学年高中历史第6章古今中外著名的科学家第4节站在巨人肩膀上的牛顿学案.docx
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学年高中历史第6章古今中外著名的科学家第4节站在巨人肩膀上的牛顿学案
第四节“站在巨人肩膀上”的牛顿
●新课导入
艾萨克·牛顿爵士是人类历史上出现过的最伟大、最有影响的科学家，同时也是物理学家、数学家和哲学家，晚年醉心于炼金术和神学。
他在1687年7月5日发表的不朽著作《自然哲学的数学原理》里用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则——万有引力定律和三大运动定律。
这四条定律构成了一个统一的体系，被认为是“人类智慧史上最伟大的一个成就”，由此奠定了之后三个世纪中物理界的科学观点，并成为现代工程学的基础。
牛顿为人类建立起“理性主义”的旗帜，开启工业革命的大门。
牛顿逝世后被安葬于威斯敏斯特大教堂，成为在此长眠的第一个科学家。
我们应该如何评价牛顿？
带着这个问题我们一起走进本课的学习。
●教法案例
本节课包括四个框目的内容：
从笨学生到大科学家；创建经典力学体系；数学、光学和天文学家的成就；不彻底的唯物论者。
建议教师在讲授时将其整合成三块：
从笨学生到大科学家；牛顿的伟大成就；不彻底的唯物论者。
即将教材的第二目和第三目整合成一个板块来进行讲解。
关于第一目“从笨学生到大科学家”，建议教师引导学生自主阅读教材，然后教师点拨关键点：
（1）出生——小学——中学——大学时代。
（2）家乡避疫——教授——大科学家。
教师还应该点拨，牛顿的巨大成功，与巴鲁这样的大科学家的引导密不可分，但更主要的原因还是牛顿自己刻苦钻研和不懈努力的结果。
正如牛顿所说：
我只是一个在海边玩耍的孩子，偶尔拾到了一些美丽的贝壳，是因为自己站在了前人的肩上，看得远了一些。
关于“牛顿的伟大成就”，包括教材第二目和第三目的内容。
建议教师在授课时，制作表格，引导学生阅读教材后自主填写：
项目
主要成就
历史意义
物理学
著作
《自然哲学的数学原理》
运动三定律
惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律
万有引力定律
数学
微积分的创始人之一
光学
太阳光的合成性；物质的颜色之谜；《光学》
天文学
第一架反射式望远镜
天体力学的创立者
关于“不彻底的唯物论者”的讲授，建议教师将其本课导语结合起来，形成对牛顿的公正评价和认识。
牛顿作为一个“唯物论者”的体现是什么？
（牛顿的自然科学成就）。
其“不彻底性”主要表现在什么地方？
（把自然界中的各种现象和过程都归结为机械运动，一概用纯粹力学的规律予以解释；提出了所谓的“绝对时间”“绝对时空”的观点；认为各种自然事物，只能发源于上帝的意志之中）。
结合时代背景回答，其“不彻底性”的原因何在？
（17世纪是近代唯物主义的形成时期，唯物主义还不成熟）。
结合本课引言和所学知识总结归纳，怎样评价牛顿？
（尽管牛顿是一个并不彻底的唯物论者，但这掩盖不了其作为伟大科学家的熠熠光辉。
他在数学、力学、天文学家、光学等领域都获得了巨大的成就。
其中任何一项成就度，足以使他跨入大科学家的伟大行列而名垂千古，而他却集诸多成就于一身，成为科学史上划时代的、里程碑式的科学巨匠。
他把自己的一切都献给了伟大的科学事业）。
课程标准
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
重点难点
1.牛顿在物理学、天文学等领域的主要贡献，其在世界自然科学发展史上的崇高地位（重难点）
2.对牛顿进行客观公正的评价（重点）
从笨学生到大科学家
1.1643年，牛顿诞生在英国林肯郡。
2．读小学时，牛顿成绩一般。
12岁时上了中学，逐渐成了同学中的佼佼者。
3．1665年1月，牛顿大学毕业，取得文学学士学位。
4．1667年初，牛顿回到剑桥，并于次年3月获得硕士学位，同时成为高级院委。
5．1669年10月，牛顿成了“卢卡斯讲座”的数学教授。
创建经典力学理论体系
1.牛顿对人类最重要的贡献，是创建了经典力学的理论体系。
2．1685年，牛顿发现万有引力定律。
3．1687年，牛顿出版了划时代的伟大著作《自然哲学的数学原理》，系统阐述了他关于动力学和引力问题的研究成果。
他提出了惯性定律、加速度定律和作用力与反作用力定律。
4．法国科学家拉普勒斯称赞《原理》是“人类智慧的产物中最卓越的杰作”，牛顿当然也堪称人类有史以来最伟大的科学家。
数学、光学和天文学的成就
1.牛顿和莱布尼茨并称为微积分的创始人。
2．提出微粒说：
