学年高中历史人教版选修四文档第六单元+杰出的科学家+第4课+Word版含答案.docx
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学年高中历史人教版选修四文档第六单元+杰出的科学家+第4课+Word版含答案
第4课 近代科学之父牛顿
[目标导航] 1.了解早期科学发明与创造的概况,认识其对科学兴趣的来源及其不断取得科研成果的原因。
2.了解牛顿发现万有引力定律的背景及万有引力定律的内容,分析万有引力定律的发现产生的社会影响。
3.总结牛顿的科学成就,了解牛顿的科学研究精神及方法。
一、早期科学发明与创造
1.学习生涯
(1)中学时代:
开始进行科学研究和实验,学习成绩优异。
(2)大学时代:
开始接触到大量的自然科学著作,除了师从著名学者巴罗教授学习外,还自学笛卡儿等人的数学著作。
提出了二项式定理以及微积分的初步算法。
2.早期成就
(1)光学成就
①自制折射望远镜,对太阳光进行反射实验,证明日光即白光是由七色光组成的。
②进一步说明物体颜色的形成原理,奠定了光谱学的基础。
③在《关于光和色的新理论》中提出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。
(2)天文学成就:
制成世界上第一架反射望远镜,考察行星运动,分析潮汐现象,预言地球不是正球体。
二、发现万有引力定律
1.含义
宇宙中一切物体之间,都存在着一种相互吸引的作用力,就是万有引力。
2.提出
1687年,在其著作《自然哲学中的数学原理》一书中,确定了解决万有引力问题的物体运动三定律,阐明了万有引力的概念并把它应用到天文学中。
3.意义
这一定律后来成为天文学上的基础定律,极大地推动了人们对天体运动的研究。
[思维点拨]
1.牛顿力学的创立,标志着人类科学时代的开始。
2.牛顿喜欢做实验并记笔记,还对所学知识进行分类整理,使他积累了丰富的科学知识,为以后的科学研究打下扎实的知识功底,这值得我们借鉴。
[史论要旨]
牛顿力学体系内容包括:
力学三大定律及万有引力定律。
它产生的标志是1687年发表的《自然哲学的数学原理》。
[历史认识]
牛顿建立起一个完整的力学理论体系,成为宇宙定律的发现者,把科学革命推向了新的高峰。
[思维点拨]
牛顿力学成就除个人的辛勤努力之外,也是他在总结了前人大量研究成果的基础上提出的,正如牛顿所说的是“站在巨人的肩上”取得的。
三、勤奋的探索与科学的研究方法
1.勤奋的探索精神
从学生时代起,就养成了勤奋学习的习惯;在科学研究上,是一个专注的科学家和勤奋的探索者。
2.科学的研究方法
以实验作为得出科学概念的方法,这种方法被后人总结为“归纳—演绎”法。
3.严肃的科学态度
在实验中得出结论后,还要在进一步的实验中证明自己所得结论的正确性。
[重点精讲]
宗教迷信思想是科学的大敌。
牛顿晚年没有再取得重大成就,与其迷恋宗教和神秘思想密切相关。
[知识图示]
主题一 牛顿的科学成就
史料一
牛顿在进行光学实验
①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。
——蒲伯
②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
史料二 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。
[史料解读]
(1)史料一中的图片说明牛顿通过光学实验发现了光的构成和光的“微粒说”。
①肯定了牛顿在光学方面的贡献。
②肯定了牛顿在数学方面的贡献。
(2)史料二涉及到牛顿的一些科学研究方法:
做实验、记笔记、分类整理等。
[问题思考]
(1)阅读史料一并结合所学知识解释,牛顿如何从光学实验和数学方面使“自然界和自然规律”变成光明的?
