2019-2020学年高中历史 第5单元 杰出的科学家 第18课 近代科学体系的奠基人牛顿学案 岳麓

-1-第18课近代科学体系的奠基人牛顿学习目标重点难点1.了解牛顿的成长历程及主要科学成就。2.认识牛顿在社会发展中的作用。1.牛顿成长的足迹及主要科学成就。(重点)2.对牛顿晚年困惑原因的分析及对牛顿一生的评价。(难点)知识点一成长的足迹1．童年时代出生于英国林肯郡的一个村庄，爱动脑筋，动手能力非常强。2．中学时光中学一度辍学，喜欢读书及钻研数学问题。3.大学时光1661年6月，进入剑桥大学学习，刻苦钻研数学，发现了代数二项式定理。4．乡下两年这期间他发明了微积分，发现了日光的组成，并开始研究引力问题。知识点二万有引力定律1．研究万有引力(1)牛顿继承了开普勒、伽利略等人的工作，设法通过数学方法计算出地球对月亮的引力。(2)通过大量的研究，发现了万有引力定律。2．建立力学体系(1)建立：1686年，牛顿撰写了《自然哲学的数学原理》一文，提出了力学的三大定律和万有引力定律。(2)影响①万有引力定律的创立，对以后的天体研究起了极大的推动作用。②人们把“牛顿力学”体系的建立当作近代科学体系形成的标志。知识点三晚年的困惑1．表现(1)晚年的牛顿转而迷恋和钻研宗教与神秘思想。(2)写下了大量的《圣经》评注和其他神学论文。2．原因(1)由于过度疲劳以及为确定最先发明权与同行的争吵，患上了严重的忧郁症。-2-(2)大千世界的奥秘无穷无尽，人们对它的认识也总是相对的。(3)在牛顿生活的那个时代，中世纪神学的巨大阴影还未消退，科学家也会有其局限性。牛顿力学体系的主要内容及重要地位1.主要内容(1)牛顿第一定律：又称惯性定律，是指任何物体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。(2)牛顿第二定律：又称加速度定律，是指物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。(3)牛顿第三定律：又称作用反作用定律，是指两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一条直线上，大小相等，方向相反。(4)万有引力定律：是牛顿在当时天文学和力学成就的基础上，主要根据开普勒三定律、落体运动规律和牛顿第二定律等，对天体运动和地面上物体的运动进行长期观察和研究所得出的结果。主要内容为自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比。2．重要地位牛顿力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。牛顿力学的创立，标志着人类科学时代的开始。牛顿力学和热学还引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类进入蒸汽时代。1．蒸汽机的发明和应用是第一次科技革命的巨大成就。右图蒸汽机发明的主要理论依据是()①力学三大定律②万有引力定律③热学原理④光学原理A．①②③④B．①③C．①②④D．②③④【解析】蒸汽机主要是依据力学原理与热学原理。【答案】B牛顿被称为近代科学之父的原因1.在天文学方面牛顿解释了潮汐现象，从理论上推测出地球不是球体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差等现象。-3-2．在物理学方面牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，并建立了经典力学的理论体系；牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志，是人类认识史上对自然规律的第一次概括和总结。3．在数学方面牛顿创立了“代数二项式定理”，并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学。4．在光学方面牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，关于光的本性，牛顿创立了光的“微粒说”。在牛顿的著作《自然哲学的数学原理》中，他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。2．“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。”这主要肯定牛顿的发现()A．直接推动天文学的革命B．使人类彻底摆脱神学的束缚C．促使人类开始关注现世生活D．促成理性与思想的自由发展【解析】从题干材料中我们可以看出，牛顿的发现使人类有了自信，开始摆脱神学的束缚，开始具有思考与判断的能力，不再盲目崇拜，因此属于思想解放，故选D项。【答案】D阅读下列材料：材料一牛顿出生的时代，正是欧洲的自然科学、社会科学向前跃进的变革时代。欧洲的科学，曾经有过辉煌的过去。