光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运动路径。
3．牛顿的著作《光学》在1704年正式出版。
4．1668年，牛顿设计制造了第一架反射式望远镜，并因此成为世界一流的科学家，并被认为是最伟大的天文学家。
不彻底的唯物论者
1.从哲学的角度审视牛顿，可以发现他的哲学思想基本上属于“自然科学的唯物主义”。
2．牛顿把自然界中的各种现象和过程都归结为机械运动，一律用纯粹力学的规律予以解释；牛顿提出所谓的“绝对时间”和“绝对空间”的观点，这些表明牛顿是一个不彻底的唯物论者。
3．受亚里士多德的影响，牛顿认为“是上帝之手赋予了行星运动的第一推动力”。
4．1727年3月20日，牛顿在睡梦中安然长眠，享年85岁。
牛顿被称为“近代科学之父”的原因
1.牛顿是英国物理学家、天文学家和数学家。
2．在天文学方面，他解释了潮汐现象，指出潮汐的大小不但同朔望月有关，而且与太阳的引力也有关系。
牛顿从理论上推测出地球不是球体，而是两极稍扁、赤道略鼓，并由此说明了岁差现象等。
3．在物理学上，牛顿基于伽利略、开普勒等人的工作，提出了力学的三大定律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体系。
4．在数学上，牛顿创立了“牛顿二项式定理”，并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学。
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。
5．在光学方面，牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成“牛顿色盘”；关于光的本性，牛顿创立了光的“微粒说”。
6．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。
牛顿对近代自然科学的奠基作用不包括（ ）
A．经典力学B．微积分
C．放射理论D．日光的分析
【解析】 据所学知识可知，经典力学、微积分、日光的分析皆属牛顿的贡献，而放射理论不是他的成就。
【答案】 C
阅读下列材料，回答问题。
材料一 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，还对所学过的知识进行分类整理。
因生活所迫，他曾一度辍学在家，即便如此，他仍在从事科学研究。
有一天，外面狂风大作，下起大雨。
牛顿只披了一件斗篷跑到院子里，在雨中跳来跳去地做风力实验，再把实验数据记录下来，以供研究。
材料二 如果说我比别人看得远些，那是因为我站在巨人肩上的缘故。
我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前浩瀚的真理的海洋，我还没有发现呢。
——牛顿
（1）结合材料一，你怎样看待牛顿的学习方法？
（2）材料二中牛顿以怎样的态度看待他取得的成就？
在他身上我们能够学到科学家的哪些优秀品质？
【思路分析】
考查角度
对伟大的科学家牛顿的评价
材料解读
材料一：
简单介绍了牛顿善做实验的学习品质，并列举了一个小例子；材料二：
展示了牛顿的两则名言，从而说明了牛顿对自己伟大成就的态度
解答思路
第
（1）问要求回答的是“怎样看待”而不是“学习方法”，解题关键在于牛顿的学习方法是科学的。
牛顿通过做实验、记笔记，积累数据并对知识进行分类整理。
第
（2）问中的第一小问要求回答的是“态度”而不是“成就”，第二小问要求回答的是“优秀品质”，解题关键是认真体会牛顿的名言
【尝试解答】
（1）怎么看待：
____________________________________________________
_______________________________________________________________
（2）态度：
______________________________________________________
_______________________________________________________________
优秀品质：
_____________________________________________________
_______________________________________________________________
【答案】
（1）怎样看待：
牛顿的学习方法是科学的。
通过做实验、记笔记，积累数据，并能够把知识进行分类整理。
这样的学习方法与当时的“归纳—演绎”的科学研究方法是一致的。
