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1、第四课第四课近近 代代 科科 学学 之之 父父牛顿牛顿 Isaac Newton.(16421727)第一第一/惯性定律惯性定律:物体若所受合外力为零物体若所受合外力为零,则将保持运动状态不变则将保持运动状态不变 第二第二/加速度定律加速度定律:物体所受加速度与所受外力成正比物体所受加速度与所受外力成正比(F=kma)第三定律第三定律:力总是成对出现力总是成对出现,并且大小相等方向相反并且大小相等方向相反.艾萨克艾萨克牛顿牛顿Isaac Newton 生于：1643.01.04卒于：1727.03.31英国伟大的数学家、英国伟大的数学家、物理学家、天文学家物理学家、天文学家和自然哲学家和自然哲
2、学家，被誉，被誉为人类历史上最伟大为人类历史上最伟大的科学家之一的科学家之一。近代科学体系的奠基人近代科学体系的奠基人 牛顿牛顿 第第 4 4 课课剑桥大学校园剑桥大学校园课程标准课程标准1 1了解牛顿的成长历程、主要科学了解牛顿的成长历程、主要科学成就成就2 2认识牛顿在社会发展中的作用。认识牛顿在社会发展中的作用。3 3学习牛顿勤于动脑、勇于实践、学习牛顿勤于动脑、勇于实践、热爱科学、献身科学的优秀品质。热爱科学、献身科学的优秀品质。成长篇成长篇牛顿出生的大环境怎样呢？牛顿出生的大环境怎样呢？政治：政治：英国资产阶级革命进行中英国资产阶级革命进行中经济：经济：资本主义经济发展资本主义经济发
3、展思想：思想：文艺复兴、宗教改革文艺复兴、宗教改革,解放了思想解放了思想自然科学：自然科学：出现伽利略等近代自然科学出现伽利略等近代自然科学家家自然界和自然规律自然界和自然规律隐藏在黑暗中，隐藏在黑暗中，上帝说：上帝说：让牛顿出生吧！让牛顿出生吧！于是，一切都变得光明。于是，一切都变得光明。英国诗人蒲伯曾经这样写道：英国诗人蒲伯曾经这样写道：成长篇成长篇 成长篇成长篇苹果砸头居然砸出了伟大的万有引力定苹果砸头居然砸出了伟大的万有引力定律，真是得来全不费功夫！牛顿真有这么好律，真是得来全不费功夫！牛顿真有这么好的天赋吗？的天赋吗？牛顿出生前，父亲已去世。牛顿牛顿出生前，父亲已去世。牛顿是遗腹子，
4、又是早产儿，先天不足，是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只有出生时体重只有 3磅，差点夭折。他两磅，差点夭折。他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛顿岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，生小学时期，体弱多病，性格腼腆，生性孱弱，有些迟钝，自幼沉默寡言，性孱弱，有些迟钝，自幼沉默寡言，性格倔强，而这种习性可能来自他的性格倔强，而这种习性可能来自他的家庭处境。家庭处境。少年牛顿资质平常成绩一般，但他喜少年牛顿资质平常成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己
5、动手制作些奇奇怪怪的小启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，玩意，如风车、木钟、折叠式提灯如风车、木钟、折叠式提灯等等成长篇成长篇1）童年时期：）童年时期：善于观察善于观察、发明创、发明创造造2）中学时期：）中学时期：科研与实验科研与实验牛顿的母校牛顿的母校英国剑桥大学英国剑桥大学牛顿数学桥是剑桥大学城里的一牛顿数学桥是剑桥大学城里的一大景观，全桥由大景观，全桥由71777177根大小根大小不一的木头衔接而成，有不一的木头衔接而成，有1029910299个接口，如果以一个接个接口，如果以一个接口用一枚铁钉来计算，那么至口用一枚铁钉来计算，那么至少需要少需要 1029910299枚铁钉。枚铁钉。
