1、第第4 4课课 近近代代科科学学之之父父牛牛顿顿【本课学习目标本课学习目标】重点重点：了解牛顿的成长历程，简述他的主要科学成就：建立经典物理学理论体系、发明反射望远镜等。感受牛顿严谨的科学态度与勤奋的探索精神难点难点：认识牛顿在社会发展中的作用，感悟其成长的人生启迪。现实思考 牛顿于1668年得到硕士学位，1669年由巴罗推荐，任剑桥大学教授，接替巴罗担任了鲁卡斯讲座的第二代教授职务。这时，牛顿年仅27岁。1672年，牛顿被推选为英国皇家学会会员。就在这一年，他发表了第一篇论文。讨论：“牛顿现象”在当今中国有可能出现吗？为什么？一、社会必然一、社会必然1、材料四材料四 鲁迅在鲁迅在电的利弊电的
2、利弊中说：中说：“外外国用火药制造子弹御敌，中国却用它做爆国用火药制造子弹御敌，中国却用它做爆竹敬神；外国用罗盘针航海，中国却竹敬神；外国用罗盘针航海，中国却 用它用它看风水；外国用鸦片医病，中国却拿来当看风水；外国用鸦片医病，中国却拿来当饭吃饭吃”材料四中鲁迅揭露了当时中国社会的什材料四中鲁迅揭露了当时中国社会的什么问题？么问题？1995年高考历史题2、1689年牛顿代表剑桥大学当选为国会议员。年牛顿代表剑桥大学当选为国会议员。但据说他在国会从不发言，有一次他站了起但据说他在国会从不发言，有一次他站了起来，议会大厅里顿时静了下来，人们等待着来，议会大厅里顿时静了下来，人们等待着这位伟人发言，
3、可他只说了一句这位伟人发言，可他只说了一句“应把窗户应把窗户关上关上”就又坐下了。就又坐下了。1703年，牛顿被选为英国皇家学会会长。年，牛顿被选为英国皇家学会会长。以后的以后的24年间，他一直连任，甚至去世，这年间，他一直连任，甚至去世，这在英国皇家学会历史上是绝无仅有的。在英国皇家学会历史上是绝无仅有的。1705年，英国女王授予他爵士称号。所年，英国女王授予他爵士称号。所以后世提到他时有时称以后世提到他时有时称“牛顿爵士牛顿爵士”。在所。在所有的自然科学家中，牛顿是获得这一荣誉的有的自然科学家中，牛顿是获得这一荣誉的第一人。第一人。牛顿以自己杰出的贡献，获得了国葬的牛顿以自己杰出的贡献，获
4、得了国葬的礼遇。他被安葬在威斯敏斯特教堂，那是安礼遇。他被安葬在威斯敏斯特教堂，那是安葬英国英雄们的地方。为他抬棺材的是两位葬英国英雄们的地方。为他抬棺材的是两位公爵、三位伯爵以及大法官。法国著名哲学公爵、三位伯爵以及大法官。法国著名哲学家伏尔泰当时正在英国访问，他目睹了牛顿家伏尔泰当时正在英国访问，他目睹了牛顿的葬礼，十分感叹牛顿所获得的殊荣。他是的葬礼，十分感叹牛顿所获得的殊荣。他是这样描写的：这样描写的：“他是像一位深受自己的臣民他是像一位深受自己的臣民爱戴的国王一样被安葬的。在他之前，是没爱戴的国王一样被安葬的。在他之前，是没有哪一位科学家享受如此殊荣的。在他之后，有哪一位科学家享受如
5、此殊荣的。在他之后，受到如此厚葬的也将会是屈指可数受到如此厚葬的也将会是屈指可数的。的。”科学简史科学简史 从牛顿受到的从牛顿受到的“礼遇礼遇”、“殊荣殊荣”可得可得出哪些认识？出哪些认识？经过资产阶级革命、文艺复兴运动、启经过资产阶级革命、文艺复兴运动、启蒙运动洗礼、工业革命前夕的英国形成了蒙运动洗礼、工业革命前夕的英国形成了崇尚科学、尊重科学的社会风尚，这是杰崇尚科学、尊重科学的社会风尚，这是杰出科学家成长的丰厚土壤。出科学家成长的丰厚土壤。剑剑桥桥大大学学校校园园 1661年，年，19岁的牛顿以减岁的牛顿以减费生的身份进入剑桥大学三一费生的身份进入剑桥大学三一学院，靠为学院做杂务的收入学
6、院，靠为学院做杂务的收入支付学费，支付学费，1664年成为奖学金年成为奖学金获得者，获得者，1665年获学士学位。年获学士学位。17世纪中叶，剑桥大学的教育世纪中叶，剑桥大学的教育制度还渗透着浓厚的中世纪经院制度还渗透着浓厚的中世纪经院哲学的气味，当牛顿进入剑桥时，哲学的气味，当牛顿进入剑桥时，那里还在传授一些经院式课程，那里还在传授一些经院式课程，如逻辑、古文、语法、古代史、如逻辑、古文、语法、古代史、神学等等。两年后三一学院出现神学等等。两年后三一学院出现了新气象，卢卡斯创设了一个独了新气象，卢卡斯创设了一个独辟蹊径的讲座，规定讲授自然科辟蹊径的讲座，规定讲授自然科学知识，如地理、物理、天
