2020学年高中历史 第六单元 杰出的科学家 第2课时 近代科学之父牛顿学案 新人教版选修4

2020学年高中历史 第六单元 杰出的科学家 第2课时 近代科学之父牛顿学案 新人教版选修4

第2课时　近代科学之父牛顿 ‎　　　 【学考报告】‎ 考试内容 考核要求 必考 加试 牛顿的成长历程、主要科学成就及其对人类社会发展的重大贡献 b 牛顿严谨的科学态度与勤奋的探索精神 c 考点一　牛顿的成长历程、主要科学成就及其对人类社会发展的重大贡献(b)‎ ‎1.成长历程 ‎(1)童年时代：1643年出生于英国农村，从小就爱思考，善于观察，喜爱发明和创造。‎ ‎(2)中学时期：开始进行科学研究与实验，学习成绩优异。‎ ‎(3)大学时期 ‎①在剑桥大学师从著名学者巴罗教授，并自学笛卡尔等人的数学著作。‎ ‎②提出了二项式定理以及微积分的初步算法。‎ ‎③1665～1666年：他在光学、数学和力学等领域的研究都取得了重要进展。‎ ‎2.光学成就 ‎(1)折射：制作折射望远镜，证明日光由七色光组成，进一步说明物体颜色的形成原理。‎ ‎(2)反射：1668年，设计并制作了世界上第一架反射望远镜。‎ ‎(3)光的本质：1672年，在论文《关于光和色的新理论》中提出了光的本质是微粒的见解，与荷兰物理学家惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。‎ ‎[深化认知] 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，为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。‎ ‎3.牛顿经典力学理论 ‎(1)万有引力定律 ‎①基础：在大学，牛顿就已了解了哥白尼、伽利略和开普勒等人在天文学方面的研究成果。‎ ‎②内涵：宇宙中一切物体之间，都存在着一种相互吸引的作用，这种相互吸引的作用力，就是万有引力。‎ 10‎ ‎③影响：成为天文学上的基础定律，实践中有效解释了彗星的轨道问题、双星行为以及新发现行星的运动等。‎ ‎(2)牛顿力学 ‎①标志：1687年，《自然哲学的数学原理》的发表。‎ ‎②内容：a.确定了物体运动三定律；b.阐明万有引力的概念，并应用到天文学中；c.解释了潮汐现象、地球的圆扁形状等问题。‎ ‎(3)特点：以数学为表达方式，形成完整的力学理论体系。‎ ‎(4)地位：是以后二百多年间物理学的绝对权威。‎ ‎[深化认知] 牛顿物体运动三大定律和万有引力定律的发现，为经典力学规定了一套基本概念，标志着经典力学体系的形成，万有引力定律把地面上物体的运动和天体运动统一起来，为近代天文学奠定了基础，对以后的天体研究起了极大的推动作用，人们把牛顿力学体系的建立当作近代科学体系形成的标志。‎ 要点　牛顿的主要成就 史料一　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。……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。‎ 史料二　恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括说：“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，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。”‎ 史料三　1687年，牛顿划时代的科学巨著《自然哲学的数学原理》一书的出版，使经典物理学多处积累的显得有些杂乱无章的大量成果系统化了，物理学从此成为一门成熟的自然科学。‎ 思考 ‎(1)据史料一分析，近代科学迅速发展的原因是什么？‎ ‎(2)据史料二分析，牛顿在力学上取得了哪些巨大成就？‎ ‎(3)据史料三并结合所学知识，分析《自然哲学的数学原理》的出版有何意义？‎ 10‎ 提示　(1)资本主义的发展为科学的发展奠定了物质基础和发展动力；文艺复兴解放了人们的思想。‎ ‎(2)1687年出版了《自然哲学的数学原理》，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)把前人提出的零散的理论系统化，形成了完整的力学理论体系；标志着经典力学的诞生，在此后的二百多年里，居于统治地位。‎ ‎1.(2017·浙江浦江中学模拟)观察下图，图中的望远镜是由某天文学家亲自用手工制作而成的，这也是世界上的第一架天文望远镜。它的制造者应是(　　)‎ A.哥白尼 B.开普勒 C.伽利略 D.布鲁诺 解析　17世纪初，意大利科学家伽利略制成了世界上第一架天文望远镜。‎ 答案　C ‎2.(2017·浙江平湖中学模拟)下图是《自然哲学的数学原理》的书影。此书出版的最重大意义是(　　)‎ A.沉重打击了上帝创造万物说 B.建立了完整的牛顿力学体系 C.标志着近代物理学正式诞生 D.