6、但牛但牛顿把所有铁钉都倒进了河里，顿把所有铁钉都倒进了河里，整座桥没用一枚铁钉，这就是整座桥没用一枚铁钉，这就是数学的奇妙。数学的奇妙。多少年来，剑桥多少年来，剑桥数学系的高才生们都梦想解破数学系的高才生们都梦想解破数学桥的奥秘，换句话说就是数学桥的奥秘，换句话说就是想在纸头上造一座跟数学桥一想在纸头上造一座跟数学桥一模一样的桥。但如愿者无一。模一样的桥。但如愿者无一。多数人设计出来的桥至少需要多数人设计出来的桥至少需要上千枚铁钉才能达到原桥同等上千枚铁钉才能达到原桥同等效果，只有少数几人把铁钉数效果，只有少数几人把铁钉数量减少量减少 到千枚数之内。有个到千枚数之内。有个冰岛人，他创造了有史以
7、来的冰岛人，他创造了有史以来的最好成绩，把铁钉数减少到最好成绩，把铁钉数减少到561561枚。枚。牛顿的老师巴罗牛顿的老师巴罗(1630(1630 1677),1677),曾任剑桥大学第一任曾任剑桥大学第一任“卢卡斯教授卢卡斯教授”,三一学院院三一学院院长和剑桥大学副校长长和剑桥大学副校长 ，是当，是当时顶尖的数学家和科学家，剑时顶尖的数学家和科学家，剑桥大学的首席教授桥大学的首席教授,但他在但他在3939岁时就主动退休了，因为他要岁时就主动退休了，因为他要将席位让给当时只有将席位让给当时只有2828岁的牛岁的牛顿，以给牛顿更大的发展空间。顿，以给牛顿更大的发展空间。牛顿果然没有辜负恩师的牛顿
8、果然没有辜负恩师的厚望，大放异彩，成果累累，厚望，大放异彩，成果累累，在谈到自己成功的原因时，在谈到自己成功的原因时，他他非常感激地表示，因为自己站非常感激地表示，因为自己站在巨人的肩膀上在巨人的肩膀上。笛卡尔笛卡尔(Descartes,Rene du Perron)(Descartes,Ren)(Descartes，Rene)(1596-1650)，法国哲学家，数学家，法国哲学家，数学家，物理学家，解析几何学物理学家，解析几何学奠基人之一奠基人之一。科学贡献篇科学贡献篇探究探究3 3：在科学领域，牛顿取得那些科学成就呢？：在科学领域，牛顿取得那些科学成就呢？成就：成就：天文学：天文学：反射望
9、远镜反射望远镜，研究潮汐现象，预研究潮汐现象，预言地球不是正球体言地球不是正球体物理学：物理学：经典力学理论经典力学理论；光学：光学：日光原理日光原理、微粒说；微粒说；数学：数学：二项式定理、微积分计算二项式定理、微积分计算爱因斯坦说：爱因斯坦说：“在人类历史上，能够结合物理实验、在人类历史上，能够结合物理实验、数学理论、机械发明成为科学艺术的人，只有一位，数学理论、机械发明成为科学艺术的人，只有一位，那就是那就是牛顿牛顿。”光学领域：光学领域：A、发明折射望远镜：、发明折射望远镜：n 用途：证明日光由七色光组成；用途：证明日光由七色光组成；说明物体颜色的形成原理；说明物体颜色的形成原理；n
10、意义：奠定光谱学的基础；意义：奠定光谱学的基础；光学领域：光学领域：B、创、创“微粒说微粒说”与惠更斯的与惠更斯的“波动说波动说”构成光的构成光的两大基本理论；两大基本理论；光学第一大贡献：光学第一大贡献：白光是由各种不同颜色的光组成的白光是由各种不同颜色的光组成的天文学领域：发明世界上第一天文学领域：发明世界上第一架反射望远镜架反射望远镜 用途：考察行星运动；用途：考察行星运动；分析潮汐现象；分析潮汐现象；预言地球不是正球体预言地球不是正球体 意义：对天体观察进入新阶意义：对天体观察进入新阶段；段；发现万有引力的原因：发现万有引力的原因：哥白尼、伽利略、开普勒的基础哥白尼、伽利略、开普勒的基