7、文和学知识，如地理、物理、天文和数学课程。数学课程。讲座的第一任教授伊萨克讲座的第一任教授伊萨克巴罗是个博巴罗是个博学的科学家。这位学者独具慧眼，看出了学的科学家。这位学者独具慧眼，看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。于是将自己的数学知识，包括计算曲线图于是将自己的数学知识，包括计算曲线图形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛形面积的方法，全部传授给牛顿，并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。顿引向了近代自然科学的研究领域。在这段学习过程中，牛顿掌握了算术、在这段学习过程中，牛顿掌握了算术、三角，读了开普勒的三角，读了开普勒的光学光学，笛卡儿的，笛卡儿的
8、几何学几何学和和哲学原理哲学原理，伽利略的，伽利略的两大世界体系的对话两大世界体系的对话，胡克的，胡克的显微显微图集图集，还有皇家学会的历史和早期的哲，还有皇家学会的历史和早期的哲学学报等。学学报等。牛顿在巴罗门下的这段时间，是他学牛顿在巴罗门下的这段时间，是他学习的关键时期。巴罗比牛顿大习的关键时期。巴罗比牛顿大12岁，精于岁，精于数学和光学，他对牛顿的才华极为赞赏，数学和光学，他对牛顿的才华极为赞赏，认为牛顿的数学才超过自己。后来，牛顿认为牛顿的数学才超过自己。后来，牛顿在回忆时说道：在回忆时说道：“巴罗博士当时讲授关于巴罗博士当时讲授关于运动学的课程，也许正是这些课程促使我运动学的课程，
9、也许正是这些课程促使我去研究这方面的问题。去研究这方面的问题。”（导师制导师制）1664年，牛顿被选为巴罗的助手，第年，牛顿被选为巴罗的助手，第二年，剑桥大学评议会通过了授予牛顿大二年，剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。学学士学位的决定。16651666年严重的鼠疫席卷了伦敦，剑年严重的鼠疫席卷了伦敦，剑桥离伦敦不远，为恐波及，学校因此而停课，桥离伦敦不远，为恐波及，学校因此而停课，牛顿于牛顿于1665年年6月离校返乡。月离校返乡。由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养，对探索自然现象产生浓厚的兴趣，家和培养，对探索自然现象产生浓厚的兴
10、趣，家乡安静的环境又使得他的思想展翅飞翔。乡安静的环境又使得他的思想展翅飞翔。16651666年这段短暂的时光成为牛顿科学生年这段短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月，他在自然科学领域内思潮奔涯中的黄金岁月，他在自然科学领域内思潮奔腾，才华迸发，思考前人从未思考过的问题，腾，才华迸发，思考前人从未思考过的问题，踏进了前人没有涉及的领域，创建了前所未有踏进了前人没有涉及的领域，创建了前所未有的惊人业绩。的惊人业绩。深深 广广 创新创新 坚持坚持 孤独孤独二、个性特征你的学生中有你的学生中有“牛顿牛顿”吗？吗？出生经历1643年年1月月4日诞生日诞生于英格兰东部小镇乌于英格兰东部小镇乌尔斯索普一
11、个自耕农尔斯索普一个自耕农家庭家庭.牛顿是遗腹子，又是牛顿是遗腹子，又是早产儿，先天不足，早产儿，先天不足，出生时体重只有出生时体重只有3磅，磅，差点夭折。差点夭折。1、幼童時期的牛頓早早产产、营养营养不足、衰弱多病。不足、衰弱多病。父親在出生前病逝，父親在出生前病逝，3 3岁岁母母亲亲改嫁，改嫁，由外婆由外婆抚养抚养長大。長大。家境一家境一贫贫如洗。如洗。个个性孤僻、內向、害羞。性孤僻、內向、害羞。小小学成绩学成绩不佳，常受同不佳，常受同学学嘲笑、欺負嘲笑、欺負个个性內性內敛敛，喜愛閱讀。，喜愛閱讀。1414岁辍学放牛。岁辍学放牛。成绩成绩不算不算优优秀，受到同秀，受到同学学嘲笑的刺激而嘲笑
12、的刺激而发发憤向上憤向上1818岁岁考上考上剑桥剑桥大大学学。功課不佳，但功課不佳，但对对一切不明白的事物感一切不明白的事物感兴兴趣。趣。少年少年发发明家明家(水鐘、風車、水鐘、風車、)十六十六岁岁在大風暴中測量風速在大風暴中測量風速 利用假期、瑣碎時間预习功課。牛頓：“当我走进教室上課時，常发現对上課內容的了解深度，已 经超越了我的老師。”我并无特別过人的智慧，有的只是坚持不懈的思索经历而已。一个人如果控制不了自己的脾气，脾气將控制你。(自制力)l他常在信仰的思索他常在信仰的思索里里想到科想到科学学，在，在科科学学的思索的思索里里想到信仰。想到信仰。纽约纽约大大学历学历史系教授曼史系教授曼纽
