学年历史北师大版选修4学案第六章 第四节 站在巨人肩膀上的牛顿 Word版含答案.docx

学年历史北师大版选修4学案第六章 第四节 站在巨人肩膀上的牛顿 Word版含答案.docx

《学年历史北师大版选修4学案第六章 第四节 站在巨人肩膀上的牛顿 Word版含答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年历史北师大版选修4学案第六章 第四节 站在巨人肩膀上的牛顿 Word版含答案.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

学年历史北师大版选修4学案第六章第四节站在巨人肩膀上的牛顿Word版含答案

第四节　“站在巨人肩膀上”的牛顿

课程标准

学习目标

了解牛顿的成长历程及主要科学成就，认识他在社会发展中的作用。

了解牛顿的成长历程，识记并理解牛顿在物理学领域的主要成就及其伟大意义，了解牛顿晚年的困惑及其原因。

了解牛顿获得巨大成就的原因；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。

一、从笨学生到大科学家

1．笨学生牛顿：

1643年诞生于英国林肯郡，小学时成绩一般。

2．步入科学殿堂

（1）12岁时入中学，成为佼佼者，毕业后考进剑桥大学三一学院。

（2）数学家巴鲁引导牛顿踏进科学的大门。

（3）回故乡避疫期间，孕育形成了一生中的科学成就，1669年成为“卢卡斯讲座”的数学教授，成为举世公认的划时代的大科学家。

二、创建经典力学理论体系

1．发表巨著：

1687年，出版了划时代的伟大著作《自然哲学的数学原理》。

2．内容：

三条运动定律和万有引力定律构成了经典力学完整而严密的理论体系，把地上的物体运动和天上的天体运动，都概括在力学规律一个理论之中。

3．意义：

是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合，标志着近代科学的形成。

[特别提醒]　牛顿力学体系是整个物理学和天文学的基础，也是一切机械、土木建筑、交通运输等工程技术的理论基础。

三、数学、光学和天文学的成就

1．数学：

创立了微积分，使数学成为真正的变量数学，成为经典力学的基础。

2．光学：

奠定了光谱学的基础，揭开了物质的颜色之谜，提出微粒说，出版著作《光学》。

3．天文学：

设计制造了第一架反射式望远镜，用万有引力理论解答了行星绕太阳做封闭曲线运动的问题。

[特别提醒]　牛顿关于光的理论学说继承和发展了已有的光学研究成果，开启了光学研究的新时代，对近代光学研究和其他物理学科的发展产生了重大而深远的影响。

四、不彻底的唯物论者

1．牛顿的科学成就促进近代唯物主义哲学的发展，但其哲学思想基本上属于“自然科学的唯物主义”。

2．提出所谓“绝对时间”和“绝对空间”的观点，这是机械唯物主义、形而上学唯物主义的观点。

3．认为“是上帝之手赋予了行星运动的第一推动力”，使其晚年致力于编写以神学为题材的著作。

4．1727年逝世，被埋葬于威斯敏斯特教堂墓地。

[特别提醒]　牛顿是英国物理学家、天文学家和数学家；牛顿力学体系是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和总结；牛顿被称为“近代科学之父”。

1.牛顿是英国物理学家、数学家和天文学家、经典物理学理论体系的建立者，他在物理学、数学和天文学研究方面都做出了划时代的贡献，被称为“近代科学之父”。

2．牛顿建立起一个完整的力学理论体系，成为宇宙定律的发现者。

牛顿是17世纪科学革命中最伟大的科学家，也是人类历史上最伟大的科学家之一。

　牛顿在科学领域的贡献

史料一　恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括说：

“牛顿由于发现了万有引力定律而①创立了科学的天文学，由于进行了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的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。

”

史料二　“……但对自己而言，我仅仅是一个在海边嬉戏的顽童，为时不时发现一粒光滑的②石子或一片可爱的贝壳而欢喜，可与此同时却对我面前的伟大的真理海洋熟视无睹。

”

