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2019-2020年高中歷史 近代科學(xué)之父牛頓教案 岳麓版選修 [教學(xué)目標(biāo)] 基本要求：了解牛頓的成長(zhǎng)歷程，簡(jiǎn)述他的主要科學(xué)成就：建立經(jīng)典物理學(xué)理論體系、發(fā)明反射望遠(yuǎn)鏡等。感受牛頓嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與勤奮的探索精神。 發(fā)展要求：認(rèn)識(shí)牛頓在社會(huì)發(fā)展中的作用，感悟其成長(zhǎng)的人生啟迪。 聯(lián)系必修Ⅲ專題七“近代物理學(xué)的奠基人和革命者”一課的有關(guān)內(nèi)容。 [人物簡(jiǎn)介] 牛頓是英國(guó)近代偉大的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家、經(jīng)典物理學(xué)理論體系的建立者，他在物理學(xué)、數(shù)學(xué)和天文學(xué)研究方面都做出了劃時(shí)代的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，被稱為“近代科學(xué)之父”， 牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》建立起完整的力學(xué)理論體系，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上的第一次大飛躍。發(fā)現(xiàn)著名的萬(wàn)有引力定律和牛頓力學(xué)三定律。牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》把天體力學(xué)和地面上的物體力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大的綜合。牛頓建立起一個(gè)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。牛頓是17世紀(jì)科學(xué)革命中所涌現(xiàn)出的最偉大的科學(xué)家，也是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。 【新課過(guò)程】 導(dǎo)入新課：請(qǐng)看導(dǎo)言：主要介紹了牛頓墓碑上的文字，和牛頓在科學(xué)領(lǐng)域的重要地位。思考：為什么牛頓被稱為近代科學(xué)之父？ 一、 早期科學(xué)發(fā)明與創(chuàng)造 1、 童年時(shí)代：日常的生活和學(xué)習(xí) 善于觀察 2、 中學(xué)時(shí)代：日常的生活和學(xué)習(xí) 科學(xué)觀察與實(shí)驗(yàn) P233參考書(shū) 3、 大學(xué)時(shí)代：日常的生活和學(xué)習(xí) 二項(xiàng)式定理、微積分的初步計(jì)算 4、1665—1666年：黃金時(shí)代 A、光學(xué)領(lǐng)域： 1）發(fā)明折射望遠(yuǎn)鏡： 用途：證明日光由七色光組成；說(shuō)明物體顏色的形成原理； 意義：奠定光譜學(xué)的基礎(chǔ)；P235頁(yè)參考書(shū) 2）創(chuàng)“微粒說(shuō)” 意義：與惠更斯的“波動(dòng)說(shuō)”構(gòu)成光的兩大基本理論； B、天文學(xué)領(lǐng)域：發(fā)明世界上第一架反射望遠(yuǎn)鏡 用途：考察行星運(yùn)動(dòng)；分析潮汐現(xiàn)象；預(yù)言地球不是正球體； 意義：對(duì)天體觀察進(jìn)入新階段； 二、 發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律 1、 原因：略 見(jiàn)書(shū) 從中我們得到怎樣的認(rèn)識(shí)？ 生答：科學(xué)的發(fā)展是經(jīng)歷了一輩又一輩科學(xué)家努力和不斷創(chuàng)新的結(jié)果。 牛頓最重要的科學(xué)成就是牛頓力學(xué)體系的建立。 2、 牛頓力學(xué)體系的建立——《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》的發(fā)表 1）內(nèi)容： a．物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律； b。