2019-2020年高中歷史 近代科學之父牛頓教案 岳麓版選修 .doc

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2019-2020年高中歷史 近代科學之父牛頓教案 岳麓版選修 [教學目標] 基本要求：了解牛頓的成長歷程，簡述他的主要科學成就：建立經(jīng)典物理學理論體系、發(fā)明反射望遠鏡等。感受牛頓嚴謹?shù)目茖W態(tài)度與勤奮的探索精神。 發(fā)展要求：認識牛頓在社會發(fā)展中的作用，感悟其成長的人生啟迪。 聯(lián)系必修Ⅲ專題七“近代物理學的奠基人和革命者”一課的有關內容。 [人物簡介] 牛頓是英國近代偉大的物理學家、數(shù)學家和天文學家、經(jīng)典物理學理論體系的建立者，他在物理學、數(shù)學和天文學研究方面都做出了劃時代的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，被稱為“近代科學之父”， 牛頓《自然哲學的數(shù)學原理》建立起完整的力學理論體系，實現(xiàn)了物理學史上的第一次大飛躍。發(fā)現(xiàn)著名的萬有引力定律和牛頓力學三定律。牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》把天體力學和地面上的物體力學統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了物理學史上第一次大的綜合。牛頓建立起一個完整的力學理論體系，成為宇宙定律的發(fā)現(xiàn)者，把科學革命推向了新的高峰。牛頓是17世紀科學革命中所涌現(xiàn)出的最偉大的科學家，也是人類歷史上最偉大的科學家之一。 【新課過程】 導入新課：請看導言：主要介紹了牛頓墓碑上的文字，和牛頓在科學領域的重要地位。思考：為什么牛頓被稱為近代科學之父？ 一、 早期科學發(fā)明與創(chuàng)造 1、 童年時代：日常的生活和學習 善于觀察 2、 中學時代：日常的生活和學習 科學觀察與實驗 P233參考書 3、 大學時代：日常的生活和學習 二項式定理、微積分的初步計算 4、1665—1666年：黃金時代 A、光學領域： 1）發(fā)明折射望遠鏡： 用途：證明日光由七色光組成；說明物體顏色的形成原理； 意義：奠定光譜學的基礎；P235頁參考書 2）創(chuàng)“微粒說” 意義：與惠更斯的“波動說”構成光的兩大基本理論； B、天文學領域：發(fā)明世界上第一架反射望遠鏡 用途：考察行星運動；分析潮汐現(xiàn)象；預言地球不是正球體； 意義：對天體觀察進入新階段； 二、 發(fā)現(xiàn)萬有引力定律 1、 原因：略 見書 從中我們得到怎樣的認識？ 生答：科學的發(fā)展是經(jīng)歷了一輩又一輩科學家努力和不斷創(chuàng)新的結果。 牛頓最重要的科學成就是牛頓力學體系的建立。 2、 牛頓力學體系的建立——《自然哲學中的數(shù)學原理》的發(fā)表 1）內容： a．物體運動三大定律和萬有引力定律； b。潮汐現(xiàn)象、地球形狀等問題 2）意義： a形成經(jīng)典力學理論，居物理學的統(tǒng)治地位達二百年； b標志近代科學形成； c推動工業(yè)革命進程 三、 取得成就的原因 1、 勤奮的探索精神； 2、 科學的研究方法； 3、 注重實驗，實行“歸納——演繹”法 4、 善于借鑒吸收并大膽創(chuàng)新 四、 評價牛頓 1、 成就：許多劃時代的發(fā)明 天文學：反射望遠鏡，研究潮汐現(xiàn)象，語言地球不是正球體； 物理學：力學：經(jīng)典力學理論；光學：日光原理、微粒說； 數(shù) 學：二項式定理、微積分計算 2、地位：諸多成就，尤其經(jīng)典力學，被稱為“近代科學之父”。 【課外閱讀】 牛頓之前，開普勒和他的老師對于天體運行軌跡做了非常多工作，觀測了30年太陽系里各個行星繞太陽旋轉的運行軌跡，他們發(fā)現(xiàn)每個行星運行軌跡都是圓形或者橢圓形，并建立了相應的行星運行軌跡數(shù)學公式。 而開普勒卻忽略了最重要的一點，即：為何這些軌跡是圓形或橢圓形的？ 牛頓也苦苦思索這個問題，有一天在蘋果樹下思考的時候，一個蘋果砸中了他的頭，他突然想到了世界上最著名的萬有吸引定律。正是萬物之間有吸引力，才使太陽依靠這個吸引力“拉著”各個行星圍繞自己旋轉，不致行星遠離太陽系。運用萬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，假設空間只有太陽和地球情況下運行軌跡問題，發(fā)現(xiàn)這是一個極其復雜的過程，地球受到太陽吸引而做圓周運動的過程中，太陽同時受到地球吸引也在做一個復雜運動。它們在互相吸引條件下，地球運行軌跡不再是圓形，太陽也不再固定一點不動。 如果把這個推廣到整個太陽系，情況將更加復雜，由于計算量太過龐大，無法用計算來證明，但可以預見整個太陽系應該不是一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，在行星吸引力的作用下，太陽并不能固定一點不動，而應該有一個復雜軌跡。 但現(xiàn)實情況卻不是這樣，太陽系已經(jīng)存在幾百億年了，整個系統(tǒng)非常穩(wěn)定，太陽固定中心一直未變，是什么力促使太陽固定中心位置不變？ 對于這個問題，牛頓苦苦思索了一輩子也沒有想明白，在牛頓晚年時，他終于“想明白”了。一定是上帝用手抓著太陽，使太陽固定不變，然后其它行星圍繞太陽旋轉。 這就是牛頓為何老年信奉神學的原因。 后來，直到到了18世紀，法國出來個偉大的科學家龐加來（名字記不住了，或者是拉普拉斯），運用攝動法才合理解釋了太陽系穩(wěn)定結構的原理。 順便分析一下牛頓為何信奉神學的另外原因，牛頓自小是個孤兒，愛好單調，性格孤僻，脾氣暴躁，工作有偏致狂傾向。他在科學上做出了無與倫比的貢獻，但在處理人事關系上做的極不好，一生沒有一個朋友，一生沒有結婚。牛頓一直在孤獨中度過自己人生，可能只有在教堂里同上帝對話才能使自己心理得到一些寬慰。 人類歷史上另外一個科學巨匠——愛因斯坦，性格和牛頓正好相反，愛好廣泛，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），愛因斯坦一生愛好和平，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