人教版历史选修四课件6-4 近代科学之父牛顿（共37张PPT）

(共47张PPT)
自然界和自然规律
隐藏在黑暗中，
英国诗人波普曾经这样写道：
上帝说：
让牛顿出生吧！
于是，一切都成为光明。
第 4 课
近代科学之父牛顿
一、成长的足迹——牛顿不“牛”
1、出生： 1642年 英国乌尔索普
牛顿的出生地
　　 牛顿出生前，父亲已去世。牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，出生时体重只有3磅，差点夭折。他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。牛顿小学时期，体弱多病，性格腼腆，生性孱弱，有些迟钝，自幼沉默寡言，性格倔强，而这种习性可能来自他的家庭处境。
少年牛顿资质平常，成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。
日晷仪
传说小牛顿把风车的机械原理摸透后，自己制造了一架模型，他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不断的跑动，于是轮子不停的转动。
一、成长的足迹——牛顿不“牛”
1、出生： 1642年 英国乌尔索普
善于思考观察和发明创造
2、求学：
中学时代，开始进行科研与实验
大学生活，剑桥大学，师从巴罗教授
自学笛卡尔等人的数学著作
牛顿的老师巴罗(1630～ 1677) , 曾任剑桥大学第一任“卢卡斯教授”, 三一学院院长和剑桥大学副校长 ，是当时顶尖的数学家和科学家，剑桥大学的首席教授席位就是专门为他设立的， 但他在39岁时就主动退休了，因为他要将席位让给当时只有28岁的牛顿，以给牛顿更大的发展空间。
牛顿果然没有辜负恩师的厚望，大放异彩，成果累累，在谈到自己成功的原因时，他非常感激地表示，因为自己站在巨人的肩膀上。
笛卡尔(Descartes, Rene du Perron)
(Descartes,René)
(Descartes， Rene)
(1596 - 1650)，
法国哲学家，数学家，物理学家，解析几何学奠基人之一。
牛顿数学桥是剑桥大学城里的一大景观，全桥由7177根大小不一的木头衔接而成，有10299个接口，如果以一个接口用一枚铁钉来计算，那么至少需要 10299枚铁钉。但牛顿把所有铁钉都倒进了河里，整座桥没用一枚铁钉，这就是数学的奇妙。多少年来，剑桥数学系的高才生们都梦想解破数学桥的奥秘，换句话说就是想在纸头上造一座跟数学桥一模一样的桥。但如愿者无一。多数人设计出来的桥至少需要上千枚铁钉才能达到原桥同等效果，只有少数几人把铁钉数量减少 到千枚数之内。有个冰岛人，他创造了有史以来的最好成绩，把铁钉数减少到561枚。
牛顿19岁时进入剑桥大学，成为三一学院的减费生，靠为学院做杂务的收入支付学费。在这里，牛顿开始接触到大量自然科学著作，经常参加学院举办的各类讲座，包括地理、物理、天文和数学。牛顿的第一任教授伊萨克·巴罗是个博学多才的学者，将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。1665年剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。1665年大学毕业，成绩平平。
　　正当牛顿准备留校继续深造时，严重的鼠疫席卷了英国，剑桥大学因此而关闭，牛顿离校返乡。
牛顿在成长中遇到哪些困难？
家境贫寒，一度辍学；
大瘟疫，剑桥大学关闭
？
？
？
二、科学成就——牛顿之“牛”
1、数学(大学毕业前)：
提出二项式定理以及微积分的初步算法
2、光学：
（1）制造折射望远镜 奠定了光谱学的基础
1666年，牛顿发现阳光经过透镜会产生色散，牛顿称之为「谱線」（Spectrum）（取材自The Search for Infinity,Mitchell Beazley出版）。
二、科学成就——牛顿之“牛”
1、数学(大学毕业前)：
提出二项式定理以及微积分的初步算法
2、光学：
（1）制造折射望远镜 奠定了光谱学的基础
（2）制造了世界上第一架反射望远镜
推动人类对天体观察进入新阶段
牛顿所设计的反射式望远镜
观测太阳系的牛顿 牛顿用自己亲手设计的望远镜来观测太阳系的行星。
二、科学成就——牛顿之“牛”
1、数学(大学毕业前)：
提出二项式定理以及微积分的初步算法
2、光学：
（1）制造折射望远镜 奠定了光谱学的基础
（3）发表《关于光和色的新理论》论文
提出了光的本质是微粒的见解
（2）制造了世界上第一架反射望远镜
推动人类对天体观察进入新阶段
二、科学成就——牛顿之“牛”
1、数学(大学毕业前)：
2、光学：
3、物理学：
对于科学家而言，牛顿家乡的那棵苹果树，也许是世间最神圣的树了。
　　 “我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。”
