牛頓和愛因斯坦的成長(zhǎng)與科學(xué)的發(fā)展課件

英國(guó)詩人波普曾經(jīng)這樣寫道：自然界和自然規(guī)律，隱藏在黑暗中，上帝說：讓牛頓出生吧！于是，一切都變得光明。英國(guó)詩人波普曾經(jīng)這樣寫道：1有一天，牛頓在茶園里思考引力問題的時(shí)候，一個(gè)蘋果從樹上落下來。受到蘋果落地的啟發(fā)，牛頓心中豁然開朗：為什么蘋果總是垂直落向地面呢？為什么蘋果不向外側(cè)或向上運(yùn)動(dòng)，而總是向著地球中心運(yùn)動(dòng)呢？這肯定是有一個(gè)向下的力拉著它，而且這個(gè)向下的拉力必須指向地球中心，而不是指向地球的其他部分，所以蘋果總是垂直下落，或者總是朝向地球的中心。有一天，牛頓在茶園里思考引力問題的時(shí)候，一個(gè)蘋果從樹上落2被稱為“近代科學(xué)開創(chuàng)者”的牛頓為人類社會(huì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。他的科學(xué)成就為現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。牛頓的上述發(fā)明難道就真像“蘋果落地”的故事那樣簡(jiǎn)單嗎？在靈感突發(fā)的背后又隱含著多少心血和汗水、思考與探索？被稱為“近代科學(xué)開創(chuàng)者”的牛頓為人類社會(huì)的發(fā)展做出了巨大3請(qǐng)閱讀教材，思考以下問題：

⒈了解牛頓的成長(zhǎng)歷程。

⒉請(qǐng)按學(xué)科領(lǐng)域歸納牛頓一生中的主要科學(xué)成就。

⒊試舉例說明牛頓的科學(xué)成就在推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的作用。

⒋促成牛頓取得巨大成就的原因有哪些？

⒌你從牛頓那里學(xué)到（或感悟到）了什么？請(qǐng)閱讀教材，思考以下問題：4牛頓的出生地牛頓的出生地5牛頓的出生地牛頓的出生地6牛頓一、成長(zhǎng)的足跡請(qǐng)思考：

⒈你認(rèn)為牛頓真的從小就是一個(gè)天才嗎？⒉他在成長(zhǎng)中是否也遇到過一些困難甚至困境？⒊他又是如何面對(duì)這些困難或者困境的？⒋你覺得牛頓成長(zhǎng)過程中最值得你學(xué)習(xí)的地方是什么？牛頓7牛頓一、成長(zhǎng)的足跡二、牛頓的科學(xué)成就⒈數(shù)學(xué)：⒉光學(xué)：⒊物理學(xué)：牛頓8牛頓一、成長(zhǎng)的足跡二、牛頓的科學(xué)成就⒈數(shù)學(xué)：微積分（德國(guó)萊布尼茨）⒉光學(xué)：發(fā)現(xiàn)了日光的組成等⒊物理學(xué)：力學(xué)三大定律、萬有引力定律牛頓91686年，撰寫《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》1687年問世F=萬有引力定律1686年，撰寫《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》1687年問世F=萬有10為紀(jì)念牛頓的貢獻(xiàn)，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)決定把662號(hào)小行星命名為牛頓小行星。為紀(jì)念牛頓的貢獻(xiàn)，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)決定把662號(hào)小行星命11牛頓一、成長(zhǎng)的足跡二、牛頓的科學(xué)成就意義：

⑴牛頓力學(xué)的三大定律和萬有引力定律為經(jīng)典力學(xué)規(guī)定了一套基本概念，形成了完整的近代力學(xué)體系；

⑵把地面上物體的運(yùn)動(dòng)和太陽系內(nèi)行星的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一在相同的物理定律之中，從而完成了人類文明史上第一次自然科學(xué)的大綜合，為近代天文學(xué)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)以后的天體研究起了極大的推動(dòng)作用；

⑶人們把牛頓力學(xué)體系的建立當(dāng)作近代科學(xué)體系形成的標(biāo)志。牛頓12海王星冥王星（小圖像為空間原始圖像，大圖像為經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理的冥王星表面）另外，牛頓力學(xué)理論能夠預(yù)見新的物理現(xiàn)象，并能以天文觀測(cè)或試驗(yàn)論證其正確性，如：海王星冥王星另外，牛頓力學(xué)理論能夠預(yù)見新的物理現(xiàn)象，并能13牛頓一、成長(zhǎng)的足跡二、牛頓的科學(xué)成就三、牛頓獲得巨大成就的原因⒈主觀條件：善于思考與觀察的學(xué)習(xí)習(xí)慣；虛心好學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度；嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度；科學(xué)的研究方法；勤奮的探索精神；善于吸收前人的研究成果；……牛頓14牛頓一、成長(zhǎng)的足跡二、牛頓的科學(xué)成就三、牛頓獲得巨大成就的原因⒈主觀條件：