（2）态度：
牛顿对待自己取得的成绩是很谦虚的。
优秀品质：
我们可以从牛顿身上学到虚怀若谷的谦虚态度和严谨的科学研究态度，还有勤奋的探索精神等。
一、选择题
1．威斯敏斯特教堂墓地的一块墓碑上写着：
自然界和自然规律隐藏在黑暗中，上帝说，让他出生吧，于是一切都成为光明。
其中的“他”是指（ ）
A．巴罗B．笛卡儿
C．牛顿D．伽利略
【解析】 本题考查学生的理解能力。
牛顿是近代经典力学的创始人，揭示了自然界和自然规律的奥秘。
【答案】 C
2．右图的作者是（ ）
A．牛顿
B．伽利略
C．爱因斯坦
D．爱迪生
【解析】 本题考查知识能力。
根据所学知识或图片上的英文字母可知，右图是牛顿的科学巨著《自然哲学的数学原理》，故选A项。
【答案】 A
3．《自然哲学的数学原理》一书出版的最大意义是（ ）
A．改变了19世纪多数人对生物界和人类在生物界中的位置的看法
B．建立了完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃
C．开创了以实验事实为根据并且有严密逻辑体系的近代科学
D．从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础
【解析】 A项是达尔文生物进化论的意义，C项是伽利略的成就，D项“从根本上动摇”不正确，B项符合题意。
【答案】 B
4．有一次，牛顿一边做试验一边煮鸡蛋，竟将怀表当成鸡蛋放到锅里煮起来，对这件事理解正确的是（ ）
A．体现了牛顿专心致志的工作态度
B．体现了牛顿严肃的科学态度
C．牛顿在生活上不能自理
D．牛顿做事心不在焉
【解析】 B项与材料无关，C、D两项说法本身不符合史实，由材料可看出牛顿专心致志探索的工作态度。
【答案】 A
二、非选择题
5．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，以致他们试图在解决各种问题时以力学或准力学为楷模。
——《十六、十七世纪科学、
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）。
——《世界文明史》
请回答：
（1）牛顿说：
“如果说我比别人看得远些，那是因为我站在巨人肩上的缘故。
”结合所学知识，指出牛顿生活的时代的特征，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】 回答本题的关键是要“结合所学知识”，另外注意，无论是回答第
（1）问中的“时代特征”还是回答第
（2）问中的“主要影响”，都要注意简明扼要，抓住核心。
【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。
（列举两位即可）
（2）影响：
①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。
②推动了启蒙运动。
③机械决定论对启蒙思想及某些社会科学研究也产生了一定的负面影响。
一、选择题
1．牛顿在研究天文学领域上，汲取前人的研究成果不包括（ ）
A．哥白尼B．伽利略
C．爱因斯坦D．开普勒
【解析】 牛顿是17世纪的科学家，A、B、D三位科学家都生活在17世纪以前，故选C项。
【答案】 C
2．解决万有引力定律问题的物体运动三定律不包括（ ）
A．惯性定律B．加速度定律
C．作用力与反作用力定律D．质能守恒定律
【解析】 据所学知识可知，A、B、C三项均属物体运动三大定律内容，D项不属此范畴。
【答案】 D
3．牛顿曾经说过：
“如果说我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。
”由于伽利略、开普勒等人的努力，牛顿才有可能在已经准备好了的材料上建立起宏伟的经典力学大厦。
这座大厦建立起来的标志是（ ）
A．《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》发表
B．《物种起源》发表
C．《纯粹理性批判》发表
D．《自然哲学的数学原理》发表
【解析】 牛顿力学体系建立的标志是《自然哲学的数学原理》的发表。
【答案】 D
4．对牛顿《自然哲学的数学原理》的评价，不准确的是（ ）
A．这部科学巨著第一次阐释了微积分学
B．提出了物体运动的三大定律和万有引力定律
C．标志着牛顿力学体系的建立，是近代科学形成的标志
D．这是在人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合
【解析】 本题考查学生对牛顿在自然科学领域成就的辨析能力。