进入中世纪后，基督教会统治欧洲长达上千年，在这个漫长的岁月里，欧洲的科学被禁锢在神学思想中，成了宗教的附属物。文艺复兴后的200年中，真正的科学伴随着资本主义的发展而登上新的历史舞台，并以磅礴的气势迅速发展。牛顿的时代是一个科学革命的大时代，而他也以巨大的成就给这个时代增添了绚烂的色彩。材料二恩格斯说：“牛顿由于发现了万有引力定律而创立了天文学，由于进行光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学数学，由于认识了力学的本性而创立了科学的力学。”请回答：(1)根据材料一分析，近代科学迅速发展的原因是什么。(2)根据材料二概括牛顿的具体成就。【思路分析】-4-考查角度牛顿取得的巨大成就及其原因材料解读材料一主要表述了近代科学迅速发展的原因，牛顿的时代是一个科学革命的大时代，牛顿取得了巨大的成就；材料二中恩格斯概括了牛顿的具体成就。解答思路第(1)问阅读材料，提取有效信息，归纳概括即可。第(2)问应结合材料二的内容再现教材相关知识回答。【尝试解答】(1)原因：_______________________________________________________。(2)成就：_______________________________________________________。【答案】(1)原因：资本主义发展为科学的发展奠定物质基础和发展动力；文艺复兴解放了人们的思想。(2)成就：发现代数二项式定理，发明微积分，发现日光的组成，提出力学的三大定律和万有引力定律，为经典力学规定了一套基本概念。1．1661年牛顿进入剑桥大学三一学院，他在这里的经历及所受到的影响不包括()A．得到著名教授巴罗的赏识和悉心指导B．初步养成读书、思考和动手做实验的习惯C．形成了较好的数学和自然科学素养D．获得学士学位并被举荐为研究生-5-【解析】初步养成读书、思考和动手做实验的习惯是在牛顿的少年时期。【答案】B2．罗素说：“几乎所有现代世界与古代世界之间的区别，都得归功于17世纪取得最辉煌成就的科学。”这句话中“17世纪取得最辉煌成就的科学”指的是()A．相对论B．生物进化论C．量子力学D．经典力学【解析】注意限制信息“17世纪取得最辉煌成就的科学”，根据所学知识可知是经典力学。【答案】D3．牛顿一生中科学研究最旺盛的时期，取得的成就有()①发现代数二项式定理②发明微积分③发现日光的组成④开始研究引力问题A．①②③④B．①②④C．①③④D．②③④【解析】“最旺盛的时期”是指剑桥大学关闭后在乡下居住的时期，此时牛顿取得的成就是②③④。【答案】D4．牛顿的哲学中承认时间、空间的客观存在，也对暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排，他用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则，他是一位震古烁今的科学巨人。下列对他的评价不正确的是()A．实现了物理学的伟大飞跃B．丰富和发展朴素唯物主义C．为启蒙思想提供科学基础D．敬畏真实并抨击宗教神学【解析】从材料“也对暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排”可以看出，牛顿并未抨击宗教神学，故选D项。【答案】D5．阅读下列材料：材料一如图为英国纪念牛顿《自然哲学的数学原理》出版发行300周年的邮票，邮票中万有引力定律公式的背景就是一只红色的大苹果。在牛顿描述的世界中，处处充满了井然有序的规律和准则……于是更多的人开始建立这样一种世界观：既然物质世界有着如此的自然规律，那么在人类社会的发展中，也应该有类似的规律存在，只要能将牛顿破解自然之谜的科学方法运用于人类社会，那么社会发展的规律也能被掌握。-6-——《大国崛起》材料二更让人扼腕的是，牛顿在晚年时竟成了神学的奴隶，一心要证明上帝的存在。提出了太阳系起源于神秘的“第一推动力”。在《自然哲学的数学原理》第二版中，他加进了一个《总释》，他在《总释》中说：“这个由太阳、行星和彗星组成的最完美的体系，只能来自一个全智全能的主宰的督促和统治。”在出任造币厂的监督后，又埋头于荒唐的炼金术。——《太空探索》2006年第4期请回答：(1)结合材料一及所学知识，如何认识牛顿所取得的成就。(2)结合材料二，说明牛顿的信仰与其科学研究有什么关系。(3)综合上述材料你认为应该如何评价牛顿？【解析】第(1)问，根据图中的苹果及反映的故事，可以理解牛顿对事物善于观察思考的品质。第(2)问，材料体现出牛顿的科学研究是出于对上帝的无限信仰与崇敬。第(3)问，应坚持辩证的人物分析法，在肯定其伟大成就的前提下承认其个性上的缺陷。【答案】(1)肯定了牛顿的伟大成就，突出了牛顿善于观察思考的品质。(2)牛顿希望通过科学研究来理解上帝、验证上帝的存在，因此对基督教的信仰成为其科学研究的重要动力。(3)牛顿首先是人类历史上最伟大的科学家之一，当然他也有作为一名普通人的性格缺陷。