近代科学之父牛顿精选文档.ppt
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1、近代科学之父牛顿本讲稿第一页,共五十三页课程标准课程标准 了了解解牛牛顿顿成成长长历历程程及及主主要要科学成就科学成就 认认识识他他在在社社会会发发展展中中的的作作用用本讲稿第二页,共五十三页自然界和自然规律自然界和自然规律隐藏在黑暗中,隐藏在黑暗中,上帝说:上帝说:让牛顿出生吧!让牛顿出生吧!于是,一切都变得光明。于是,一切都变得光明。英国诗人波普曾经这样写道:英国诗人波普曾经这样写道:本讲稿第三页,共五十三页知识网络知识网络一、早期科学发明与创造一、早期科学发明与创造 1 1、自幼好学、自幼好学 (1 1)童年时代:)童年时代:1642 1642年年 英国乌尔索普英国乌尔索普 善于思考观察
2、和发明创造善于思考观察和发明创造 本讲稿第四页,共五十三页牛顿的出生地牛顿的出生地本讲稿第五页,共五十三页知识网络知识网络一、早期科学发明与创造一、早期科学发明与创造 1 1、自幼好学、自幼好学 (2 2)求学)求学 中学时代,开始进行科研与实验中学时代,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自学笛卡尔等人的数学著作 本讲稿第六页,共五十三页牛顿的母校牛顿的母校英国剑桥大学英国剑桥大学本讲稿第七页,共五十三页牛顿数学桥是剑桥大学城里的牛顿数学桥是剑桥大学城里的一大景观,全桥由一大景观,全桥由71777177根大小不一根大小不
3、一的木头衔接而成,有的木头衔接而成,有1029910299个接个接口,如果以一个接口用一枚铁钉口,如果以一个接口用一枚铁钉来计算,那么至少需要来计算,那么至少需要 1029910299枚铁枚铁钉。但牛顿把所有铁钉都倒进了钉。但牛顿把所有铁钉都倒进了河里,整座桥没用一枚铁钉,这河里,整座桥没用一枚铁钉,这就是数学的奇妙。多少年来,剑就是数学的奇妙。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。多数人样的桥。但如愿者无一。多数人设计出来的桥至少
4、需要上千枚铁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,只有钉才能达到原桥同等效果,只有少数几人把铁钉数量减少少数几人把铁钉数量减少 到千到千枚数之内。有个冰岛人,他创造枚数之内。有个冰岛人,他创造了有史以来的最好成绩,把铁钉了有史以来的最好成绩,把铁钉数减少到数减少到561561枚。枚。本讲稿第八页,共五十三页 牛顿的老师巴罗牛顿的老师巴罗(1630(1630 1677),1677),曾任剑桥大学第一任曾任剑桥大学第一任“卢卡斯教授卢卡斯教授”,三一学院院三一学院院长和剑桥大学副校长长和剑桥大学副校长 ,是当,是当时顶尖的数学家和科学家,剑时顶尖的数学家和科学家,剑桥大学的首席教授席
5、位就是专桥大学的首席教授席位就是专门为他设立的,门为他设立的,但他在但他在3939岁岁时就主动退休了,因为他要将时就主动退休了,因为他要将席位让给当时只有席位让给当时只有2828岁的牛顿,岁的牛顿,以给牛顿更大的发展空间。以给牛顿更大的发展空间。牛顿果然没有辜负恩师的厚望,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,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。因为自己站在巨人的肩膀上。本讲稿第九页,共五十三页笛卡尔笛卡尔(Descartes,Rene du Perron)(Descartes,Ren)(D
