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著名科学家
牛顿
艾萨克·牛顿
Isaac Newton
生于：1643.01.04
卒于：1727.03.31
英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家 ，被誉为人类历史上最伟大的科学家之一 。
牛顿老家
一、少年牛顿
二、求学岁月
THE APPLE TREE
三、牛顿晚年
“我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就象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的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。”
“如果说我所看的比笛卡尔更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”。
四、伟大的成就
1、建立微积分
发现了二项式定理、微积分的创立、代数基础及其(通过解方程)在解决各类问题中的应用 、对解析几何与综合几何都有贡献。
2、对光学的三大贡献
3、构筑力学大厦
4、牛顿的哲学思想和科学方法
①实验──理论──应用的方法。
②分析──综合方法。
③归纳──演绎方法。
④物理──数学方法。
牛顿以下列形式首次叙述了二项定理：
“此处P＋PQ表示要求其根或任意次幂或幂的根的量；P表示该量的首项，Q则是首项相除后的余项，m/n 是 P＋PQ的幂指数，不论其是整数还是分数、正数还是负数”
二项定理：
牛顿是这样推导微积分基本定理的：如图1，设 ab＝x，△abc＝y为已知曲线 q＝f(x)下的面积．作 de∥ab⊥ad∥be＝p＝1，当垂线cbe以单位速度向右移动时，eb扫出面积□abed＝x，
光学第一大贡献：
白光是由各种不同颜色的光组成的
第一架反射式望远镜诞生于1668年。牛顿经过多次磨制非球面的透镜均告失败后，决定采用球面反射镜作为主镜。他用2.5厘米直径的金属，磨制成一块凹面反射镜，并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45o角的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90o角反射出镜筒后到达目镜。这种系统称为牛顿式反射望远镜。它的球面镜虽然会产生一定的象差，但用反射镜代替折射镜却是一个巨大的成功。
第二大贡献：
制成了第一架反射望远镜样机
“牛顿环”的光学现象
用一个半凸透镜置于玻璃表面，然后用白色光源照射，便可观察到一系列明暗相间的光环，这便是牛顿环。牛顿环作为物理学上极有名的光学现象，是由光源的干涉情况造成，主要是由于两个光滑的物体表面（玻璃与底片），无法完全紧贴，它们之间的距离虽然十分接近，但仍有极小的间隙（空气层）存在。当光线穿透时，在不同的层交界处发生折射及反射，这样会产生出多个反射波，同时会发生相位移。光的干涉现象导致投射出一圈圈明暗相间的纹路，明亮处是建设性干涉造成的结果，阴暗处则是破坏性干涉造成的。
万有引力定律和牛顿运动三定律
牛顿引力黑洞
一般说来，质量越大、密度越大的星球，物体从它表面逃离所需要的速度就越大，对质量一定的星体来说，周长越小，逃逸速度越大。理由很简单：周长越小，星体表面离中心越近，因而表面的引力越强，粒子为了逃脱星体的引力作用就越困难。米歇尔推论，存在一个临界周长，对它来说逃逸速度是光速。如果光微粒像其他类型的粒子一样受引力作用，那么光几乎不能从具有临界周长的星体逃逸出去。对更小的星体光就完全不能逃逸了。如果以标准光速299 792 km.s-1从这样的星体发射一颗光微粒，微粒起初会向上运动，然后慢慢停下来，又落回星体表面，见图
牛顿引力黑洞的空间和时空图
牛顿的哲学思想和科学方法
①实验──理论──应用的方法。
②分析──综合方法。
③归纳──演绎方法。
④物理──数学方法。
他边读书，边煮鸡蛋，等他揭开锅想吃鸡蛋时，却发现锅里是一只怀表。
还有一次，他请朋友吃饭，……等牛顿想起，出来后，发现了盘子里的骨头，以为自己已经吃过了，便转身又进了内室，继续研究他的问题。