11、础牛顿思考与实践牛顿思考与实践n 主张：主张：宇宙中一切物体之间宇宙中一切物体之间相互吸引的作用相互吸引的作用n 意义：意义：天文学基础定律、推动天体运动研究天文学基础定律、推动天体运动研究16871687年年自然哲学中的数学原理自然哲学中的数学原理内容：内容：牛顿力学体系的建立牛顿力学体系的建立2、意义、意义（1）、牛顿运动三大定律构成了近代力）、牛顿运动三大定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。重要支柱。（2）、）、经典力学是近代自然科学理论体经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。系中最先成熟和完善的核心理论体
12、系。（3 3）、牛顿力学体系是近代自然科学形）、牛顿力学体系是近代自然科学形成的标志。成的标志。具有虚怀若谷、谦虚具有虚怀若谷、谦虚好学精神好学精神；尊重他人的科研成果有尊重他人的科研成果有勇于探索精神勇于探索精神；甘于寂寞，甘于寂寞，献身科学的精神献身科学的精神等；科学的研究等；科学的研究方法方法为什么牛顿能取得如此大的成就呢？为什么牛顿能取得如此大的成就呢？主观条件主观条件客观条件客观条件西欧思想解放运动西欧思想解放运动提供思想基础；提供思想基础；英国英国资产阶级革命资产阶级革命的洗礼；的洗礼；前人的研究成果前人的研究成果为牛顿提供很好的条件；为牛顿提供很好的条件；在他身上我们能学到科学家
13、的在他身上我们能学到科学家的哪些优秀品哪些优秀品质质？人生价值篇人生价值篇虚怀若谷的谦虚态度；虚怀若谷的谦虚态度；勤奋好学求知态度；勤奋好学求知态度；善于思考善于观察；善于思考善于观察；正确科学研究方法；正确科学研究方法；勤奋探索科学精神；勤奋探索科学精神；严谨的科学研究态度严谨的科学研究态度依据教材，结合以依据教材，结合以上材料，就应该怎上材料，就应该怎样评价牛顿谈谈你样评价牛顿谈谈你的看法。的看法。对牛顿的评价对牛顿的评价牛顿不是一个讨人喜欢的人物。他和其他院士的关牛顿不是一个讨人喜欢的人物。他和其他院士的关系声名狼藉。他晚年的大部分时间都是在激然的争系声名狼藉。他晚年的大部分时间都是在激
14、然的争吵纠纷中渡过。随着那部肯定是物理学有史以来最吵纠纷中渡过。随着那部肯定是物理学有史以来最有影响的书有影响的书数学原理数学原理的出版，牛顿很快就的出版，牛顿很快就成为名重一时的人物。他被任命为皇家学会主席，成为名重一时的人物。他被任命为皇家学会主席，并成为第一个被授予爵士的科学家。牛顿不久就与并成为第一个被授予爵士的科学家。牛顿不久就与皇家天文学家约翰皇家天文学家约翰夫莱姆斯梯德发生冲突。莱布夫莱姆斯梯德发生冲突。莱布尼兹和牛顿尼兹和牛顿 各自独立地发展了叫做微积分的数学各自独立地发展了叫做微积分的数学分支，它是大部分近代物理的基础。虽然现在我们分支，它是大部分近代物理的基础。虽然现在我们
15、 知道，牛顿发现微积分要比莱布尼兹早若干年，可知道，牛顿发现微积分要比莱布尼兹早若干年，可是他很晚才出版他的著作。随着关于是他很晚才出版他的著作。随着关于 谁是第一个谁是第一个发现者的严重争吵的发生，科学家们激烈地为双方发现者的严重争吵的发生，科学家们激烈地为双方作辩护。然而值得注意的作辩护。然而值得注意的 是，大多数为牛顿辩护是，大多数为牛顿辩护的文章均出自牛顿本人之手，只不过仅仅用朋友的的文章均出自牛顿本人之手，只不过仅仅用朋友的名义出版而已！名义出版而已！当争论日趋激烈时，莱布尼兹犯了向皇家学会起诉来解当争论日趋激烈时，莱布尼兹犯了向皇家学会起诉来解决这一争端的错误。牛顿作为其决这一争端