　　在发现万有引力定律的过程中，有哪些巨人的肩膀托起了牛顿？
开普勒
伽利略
哥白尼
二、科学成就——牛顿之“牛”
1、数学(大学毕业前)：
2、光学：
3、物理学：
（1）提出万有引力定律
解释彗星的轨道问题、双星行为以及发现行星的运动
海王星
冥王星
（小图像为空间原始图像，大图像为经过计算机处理的冥王星表面）
　牛顿力学理论能够预见新的物理现象，并能以天文观测或试验论证其正确性，如：
万有引力定律
F=
牛顿由于发明了万有引力定律而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；由于认识了力的本质，而创立了科学的力学”。 ——恩格斯
m1
m2
F
F
d
二、科学成就——牛顿之“牛”
1、数学(大学毕业前)：
2、光学：
3、物理学：
（1）提出万有引力定律
（2）解决万有引力问题——《自然哲学中的数学原理》
①时间：1687年
《自然哲学的数学原理》
二、科学成就——牛顿之“牛”
1、数学(大学毕业前)：
2、光学：
3、物理学：
（1）提出万有引力定律
（2）解决万有引力问题——《自然哲学中的数学原理》
①时间：1687年
②内容：
提出物体运动三大定律，阐明了万有引力概念
解释了潮汐现象，地球圆扁形状等问题
③贡献:采用数学表达方式
构成了完整的力学理论体系
牛顿力学成为经典力学
经典力学奠基者
（17世纪初）
经典力学建立者（17世纪晚期）
从经典力学发展到
相对论、量子论
（19世纪末～20世纪初）
伽利略（意）
牛顿（英）
爱因斯坦（德）
普朗克（德）
近代以来物理学的发展过程
三、晚年的困惑——牛顿钻了“牛角”
　　晚年的牛顿开始致力于对神学的研究，他否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，竟提出了“神的第一推动力”的谬论。他说，“上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他。”
　　40岁以后，他把兴趣逐渐转向政治、化学（贱金属变成黄金）神学问题，写了近200万言的著作，毫无价值。
1727年3月20日，牛顿去世，终年85岁
以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂
曾经有人问牛顿：“你获得成功的秘诀是什么？”
牛顿回答：“假如我有一点微小成就的话，没有其他秘诀，惟有勤奋而已。”
他还曾经说过：“假如我看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”
牛顿第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础，从这个基础出发，他用数学思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合。
——爱因斯坦
思考：牛顿为什么获得如此巨大的成就？
3、严肃的科学态度：
四、勤奋的探索与科学的研究方法
——“牛顿之牛”的原因
1、勤奋的探索精神：
2、科学的研究方法：
注重实验，获取结论——“归纳－演绎”法
主观原因
客观原因
1、前人的研究成果为牛顿提供坚实的基础；
2、西欧思想解放运动为其提供思想基础——启蒙运动、英国资产阶级革命的洗礼
他在辞世之前曾简短地评价过自己：
“我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩翰的真理海洋，却全然没有发现。”
对牛顿的评价
明清时期是一个重要的社会转型期，科技领域的表现充分证明了这一结论。李时珍是对中国传统科技的集大成者，但遗憾的是未催生近代科技。在李时珍去世后半个世纪出生的牛顿在对欧洲科技继承与发展的基础上推动了近代自然科学的产生，被誉为“近代自然科学之父”。
试比较分析相同时期近代科技在中国和欧洲出现不同结局的原因。
经济基础不同：
政治政策不同：
思想条件不同：
政治制度的差异：
中国自给自足的小农经济的分散性和狭隘性；
欧洲资本主义产生发展。
封建统治者实行“重农抑商”和“闭关锁国”政策，阻碍资本主义萌芽的成长，也阻碍了和工商业有关的科技的发展；欧洲先进国家进行保护科学发展的政策并推行重商主义。
明清统治者实行文化专制主义；西方文艺复兴、宗教改革、启蒙运动，解放了人们的思想。
中国是日趋腐朽的封建制度，欧洲向资产阶级代议制过渡。
试比较分析相同时期近代科技在中国和欧洲出现不同结局的原因。
我的成就当归于精力的思索。
胜利者往往是从坚持最后五分钟的时间中得来成功。
聪明人之所以不会成功，是由于他们缺乏坚韧的毅力。
你若想获得知识，你该下苦功；你若想获得食物，你该下苦功；你若想得到快乐，你也该下苦功。因为辛苦是获得一切的定律。
你该将名誉作为你最高人格的标志。
牛顿名言