13、纽：“近代的近代的科科学学是源自牛頓是源自牛頓对对上帝的默想。上帝的默想。”因因为为牛頓有牛頓有独独自來到花園自來到花園祷祷告告与与默想默想的的习惯习惯，所以看到，所以看到苹苹果掉在地上，果掉在地上，进进而而发发現了現了万万有引力的存在。有引力的存在。牛頓答道：“我始終把思考的主題像一幅画般摆在面前，再一点一线的去勾勒，直到整幅画慢慢的凸显出來。這需要長期的安靜与不断的默想。”“牛頓牛頓讲讲話慎重、緩慢。他話慎重、緩慢。他尽尽量避免意量避免意气气之爭，之爭，不見利忘不見利忘义义，不奉承人，不奉承人，宁原宁原默默忍受侮辱，默默忍受侮辱，也不也不愿愿披掛披掛着着一身的裝甲去一身的裝甲去与与人爭人爭
14、战战。”他是一他是一个杰个杰出的科出的科学学家，喜家，喜欢欢公公开开表白自己表白自己 的信仰，又有的信仰，又有个个不擅不擅与与人交人交际际、喜愛、喜愛独独自安自安靜工作的靜工作的个个性。性。房租、伙食费、购买要分发的圣经，是牛頓学生生活的三大花費。牛顿说牛顿说“我之所以能比别人看得远些，我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。是因为我站在巨人们的肩上。”你了解它的原意吗？你了解它的原意吗？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。你怎样理解诗中反映的现象？你怎样理解诗中反映的现
15、象？英国诗人波普曾经这样写道：英国诗人波普曾经这样写道：三、科学成就三、科学成就 愛因斯坦說：“在人类的历史上，能够結合物理实验、数学理论、机械发明成为科学艺术的人，只有一位-那就是牛顿。”思考思考：牛顿的一生有哪些重大：牛顿的一生有哪些重大机机械械发发明明、理论发现？其理论发现的贡献是理论发现？其理论发现的贡献是什么？什么？经典力学奠基者经典力学奠基者（1717世纪初）世纪初）经典力学建立者经典力学建立者（1717世纪晚期）世纪晚期）从经典力学发展到从经典力学发展到相对论、量子论相对论、量子论（19世纪末世纪末20世纪初）世纪初）伽利略（意）伽利略（意）牛顿（英）牛顿（英）爱因斯坦（德）爱因
16、斯坦（德）普朗克（德）普朗克（德）近代物理学的发展过程近代物理学的发展过程科学家科学家主要成就主要成就意义意义伽利略伽利略牛顿牛顿普朗克普朗克近代物理学发展过程中的主要成就及意义近代物理学发展过程中的主要成就及意义自由落体定律自由落体定律匀速运动、匀加速运动匀速运动、匀加速运动用自制的望远镜证明用自制的望远镜证明了哥白尼的了哥白尼的“日心说日心说”为经典力学为经典力学奠定基础奠定基础 证明哥白尼的证明哥白尼的“日心说日心说”的正确性的正确性自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理（物体运动三大定律和万有引力定律物体运动三大定律和万有引力定律）运动三定律是运动三定律是近代物理学的近代物理学的重要支柱
17、重要支柱相对性原理、光速不变原理相对性原理、光速不变原理相对论（狭义、广义）相对论（狭义、广义）量子理论量子理论爱因斯坦爱因斯坦近代物理学理论近代物理学理论框架的重大突破框架的重大突破继承和发展继承和发展了牛顿力学了牛顿力学构成现代物构成现代物理学的基本理学的基本理论框架理论框架经典力学是近经典力学是近代自然科学理代自然科学理论体系中最先论体系中最先成熟和完善的成熟和完善的核心理论体系核心理论体系1 1、数学：、数学：2 2、光学、光学：3 3、天文学、天文学：4 4、力学、力学：自然哲学中的数学原理自然哲学中的数学原理提出提出三大运动基本定律和万有引力，标志牛顿力三大运动基本定律和万有引力，
18、标志牛顿力学体系建立即经典力学体系建立。学体系建立即经典力学体系建立。（一）对光学的三大贡献（一）对光学的三大贡献 1、1666年，牛顿在家休假期间，得到了年，牛顿在家休假期间，得到了三棱镜，他用来进行了著名的色散试验。三棱镜，他用来进行了著名的色散试验。一束太阳光通过三棱镜后，分解成几种颜一束太阳光通过三棱镜后，分解成几种颜色的光谱带，牛顿再用一块带狭缝的挡板色的光谱带，牛顿再用一块带狭缝的挡板把其他颜色的光挡住，只让一种颜色的光把其他颜色的光挡住，只让一种颜色的光在通过第二个三棱镜，结果出来的只是同在通过第二个三棱镜，结果出来的只是同样颜色的光。这样，他就样颜色的光。这样，他就发现了白光是
19、由发现了白光是由各种不同颜色的光组成的各种不同颜色的光组成的，这是第一大贡，这是第一大贡献。献。牛顿为了验证这个发现，设法把几种牛顿为了验证这个发现，设法把几种不同的单色光合成白光，并且计算出不不同的单色光合成白光，并且计算出不同颜色光的折射率，精确地说明了色散同颜色光的折射率，精确地说明了色散现象。揭开了物质的颜色之谜，原来物现象。揭开了物质的颜色之谜，原来物质的色彩是不同颜色的光在物体上有不质的色彩是不同颜色的光在物体上有不同的反射率和折射率造成的。公元同的反射率和折射率造成的。公元1672年，牛顿把自己的研究成果发表在年，牛顿把自己的研究成果发表在皇皇家学会哲学杂志家学会哲学杂志上，这是
