牛顿和爱因斯坦的成长与科学的发展

牛顿和爱因斯坦的成长与科学的发展第一页，共四十一页，编辑于2023年，星期日有一天，牛顿在茶园里思考引力问题的时候，一个苹果从树上落下来。受到苹果落地的启发，牛顿心中豁然开朗：为什么苹果总是垂直落向地面呢？为什么苹果不向外侧或向上运动，而总是向着地球中心运动呢？这肯定是有一个向下的力拉着它，而且这个向下的拉力必须指向地球中心，而不是指向地球的其他部分，所以苹果总是垂直下落，或者总是朝向地球的中心。第二页，共四十一页，编辑于2023年，星期日被称为“近代科学开创者”的牛顿为人类社会的发展做出了巨大的贡献。他的科学成就为现代科学的发展奠定了基础。牛顿的上述发明难道就真像“苹果落地”的故事那样简单吗？在灵感突发的背后又隐含着多少心血和汗水、思考与探索？第三页，共四十一页，编辑于2023年，星期日请阅读教材，思考以下问题：

⒈了解牛顿的成长历程。

⒉请按学科领域归纳牛顿一生中的主要科学成就。

⒊试举例说明牛顿的科学成就在推动人类社会发展的作用。

⒋促成牛顿取得巨大成就的原因有哪些？

⒌你从牛顿那里学到（或感悟到）了什么？第四页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿的出生地第五页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿的出生地第六页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿一、成长的足迹请思考：

⒈你认为牛顿真的从小就是一个天才吗？

⒉他在成长中是否也遇到过一些困难甚至困境？

⒊他又是如何面对这些困难或者困境的？

⒋你觉得牛顿成长过程中最值得你学习的地方是什么？第七页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿一、成长的足迹二、牛顿的科学成就⒈数学：⒉光学：⒊物理学：第八页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿一、成长的足迹二、牛顿的科学成就⒈数学：微积分（德国莱布尼茨）⒉光学：发现了日光的组成等⒊物理学：力学三大定律、万有引力定律第九页，共四十一页，编辑于2023年，星期日1686年，撰写《自然哲学的数学原理》1687年问世F=万有引力定律第十页，共四十一页，编辑于2023年，星期日为纪念牛顿的贡献，国际天文学联合会决定把662号小行星命名为牛顿小行星。第十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿一、成长的足迹二、牛顿的科学成就意义：

⑴牛顿力学的三大定律和万有引力定律为经典力学规定了一套基本概念，形成了完整的近代力学体系；

⑵把地面上物体的运动和太阳系内行星的运动统一在相同的物理定律之中，从而完成了人类文明史上第一次自然科学的大综合，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；

⑶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。第十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期日海王星冥王星（小图像为空间原始图像，大图像为经过计算机处理的冥王星表面）另外，牛顿力学理论能够预见新的物理现象，并能以天文观测或试验论证其正确性，如：第十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿一、成长的足迹二、牛顿的科学成就三、牛顿获得巨大成就的原因⒈主观条件：善于思考与观察的学习习惯；虚心好学的学习态度；严肃的科学态度；科学的研究方法；勤奋的探索精神；善于吸收前人的研究成果；

……第十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿一、成长的足迹二、牛顿的科学成就三、牛顿获得巨大成就的原因⒈主观条件：

⒉客观条件：①西欧思想解放运动提供思想基础；②英国资产阶级革命的洗礼；③前人的研究成果为牛顿提供很好的条件；④社会经济的发展为理论研究提供物质基础又对理论发展提出迫切要求。第十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期日四、晚年的困惑晚年的牛顿开始致力于对神学的研究，他否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，竟提出了“神是第一推动力”的谬论。他说：“上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他。”

40岁以后，他把兴趣逐渐转向政治、化学（贱金属变成黄金）、神学问题，写了近200万言的著作，毫无价值。第十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期日对牛顿的评价

他在辞世之前曾简短地评价过自己：“我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩瀚的真理海洋，却全然没有发现。”第十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期日对牛顿的评价英国著名诗人在他的墓碑上镌刻着铭言：让人们欢呼这样一位多么伟大的巨匠，人类荣耀曾经因他而在世界上存在过。

1942年爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年而写的文章，对牛顿的一生作如下的评价：“只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上一幕才能理解他。”第十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期日对牛顿的评价阅读教材，结合以上材料，就应该怎样评价牛顿谈谈你的看法。第十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期日剑桥大学校园对牛顿的评价“金无足赤，人无完人”，瑕不掩瑜。牛顿终归是伟大的牛顿，他的科学贡献将永载史册。第二十页，共四十一页，编辑于2023年，星期日牛顿是英国物理学家、天文学家、数学家和自然哲学家，是经典力学建立者，是近代科学之父；他创建了经典力学的理论体系，在光学、数学、天文学研究方面也做出划时代发明和发现；牛顿是17世纪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。第二十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期日照片里的他故事里的他四岁多还不会说话，家里人担心他是个低能儿。行为迟钝，他说话所用的时间比起别的孩子要多得多。第二十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期日照片里的他中小学时代常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不在焉、想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。16岁那年，他以同等学历报考大学，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，只得名落孙山。故事里的他第二十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期日照片里的他故事里的他大学里老师都不大看得起他，不愿意把他留下来做助教；他几次去请求，人家也不要他；甚至于有几次他几乎要失业了。几次在中学里面求职，最后在专利局里面找到一个职位。他每个星期要在专利局工作大概40多个小时。第二十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期日20世纪的科学伟人爱因斯坦第二十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期日现代物理学是相对于什么而言的？现代物理学的两大支柱是什么？分别是由谁提出的？提示：相对于牛顿的经典物理学（力学）而言的；量子论和相对论是现代物理学的两大支柱；两大理论的提出者分别是德国理论物理学家普朗克和美籍德国科学家爱因斯坦。第二十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期日爱因斯坦和量子理论的创始人普朗克