潮汐現(xiàn)象、地球形狀等問(wèn)題 2）意義： a形成經(jīng)典力學(xué)理論，居物理學(xué)的統(tǒng)治地位達(dá)二百年； b標(biāo)志近代科學(xué)形成； c推動(dòng)工業(yè)革命進(jìn)程 三、 取得成就的原因 1、 勤奮的探索精神； 2、 科學(xué)的研究方法； 3、 注重實(shí)驗(yàn)，實(shí)行“歸納——演繹”法 4、 善于借鑒吸收并大膽創(chuàng)新 四、 評(píng)價(jià)牛頓 1、 成就：許多劃時(shí)代的發(fā)明 天文學(xué)：反射望遠(yuǎn)鏡，研究潮汐現(xiàn)象，語(yǔ)言地球不是正球體； 物理學(xué)：力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)理論；光學(xué)：日光原理、微粒說(shuō)； 數(shù) 學(xué)：二項(xiàng)式定理、微積分計(jì)算 2、地位：諸多成就，尤其經(jīng)典力學(xué)，被稱為“近代科學(xué)之父”。 【課外閱讀】 牛頓之前，開(kāi)普勒和他的老師對(duì)于天體運(yùn)行軌跡做了非常多工作，觀測(cè)了30年太陽(yáng)系里各個(gè)行星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)行軌跡，他們發(fā)現(xiàn)每個(gè)行星運(yùn)行軌跡都是圓形或者橢圓形，并建立了相應(yīng)的行星運(yùn)行軌跡數(shù)學(xué)公式。 而開(kāi)普勒卻忽略了最重要的一點(diǎn)，即：為何這些軌跡是圓形或橢圓形的？ 牛頓也苦苦思索這個(gè)問(wèn)題，有一天在蘋(píng)果樹(shù)下思考的時(shí)候，一個(gè)蘋(píng)果砸中了他的頭，他突然想到了世界上最著名的萬(wàn)有吸引定律。正是萬(wàn)物之間有吸引力，才使太陽(yáng)依靠這個(gè)吸引力“拉著”各個(gè)行星圍繞自己旋轉(zhuǎn)，不致行星遠(yuǎn)離太陽(yáng)系。運(yùn)用萬(wàn)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(yáng)和地球情況下運(yùn)行軌跡問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，地球受到太陽(yáng)吸引而做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，太陽(yáng)同時(shí)受到地球吸引也在做一個(gè)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。它們?cè)诨ハ辔龡l件下，地球運(yùn)行軌跡不再是圓形，太陽(yáng)也不再固定一點(diǎn)不動(dòng)。 如果把這個(gè)推廣到整個(gè)太陽(yáng)系，情況將更加復(fù)雜，由于計(jì)算量太過(guò)龐大，無(wú)法用計(jì)算來(lái)證明，但可以預(yù)見(jiàn)整個(gè)太陽(yáng)系應(yīng)該不是一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，在行星吸引力的作用下，太陽(yáng)并不能固定一點(diǎn)不動(dòng)，而應(yīng)該有一個(gè)復(fù)雜軌跡。 但現(xiàn)實(shí)情況卻不是這樣，太陽(yáng)系已經(jīng)存在幾百億年了，整個(gè)系統(tǒng)非常穩(wěn)定，太陽(yáng)固定中心一直未變，是什么力促使太陽(yáng)固定中心位置不變？ 對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，牛頓苦苦思索了一輩子也沒(méi)有想明白，在牛頓晚年時(shí)，他終于“想明白”了。一定是上帝用手抓著太陽(yáng)，使太陽(yáng)固定不變，然后其它行星圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。 這就是牛頓為何老年信奉神學(xué)的原因。 后來(lái)，直到到了18世紀(jì)，法國(guó)出來(lái)個(gè)偉大的科學(xué)家龐加來(lái)（名字記不住了，或者是拉普拉斯），運(yùn)用攝動(dòng)法才合理解釋了太陽(yáng)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(gè)孤兒，愛(ài)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(wú)與倫比的貢獻(xiàn)，但在處理人事關(guān)系上做的極不好，一生沒(méi)有一個(gè)朋友，一生沒(méi)有結(jié)婚。牛頓一直在孤獨(dú)中度過(guò)自己人生，可能只有在教堂里同上帝對(duì)話才能使自己心理得到一些寬慰。 人類歷史上另外一個(gè)科學(xué)巨匠——愛(ài)因斯坦，性格和牛頓正好相反，愛(ài)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(ài)因斯坦一生愛(ài)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