A项迷惑性很大，但这部“数学原理”是一部力学巨著。
B、C、D三项符合史实。
【答案】 A
5．从伽利略到牛顿，对人类科学发展史的表述，下列说法不正确的是（ ）
A．中世纪神学的阴影已消退
B．科学家的认识有局限性
C．产生了诸多科学巨人
D．实验自然科学诞生
【解析】 牛顿生活的那个时代，中世纪神学的巨大阴影还未消退。
【答案】 A
6．“月亮既不会掉下来，也不会离去，那是因为它的运动正好抵消了地球的引力。
”说这句话的科学家是（ ）
A．牛顿B．波义耳
C．拉瓦锡D．哥白尼
【解析】 根据所学知识可知，材料描述的是万有引力现象，故选A项。
【答案】 A
7.右图为苹果公司最初的LOGO，图片外框写着“牛顿，一个永远孤独地航行在陌生思想海洋中的灵魂”。
该公司作此选择最可能的理由是牛顿的经典力学理论（ ）
A．首次将人置于世界和社会的中心
B．使人类对微观世界的认识取得革命性进步
C．深刻揭示了时间和空间的本质属性
D．用数学方法精确描述了宇宙运行规律
【解析】 A项是古希腊“智者运动”的意义；B项是量子力学的意义；C项是相对论的历史意义。
D项准确概括了牛顿的经典力学理论。
【答案】 D
8．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】 D
二、非选择题
9．阅读下列材料：
材料一 正是在物理学领域，牛顿进行了最有意义的研究。
在这方面，他以伽利略的研究为基础，将后者的成果发展到辉煌的顶点。
伽利略主要关心的是地球的运动，牛顿则发现了有关宇宙本身的定律。
材料二 伽利略发现，运动中的物体若无一定的外力使它转向，便做匀速直线运动。
这一发现要求人们必须解释：
为什么行星不易直线飞离，而趋于落向太阳，结果形成其椭圆形的轨道；为什么月亮同样趋于落向地球。
材料三 牛顿已发现一个数学上能证实的根本的宇宙规律……实际上，自然界好像一个巨大的机械装置，按照通过观察、实验、测量和计算可予以确定的某些自然法则进行运转。
……人们开始把牛顿的物理学分析方法被应用于整个思想和知识领域，不仅用于物理领域，而且应用于人类社会。
——[美]斯塔夫里阿诺斯《全球通史》
请回答：
（1）根据材料一、二，简要指出牛顿经典力学诞生的客观条件。
（2）牛顿物理分析方法的特征是什么？
（3）根据材料三并结合所学知识，指出牛顿经典力学产生的影响。
【解析】 第
（1）问可依据材料一、二中“以伽利略研究为基础”等信息，从理论基础和社会需求等方面进行归纳。
第
（2）问应联系材料三中“数学上能证实的根本的宇宙规律”等信息，从表达形式、研究方式等方面进行分析和说明。
第（3）问应结合材料三中“应用于思想知识的整个领域”等信息，从直接影响和间接影响等方面进行概括。
【答案】
（1）继承前人的科研成果；科技自身发展的要求。
（2）利用数学做完整的推理；注重实验。
（3）牛顿经典力学开创了物理学的新时代，推动了近代科学的发展；对社会意识形态的发展产生了巨大影响，为启蒙思想探求人类社会的法则提供了科学理论依据。
10．阅读下面材料：
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。
……少年时代的牛顿并不是神童，他资质平凡，成绩一般，但却喜欢读书、沉思、做科学小实验。
迫于生活艰难，牛顿的母亲只得让他停学务农，但是被他的好学精神所感动的舅父说服了母亲让牛顿继续读书。
1661年，18岁的牛顿以减费生的身份进入剑桥大学三一学院，靠为学院做杂务的收入支付学费。
请回答：
（1）根据材料，近代科学迅速发展的原因是什么？
（2）牛顿在力学上取得了哪些巨大成就？
（3）结合材料，谈谈你的感想。
【解析】 本题以牛顿生活的社会背景为切入点，考查学生归纳概括和对教材基础知识的识记能力，同时通过伟大人物的生平介绍，培养学生对优秀精神风貌与意志品质的感悟。
第
（1）问要依据材料所提供的时代背景进行提炼，注意经济与思想两个角度。
第
（2）问依据教材基础知识进行归纳，注意是在“力学”方面的成就。
第（3）问应从牛顿艰难的童年时代与努力拼搏的求学时代中进行感悟，只要言之有理，积极向上即可。
【答案】
（1）资本主义的发展为科学的发展奠定了物质基础；文艺复兴解放了人们的思想。
（2）1687年出版了《自然哲学中的数学原理》，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。
（3）科学进步需要适宜的社会环境；成功需要谦虚的态度，勤奋探索的科研精神等；贫穷不是个人的耻辱，反而可以磨炼个人的意志品质。
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