一切成為光明。”其中“他”是指()a歐幾里得b伽利略c哥白尼d牛頓答案d解析結(jié)合材料可知，該科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了“自然界和自然規(guī)律”，而發(fā)現(xiàn)該規(guī)律的是牛頓，故選d。a涉及幾何學(xué)，b涉及物理學(xué)，c涉及天文學(xué)，排除。2牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理的內(nèi)容不包括()a確定了物體運動三定律b解釋了潮汐現(xiàn)象c地球的圓扁形狀d提出光的本質(zhì)是微粒的見解答案d解析自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理是關(guān)于力學(xué)

15、理論的著作，而“光的本質(zhì)是微?！笔顷P(guān)于光學(xué)的理論。3下列對17世紀牛頓力學(xué)體系產(chǎn)生的原因的表述，不確切的是()a資本主義生產(chǎn)的迅速發(fā)展對力學(xué)提出了迫切要求b伽利略、開普勒等人的研究已有相當(dāng)厚實的基礎(chǔ)c牛頓個人具有的偉大天才和作出的巨大努力d同時代的眾多著名科學(xué)家協(xié)同一致的通力合作答案d解析本題要求選出錯誤的選項。資本主義經(jīng)濟的發(fā)展，提出了許多問題，迫切需要自然科學(xué)來解釋，以促進生產(chǎn)力的更大發(fā)展，在力學(xué)和天文學(xué)方面，在哥白尼、開普勒、伽利略等人的研究基礎(chǔ)上，牛頓才建立起力學(xué)體系，但不能說是同時代眾多著名科學(xué)家協(xié)同一致的合作，排除a、b、c，選d。4牛頓對近代自然科學(xué)的奠基作用不包括()a經(jīng)典力學(xué)

16、b微積分c放射理論d日光的分析答案c解析結(jié)合所學(xué)知識可知，牛頓的科學(xué)貢獻主要在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域，由此可知a、b、d均是其貢獻所在，并對近代自然科學(xué)的發(fā)展起了巨大的推動作用，與題意不符；c放射理論不是牛頓的科研成就，符合題意。5牛頓在自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理序言中說：“哲學(xué)的全部任務(wù)看來就在于從各種運動現(xiàn)象來研究各種自然之力，而后用這些方法論證其他的現(xiàn)象?！睋?jù)此可知，牛頓注重()a總結(jié)前人的理論研究成果b實驗和數(shù)學(xué)運算的有機結(jié)合c實驗、理論和應(yīng)用相結(jié)合d運用哲學(xué)原理解釋自然現(xiàn)象答案c解析由“從各種運動現(xiàn)象來研究各種自然之力，而后用這些方法論證其他的現(xiàn)象”得出牛頓注重的是理論和應(yīng)用相結(jié)合，

17、故c正確。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。伽利略主要關(guān)心的是地球的運動，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)，運動中的物體若無一定的外力使它轉(zhuǎn)向，便做勻速直線運動。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，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)了一個數(shù)學(xué)上能證實的根本的宇宙規(guī)律實際上，自然界好像是一個巨大的機械裝置，按照通過觀察、實驗、測量和計算可予以確定的某些自然法則進行運轉(zhuǎn)。因而牛頓的物理學(xué)分析方法現(xiàn)今開始不僅被應(yīng)用于物

18、質(zhì)世界，而且被應(yīng)用于思想知識的整個領(lǐng)域及人類社會。正如伏爾泰(法國著名的啟蒙思想家)所說的，“整個自然界、所有行星竟會服從永恒的法則，而且一種身高5尺的小動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，這是非常奇異的”。尋找決定人類事物的這些永恒法則，是法國大革命之前的所謂的啟蒙運動的實質(zhì)。以上材料均摘自美斯塔夫里阿諾斯全球通史請回答：(1)據(jù)材料一、二簡要指出牛頓經(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；注重實驗。(3)牛頓經(jīng)典力學(xué)開創(chuàng)了物理學(xué)的新時代，推動了近代科學(xué)的發(fā)展；對社會意識形態(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的法則提供了科學(xué)理論依據(jù)。解析第(1)問可依據(jù)材料一、二中“以伽利略的研究為基礎(chǔ)”等信息，從理論基礎(chǔ)和社會需求等方面進行歸納；第(2)問應(yīng)聯(lián)系材料三中“數(shù)學(xué)上能證實的根本的宇宙規(guī)律”等信息，從表達形式、研究方式等方面進行分析和說明；第(3)問應(yīng)結(jié)合材料三中“應(yīng)用于思想知識的整個領(lǐng)域”等信息，從直接影響和間接影響