⒉客觀條件：①西歐思想解放運(yùn)動(dòng)提供思想基礎(chǔ)；②英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命的洗禮；③前人的研究成果為牛頓提供很好的條件；④社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為理論研究提供物質(zhì)基礎(chǔ)又對(duì)理論發(fā)展提出迫切要求。牛頓15四、晚年的困惑晚年的牛頓開始致力于對(duì)神學(xué)的研究，他否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用，虔誠(chéng)地相信上帝，埋頭于寫以神學(xué)為題材的著作。當(dāng)他遇到難以解釋的天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，竟提出了“神是第一推動(dòng)力”的謬論。他說：“上帝統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏他、崇拜他?！?0歲以后，他把興趣逐漸轉(zhuǎn)向政治、化學(xué)（賤金屬變成黃金）、神學(xué)問題，寫了近200萬言的著作，毫無價(jià)值。四、晚年的困惑晚年的牛頓開始致力于對(duì)神學(xué)的研究，他否定哲16對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)

他在辭世之前曾簡(jiǎn)短地評(píng)價(jià)過自己：“我不知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)為發(fā)現(xiàn)比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現(xiàn)在我面前的浩瀚的真理海洋，卻全然沒有發(fā)現(xiàn)?！睂?duì)牛頓的評(píng)價(jià)他在辭世之前曾簡(jiǎn)短地評(píng)價(jià)過自己：17對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)英國(guó)著名詩人在他的墓碑上鐫刻著銘言：讓人們歡呼這樣一位多么偉大的巨匠，人類榮耀曾經(jīng)因他而在世界上存在過。

1942年愛因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生300周年而寫的文章，對(duì)牛頓的一生作如下的評(píng)價(jià)：“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭(zhēng)的舞臺(tái)上一幕才能理解他。”對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)英國(guó)著名詩人在他的墓碑上鐫刻著銘言：讓人們歡18對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)閱讀教材，結(jié)合以上材料，就應(yīng)該怎樣評(píng)價(jià)牛頓談?wù)勀愕目捶?。?duì)牛頓的評(píng)價(jià)閱讀教材，結(jié)合以上材料，就應(yīng)該怎樣評(píng)價(jià)牛頓談19劍橋大學(xué)校園對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)“金無足赤，人無完人”，瑕不掩瑜。牛頓終歸是偉大的牛頓，他的科學(xué)貢獻(xiàn)將永載史冊(cè)。劍橋大學(xué)校園對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)“金無足赤，人無完人”，瑕不掩瑜20牛頓是英國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家和自然哲學(xué)家，是經(jīng)典力學(xué)建立者，是近代科學(xué)之父；他創(chuàng)建了經(jīng)典力學(xué)的理論體系，在光學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)研究方面也做出劃時(shí)代發(fā)明和發(fā)現(xiàn)；牛頓是17世紀(jì)科學(xué)革命中所涌現(xiàn)出來最偉大的科學(xué)家，也是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。牛頓是英國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家和自然哲學(xué)家，是經(jīng)典21照片里的他故事里的他四歲多還不會(huì)說話，家里人擔(dān)心他是個(gè)低能兒。行為遲鈍，他說話所用的時(shí)間比起別的孩子要多得多。照片里的他故事里的他四歲多還不會(huì)說話，家里人擔(dān)心他是個(gè)低22照片里的他中小學(xué)時(shí)代常常被斥為“生性孤僻、智力遲鈍”，“不守紀(jì)律、心不在焉、想入非非”。中學(xué)畢業(yè)前夕，校方甚至斷言他未來將“一事無成”，勒令他退了學(xué)。16歲那年，他以同等學(xué)歷報(bào)考大學(xué)，盡管物理、數(shù)學(xué)成績(jī)很好，但由于需要死記硬背的科目考砸了鍋，只得名落孫山。故事里的他照片里的他中小學(xué)時(shí)代常常被斥為“生性孤僻、智力遲鈍”，“23照片里的他故事里的他大學(xué)里老師都不大看得起他，不愿意把他留下來做助教；他幾次去請(qǐng)求，人家也不要他；甚至于有幾次他幾乎要失業(yè)了。幾次在中學(xué)里面求職，最后在專利局里面找到一個(gè)職位。他每個(gè)星期要在專利局工作大概40多個(gè)小時(shí)。照片里的他故事里的他大學(xué)里老師都不大看得起他，不愿意把他2420世紀(jì)的科學(xué)偉人愛因斯坦20世紀(jì)的科學(xué)偉人愛因斯坦25現(xiàn)代物理學(xué)是相對(duì)于什么而言的？現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱是什么？分別是由誰提出的？提示：相對(duì)于牛頓的經(jīng)典物理學(xué)（力學(xué)）而言的；量子論和相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱；兩大理論的提出者分別是德國(guó)理論物理學(xué)家普朗克和美籍德國(guó)科學(xué)家愛因斯坦。現(xiàn)代物理學(xué)是相對(duì)于什么而言的？提示：26愛因斯坦和量子理論的創(chuàng)始人普朗克

