集大成者牛頓第1頁，課件共28頁，創作于2023年2月

“我不知道在別人看來，我是什么樣的人；但在我自己看來，我不過就像是一個在海濱玩耍的小孩，為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜，而對于展現在我面前的浩瀚的真理的海洋，卻全然沒有發現。”第2頁，課件共28頁，創作于2023年2月

1643年1月4日（舊歷1642年12月25日）出生于林肯郡烏爾索普。1655年12歲入格蘭瑟姆中學學習。1661年19歲6月15日入劍橋大學三一學院學習。1665年24歲發現二項式定理。1665年～1666年24歲因鼠疫流行回到家鄉，對光學、力學、數學有多方面的研究和突破。1668年26歲制成反射式望遠鏡。1669年27歲著《論用無限項方程所作的分析》，任盧卡斯講座教授。1671年29歲著《級數和流數方法論著》。1672年30歲1月當選為皇家學會會員，宣讀《關于光和顏色的理論》的論文。1684年42歲會見哈雷，證明引力平方反比定律。1686年～1687年44歲著《自然哲學的數學原理》。1689年47歲母親去世1700年57歲提出“六分儀”的原理。1727年3月20日84歲逝世大事年表第3頁，課件共28頁，創作于2023年2月天才誕生1643年1月4日，艾薩克·牛頓出生于英格蘭林肯郡鄉下的一個小村落伍爾索普村第4頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓的集大成“如果說我比別人看得更遠些，

那是因為我站在了巨人的肩上。”——牛頓牛頓是經典力學理論的集大成者。他系統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。第5頁，課件共28頁，創作于2023年2月主要貢獻簡介

力學方面的貢獻

數學方面的貢獻

光學方面的貢獻

哲學方面的貢獻

……

第6頁，課件共28頁，創作于2023年2月力學方面的貢獻牛頓在伽利略等人工作的基礎上進行深入研究，總結出了物體運動的三個基本定律（牛頓三定律）第7頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓第一定律（慣性定律）

任何一個物體在不受任何外力或受到的力平衡時（Fnet=0），總保持勻速直線運動或靜止狀態，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態為止。牛頓第一定律的兩種表達方式：1.一切物體在沒有受到力的作用時，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它上面的力迫使它改變這種運動狀態。2.當一個質點距離其他質點足夠遠時，這個質點就作勻速直線運動或保持靜止。第8頁，課件共28頁，創作于2023年2月

力學經典圖示第9頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓第二定律：F=kma其中k是比例系數，物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。而以物理學的觀點來看，牛頓運動第二定律亦可以表述為“物體隨時間變化之動量變化率和所受外力之和成正比”，即動量對時間的一階導數等于外力之和。牛頓第二定律說明了在宏觀低速下，a∝F/m，F∝ma，用數學表達式可以寫成F=kma，其中的k為比例系數，是一個常數。但由于當時沒有規定多大的力作為力的單位，比例系數k的選取就有一定的任意性，如果取k=1，就有F=ma，這就是今天我們熟知的牛頓第二定律的數學表達式。第10頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓第三定律

兩個物體之間的作用力和反作用力，總是同時在同一條直線上，大小相等，方向相反。即F1=－F2（N=N‘）①力的作用是相互的。同時出現，同時消失。②相互作用力一定是相同性質的力③作用力和反作用力作用在兩個物體上，產生的作用不能相互抵消。④作用力也可以叫做反作用力，只是選擇的參照物不同⑤作用力和反作用力因為作用點不在同一個物體上，所以不能求合力。第11頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓第三定律展示第12頁，課件共28頁，創作于2023年2月萬有引力的發現者牛頓把地球上物體的力學和天體力學統一到一個基本的力學體系中，創立了經典力學理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運動的宏觀運動規律，實現了自然科學的第一次大統一。這是人類對自然界認識的一次飛躍。第13頁，課件共28頁，創作于2023年2月數學方面的貢獻牛頓在數學上的成果要有以下四個方面：發現二項式定理創建微積分引進極坐標，發展三次曲線理論推進方程論，開拓變分法第14頁，課件共28頁，創作于2023年2月微積分之爭

牛頓沒有及時發表微積分的研究成果，他研究微積分可能比萊布尼茨早一些，但是萊布尼茨所采取的表達形式更加合理，而且關于微積分的著作出版時間也比牛頓早。在牛頓和萊布尼茨之間，為爭論誰是這門學科的創立者的時候，竟然引起了一場悍然大波，這種爭吵在各自的學生、支持者和數學家中持續了相當長的一段時間，造成了歐洲大陸的數學家和英國數學家的長期對立。第15頁，課件共28頁，創作于2023年2月