——牛顿

①说明牛顿对近代科学的发展贡献巨大。

②“石子”和“贝壳”指二项式定理、微积分、对光的分析和牛顿力学体系等重要发现。

（1）据史料一，回答牛顿在力学上取得了哪些巨大成就及其历史意义。

提示成就：

牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，提出了物体运动三大定律和万有引力定律；形成一个以实验为基础，以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系；万有引力定律成为天文学的基础定律。

意义：

牛顿力学体系的创立，标志着近代科学的形成。

（2）据史料二，指出牛顿具有怎样的精神品质。

提示严谨、谦虚的科学态度。

牛顿在科学领域的主要成就

（1）创建了经典力学的理论体系，提出了第一运动定律即惯性定律，第二运动定律即加速度定律，第三运动定律即作用力与反作用力定律和万有引力定律，把地上的物理运动和天上的天体运动，概括在力学规律的一个理论中，这是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合，也标志着近代科学的形成。

（2）他是微积分的创始人之一，对现代数学理论作出了贡献。

（3）对光的分析，完成了对太阳光的反射实验，提出了光的本质是微粒子的见解，奠定了光谱学的基础。

（4）他制造了世界上第一架反射望远镜，使人类对天体的观察进入新阶段。

（5）他创立了“归纳—演绎”的科学研究方法，具有严肃的科学态度和勤奋的探索精神。

一、牛顿建立力学体系的原因

1．具备了较好的经济基础。

当时英国资本主义经济的迅速发展，为牛顿在科学方面的贡献创造了条件。

2．具备了良好的知识条件。

开普勒和伽利略的研究成果，特别是伽利略的实验科学方法和培根所倡导的唯物主义的科学研究法。

3．英国资本主义制度确立后，资本主义生产的发展对力学提出了迫切的要求。

4．牛顿在科学领域的探索精神和不畏艰辛、勇于牺牲的思想品质。

他在系统总结前人成果的基础上，进行了大量的实验。

二、牛顿力学体系的主要内容及深远影响

1．主要内容

（1）牛顿第一定律，又称惯性定律：

一切物体在不受外力作用时，总是保持匀速直线运动或静止状态，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：

物体运动的加速度与作用于物体上所有外力的合力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与外力合力的方向相同。

（3）牛顿第三定律，又称作用力与反作用力定律：

两个物体间的作用力和反作用力总是在同一直线上，大小相等，方向相反。

（4）万有引力定律是自然界最普遍的定律之一。

它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，对天体的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。

2．深远影响

（1）牛顿力学以严格的数学方法和逻辑体系将宇宙间的运动统一起来，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。

（2）牛顿经典力学揭示了力学与运动的关系，使人们可以精确掌握力及其作用，使人们掌握了机械的制造与应用技术，从而引发了以英国工业革命为起点的第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。

（3）牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，揭示出宇宙万物的物质本性和科学性，也为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础。

（建议用时：

30分钟）

一、选择题

1．下列对17世纪牛顿力学体系产生的原因的表述，不确切的是（　　）

A．资本主义生产的迅速发展对力学提出了迫切要求

B．伽利略、开普勒等人的研究已有相当厚实的基础

C．牛顿个人的伟大天才和做出的巨大努力

D．同时代的众多著名科学家协同一致的通力合作

解析：

选D。

在力学和天文学方面，在哥白尼、开普勒、伽利略等人的研究基础上，牛顿才建立起力学体系，但不能说是同时代众多著名科学家协同一致的合作。

2．下列关于牛顿的说法正确的有（　　）

①牛顿的万有引力定律的提出是建立在哥白尼、开普勒等人研究的基础之上的

②牛顿的万有引力定律后来成为天文学上的基础定律

③牛顿经典力学建立的标志是《自然哲学的数学原理》一书的出版

④牛顿经典力学的核心是万有引力定律

A．①②③　　　　　　　B．②③④

C．①②④D．①②③④

解析：

选D。

牛顿在哥白尼、伽利略和开普勒等人在天文学方面研究成果的基础之上，提出了万有引力定律，这一定律极大地推动了人们对天体运动的研究。

1687年，牛顿划时代的科学巨著《自然哲学的数学原理》出版，他确定了解决万有引力问题的物体运动三定律，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中，从而确立了牛顿经典力学理论的权威性，其核心就是万有引力定律。