愛因斯坦和量子理論的創(chuàng)始人普朗克272005年是愛因斯坦逝世50周年，同時(shí)也是他提出狹義相對(duì)論100周年。100年前，年僅26歲的毛頭小伙愛因斯坦，以他卓越的思考力、非凡的洞察力，提出了狹義相對(duì)論，傳統(tǒng)經(jīng)典物理學(xué)由此徹底改變。這一種顛覆是多么激動(dòng)人心，為紀(jì)念相對(duì)論誕生100周年暨愛因斯坦逝世50周年，聯(lián)合國(guó)大會(huì)將2005年確定為“國(guó)際物理年”，這是聯(lián)合國(guó)首次為一個(gè)學(xué)科確定的全球規(guī)模的紀(jì)念活動(dòng)。愛因斯坦，這位在許多國(guó)度千年人物（1001—2000年）評(píng)選中都居榜首的俊杰，絕不僅僅是因?yàn)樵谖锢韺W(xué)上的成就。他既是偉大的科學(xué)家、現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人，更是杰出的思想家，他是一幅視野開闊的思想寬銀幕。2005年是愛因斯坦逝世50周年，同時(shí)也是他提出狹義相對(duì)28愛因斯坦一、20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家

⒈提出相對(duì)論1905年提出狹義相對(duì)論；1916年提出廣義相對(duì)論。主要內(nèi)容：（兩個(gè)基本原理）相對(duì)性原理和光速不變?cè)恚ū匦蔻螅补庾永碚摚ǐ@得諾貝爾獎(jiǎng)）⒊提出了著名的質(zhì)能關(guān)系式，為后來原子能事業(yè)的發(fā)展起到了指導(dǎo)作用愛因斯坦29（1）（2）（3）（4）？雙生子宇航難題（1）（2）（3）（4）？雙生子宇航難題30“相對(duì)論”妙解：有一次，群眾包圍了從德國(guó)移居美國(guó)的科學(xué)家愛因斯坦的住宅，要他用“最簡(jiǎn)單的話”解釋清楚他的“相對(duì)論”。當(dāng)時(shí)，據(jù)說全世界只有幾個(gè)高明的科學(xué)家看得懂他關(guān)于“相對(duì)論”的著作。愛因斯坦走出住宅，對(duì)大家說：“比方這么說——你同你最親的人坐在火爐邊，一個(gè)鐘頭過去了，你覺得好像只過了5分鐘！反過來，你一個(gè)人孤孤單單地坐在熱氣逼人的火爐邊，只過了5分鐘，但你卻像坐了一個(gè)小時(shí)?！?，這就是相對(duì)論！”時(shí)間與永恒：有一次，一個(gè)美國(guó)女記者走訪愛因斯坦，問道：“依您看，時(shí)間和永恒有什么區(qū)別呢？”愛因斯坦答道：“親愛的女士，如果我有時(shí)間給您解釋它們之間的區(qū)別的話，那么，當(dāng)你明白的時(shí)候，永恒就消失了！”“相對(duì)論”妙解：31由于相對(duì)論的觀點(diǎn)與人們的日常經(jīng)驗(yàn)不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對(duì)論從一開始就受到包括一些科學(xué)家在內(nèi)的很多人的反對(duì)。1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，當(dāng)時(shí)不少德國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威脅說，如果給相對(duì)論授獎(jiǎng)，他們就要退回已獲得的獎(jiǎng)?wù)?，結(jié)果評(píng)選委員會(huì)只好讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者得獎(jiǎng)，相對(duì)論始終沒有獲得諾貝爾獎(jiǎng)。但相對(duì)論在物理學(xué)上卻非常合理且為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。想一想：上述現(xiàn)象說明了什么問題？給我們什么啟發(fā)？說明：像許多事物一樣，科學(xué)的發(fā)展道路也并非一帆風(fēng)順，往往會(huì)遇到很多阻力。啟示：要敢于懷疑常識(shí)，勇于創(chuàng)新，因?yàn)榧词股钪辛?xí)以為常、看起來無懈可擊的規(guī)律也可能是不科學(xué)的。由于相對(duì)論的觀點(diǎn)與人們的日常經(jīng)驗(yàn)不太一致，甚至有著尖銳的32電腦顯示器在短促的瞬間，電子顯像在顯示屏上——這正好符合愛因斯坦的狹義相對(duì)論。發(fā)明電腦顯示器的工程師必須使顯示器符合“相對(duì)論效應(yīng)”，否則控制電子飛馳的磁鐵就會(huì)在顯示屏上產(chǎn)生模糊圖像，使你無法工作，當(dāng)然，精彩的電腦游戲也玩不起來了。電腦顯示器33精準(zhǔn)的激光當(dāng)你到超市購(gòu)物，你手里的每一件商品條形碼也得益于愛因斯坦的激光理論，只有激光才能準(zhǔn)確讀出條形碼中的編碼。精準(zhǔn)的激光34數(shù)碼相機(jī)假期你和家人輕松郊游。當(dāng)你打開數(shù)碼相機(jī)，準(zhǔn)備攝下家人溫馨的笑容時(shí)，要先感謝愛因斯坦。從鏡頭飛進(jìn)來的光子會(huì)把半導(dǎo)體里的電子擠走，這同樣利用了光電效應(yīng)。數(shù)碼相機(jī)35控制X射線的能量你長(zhǎng)了一個(gè)腫瘤，幸虧是良性的，但因長(zhǎng)在胸腺上，手術(shù)后需要放射治療。醫(yī)生在為你實(shí)施放射治療前，需要估計(jì)X射線可能對(duì)你細(xì)胞造成的傷害，根據(jù)就是愛因斯坦的E=mc2（即能量=質(zhì)量乘光速平方）。據(jù)此理論人們?cè)斐鲈訌棥鋸椀耐瑫r(shí)，也治好了你的胸腺瘤。