6、escartes,Rene)(1596-1650),法国哲学家,数学家,物法国哲学家,数学家,物理学家,解析几何学奠基理学家,解析几何学奠基人之一人之一。本讲稿第十页,共五十三页知识网络知识网络一、早期科学发明与创造一、早期科学发明与创造 2 2、数学方面、数学方面(大学毕业前大学毕业前)提出二项式定理以及微积分的初步算提出二项式定理以及微积分的初步算法法本讲稿第十一页,共五十三页一、早期科学发明与创造一、早期科学发明与创造 3 3、光学方面、光学方面 制制造造折折射射望望远远镜镜证证明明日日光光由由七七色色光光组组成,奠定了光谱学的基础成,奠定了光谱学的基础 制造了世界上第一架制造了世界上第
7、一架反射望远镜反射望远镜 推动人类对天体观察进入新阶段推动人类对天体观察进入新阶段 发表关于光和色的新理论论文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提出了光的本质是微粒的见解 本讲稿第十二页,共五十三页 牛頓所設計的反射式望遠鏡繪圖牛頓所設計的反射式望遠鏡繪圖本讲稿第十三页,共五十三页 观观测测太太阳阳系系的的牛牛顿顿 牛牛顿顿用用自自己己亲亲手手设设计计的的望望远远镜镜来来观观测测太太阳阳系系的的行行星星。本讲稿第十四页,共五十三页“我之所以能我之所以能比别人看得远些,比别人看得远些,是因为我站在巨人是因为我站在巨人们的肩上。们的肩上。”在发现在发现万有引万有引力定律的力定律
8、的过程中,过程中,有哪些巨人的肩膀有哪些巨人的肩膀托起了牛顿?托起了牛顿?开普勒开普勒伽利略伽利略哥白尼哥白尼本讲稿第十五页,共五十三页知识网络知识网络二、发现万有引力定理二、发现万有引力定理 1 1、力学方面、力学方面 (1 1)提出万有引力定律)提出万有引力定律 推推动动了了对对天体运天体运动动的研究的研究本讲稿第十六页,共五十三页对于科学家而言,牛顿家乡的那棵苹果树,也许是世对于科学家而言,牛顿家乡的那棵苹果树,也许是世间最神圣的树了。间最神圣的树了。本讲稿第十八页,共五十三页海王星海王星另外,牛顿力学理论能够预见新的物理现象,并能以另外,牛顿力学理论能够预见新的物理现象,并能以天文观测
9、或试验论证其正确性,如:天文观测或试验论证其正确性,如:本讲稿第十九页,共五十三页知识网络知识网络二、发现万有引力定理二、发现万有引力定理 1 1、力学方面、力学方面 (2 2)自然哲学中的数学原理自然哲学中的数学原理 出版:出版:16871687年年内容:内容:提提出出物物体体运运动动三三大大定定律律,阐阐明明了了万万有有引引力力概概念念 解释了潮汐现象,地球圆扁形状等问题解释了潮汐现象,地球圆扁形状等问题 本讲稿第二十页,共五十三页本讲稿第二十一页,共五十三页知识网络知识网络二、发现万有引力定理二、发现万有引力定理 3 3、意义、意义 采用数学表达方式采用数学表达方式构成了完整的力学理论体
10、系构成了完整的力学理论体系牛顿力学成为经典力学,标志着近代科学的牛顿力学成为经典力学,标志着近代科学的形成形成 本讲稿第二十二页,共五十三页 鼓勵並協助牛頓出鼓勵並協助牛頓出版原理一書的哈版原理一書的哈雷,其後利用牛頓的雷,其後利用牛頓的運動學原理發現了哈運動學原理發現了哈雷彗星的雷彗星的7676年週期。年週期。本讲稿第二十三页,共五十三页知识网络知识网络三、勤奋的探索与科学的研究方法三、勤奋的探索与科学的研究方法1 1、专心致志:、专心致志:善于思考,精神专注善于思考,精神专注 2 2、方法科学:、方法科学:注重实验,获取结论注重实验,获取结论“归纳演绎归纳演绎”法法本讲稿第二十四页,共五十
11、三页总结:牛顿在科研领域中的成就总结:牛顿在科研领域中的成就1.1.数学:数学:提出二项式定理、微积分的初步算法;提出二项式定理、微积分的初步算法;2.2.光学:光学:制造折射望远镜,奠定了光谱学的基础;制造折射望远镜,奠定了光谱学的基础;16721672年发表关于光和色的新理论论文,提出了光的年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;本质是微粒的见解;3.3.天文学:天文学:1668 1668年制造了世界上第一架反射望远镜,促使人类年制造了世界上第一架反射望远镜,促使人类对天体观察进入新阶段;对天体观察进入新阶段;万有引力定律。万有引力定律。4.4.力学:力学:1687168