3．牛顿被称为“近代科学之父”。

如果让你为他配音，选择台词应是（　　）

A．“如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”

B．“不要希图成为一个成功的人，而要努力成为一个有价值的人”

C．“物竞天择，适者生存”

D．“天才不过是百分之一的灵感，加上百分之九十九的汗水”

解析：

选A。

本题考查学生对牛顿的了解。

A项是牛顿的经典语录。

4．经典力学体系的建立标志着近代科学的形成，主要是因为它（　　）

A．将天体的运动和地球上物体的运动概括在同一理论中

B．是对自然规律进行的第一次理论性概括和总结

C．具有相当程度的科学性和预见性

D．建立了一套以实验观察与数学演绎相结合的科学研究方法

解析：

选D。

本题考查学生理解分析问题的能力。

近代科学的特点一是可以用实验验证，二是可以用数学表达。

而牛顿力学体系建立的一套以实验观察与数学演绎相结合的科学研究方法，标志着近代科学的诞生。

A、B、C三项是牛顿力学体系的重大意义，与题干要求不符。

5．牛顿临终遗言：

“我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。

”下列说法正确的是（　　）

A．“石子”“贝壳”是量子理论和电磁学说

B．其理论深刻揭示了时间、空间的本质属性

C．牛顿的理论开辟了工业革命时代

D．牛顿尚未踏入自然科学的“真理之海”

解析：

选C。

电磁学说是麦克斯韦提出的有关光的新理论，爱因斯坦又提出了光量子论，A不正确；爱因斯坦的相对论是对时间、空间本质属性的深刻揭示，B不正确；牛顿的科学研究是对自然规律的深刻揭示，D不正确。