20、他第一次公上，这是他第一次公开发表的论文。开发表的论文。2、牛顿不但擅长数学计算，而且能够自己动手牛顿不但擅长数学计算，而且能够自己动手制造各种试验设备并且作精细实验。为了制造望制造各种试验设备并且作精细实验。为了制造望远镜，他自己设计了研磨抛光机，实验各种研磨远镜，他自己设计了研磨抛光机，实验各种研磨材料。公元材料。公元1668年，他年，他制成了第一架反射望远镜制成了第一架反射望远镜样机，这是第二大贡献。公元样机，这是第二大贡献。公元1671年，牛顿把经年，牛顿把经过改进得反射望远镜献给了皇家学会，牛顿名声过改进得反射望远镜献给了皇家学会，牛顿名声大震，并被选为皇家学会会员。反射望远镜的发大
21、震，并被选为皇家学会会员。反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。3、1672年年关于光和色的新理论关于光和色的新理论提出光的本质是微粒学说提出光的本质是微粒学说。与惠更斯的。与惠更斯的“波动波动说说”构成了关于光的两大基本理论。构成了关于光的两大基本理论。伽利略的发现及他所应用的科学的伽利略的发现及他所应用的科学的推理方法是推理方法是“人类思想史上最伟大的成人类思想史上最伟大的成就之一。它标志着物理学的真正开端就之一。它标志着物理学的真正开端”爱因斯坦爱因斯坦伽利略伽利略成就：成就：宣传宣传“日心说日心说”望远镜望远镜 温度计温度计落体定律落
22、体定律Galileo 15641642（二）发现万有引力定律（二）发现万有引力定律牛顿在总结前人和自己的大量研究成果的基础上，牛顿在总结前人和自己的大量研究成果的基础上，经过反复思考与实验后得出经过反复思考与实验后得出 结论：结论：宇宙间一切物体宇宙间一切物体之间，都存在着一种相互吸引的作用，这种作用力，之间，都存在着一种相互吸引的作用，这种作用力，就是万有引力就是万有引力牛顿说牛顿说 “我之所以能比别人看得远些，我之所以能比别人看得远些，是因为我站在巨人们的肩上。是因为我站在巨人们的肩上。”牛顿在发现万有引力定律的过程中，牛顿在发现万有引力定律的过程中，有哪些巨人的肩膀托起了牛顿？有什么意有
23、哪些巨人的肩膀托起了牛顿？有什么意义？义？哥白尼、开普勒、哥白尼、开普勒、伽利略伽利略该定律后来成为天文学该定律后来成为天文学上的基础定律，推动了上的基础定律，推动了人们对天体运动研究人们对天体运动研究 1685年，哈雷登门拜访牛顿时，牛顿年，哈雷登门拜访牛顿时，牛顿已经发现了万有引力定律：已经发现了万有引力定律：两个物体之间有引力，引两个物体之间有引力，引力和距离的平方成反比，和两力和距离的平方成反比，和两个物体质量的乘积成正比。个物体质量的乘积成正比。万有引力万有引力的发现说明，的发现说明，天上星体运动天上星体运动和地面上物体和地面上物体运动都受到同运动都受到同样的规律样的规律力学规律的支
24、力学规律的支配。配。（三）、创建牛顿力学即经典力学（三）、创建牛顿力学即经典力学1、标志：、标志：2、内容：、内容：3、意义：、意义：4、地位：、地位：自然哲学中的数学原理自然哲学中的数学原理 他在书中确定了解决万有引力问题的物体他在书中确定了解决万有引力问题的物体运动三大定律，阐明万有引力的概念并把它应用到天文运动三大定律，阐明万有引力的概念并把它应用到天文学中。他在书中还解释了潮汐现象、地球的圆扁形状等学中。他在书中还解释了潮汐现象、地球的圆扁形状等问题。问题。经典力学理论在以后的二百多年间，居经典力学理论在以后的二百多年间，居于物理学的统治地位，直到爱因斯坦相对论和量子力于物理学的统治地
25、位，直到爱因斯坦相对论和量子力学的建立才打破了这种绝对权威。学的建立才打破了这种绝对权威。这本书用数学表达式，把伽利略和开普勒等人提这本书用数学表达式，把伽利略和开普勒等人提出的零散的理论加以科学整理，从而构成完整力学理论出的零散的理论加以科学整理，从而构成完整力学理论体系。牛顿力学体系建立标志经典力学体系建立。体系。牛顿力学体系建立标志经典力学体系建立。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？四、人生启迪：四、人生启迪：(一一)牛顿获得巨大成就的原牛顿获得巨大成就的原因因1、具有虚怀若谷、谦虚好学精神；、具有虚怀若谷、谦虚好学精神；2、勇于探索科学精神；、勇于探索科学精神