12、7年年,牛顿发表自然哲学中的数学原理,确定牛顿发表自然哲学中的数学原理,确定了物体运动三定律了物体运动三定律本讲稿第二十五页,共五十三页牛顿为什么获得如此巨大的成就?牛顿为什么获得如此巨大的成就?思考思考本讲稿第二十六页,共五十三页主观条件主观条件牛顿获得巨大成就的原因牛顿获得巨大成就的原因西欧思想解放运动西欧思想解放运动(?)提供思想基础;?)提供思想基础;英国英国资产阶级革命资产阶级革命的洗礼;的洗礼;前人的研究成果前人的研究成果为牛顿提供很好的条件;为牛顿提供很好的条件;具有虚怀若谷、谦虚具有虚怀若谷、谦虚好学精神好学精神;尊重他人的科研成果有尊重他人的科研成果有勇于探索精神勇于探索精神
13、;甘于寂寞,甘于寂寞,献身科学的精神献身科学的精神等;等;客观条件客观条件本讲稿第二十七页,共五十三页随着科学声誉的提高,随着科学声誉的提高,牛顿的政治地位也得到了提升。牛顿的政治地位也得到了提升。1689年,他被当选为国会中的年,他被当选为国会中的大学代表。作为国会议员,大学代表。作为国会议员,牛顿逐渐开始疏远给他带来牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就的科学巨大成就的科学。他不时表。他不时表示出对以他为代表的领域的示出对以他为代表的领域的厌恶。这就给他后半生带来厌恶。这就给他后半生带来不少争论和麻烦。不少争论和麻烦。晚年的困惑晚年的困惑本讲稿第二十八页,共五十三页晚年的牛顿晚年的牛顿开始致力于
14、对神学开始致力于对神学的研究的研究,他否定哲学的指导作用,他否定哲学的指导作用,虔诚地相信上帝,埋头于写以神学虔诚地相信上帝,埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时,竟提出了的天体运动时,竟提出了“神的第神的第一推动力一推动力”的谬论。他说,的谬论。他说,“上上帝统治万物,我们是他的仆人而敬帝统治万物,我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他。畏他、崇拜他。”40岁以后,他把兴趣逐渐转岁以后,他把兴趣逐渐转向政治、化学(贱金属变成黄金)向政治、化学(贱金属变成黄金)神学问题,写了近神学问题,写了近200万言的著作,万言的著作,毫无价值。毫无价值。本讲稿第二
15、十九页,共五十三页17271727年年3 3月月2020日,牛顿去世,终年日,牛顿去世,终年8585岁岁以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂以国葬礼葬于伦敦威斯敏斯特教堂本讲稿第三十页,共五十三页他把大量的时间花费在了和他把大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如胡克、莱同时代的著名科学家如胡克、莱布尼兹等布尼兹等进行科学优先权的争论进行科学优先权的争论上。例如,关于万有引力发现权上。例如,关于万有引力发现权等问题,胡克与他争辩不休,差等问题,胡克与他争辩不休,差点影响了点影响了原理原理的出版;关于的出版;关于微积分发明权的问题,与莱布尼微积分发明权的问题,与莱布尼兹以及德英两国科学家争吵不止,兹以
16、及德英两国科学家争吵不止,给内向的牛顿带来极大的痛苦。给内向的牛顿带来极大的痛苦。的确,牛顿也有自己的的确,牛顿也有自己的缺点:胆缺点:胆小,害羞小,害羞、不擅长演讲。、不擅长演讲。还曾被还曾被认为患过临时性的精神错乱症。认为患过临时性的精神错乱症。到了到了50岁时,他已病得很厉害,岁时,他已病得很厉害,既有精神上的,也有生理上的。既有精神上的,也有生理上的。本讲稿第三十一页,共五十三页他他在在辞辞世世之之前前曾曾简简短短地地评评价价过过自己:自己:“我我不不知知道道世世人人怎怎样样看看我我,但但我我自自己己以以为为我我不不过过像像一一个个在在海海边边玩玩耍耍的的孩孩子子,不不时时为为发发现现
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