有一天，天刮着大风暴。牛顿认为这是个准确地研究和计算风力的好机会。于是，便拿着用具，独自在暴风中来回奔走。他踉踉跄跄、吃力地测量着。几次沙尘迷了眼睛，几次风吹走了算纸，几次风使他不得不暂停工作，但都没有动摇他求知的欲望。他一遍又一遍，终于求得了正确的数据。他快乐极了，急忙跑回家去，继续进行研究。
还有一次，一位来访的客人请他估价一具棱镜。牛顿一下就被这具可以用作科学研究的棱镜吸引住了，毫不迟疑地回答说：“它是一件无价之宝！”客人看到牛顿对棱镜垂涎三尺，表示愿意卖给他，还故意要了一个高价。牛顿立即欣喜地把它买了下来，管家老太太知道了这件事，生气地说：“咳，你这个笨蛋，你只要照玻璃的重量折一个价就行了！”
牛顿张力计
名称：牛顿草 科别: 千屈菜科 原产地：北美南部、墨西哥 饲养难度：难
如何评价人物？
1．特定的历史背景。背景是历史人物活动的大舞台，人物同样的活动如果处于不同的历史背景，那就可以做出不同的评估。
2．确定评估标准。我们看一个人物的活动或举措，不能感情用事，也不能仅从道义的角度去考虑。而要看是否有利于生产力的发展、社会的进步和国家的统一等。
3．防止以偏概全。通常说人无完人，就是指对人物的评估要一分为二，全面客观。对历史人物要考虑他的阶级性和时代性。
4．克服英雄史观。历史上有作为的人物是时势造就出来的，同时也要承认人物的个性特点对事物的一定影响力。
5．要根据具体材料所提供的有效信息，克服思维定势，将材料观点和教材有关知识进行综合分析。
6．评价历史人物必须建立在史实的基础上，决不能主观臆断，空穴来风。也就是在占有大量史料的基础上对历史人物给予评价。第十八课 近代科学体系的奠基人牛顿
【知识模块】
一、成长的足迹：
1、牛顿在剑桥大学期间，悉心钻研欧几里得和笛卡儿的几何学，发现了代数 定理。这些都为牛顿后来在数学领域做出贡献奠定了坚实的基础。
2、牛顿在家乡居住的两年，是牛顿一生中科学研究领域最旺盛的时期，这期间成就他最高的数学成就 ，发现了日光的组成，并开始研究物理学上的 问题。
二、万有引力定律
1、在牛顿以前，天文学家 发现了行星绕日运动的三大定律， 也发现了力学的一些基本原理。
2、牛顿通过大量的研究，证实任何物体都是相互吸引的，这种无处不有的引力叫“ ”。
3、1686年牛顿用拉丁文撰写了《 》，提出了力学的
和 定律，为经典力学规定了一套基本概念。人们把“牛顿力学”体系的建立当做近代科学体系形成的标志。
三、晚年的困惑
1、 晚年的牛顿转而迷恋和钻研宗教与神秘思想。牛顿是近代 体系的奠基人。
2、 从伽利略到牛顿，在人类科学发展史是一个极其重要的时期，是一个产生科学巨人的时代，是 科学诞生的时代。
【问题探究】
1、哥白尼的“日心说”，被教皇宣布为“邪说”，写的书临终才敢发表而且被列为禁书 ；布鲁诺、伽利格等人为了捍卫、宣传哥白尼“日心说”而壮烈地献出了自己的生命，成了科学史上的两大惨案。经过长期艰难曲折的历程，“日心说”终于战胜了“地心说”，从而使科学大踏步地向前发展。
请回答：天文学家的命运给你的启发是什么？
2、牛顿曾说：我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。
我只不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为比别人找到更光滑、更美丽的卵石和贝壳而高兴。而在我面前的真理的海洋，却完全是个迷。
他认为“不花在研究上的时间都是损失”。
结合材料回答：牛顿的哪些品质值得我们学习？
【思路点拨】
1、任何新事物的发展都不一帆风顺的，科学的发展也有一个艰辛的历程；科学需要许多科学家的艰辛努力，甚至毕生的精力或生命；中世纪的欧洲基督教神学是阻碍科技发展的最大阻力；科学要发展就必须有勇于献身的勇者。（其他答案只要合情合理均可）
2、虚怀若谷、谦虚好学精神；尊重他人的科研成果有勇于探索精神；甘于寂寞，献身科学的精神等；（其他答案只要合情合理均可）
【选择题】
1、牛顿提出的物体机械运动定律不包括
A、万有引力定律 B、惯性定律 C、加速度定律 D、作用与反作用定律
2、17世纪牛顿力学体系产生原因有 ①生产的迅速发展对基础理论提出了迫切要求②伽俐略等人的研究已有坚实的基础③牛顿个人的伟大天才和所做出的巨大努力④同时代众多著名科学家协同一致的通力合作
A、①②③④ B、①②④ C、①②③ D、②③④
3、实现了物理学史上第一次飞跃的是
A、电磁学理论的建立 B、进化论的出现 C、牛顿力学的建立 D、日心说的提出
4、科学巨著《自然哲学的数学原理》的作者是