26、；3、科学的研究方法；、科学的研究方法；4、甘于寂寞，献身科学的精神等；、甘于寂寞，献身科学的精神等；5、吸收前人的研究成果、吸收前人的研究成果；6、有利的社会环境：启蒙运动、英国资产阶级、有利的社会环境：启蒙运动、英国资产阶级革命的洗礼革命的洗礼 他继承了英国唯物主义的始祖培根重视他继承了英国唯物主义的始祖培根重视归纳法有传统，主张科学研究要通过实验归纳法有传统，主张科学研究要通过实验发现现象，然后运用归纳法总结为定律，发现现象，然后运用归纳法总结为定律，再用数学推演建立理论体系。再用数学推演建立理论体系。自然哲学自然哲学的数学原理的数学原理一书正是这样写成的，这无一书正是这样写成的，这无疑
27、是一种重要的疑是一种重要的科学方法科学方法，对后来的科学，对后来的科学发展起了很大的促进作用。发展起了很大的促进作用。牛顿是英国物理家、数学家和天文学家，是牛顿是英国物理家、数学家和天文学家，是经典力学建立者。是近代科学之父。经典力学建立者。是近代科学之父。他创建了经典力学的理论体系，在光学、数他创建了经典力学的理论体系，在光学、数学、天文学研究方面也做出划时代发明和发现，学、天文学研究方面也做出划时代发明和发现，牛顿是牛顿是17C17C科学革命中所涌现出来最伟大的科学革命中所涌现出来最伟大的科学家，也是人类历史上最伟大的科学家之一。科学家，也是人类历史上最伟大的科学家之一。（二）谈谈你是怎样
28、评价牛顿的？在他身上我们二）谈谈你是怎样评价牛顿的？在他身上我们能学到科学家的哪些优秀品质？能学到科学家的哪些优秀品质？虚怀若谷的谦虚态度；勤奋好学求知态度；虚怀若谷的谦虚态度；勤奋好学求知态度；善于思考善于观察；正确科学研究方法；勤奋探善于思考善于观察；正确科学研究方法；勤奋探索科学精神；严谨的科学研究态度；索科学精神；严谨的科学研究态度；牛顿在科学史上的崇高地位是举世公牛顿在科学史上的崇高地位是举世公认的。恩格斯曾指出：认的。恩格斯曾指出：“牛顿由于发现了牛顿由于发现了万有引力定律而创立了科学的天文学，由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，于进行了光的分
29、解而创立了科学的光学，由于建立了二项式定理和无限理论而创立由于建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了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。立了科学的力学。”的确，牛顿在自然科的确，牛顿在自然科学领域里作了学领域里作了奠基性的贡献奠基性的贡献。（三）怎样理解牛顿是（三）怎样理解牛顿是“近代科学之父近代科学之父”？近代科学，是牛顿开辟的。他创立了科学研近代科学，是牛顿开辟的。他创立了科学研究的世界观和方法论，从此之后，世界进入了一究的世界观和方法论，从此之后，世界进入了一个科学昌明的时代。人类的文明由此大踏步的向个科学昌明的时代。人类的文明由此大踏步的向
30、前迈进了。而牛顿之所以会成为点燃科学之光的前迈进了。而牛顿之所以会成为点燃科学之光的人，是因为一个一闪念的想法。苹果从树上落下人，是因为一个一闪念的想法。苹果从树上落下来，多少年来人们都习以为常，认为是天经地仪来，多少年来人们都习以为常，认为是天经地仪的事情，自然而然应该落下来。牛顿似乎比别人的事情，自然而然应该落下来。牛顿似乎比别人傻，对这个不是问题的问题想了一下。这可了得，傻，对这个不是问题的问题想了一下。这可了得，做了一回傻子，竟然得出了万有引力的科学结论，做了一回傻子，竟然得出了万有引力的科学结论，并以此开辟了现代物理学和天文学。来自于苹果并以此开辟了现代物理学和天文学。来自于苹果落地
31、的道理，竟然星球之间也是如此。落地的道理，竟然星球之间也是如此。根据牛顿的启示，我们是不是也能发现什么呢？根据牛顿的启示，我们是不是也能发现什么呢？是不是也能加以应用呢？是不是也能加以应用呢？让我想起了现代教学。让我想起了现代教学。学校的任务是单单教学生学习书本知识吗？现学校的任务是单单教学生学习书本知识吗？现在我们应该注重培养学生的各方面的能力。注在我们应该注重培养学生的各方面的能力。注重生活实际，在生活中发现问题，把问题加以重生活实际，在生活中发现问题，把问题加以解决。现在的学生不是不能发现问题，而是发解决。现在的学生不是不能发现问题，而是发现问题后没有正确面对解决。所以，也就不能现问题后