推翻了宗教神学的理论基础 10‎ 解析　《自然哲学的数学原理》对自然界的力学现象作出了系统的、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，从而构成一个完整的力学理论体系，标志着近代科学的形成。B项符合题意。‎ 答案　B 考点二　牛顿严谨的科学态度与勤奋的探索精神(c)‎ ‎1.勤于探索：善于思考、保持专注、勤奋工作。‎ ‎2.研究方法：以实验为基础，形成“归纳——演绎”法，即先从实验中得出结论，再在实验中验证结论的正确性。‎ ‎3.继承与创新的有机结合：在借鉴和总结伽利略、开普勒等科学家研究成果基础上结合自己的研究结论大胆创新。‎ 要点　牛顿的科学态度与创新精神 史料　我的成就，当归功于精微的思索。——牛顿 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。——牛顿 如果说我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故。——牛顿 思考 ‎(1)牛顿如何看待自己的成就？有哪些巨人的肩膀托起了牛顿的成就？‎ ‎(2)牛顿身上有哪些优秀品质？‎ 提示　(1)是建立在前人伟大成就的基础之上，是辛苦工作与精微思考结合的产物；巴罗教授、笛卡儿、伽利略、哥白尼、开普勒。‎ ‎(2)勤奋的探索精神、虚怀若谷的谦虚态度、严谨的科学研究态度。‎ ‎1.牛顿说，我是大海边拾贝壳的孩子，真理才是汪洋大海，我的发现是站在巨人肩上。这反映出他的优秀品质是(　　)‎ A.爱国主义精神 B.谦虚态度 C.勤奋的探索精神 D.献身精神 解析　在真理面前是个孩子，站在巨人的肩膀上，这些说法体现了牛顿的谦虚态度。‎ 答案　B 10‎ ‎2.据牛顿的朋友介绍，牛顿是受苹果落地的启发而悟出了万有引力定律的。这反映了牛顿的(　　)‎ A.善于观察思考的学习习惯 B.勤奋的探索精神 C.注重实验的科学研究方法 D.严肃的科学态度 解析　从材料中可以看出牛顿善于观察思考的学习习惯，B、C、D三项不符合题意。‎ 答案　A 课时演练 一、选择题 ‎1.威斯敏斯特教堂的一块墓碑上写着：自然界和自然界规律隐藏在黑暗中，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.爱因斯坦 ‎ C.牛顿 D.伽利略 解析　题干中的这段话充分体现了“他”对自然科学发展具有开创性的重大作用，而选项中四个人物能够体现这种作用的只有牛顿。牛顿力学体系的建立标志着近代科学体系的形成。‎ 答案　C ‎2.勤奋和善于钻研是牛顿的性格，有人对他在大学时代取得的某项成就评价时说，“即使牛顿没有别的成就，仅这个也足以使他在科学史上留下不朽之名”。该人所评价的牛顿的成就是(　　)‎ A.提出二项式定理 B.制成折射望远镜 C.发现天体运行规律 D.提出万有引力定律 解析　大学时代的牛顿，提出了数学上的二项式定理和微积分的初步解决方法。‎ 答案　A ‎3.(2017·浙江湖州模拟)有学者评价牛顿：“以他对天地万物的寥寥数条规律的精美绝伦的概括，彰显了人的理性的伟大，暴露了宗教非理性主义的荒谬”。下列能印证这一观点的是(　　)‎ A.提出了光的“微粒说”和“波动说”‎ B.运用了“假设—演绎”的研究方法 C.提出引力中光线会发生弯曲的观点 10‎ D.第一个充分运用了实验的研究方法 解析　牛顿第一个充分运用了实验的研究方法，彰显了人的理性的伟大，故D项最符合题意。‎ 答案　D ‎4.关于行星为什么按一定轨道绕太阳运行这一困扰许多天文学家的问题，牛顿经过思考和实验，得出了(　　)‎ 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 答案　A ‎5.下图是1970年英国发行的D系列1英镑纸币上的图案。牛顿身后是一根开花的苹果树枝，身边的桌上是他手制的第一架反射式望远镜。纸币背面左半部分的主要图案，是各种椭圆形的天体运行轨道。钞票上纪念牛顿的贡献除反射式望远镜外还有(　　)‎ A.机械运动三大定律 B.万有引力定律 C.微积分 D.发现冥王星 解析　“椭圆形的天体运行轨道”说明了物体之间引力的存在，因而符合题中要求的为B项。‎ 答案　B ‎6.(2017·浙江苍南中学模拟)下图是一张历史研究性学习活动宣传海报的配图。据此判断，下列标题中最适合于这份海报的是(　　)‎ A.“超越时空的梦想”‎ B.“探索与发现：海王星”‎ C.“普朗克的假说与验证”‎ D.“比萨斜塔——亚里士多德力学学说的终结”‎ 10‎ 解析　本题考查牛顿经典力学的意义，意在考查学生获取图片信息和调用知识分析问题的能力。由图片上的地球(The Earth)和月亮(The Moon)等关系可判断，这反映的是万有引力定律。1846年，人们根据牛顿理论发现了海王星，B符合题意；“超越时空的梦想”是爱因斯坦的相对论。“普朗克的假说与验证”是量子力学。“比萨斜塔——亚里士多德力学学说的终结”均与题干无关，排除A、C、D。