(2)结合史料二,归纳牛顿能使黑暗变成光明的原因。
答案
(1)光学实验:
自制折射望远镜,证明日光即白光由七色光组成,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)原因:
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;“归纳—演绎”法;忘我的勤奋探索精神。
[史论总结]
牛顿的科学成就
(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正球体,而是两极稍扁、赤道略鼓的球体,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,建立了物体运动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,牛顿提出了“牛顿二项式定理”,并和莱布尼茨几乎同时创立了微积分学。
(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”。
在牛顿的著作《自然哲学中的数学原理》中,他用数学解释了哥白尼的日心说和天体运动的现象。
(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。
主题二 评价牛顿
史料一 爱因斯坦说:
“①在牛顿时代,牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路;牛顿所创造的概念,至今仍然指导着我们的物理学思想。
”
1942年,爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年撰写了一篇文章,对牛顿的一生作了如下评价:
“②只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上之一幕才能理解他。
”
史料二 据英国米切尔·怀特《牛顿:
最后的巫师》记载,1936年,英国经济学家凯恩斯从一个收藏者手里购买了一批有关牛顿的秘密资料。
通过几年的研究,凯恩斯于1942年在英国皇家学会俱乐部发表了一场名为“牛顿其人”的演说,给出一个与传统模式截然不同的牛顿形象,即①牛顿不再只是一个科学家,也是一个醉心神学和炼金术的人。
[史料解读]
(1)史料一中的①肯定了牛顿的科学贡献及对物理学的作用。
②肯定了牛顿追求真理的科学精神。
爱因斯坦从牛顿的科学贡献的角度肯定了牛顿。
(2)史料二中的①强调了牛顿的多面性,多角度认识牛顿。
[问题思考]
(1)根据上述史料,分别概括爱因斯坦和凯恩斯对牛顿的评价。
(2)结合史料,指出二人评价牛顿的不同角度。
答案
(1)爱因斯坦肯定牛顿对其所处时代的贡献和他对物理学的奠基作用;认为应该放到人类“为永恒真理而斗争”的长河中评价牛顿。
凯恩斯认为,牛顿“不再只是一个科学家,也是一个醉心神学和炼金术的人”。
(2)爱因斯坦主要强调牛顿的科学贡献;凯恩斯则强调牛顿的多面性。
[史论总结]
评价牛顿
牛顿是著名物理学家、数学家和哲学家。
(1)《自然哲学中的数学原理》中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。
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。
(2)牛顿为人类树立起“理性主义”的旗帜,开启工业革命的大门。
为近代科学的发展奠定了基础。
(3)牛顿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值得后人学习。
1.1642年,牛顿出生在英国北部的一个名叫乌尔索普的小村庄,此时的英国社会( )
①处在资产阶级革命的风暴之中 ②资本主义已有了一定程度的发展 ③工业革命蓬勃兴起 ④已掌握了世界海上霸权
A.①②B.③④
C.①③D.②④
答案 A
2.19世纪,以牛顿力学为基础的经典物理学之所以被看做绝对权威的理论,主要是由于( )
A.经典物理学日臻完善
B.牛顿力学采用了数学的方法
C.人们认识的局限性
D.经典物理学可以解释一切自然现象
答案 C
解析 人的认识受到时代和科学研究水平的影响,在当时,人们的研究领域还未深入到处于高速运动状态的宏观宇宙和物质内部的微观世界。
3.爱因斯坦说:
“牛顿第一个成功地找到了一个用公式清楚表达的基础,从这基础出发,他用数学的思维,逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合。
”由此可见西方近代科学的特点之一是( )
A.重视经验积累B.重视定量分析
C.重视科学实验D.直接服务生活
答案 B
解析 根据题干信息“用公式清楚表达的基础,从这基础出发,他用数学的思维,逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合”,可知选B项。
4.阅读下列材料:
材料一 牛顿是17世纪科学革命中所涌现出的最伟大的科学家。
下面是几枚不同国家发行的邮票:
材料二 爱因斯坦说,在牛顿时代,牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路;牛顿所创造的概念,至今仍然指导我们的物理学思想。
请回答:
(1)材料二中“牛顿时代”是一个什么样的时代?
(2)牛顿取得了哪些重大科学发现?
(3)从今天的科学发展来看,爱因斯坦的说法正确吗?
为什么?
答案
(1)17世纪中叶至18世纪20年代,处于资本主义手工工场时期,资产阶级文化在逐渐发展。
(2)①万有引力定律及物体运动三定律。
②微积分学是他在数学上最卓越的成就,数学从感觉学科转向思维学科。
③对光的研究奠定了光谱学的基础。
④反射望远镜的发明,使人类对天体的观察进入一个新阶段。
(3)正确。
牛顿力学体系的建立是近代科学形成的标志,不管时代如何发展,他在科学史上的杰出贡献不容抺杀。
正如爱因斯坦所说“牛顿所创造的概念,至今仍在指导着我们的物理学思想”。