32、没有正确面对解决。所以，也就不能像牛顿一样从人们常见的苹果落地现象中发现像牛顿一样从人们常见的苹果落地现象中发现地球的引力了。现在教学何去何从？这是每个地球的引力了。现在教学何去何从？这是每个教育工作者要思考的问题。教育工作者要思考的问题。第第5 5课课 2020世纪的科学伟人世纪的科学伟人爱因斯坦爱因斯坦你了解“当今的爱因斯坦”，吗？一个瘦的出奇、全身瘫痪的天才，他的身体无一个瘦的出奇、全身瘫痪的天才，他的身体无力地蜷缩在轮椅里，思想却在宇宙的最深处飞扬，力地蜷缩在轮椅里，思想却在宇宙的最深处飞扬，穿越时间与空间，追寻宇宙的尽头，探索黑洞的穿越时间与空间，追寻宇宙的尽头，探索黑洞的隐秘隐秘这
33、就是这就是史蒂芬史蒂芬霍金，霍金，被称为被称为“当今爱因当今爱因斯坦斯坦”的思想家、物理学家。的思想家、物理学家。没有哪一位科学家的著作能像没有哪一位科学家的著作能像时间简史时间简史那那样成为发行量上千万，全世界平均每样成为发行量上千万，全世界平均每500个人就拥个人就拥有一册的畅销书。在西方，没有读过有一册的畅销书。在西方，没有读过时间简史时间简史甚至会被认为是没受过教育。甚至会被认为是没受过教育。沉思沉思这个这个世界的問題，世界的問題，才能指望才能指望获获得解放。得解放。一、生平、个性一、生平、个性二、杰出贡献二、杰出贡献三、和谐发展三、和谐发展重点重点：了解爱因斯坦的成长历程，简述：了解
34、爱因斯坦的成长历程，简述他的主要科学成就：提出狭义相对论、他的主要科学成就：提出狭义相对论、广义相对论、光量子假说等。广义相对论、光量子假说等。感受爱因感受爱因斯坦脚踏实地进行科学研究和勇于科学斯坦脚踏实地进行科学研究和勇于科学创新的精神。创新的精神。难点难点：认识爱因斯坦对科学和社会发展：认识爱因斯坦对科学和社会发展的巨大推动作用，感悟其成长的人生启的巨大推动作用，感悟其成长的人生启迪。迪。【本课学习目标本课学习目标】他与牛顿是历史上最伟大的两他与牛顿是历史上最伟大的两位物理学家位物理学家爱因斯坦是天才吗？爱因斯坦是天才吗？一、生平、个性一、生平、个性（一）生平简历（一）生平简历 1、阿尔伯
35、特阿尔伯特爱因斯坦爱因斯坦（18791955）1879年出年出生于生于德国德国小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。2、1895年到瑞士，年到瑞士，1896年考人瑞士苏黎世联邦工业年考人瑞士苏黎世联邦工业大学师范系理论物理专业学习，大学师范系理论物理专业学习，1900年毕业。年毕业。3、19021909年在瑞士伯尔尼专利局任技术员，年在瑞士伯尔尼专利局任技术员，创立狭义相对论。加入创立狭义相对论。加入瑞士瑞士国籍。国籍。4、1913年任柏林大学教授。年任柏林大学教授。1915年创立广义相对论。年创立广义相对论。5、1933年年10月迁居月迁居美国美国，1940年加入美国国籍，
36、年加入美国国籍，1955年逝世于美国普林斯顿。年逝世于美国普林斯顿。爱因斯坦的青少年时代爱因斯坦的青少年时代1 1、18791879年出生于德国的一年出生于德国的一个犹太人家庭，从小对几何个犹太人家庭，从小对几何学兴趣浓厚学兴趣浓厚2 2、中学时代：、中学时代：表现平平表现平平3 3、大学时代：、大学时代：广泛阅读广泛阅读，培养了自学和独立思考的能培养了自学和独立思考的能力，对物理学兴趣与日俱增力，对物理学兴趣与日俱增4 4、大学毕业：成为瑞士伯、大学毕业：成为瑞士伯尔尼专利局的一名技术员尔尼专利局的一名技术员5 5、划时代事件：利用、划时代事件：利用业余业余时间研究物理学时间研究物理学，获得
37、革命，获得革命性突破性突破青年时期的爱因斯坦青年时期的爱因斯坦 十六岁的爱因斯坦十六岁的爱因斯坦四岁的爱因斯坦四岁的爱因斯坦（二）个性特征（二）个性特征 1、和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，、和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。爱因斯坦小时候头是个低能儿。爱因斯坦小时候头很大，形狀也奇怪很大，形狀也奇怪，4岁还不会说话；岁还不会说话；行为迟钝行为迟钝，他說話所用的他說話所用的 時間比時間比起別的孩子要起別的孩子要多多得多得多。2、孤独孤独：他不愿和其他孩子在一起玩耍，总喜欢一