自然哲學的數學原理《自然哲學的數學原理》（又譯《自然哲學之數學原理》，是英國偉大的科學家艾薩克·牛頓的代表作。成書于1687年。該書總結了他一生中許多重要發現和研究成果，其中包括上述關于物體運動的定律。他說，該書“所研究的主要是關于重、輕流體抵抗力及其他吸引運動的力的狀況，所以我們研究的是自然哲學的數學原理。”3/21/2024第16頁，課件共28頁，創作于2023年2月光學方面的貢獻

牛頓曾致力于顏色的現象和光的本性的研究。1666年，他用三棱鏡研究日光，得出結論：白光是由不同顏色（即不同波長）的光混合而成的，不同波長的光有不同的折射率。在可見光中，紅光波長最長，折射率最小；紫光波長最短，折射率最大。牛頓的這一重要發現成為光譜分析的基礎，揭示了光色的秘密。牛頓還曾把一個磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面，壓在一個十分光潔的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接觸點是一個暗點，周圍則是明暗相間的同心圓圈。后人把這一現象稱為“牛頓環”。第17頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓在做光學實驗第18頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓光學

他創立了光的“微粒說”，從一個側面反映了光的運動性質，但牛頓對光的“波動說”并不持反對態度。1704年，他出版了《光學》一書，系統闡述他在光學方面的研究成果。第19頁，課件共28頁，創作于2023年2月哲學方面的貢獻牛頓的哲學思想基本屬于自發的唯物主義，他承認時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣，牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻，但他也不能不受時代的限制。例如，他把時間、空間看作是同運動著的物質相脫離的東西，提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念；他對那些暫時無法解釋的自然現象歸結為上帝的安排，提出一切行星都是在某種外來的“第一推動力”作用下才開始運動的說法。第20頁，課件共28頁，創作于2023年2月熱學與經濟學、天文學方面的貢獻牛頓確定了冷卻定律，即當物體表面與周圍有溫差時，單位時間內從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。提出金本位制度。牛頓1672年創制了反射望遠鏡。他用質點間的萬有引力證明，密度呈球對稱的球體對外的引力都可以用同質量的質點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有關，而且同太陽的方位有關。牛頓預言地球不是正球體。歲差就是由于太陽對赤道突出部分的攝動造成的。哲學方面的貢獻第21頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓的哲學思想和科學方法：牛頓在科學上的巨大成就連同他的樸素的唯物主義哲學觀點和一套初具規模的物理學方法論體系，給物理學及整個自然科學的發展，給18世紀的工業革命、社會經濟變革及機械唯物論思潮的發展以巨大影響。牛頓是開始比較完整地建立物理因果關系體系的第一人，而因果關系正是經典物理學的基石。第22頁，課件共28頁，創作于2023年2月“我愿以自然哲學的研究來證明上帝的存在，以便更好地侍奉上帝。——牛頓”

力定律是牛頓最著名的發現。牛頓警告，不可用此發現把宇宙看成只是機器，猶如一個大時鐘。他說：“重力解釋行星的運行，但不能解釋誰使行星運行。上帝治理萬物，知道一切可做或能做的事。”牛頓明確地說：他認為天體之所以會運動，是因為天主創造了萬物以后，也設定了各種自然規律，比如運動定律等等。天主先把它們一推，然后天體就按“動者恒動”的定律一直運動下去，事物都就按照自然規律和概率順其自然的發生。天主不再作任何事情。牛頓的宇宙觀，屬于宗教的另外一個分支，也叫做“機械宇宙觀”、或者“鐘表宇宙觀”。第23頁，課件共28頁，創作于2023年2月

牛頓在科學方法論上的貢獻正如他在物理學特別是力學中的貢獻一樣，不只是創立了某一種或兩種新方法，而是形成了一套研究事物的方法論體系，提出了幾條方法論原理。在牛頓《原理》一書中集中體現了以下幾種科學方法：①實驗——理論——應用的方法。②分析——綜合方法。③歸納——演繹方法。④物理——數學方法。第24頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓年輕時寫的一首詩世俗的冠冕啊，我鄙視它如同腳下的塵土，它是沉重的，而最佳也只是一場空虛；可是現在我愉快地歡迎頂荊棘冠冕，盡管刺得人痛，但味道主要的是甜；我看見光榮之冠在我的面前呈現，它充滿幸福，永恒無邊。第25頁，課件共28頁，創作于2023年2月牛頓是最偉大的人，因為“他用真理的力量統治我們的頭腦，而不是用武力奴役我們”伏爾泰2003年，英國廣播公司在一次全球性的評選最偉大的英國人活動當中，牛頓被評為最偉大的英國人之首。在《偉大的英國人》系列紀錄片