6．哥白尼、伽利略和牛顿等人，对近代欧洲的科学革命都卓有贡献。

对他们主要成就的正确认识是（　　）

A．他们的理论肯定了人们用理智了解宇宙运行的原则

B．他们的学说使巫术等迷信行为销声匿迹

C．他们的理论为人类辩证地看待世界提供了途径

D．他们的研究成果带来了医学和化学的重大突破

解析：

选A。

B项的说法明显错误；C项说的是相对论，不符合题干要求；他们的成就在天文学和物理学方面，故D项说法错误。

7．19世纪，以牛顿力学为基础的经典物理学之所以被看作是绝对权威的理论，主要是由于（　　）

A．经典物理学日臻完善

B．牛顿力学采用了数学的方法

C．人们认识的局限性

D．经典物理学可以解释一切自然现象

解析：

选C。

本题主要考查学生对牛顿力学体系地位的辩证认知能力。

人的认识受到时代和科学研究水平的影响，在当时人们的研究领域还未深入到高速运动状态的宏观宇宙和物质内部的微观世界。

8．牛顿在数学领域的成就同样突出，他创立了（　　）

A．二次项定理B．微积分

C．解析几何学D．立体几何学

解析：

选B。

牛顿在数学领域的成就主要是创立了微积分。

9．牛顿的《自然哲学的数学原理》的内容不包括（　　）

A．确定了万有引力定律

B．解释了潮汐现象

C．地球的圆扁形状

D．提出了光的本质是微粒的见解

解析：

选D。

据所学可知，D项是牛顿1672年在论文《关于光和色的新理论》中提出的，符合题意要求。

10．晚年的牛顿迷恋和钻研宗教与神秘思想，他认为“上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。

这说明（　　）

A．牛顿毕生致力于自然科学的研究

B．牛顿晚年否定了自己所发现的科学

C．牛顿受时代的限制也有其局限性

D．牛顿真实的目的是用科学战胜神学

解析：

选C。

牛顿生活在中世纪神学的巨大阴影还未消退的时代。

晚年的牛顿认为“上帝”是一个永恒、无限、绝对完美的主宰者，正是这种时代局限性的体现。

二、非选择题

11.阅读下列材料：

材料一　①牛顿在进行光学实验。

（见右图）

②自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让牛顿出生吧！

于是一切都成为光明。

——蒲柏

③从数学开始到牛顿时代为止，数学工作由牛顿完成了一大半。

——莱布尼茨

材料二　上中学时牛顿就喜欢做实验并记笔记，他将日常生活中发生的许多现象记录下来，还对所学的知识进行分类整理。

请回答：

（1）阅读材料一，结合所学知识解释牛顿如何从①③两方面使“自然界和自然规律”变成光明的。

（2）结合材料二归纳牛顿能使黑暗变成光明的原因。

解析

（1）要从光学和数学方面作答；

（2）要分析原因，要归纳牛顿科学的研究方法。

答案

（1）光学方面：

自制折射望远镜，证明日光由七色光组成，进一步说明了物体颜色的形成原理，奠定了光谱学的基础；提出光的本质是微粒的见解，统领西方物理学界两个世纪，与荷兰惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。

数学方面：

提出了数学上有名的二项式定理和微积分的初步算法。

（2）做实验，记笔记，积累知识，分类整理，将实验作为得出科学概念的主要途径，“归纳—演绎”法，忘我的勤奋探索精神。

12．阅读下列材料：

材料一　牛顿的《原理》公认是科学史上的最伟大的著作。

在对当代和后代思想的影响上，无疑没有什么别的杰作可以同《原理》相媲美。

二百多年来，它一直是全部天文学和宇宙学思想的基础……无怪乎牛顿力学的非凡成功甚至给诸如心理学、经济学和社会学等各个不同领域的工作者也留下了极其深刻的印象，以致他们都试图在解决各种问题时以力学或准力学为楷模。

——摘自《16、17世纪科学、技术和哲学史》

材料二　启蒙思想家们在牛顿革命的启发、激励下进行了种种思考。

伏尔泰曾写道：

“如果全部自然界，一切行星，都要服从永恒的规律，而有一个小动物，五尺来高，却可以不把这些定律放在眼中，完全任意地为所欲为，那就太奇怪了。

”但由于牛顿学说本身的机械决定论性质，充满机械唯物论精神的启蒙思想也不可避免地带有形而上学的武断（主要是忽视了人的心灵的复杂性）。

——摘编自《世界文明史》

根据上述材料并结合所学知识，回答下列问题。

（1）牛顿说：

“假如我看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。

”结合所学知识，指出牛顿生活的时代特征，并列举两位影响了牛顿的“巨人”。

（2）根据上述材料并结合所学知识，指出牛顿学说对近代社会发展的主要影响。

解析

（1）解答的关键是了解牛顿生活的时代，牛顿生于1643年，卒于1727年，即17世纪中期至18世纪前期，然后从经济、思想、文化等方面概括时代特征；

（2）要结合所学知识，并从材料中获取有效信息，运用辩证唯物主义观点，一分为二地评价牛顿的成就。

答案

（1）资本主义不断发展，启蒙思想兴起与传播，近代科学不断取得进展。

哥白尼、开普勒、伽利略、笛卡尔、巴罗（任选两位）。

（2）在物理学、数学、天文学等领域做出杰出贡献，并确立了相关学科的科学体系和科学的研究与思维方法；为心理学、经济学和社会学等学科树立了楷模；推动了启蒙运动。

机械唯物论对启蒙思想及某些社会科学研究产生了一定的负面影响。