38、：他不愿和其他孩子在一起玩耍，总喜欢一个人玩，并且老是陷在个人玩，并且老是陷在沉思沉思之中，如痴如呆。之中，如痴如呆。3、成绩平平、自学能力强。成绩平平、自学能力强。在整个中小学时代常常在整个中小学时代常常被斥为被斥为“生性孤僻、智力迟钝生性孤僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不守纪律、心不在焉、想入非非不在焉、想入非非”。爱因斯坦取得伟大的成就和他小时侯爱因斯坦取得伟大的成就和他小时侯的学习态度是分不开的。的学习态度是分不开的。对科学和真理充满强烈的求知欲对科学和真理充满强烈的求知欲爱读书、爱思考、爱提问、爱钻研爱读书、爱思考、爱提问、爱钻研三岁时三岁时 陶醉于母亲的钢琴曲，表现出对音乐的早慧陶
39、醉于母亲的钢琴曲，表现出对音乐的早慧 四五岁时被袖珍四五岁时被袖珍罗盘罗盘迷住，转动着大眼睛寻求答案；迷住，转动着大眼睛寻求答案；五岁时因为愿意慢慢独立思考，所以回答老师的提问反应迟钝五岁时因为愿意慢慢独立思考，所以回答老师的提问反应迟钝六岁时要求拉小提琴。六岁时要求拉小提琴。七岁时还没有学会说话。七岁时还没有学会说话。十岁时已经是暴力专制制度的反对者。十岁时已经是暴力专制制度的反对者。十二岁时已能独立证明数学定理。十二岁时已能独立证明数学定理。少年爱因斯坦少年爱因斯坦 智力令人担忧智力令人担忧 有特殊的音乐天赋有特殊的音乐天赋 喜欢独立思考喜欢独立思考 有正义感有正义感 勤学好问勤学好问 对
40、科学情有独钟对科学情有独钟2、在这些经历中，你对爱因斯坦的哪件经、在这些经历中，你对爱因斯坦的哪件经历印象最深？历印象最深？3、少年爱因斯坦是个怎样的人、少年爱因斯坦是个怎样的人 无无疑，疑，与与所有科所有科学学家都一家都一样样，愛，愛因斯坦因斯坦拥拥有有惊惊人的智慧和人的智慧和对对大自然大自然的好奇心。在他五的好奇心。在他五岁岁時一次生病，時一次生病，父父亲亲送他一送他一个个指南針，他指南針，他发觉发觉指針指針无论无论如何只如何只会会向向着着同一同一个个方向，令方向，令他他开开始探索大自然的奧秘。始探索大自然的奧秘。六岁时他进入了国民学校，是一个十六岁时他进入了国民学校，是一个十分沉静的孩子
41、，喜欢玩一些需要耐心和分沉静的孩子，喜欢玩一些需要耐心和坚韧的游戏，例如用纸片搭房子。坚韧的游戏，例如用纸片搭房子。1888年进入了中学后，学业也不突出，除了年进入了中学后，学业也不突出，除了数学很好以外，其他功课都不怎么样，数学很好以外，其他功课都不怎么样，尤其是拉丁文和希腊文，他对古典语言尤其是拉丁文和希腊文，他对古典语言毫无兴趣。毫无兴趣。当时的德国学校必须接受宗教教育，开始时爱当时的德国学校必须接受宗教教育，开始时爱因斯坦非常认真，但当他读了通俗的科学书籍后，因斯坦非常认真，但当他读了通俗的科学书籍后，认识到宗教里有许多故事是不真实的。认识到宗教里有许多故事是不真实的。12岁时他岁时他
42、放弃了对宗教的信仰，并对所有权威和社会环境放弃了对宗教的信仰，并对所有权威和社会环境中的信念产生了怀疑，并发展成一种自由的思想。中的信念产生了怀疑，并发展成一种自由的思想。爱因斯坦发现周围有一个巨大的自然世界，它离爱因斯坦发现周围有一个巨大的自然世界，它离开人类独立存在，就象一个永恒的谜。他看到，开人类独立存在，就象一个永恒的谜。他看到，许多他非常尊敬和钦佩的人在专心从事这项事业许多他非常尊敬和钦佩的人在专心从事这项事业时，找到了内心的自由和安宁。于是，少年时代时，找到了内心的自由和安宁。于是，少年时代的爱因斯坦就选择了科学事业，希望掌握这个自的爱因斯坦就选择了科学事业，希望掌握这个自然世界的
43、奥秘，而一旦选择了这一道路，就坚持然世界的奥秘，而一旦选择了这一道路，就坚持不懈地走了下去，从来没有后悔过。不懈地走了下去，从来没有后悔过。早年被早年被开开除除学籍学籍 愛因斯坦比愛因斯坦比较较孤孤独独，不喜，不喜欢欢說話。說話。学学校的校的运动运动，他不會參予。他很，他不會參予。他很讨厌讨厌上上学学，经经常裝病缺席。在上常裝病缺席。在上课课時，時，经经常神遊四常神遊四方，思考一切他喜方，思考一切他喜欢欢的問題。的問題。后后來，更來，更因因为为上上课与课与老老师师爭爭执执，被，被开开除除学籍学籍。他甚至老師爭執，還被老師教訓他甚至老師爭執，還被老師教訓說說：“你你(愛因斯坦愛因斯坦)的出席破壞
44、了全班對我的尊敬。的出席破壞了全班對我的尊敬。”最後因此而被開除學籍。最後因此而被開除學籍。愛因斯坦之所以不喜歡上學，是愛因斯坦之所以不喜歡上學，是因為他無法接受德國當因為他無法接受德國當時那種混合了威權主義和百科全書式的填鴨教育時那種混合了威權主義和百科全書式的填鴨教育。他後。他後來寫道：來寫道：“現代教育事業道然現代教育事業道然沒沒有扼殺了研究的好奇心有扼殺了研究的好奇心，真是一項奇蹟。因為這脆弱的小樹苗需要鼓勵和自由，真是一項奇蹟。因為這脆弱的小樹苗需要鼓勵和自由。否則它將枯萎。主張規範和責任感能引發觀察和研究。否則它將枯萎。主張規範和責任感能引發觀察和研究樂趣的想法，真是大錯特錯。樂趣