第二十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期日

2005年是爱因斯坦逝世50周年，同时也是他提出狭义相对论100周年。100年前，年仅26岁的毛头小伙爱因斯坦，以他卓越的思考力、非凡的洞察力，提出了狭义相对论，传统经典物理学由此彻底改变。这一种颠覆是多么激动人心，为纪念相对论诞生100周年暨爱因斯坦逝世50周年，联合国大会将2005年确定为“国际物理年”，这是联合国首次为一个学科确定的全球规模的纪念活动。爱因斯坦，这位在许多国度千年人物（1001—2000年）评选中都居榜首的俊杰，绝不仅仅是因为在物理学上的成就。他既是伟大的科学家、现代物理学的开创者和奠基人，更是杰出的思想家，他是一幅视野开阔的思想宽银幕。第二十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期日爱因斯坦一、20世纪最伟大的科学家

⒈提出相对论

1905年提出狭义相对论；

1916年提出广义相对论。主要内容：（两个基本原理）相对性原理和光速不变原理（必修Ⅲ）

⒉光子理论（获得诺贝尔奖）⒊提出了著名的质能关系式，为后来原子能事业的发展起到了指导作用第二十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期日（1）（2）（3）（4）？双生子宇航难题第三十页，共四十一页，编辑于2023年，星期日“相对论”妙解：有一次，群众包围了从德国移居美国的科学家爱因斯坦的住宅，要他用“最简单的话”解释清楚他的“相对论”。当时，据说全世界只有几个高明的科学家看得懂他关于“相对论”的著作。爱因斯坦走出住宅，对大家说：“比方这么说——你同你最亲的人坐在火炉边，一个钟头过去了，你觉得好像只过了5分钟！反过来，你一个人孤孤单单地坐在热气逼人的火炉边，只过了5分钟，但你却像坐了一个小时。——唔，这就是相对论！”

时间与永恒：有一次，一个美国女记者走访爱因斯坦，问道：“依您看，时间和永恒有什么区别呢？”爱因斯坦答道：“亲爱的女士，如果我有时间给您解释它们之间的区别的话，那么，当你明白的时候，永恒就消失了！”

第三十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期日由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。想一想：上述现象说明了什么问题？给我们什么启发？说明：像许多事物一样，科学的发展道路也并非一帆风顺，往往会遇到很多阻力。启示：要敢于怀疑常识，勇于创新，因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律也可能是不科学的。第三十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期日电脑显示器在短促的瞬间，电子显像在显示屏上——这正好符合爱因斯坦的狭义相对论。发明电脑显示器的工程师必须使显示器符合“相对论效应”，否则控制电子飞驰的磁铁就会在显示屏上产生模糊图像，使你无法工作，当然，精彩的电脑游戏也玩不起来了。第三十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期日精准的激光当你到超市购物，你手里的每一件商品条形码也得益于爱因斯坦的激光理论，只有激光才能准确读出条形码中的编码。第三十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期日数码相机假期你和家人轻松郊游。当你打开数码相机，准备摄下家人温馨的笑容时，要先感谢爱因斯坦。从镜头飞进来的光子会把半导体里的电子挤走，这同样利用了光电效应。第三十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期日控制X射线的能量你长了一个肿瘤，幸亏是良性的，但因长在胸腺上，手术后需要放射治疗。医生在为你实施放射治疗前，需要估计X射线可能对你细胞造成的伤害，根据就是爱因斯坦的E=mc2（即能量=质量乘光速平方）。据此理论人们造出原子弹、氢弹的同时，也治好了你的胸腺瘤。

第三十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期日爱因斯坦一、20世纪最伟大的科学家二、坚定的和平捍卫者

“当法律和人类尊严必需保卫时，我们一定要战斗。”

“人类的福祉必须高于对自己国家的忠诚。”

“每一个国家的利益都必须服从更广泛的共同体的利益。”——爱因斯坦第三十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期日“人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义。”“一个人的真正价值，首先取决于他在什么程度和在什么意义上从自我解放出来。”爱因斯坦一心希望科学造福于人类，但他却目睹了科学技术在两次世界大战中所造成的巨大破坏。因此，他认为战争与和平的问题是当代的首要问题，除科研成果之外，他一生中发表得最多的也是这方面的言论。第三十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期日

1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统，建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹。

1945年8月，美国先后在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说：“早知如此，我宁可当个修表匠！”。从这件事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？

科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。第三十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期日我不知道第三次世界大战用什么武器，但是第四次世界大战人们将只会用木棒和石头打仗了。——爱因斯坦第