‎ 答案　B ‎7.科学技术是人类探索自然的产物，一般认为我们今天所理解的科学和技术形成于17世纪。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.牛顿力学的建立 C.进化论的出现 D.量子力学的建立 解析　牛顿力学体系的建立标志着近代科学体系形成，因此也可称为物理学史上第一次飞跃。‎ 答案　B ‎8.法国数学家和天文学家拉普拉斯曾经这样说过：“不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。”牛顿所发现的“世界”是指(　　)‎ A.微积分 B.反射望远镜 C.光的色散原理 D.三大运动定律 解析　牛顿的三大运动定律揭示了物体的运动规律，把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。‎ 答案　D ‎9.(2017·浙江长兴中学模拟)“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。”这表明牛顿的发现(　　)‎ A.推动了天文学的发展 B.使人类彻底摆脱了神学的影响 C.促进了人类的思想解放 D.使人类开始关注现实世界 解析　题干材料中“开始用自己理性的眼光打量世界”等信息，说明牛顿经典力学开始把人类的思维从神学的桎梏下解放出来，故C项符合题意；A、D两项均与题干材料中的信息不符，B项犯了表述绝对化的错误。‎ 答案　C 10‎ ‎10.牛顿被称为“近代科学之父”。如果让你为他配音，选择的台词应是(　　)‎ A.“如果说我比别人看得远些，那是因为站在巨人肩上的缘故”‎ 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　题中涉及四句名言，只有A项是牛顿所说。‎ 答案　A ‎11.下图为英国纪念牛顿《自然哲学的数学原理》出版发行300周年的邮票，邮票中万有引力定律公式的背景就是一只红色的大苹果。这张邮票(　　)‎ ‎①肯定了牛顿的伟大成就　②突出了牛顿善于观察思考的品质　③承认了科学研究中的偶然因素 ‎④强调了万有引力定律完全是牛顿个人勤奋探索的成果 A.①③④ B.①②③‎ C.①②④ D.①②‎ 解析　牛顿万有引力定律的发现是他在伽利略和开普勒等人的理论基础上结合自身的科学研究和理论创新形成的一次理论飞跃，因此不能看成完全是其个人的探索成果，④不正确。‎ 答案　B ‎12.牛顿在总结自己成功的经验时说：“自己并没有什么特别的方法，只不过对一件事能够用很长时间加以考虑。”实际上，他的成功得益于(　　)‎ ‎①勤奋的探索精神　②近代的科学研究方法　③奋不顾身的革命精神　④严肃的科学态度 A.①②③④ B.①②③ ‎ C.①②④ D.②③④‎ 解析　牛顿是英国杰出的物理学家、数学家和天文学家，他所取得的成就依赖于①②④，而奋不顾身的革命精神在牛顿身上并未体现出来，故排除③。‎ 10‎ 答案　C 二、非选择题 ‎13.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　牛顿已发现了一个数学上能证实的根本的宇宙规律……实际上，自然界好像是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。……因而牛顿的物理学分析方法现今开始不仅被应用于物质世界，而且被应用于思想知识的整个领域及人类社会。——以上材料均摘自[美]斯塔夫里阿诺斯《全球通史》‎ 请回答：‎ ‎(1)根据材料一、二和所学知识，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，依据材料一、二中“以伽利略的研究为基础”等信息，从理论基础和社会需求等方面进行归纳。第(2)问，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，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演，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，为启蒙思想家探求人类社会的法则提供了科学理论依据。‎ ‎14.阅读下列材料：‎ 10‎ 材料一　①右图为牛顿在进行光学实验 ‎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)阅读材料一并结合所学知识，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　本题围绕牛顿的科学发明与创新选取材料，考查学生的综合能力。第(1)问要从光学和数学方面作答。第(2)问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，被后人总结为“归纳—演绎法”，忘我的勤奋探索精神。‎ 10‎