A、牛顿 B、达尔文 C、莱布尼茨 D、哥白尼
5、近代科学体系形成的标志是
A、牛顿的力学体系 B、微积分的发明C、伽俐略开创了近代试验科学
D、开普勒发现了三大定律
6、下列关于牛顿的评述不正确的是
A、牛顿被誉为“近代科学开创者”
B、牛顿的三大成就是万有引力定律、微积分学和对光的分析
C、牛顿的力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学和技术的理论基础
D、牛顿的热学和力学引发了以英国工业革命为起点的第二次技术革命
7、 为牛顿后来在数学领域做出贡献奠定坚实基础是
A、发现了代数二项式定理 B、发明了微积分C、发现了三大定律 D、发现了万有引力
8、17世纪对人类解释与预见物理学现象具有决定性意义理论的是
A、微积分B、代数二项式定理 C、牛顿力学体系 D、发现了万有引
9、第一次证明牛顿力学和万有引力正确的最成功的范例是
A、海王星的发现 B、冥王星的发现 C、木星的发现 D、火星的发现
10、牛顿最辉煌的成就是
A、经典力学体系 B、万有引力 C、微积分 D、三大定律
【非选择题】
牛顿为什么在科学上获得巨大成就？他是怎样由一个平凡的人成为一个伟大的科学家的？
【课外阅读】
牛顿之前，开普勒和他的老师对于天体运行轨迹做了非常多工作，观测了30年太阳系里各个行星绕太阳旋转的运行轨迹，他们发现每个行星运行轨迹都是圆形或者椭圆形，并建立了相应的行星运行轨迹数学公式。 而开普勒却忽略了最重要的一点，即：为何这些轨迹是圆形或椭圆形的？
牛顿也苦苦思索这个问题，有一天在苹果树下思考的时候，一个苹果砸中了他的头，他突然想到了世界上最著名的万有吸引定律。正是万物之间有吸引力，才使太阳依靠这个吸引力“拉着”各个行星围绕自己旋转，不致行星远离太阳系。运用万有吸引定律可以合理解释潮汐现象，彗星轨迹等许多现象。
牛顿继续研究，假设空间只有太阳和地球情况下运行轨迹问题，发现这是一个极其复杂的过程，地球受到太阳吸引而做圆周运动的过程中，太阳同时受到地球吸引也在做一个复杂运动。它们在互相吸引条件下，地球运行轨迹不再是圆形，太阳也不再固定一点不动。 如果把这个推广到整个太阳系，情况将更加复杂，由于计算量太过庞大，无法用计算来证明，但可以预见整个太阳系应该不是一个稳定的系统，在行星吸引力的作用下，太阳并不能固定一点不动，而应该有一个复杂轨迹。
但现实情况却不是这样，太阳系已经存在几百亿年了，整个系统非常稳定，太阳固定中心一直未变，是什么力促使太阳固定中心位置不变？ 对于这个问题，牛顿苦苦思索了一辈子也没有想明白，在牛顿晚年时，他终于“想明白”了。一定是上帝用手抓着太阳，使太阳固定不变，然后其它行星围绕太阳旋转。 这就是牛顿为何老年信奉神学的原因。
后来，直到到了18世纪，法国出来个伟大的科学家庞加来（名字记不住了，或者是拉普拉斯），运用摄动法才合理解释了太阳系稳定结构的原理。
顺便分析一下牛顿为何信奉神学的另外原因，牛顿自小是个孤儿，爱好单调，性格孤僻，脾气暴躁，工作有偏致狂倾向。他在科学上做出了无与伦比的贡献，但在处理人事关系上做的极不好，一生没有一个朋友，一生没有结婚。牛顿一直在孤独中度过自己人生，可能只有在教堂里同上帝对话才能使自己心理得到一些宽慰。
人类历史上另外一个科学巨匠——爱因斯坦，性格和牛顿正好相反，爱好广泛，喜欢拉小提琴，朋友很多，自己的想法很多都是在朋友的交流中产生的（例如波粒二相理论），爱因斯坦一生爱好和平，到老年热中于人类公益事业，为世界和平事业奔走相呼
参考答案
【知识模块】
一、1、二项式；2、微积分、引力；二、1、开普勒、伽利略；2、万有引力；3、《自然哲学的数学原理》、三大定律、万有引力；4、自然科学、实验自然。
【选择题】
1——5 ACCAA 6——10 DACAA
【非选择题】
1)、成就巨大原因：牛顿自身的因素：具有虚怀若谷、谦虚好学精神；尊重他人的科研成果有勇于探索精神；甘于寂寞，献身科学的精神等；客观条件：西欧思想解放运动提供思想基础；前人的研究成果为牛顿提供很好的条件；
2)怎样成为伟大科学家：爱动脑筋，动手能力非常强；进入大学后潜心研究科学，发现了代数二项式定理，为牛顿后来在数学领域做出贡献奠定了坚实的基础。在家乡居住的两年，发明了微积分，发现了日光的组成，并开始研究引力问题。１６８６年撰写了《自然哲学的数学原理》，提出力学的三大定律和万有引力定律，奠定了经典物理学和天文学的基础，标志着近代科学形成。牛顿终于成为一个伟大的科学家。