45、的想法，真是大錯特錯。”“一隻再健康的馴獸如果不斷地用鞭子威脅牠，逼牠在一隻再健康的馴獸如果不斷地用鞭子威脅牠，逼牠在不餓時進食，牠也會喪失胃口。不餓時進食，牠也會喪失胃口。”但是，他但是，他却却沒有因不上沒有因不上学学，而，而减减少少学习学习知识知识的的机会机会。他喜。他喜欢阅读课欢阅读课外外书书籍，其中籍，其中包括物理、化包括物理、化学学、几几何何、数学，、数学，以致哲以致哲学学。在十二三在十二三岁岁的時候，已的時候，已经开经开始始钻钻研大研大大大要要读读的的书书籍。他籍。他经经常和叔叔研究有常和叔叔研究有关数学关数学的的理论理论。在。在当当時，他的家人時，他的家人对对愛因斯坦的智愛因斯坦
46、的智慧和消化力，感到吃慧和消化力，感到吃惊惊。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一一事无成事无成”，勒令他退了学。，勒令他退了学。1616岁那年，他以同岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理数学成绩很好，但等学历报考大学，尽管物理数学成绩很好，但由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。第二年进入大学后，他仍然不愿意强迫孙山。第二年进入大学后，他仍然不愿意强迫自己去适应那种被动的、刻板的、纯粹按部就自己去适应那种被动的、刻板的、纯粹按部就班的学习生活，他擅自班的学习生活，他擅自“刷掉了刷掉了”很多课程，很多课程，只
47、以只以“极大的兴趣极大的兴趣”去听某些课和在家里自学。去听某些课和在家里自学。1、积极、积极、自主地学习自主地学习，对一，对一个人的成长是十分有利的。个人的成长是十分有利的。2、君子之学必好问。学习应、君子之学必好问。学习应该勤学好问、好该勤学好问、好独立思考独立思考。3、人应该、人应该自信自尊自强自信自尊自强，而，而不应该自卑自暴自弃。不应该自卑自暴自弃。爱因斯坦启示 1896年，爱因斯坦正式成为一个无国籍的人，并考进了联邦工业大学。大学期间，爱因斯坦迷上了物理学，一方面，他阅读了德国著名物理学家基尔霍夫、赫兹等人的著作，钻研了麦克斯韦的电磁理论和马赫的力学，并经常去理论物理学教授的家中请教
48、。另一方面，他的大部分时间是去物理实验室去做实验，迷恋于直接观察和测量 在四年大学生活中，他仍然不是在四年大学生活中，他仍然不是“好学生好学生”：曾：曾被数学教授称为被数学教授称为“懒狗懒狗”，曾因做实验出事故受到处，曾因做实验出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。大学毕业时几位同窗好友都留校当了助教，他却因得大学毕业时几位同窗好友都留校当了助教，他却因得不到教授们的赏识而遭到了不到教授们的赏识而遭到了“毕业即失业毕业即失业”的命运。的命运。这种种亲身经历，使爱因斯坦对教育的总体印象一直这种种亲身经历，使爱因斯坦对教育的总体印象
49、一直不佳。正因为如此，成名后的爱因斯坦通过自身的体不佳。正因为如此，成名后的爱因斯坦通过自身的体验和长期的观察，形成了一种与众不同的教育观点。验和长期的观察，形成了一种与众不同的教育观点。“知识是死的，而学校却要为活人服务。知识是死的，而学校却要为活人服务。”这是这是爱因斯坦对于学校教育的基本看法。他反对把学校仅爱因斯坦对于学校教育的基本看法。他反对把学校仅仅看做是传授知识的工具，更反对把学生仅看做是传授知识的工具，更反对把学生“当作死的当作死的工具来对待工具来对待”。他认为：。他认为：“学校的目的始终应当是：学校的目的始终应当是：青年人在离开学校时，是作为青年人在离开学校时，是作为一个和谐的
50、人一个和谐的人，而不是，而不是作为一个专家。作为一个专家。”而所谓而所谓“和谐的人和谐的人”，按照他的思路，就是既，按照他的思路，就是既富有个性又有益于社会的人。爱因斯坦的上述基本富有个性又有益于社会的人。爱因斯坦的上述基本教育思想，与我们所主张的尊重学生主体性、促进教育思想，与我们所主张的尊重学生主体性、促进学生健康成长的素质教育思想是完全一致的。学生健康成长的素质教育思想是完全一致的。19051905年，年，2626岁的爱因斯坦尚未知名，小人物写出了大文岁的爱因斯坦尚未知名，小人物写出了大文章。！年仅章。！年仅2626岁的爱因斯坦，而且是一个瑞士专利岁的爱因斯坦，而且是一个瑞士专利局的职员