控制X射線的能量36愛因斯坦一、20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家二、堅(jiān)定的和平捍衛(wèi)者“當(dāng)法律和人類尊嚴(yán)必需保衛(wèi)時(shí)，我們一定要戰(zhàn)斗?！薄叭祟惖母ｌ肀仨毟哂趯?duì)自己國(guó)家的忠誠(chéng)?！薄懊恳粋€(gè)國(guó)家的利益都必須服從更廣泛的共同體的利益?！薄獝垡蛩固箰垡蛩固?7“人只有獻(xiàn)身于社會(huì)，才能找出那實(shí)際上是短暫而又有風(fēng)險(xiǎn)的生命的意義。”“一個(gè)人的真正價(jià)值，首先取決于他在什么程度和在什么意義上從自我解放出來。”愛因斯坦一心希望科學(xué)造福于人類，但他卻目睹了科學(xué)技術(shù)在兩次世界大戰(zhàn)中所造成的巨大破壞。因此，他認(rèn)為戰(zhàn)爭(zhēng)與和平的問題是當(dāng)代的首要問題，除科研成果之外，他一生中發(fā)表得最多的也是這方面的言論。“人只有獻(xiàn)身于社會(huì)，才能找出那實(shí)際上是短暫而又有風(fēng)險(xiǎn)的生381939年8月2日，愛因斯坦出于對(duì)人類命運(yùn)的極大關(guān)注，寫信給羅斯?？偨y(tǒng)，建議美國(guó)務(wù)必?fù)屧诜ㄎ魉沟聡?guó)之前制造出原子彈。1945年8月，美國(guó)先后在日本的廣島、長(zhǎng)崎投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對(duì)無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。愛因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認(rèn)一生最大錯(cuò)誤就是建議研制原子彈。他痛心地說：“早知如此，我寧可當(dāng)個(gè)修表匠！”。從這件事中，我們能得到什么啟發(fā)？我們應(yīng)如何對(duì)待科學(xué)的發(fā)展？

科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟?，推動(dòng)生產(chǎn)力水平的提高，但如果運(yùn)用不當(dāng)，也能危害人類。1939年8月2日，愛因斯坦出于對(duì)人類命運(yùn)的極大關(guān)注，寫39我不知道第三次世界大戰(zhàn)用什么武器，但是第四次世界大戰(zhàn)人們將只會(huì)用木棒和石頭打仗了。——愛因斯坦我不知道第三次世界大戰(zhàn)用什么武器，但是第四次世界大戰(zhàn)人們40愛因斯坦一、20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家二、堅(jiān)定的和平捍衛(wèi)者三、偉大而平凡的人⒈愛因斯坦是不愛錢財(cái)?shù)娜?。?dāng)愛因斯坦來到普林斯頓大學(xué)高等科學(xué)研究所工作時(shí)，校方給了他年薪16000美元的待遇，他卻說：“這么多錢？是否可以給我少一點(diǎn)？給我3000美元就夠了。”據(jù)說，他曾把一張1500美元的支票夾在書里當(dāng)書簽用，結(jié)果把書弄丟了。有人請(qǐng)他在無線電臺(tái)講話，他