16、的错误。牛顿作为其 主席，指定了一个清主席，指定了一个清一色的由牛顿的朋友组成的一色的由牛顿的朋友组成的“公正的公正的”委员会来审查此委员会来审查此案。更有甚案。更有甚 者后来牛顿自己写了一个委员会报告，并者后来牛顿自己写了一个委员会报告，并让皇家学会将其出版，正式地谴责莱布尼兹剽让皇家学会将其出版，正式地谴责莱布尼兹剽 窃。牛窃。牛顿还不满意，他又在皇家学会自己的杂志上写了一篇匿顿还不满意，他又在皇家学会自己的杂志上写了一篇匿名的、关于该报告的回顾。名的、关于该报告的回顾。据报道，莱布尼兹死后，据报道，莱布尼兹死后，牛顿扬言他为伤透了莱布尼兹的心而洋洋得意。在这两牛顿扬言他为伤透了莱布尼兹的
17、心而洋洋得意。在这两次争吵期间，牛顿已经离开剑桥和学术。在剑桥他曾积次争吵期间，牛顿已经离开剑桥和学术。在剑桥他曾积极从事反天主教运动，极从事反天主教运动，后来在议会中也很活跃，最终后来在议会中也很活跃，最终作为酬报，他得到皇家造币厂厂长的肥缺。在这里，他作为酬报，他得到皇家造币厂厂长的肥缺。在这里，他以以 社会上更能接受的方式，施展他那狡狯和刻薄的能社会上更能接受的方式，施展他那狡狯和刻薄的能耐，成功地导演了一场反对伪币的重耐，成功地导演了一场反对伪币的重 大战役，甚至将大战役，甚至将几个人送上了绞刑架。几个人送上了绞刑架。试比较分析相同时期近代科技在中国和试比较分析相同时期近代科技在中国和
18、欧洲出现不同结局的原因。欧洲出现不同结局的原因。经济基经济基础不同：础不同：政治政政治政策不同：策不同：中国自给自足的小农经济的分散性中国自给自足的小农经济的分散性和狭隘性；欧洲资本主义产生发展。和狭隘性；欧洲资本主义产生发展。封建统治者实行封建统治者实行“重农抑商重农抑商”和和“闭关锁国闭关锁国”政策，阻碍资本主政策，阻碍资本主义萌芽的成长，也阻碍了和工商义萌芽的成长，也阻碍了和工商业有关的科技的发展；欧洲先进业有关的科技的发展；欧洲先进国家进行保护科学发展的政策并国家进行保护科学发展的政策并推行重商主义。推行重商主义。思想条思想条件不同：件不同：政治制政治制度的差度的差异：异：明清统治者实
19、行文化专制主明清统治者实行文化专制主义；西方文艺复兴、宗教改义；西方文艺复兴、宗教改革、启蒙运动，解放了人们革、启蒙运动，解放了人们的思想。的思想。中国是日趋腐朽的封建制度，中国是日趋腐朽的封建制度，欧洲向资产阶级代议制过渡。欧洲向资产阶级代议制过渡。还有一次，他请朋友吃饭，还有一次，他请朋友吃饭，等牛顿想起，出来后，发等牛顿想起，出来后，发现了盘子里的骨头，以为自己已经吃过了，便转身又进了现了盘子里的骨头，以为自己已经吃过了，便转身又进了内室，继续研究他的问题。内室，继续研究他的问题。有一天，天刮着大风暴。牛顿认为这是个准确地研究和计算有一天，天刮着大风暴。牛顿认为这是个准确地研究和计算风力
20、的好机会。于是，便拿着用具，独自在暴风中来回奔走。风力的好机会。于是，便拿着用具，独自在暴风中来回奔走。他踉踉跄跄、吃力地测量着。几次沙尘迷了眼睛，几次风吹他踉踉跄跄、吃力地测量着。几次沙尘迷了眼睛，几次风吹走了算纸，几次风使他不得不暂停工作，但都没有动摇他求走了算纸，几次风使他不得不暂停工作，但都没有动摇他求知的欲望。他一遍又一遍，终于求得了正确的数据。他快乐知的欲望。他一遍又一遍，终于求得了正确的数据。他快乐极了，急忙跑回家去，继续进行研究。极了，急忙跑回家去，继续进行研究。还有一次，一位来访的客人请他估价一具棱镜。牛顿一下就被这具还有一次，一位来访的客人请他估价一具棱镜。牛顿一下就被这具可以用作科学研究的棱镜吸引住了，毫不迟疑地回答说：可以用作科学研究的棱镜吸引住了，毫不迟疑地回答说：“它是一它是一件无价之宝！件无价之宝！”客人看到牛顿对棱镜垂涎三尺，表示愿意卖给他，客人看到牛顿对棱镜垂涎三尺，表示愿意卖给他，还故意要了一个高价。牛顿立即欣喜地把它买了下来，管家老太太还故意要了一个高价。牛顿立即欣喜地把它买了下来，管家老太太知道了这件事，生气地说：知道了这件事，生气地说：“咳，你这个笨蛋，你只要照玻璃的重咳，你这个笨蛋，你只要照玻璃的重量折一个价就行了！量折一个价就行了！”