解析 第
(1)问要注意牛顿生活的时代,归纳时代潮流。
第
(2)问需要对课本知识整理归纳。
第(3)问要从牛顿力学建立的意义上考虑。
[基础达标]
1.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
答案 A
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。
2.(2016·邯郸高二检测)沃尔夫在1935年写道:
“(它)公认是科学史上最伟大的著作……二百多年来,它一直是全部天文学和宇宙学思想的基础。
”“它”所指的著作是( )
A.康德的《纯粹理性批判》
B.牛顿的《自然哲学的数学原理》
C.赫胥黎的《人类在自然界中的位置》
D.达尔文的《物种起源》
答案 B
解析 牛顿的《自然哲学的数学原理》提出了物体运动的万有引力定律等,把地球上的物体运动和天体运动概括到同一个理论之中,因而能成为天文学和宇宙学思想的基础。
3.(2016·乌鲁木齐高二检测)斯塔夫里阿诺斯在《全球通史》中说:
“在‘光荣革命’到来之前,一个伟大的人发现了解释自然现象的钥匙。
”材料中的“钥匙”是指( )
A.伽利略开创了近代科学
B.牛顿构建了经典力学体系
C.达尔文创立了生物进化论
D.普朗克提出了量子假说
答案 B
解析 “光荣革命”发生于1688年,1687年牛顿的《自然哲学中的数学原理》出版,标志着经典力学体系创立,故B正确;伽利略成果在16~17世纪;达尔文的进化论问世于19世纪中叶;量子假说是20世纪初才由德国著名物理学家普朗克提出,故A、C、D与题目时间不符。
4.(2016·荆门高二检测)牛顿在《自然哲学中的数学原理》序言中说:
“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力,而后用这些方法论证其他的现象。
”据此,牛顿注重( )
A.总结前人的理论研究成果
B.实验和数学运算的有机结合
C.实验、理论和应用相结合
D.运用哲学原理解释自然现象
答案 C
解析 由“从各种运动现象来研究各种自然之力,而后用这些方法论证其他的现象”得出牛顿注重的是理论和应用相结合,故C正确。
5.牛顿认为,神只要把原子创造出来,由它们构成的物体就按照一个简单的自然法则,组成一个能动的机制。
根据这一理论,下列推断正确的是( )
A.超自然的力量并不存在
B.神并非在不停地干预人的生活
C.人类无法认识物体运动
D.自然界仅物体的运动存在法则
答案 B
解析 牛顿认为,神是万物的创造者,这本身就是承认自然界存在超自然的力量。
但是,他又认为神仅是万物的创造者,物体的运动有其自身的法则。
因此,神并非不停地在干预自然界的运行,当然也包括人的生活。
6.下图为英国纪念牛顿《自然哲学中的数学原理》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.①③④B.①②③
C.①②④D.①②
答案 B
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研究的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。
[能力提升]
7.(2016·南京高二检测)阅读下列材料,回答问题。
材料一 规则Ⅰ寻求自然事物的原因,不得超出真实并足以解释其现象者。
……
规则Ⅲ物体的性质,它们既不能被增强又不能被减弱,并且属于所能做的实验中所有物体的,应被认为是物体的普遍性质。
……
规则Ⅳ在实验哲学中,由现象归纳得出的命题,在其他现象使这些命题更加精确或出现例外之前,都应被视为完全正确或基本正确的,而不管相反的假设。
……
——牛顿《自然哲学中的数学原理》
材料二 随着文艺复兴的深入发展,人性从上帝重新回归到人本身。
但文艺复兴时代的“人性”主要是指人的情感、意志和人格等自然本性。
……到17、18世纪,英国知识界围绕三个重大思想主题进行了知识体系创新。
这三个思想主题是:
第一,宇宙和物质世界的本质和支配法则是什么?
第二,作为人类社会核心组织的国家和政府的起源、范围和目的是什么?
第三,人类知识的起源、范围和限度是什么?
——邓云清《思想的时代——牛顿、
洛克的思想及其生成》
材料三 科学技术除了是对客观世界的系统认识,是正确世界观、认识论和方法论的基础之外,同时也是技术与管理创新的基础和源泉,是先进文化的重要组成部分,是人类生存与发展以及人与自然和谐相处的基石,是人类文明可持续发展的动力。
——路甬祥《全面认识科学的价值及其时代特征》
(1)据材料一并结合所学知识,指出牛顿的创新成就。
(2)据材料一,指出材料二中以牛顿为代表的英国科学家深度诠释的思想主题。
结合所学知识,从政治和思想文化两个角度,分析英国知识界“三个思想主题”生成的原因。
(3)据材料三并结合所学知识,说明牛顿创新成果的历史影响。
答案
(1)成就:
“归纳——演绎”(实验)法;物体运动的三大定律和万有引力定律。
(2)主题:
宇宙和物质世界的本质和支配法则。
原因:
政治:
资产阶级革命的爆发;国家权力结构的重建。
思想:
文艺复兴的深入;近代科学的兴起。
(3)影响:
标志着经典力学体系的形成,对解释和预见物理现象有决定意义;为工业革命提供理论基础;促进思想解放(启蒙运动的发展)。
解析 第
(1)题据材料一得出“归纳——演绎”(实验)法,结合所学得出物体运动的三大定律和万有引力定律;第
(2)题第一问据材料得出宇宙和物质世界的本质和支配法则;第二问据材料二“17、18世纪”“英国”,结合这一历史时期政治及思想文化背景分析;第(3)题,据材料三中“对客观世界的系统认识”得出标志着经典力学体系的形成,对解释和预见物理现象有决定意义;据材料三“也是技术与管理创新的基础和源泉”并结合所学得出为工业革命提供理论基础;由材料三中“是先进文化的重要组成部分”得出促进了思想解放或启蒙运动的发展。
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