2018-2019學年高中歷史 第四單元 近代以來世界的科學發(fā)展歷程 第11課 物理學的重大發(fā)展新課教案1 新人教版必修3.doc

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第11課 物理學的重大進展 教學過程 【講述內容】 一、經典力學的重要奠基者──伽利略 1.對物理學發(fā)展的重大貢獻 16世紀末17世紀初，意大利科學家伽利略認為研究自然界必須進行系統(tǒng)地觀察和實驗。他強調追究事物之間的數(shù)學關系，將科學實驗與數(shù)學相結合，進行科學研究。 提問：這是受什么思想的影響？（文藝復興運動人思想解放的影響） 提問：伽利略對物理學發(fā)展作出的重大貢獻是什么？ 在1604年，意大利物理學家伽利略在實驗中發(fā)現(xiàn)：物體下落時的距離與所用時間的平方成正比，而物體下落的速度與物體的重量無關，這就是著名的落體定律。他還通過實驗證實了勻速運動定律和勻加速運動定律。 伽利略的研究表明，外力并不是維持運動狀態(tài)的原因，而只是改變運動狀態(tài)的原因。這是對古希臘哲學家亞里士多德以來有關運動觀念的重大變革，為經典力學的建立奠定基礎。 2.對天文學發(fā)展的重大貢獻 他是利用望遠鏡觀察天體并取得大量成果的第一人。他用自己制造的望遠鏡發(fā)現(xiàn)月球表面有高山深谷，并不是以前人們所說的月球表面是光滑的；木星有四顆衛(wèi)星，很相似于行星繞著太陽轉，他看到銀河是由無數(shù)恒星組成的，還觀察到哥白尼曾推論的金星有盈虧現(xiàn)象。 1632年伽利略出版了《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。他的這些發(fā)現(xiàn)和觀點，摧毀了教會的信條而證明了哥白尼學說的正確，對哥白尼學說的傳播和天文學的發(fā)展做出了重要貢獻。 他的發(fā)現(xiàn)以及他開始的科學研究方法，是人類思想史上偉大的成就之一，標志著物理學的真正開端。 二、經典力學的建立 1.經典力學建立的標志 17～18世紀，近代自然科學中突出發(fā)展起來的是經典力學，又稱牛頓力學。 提問：在經典力學領域中，最重要的成就是什么？ 物體機械運動的三大定律和萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，這些成就構成了經典力學的基本內容。物體機械運動的三大定律和萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)也是經典力學建立的標志。 1687年，他出版了《自然哲學的數(shù)學原理》，在該書中他首先給力學的基本要領如質量、動量、慣性、力及向心力下了定義。指出物體引力與彼此吸引的物體的質量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。此外，牛頓還確立了著名的運動三定律，即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。牛頓力學把天上和地上的運動統(tǒng)一起來，把萬有引力定律和運動三定律視為宇宙間一切力學運動有普遍規(guī)律，從力學的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實現(xiàn)了人類自然界認識的第一次綜合。 2.經典力學的顯著特征及影響 經典力學是人類對自然規(guī)律第一次進行的理論性概括和總結，它形成了一個以實驗為基礎、以數(shù)學為表達形式的牛頓力學體系。最顯著的特征之一就是注重實驗，另一個顯著特征是它的數(shù)學化。 提問：經典力學主要影響有哪些？預見性和標志著近代科學的形成。 海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)是經典力學預見性的主要體現(xiàn)。經典力學最顯著的特征之一就是注重實驗，實驗可以進一步揭示客觀現(xiàn)象和過程之間內在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結論。另一個顯著特征是它的數(shù)學化，這種數(shù)學化的根源是自然內在的數(shù)學關系。自然的數(shù)學結構是近代科學的先驅們深信不疑的真理。經典力學體系的建立標志著近代科學的形成。 牛頓三大運動定律和萬有引力定律建立后，光學、電磁學等與力學的進一步統(tǒng)一，大大推動了物理學的發(fā)展。但是牛頓力學體系本身還有不完善之處，隨著科學的發(fā)展需要新的科學來解釋。于是在19世紀末20世紀初物理學發(fā)展的新階段即物理學界出現(xiàn)了一種嶄新的革命性的理論──相對論。 三、從經典力學到相對論 1.愛因斯坦與相對論的提出 X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀末物理學界的重大事件。經典物理學所研究的是人們日常生活中易于理解的宏觀世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒有直接經驗的微觀現(xiàn)象，這表明人們對物質世界的認識已經深入了一個層次。以量子論和相對論的建立為標志的物理學革命，為物理學開辟了新天地。 過去的物理學認為宇宙在任何情況下，它的速率永遠都是相同的，世界上的一切運動在時間上都以它為度量標準。德國物理學家愛因斯坦經過多年的研究，打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀，于1905年提出了狹義相對論和光速不變原理。指出了時間、空間和物體的質量不是絕對不變的，而是隨著物體的運動而發(fā)生變化。狹義相對論認為：物體運動時，質量會隨著物體運動速度的增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動速度的變化而變化，即還會發(fā)生尺縮效應和鐘慢效應。 1916年，愛因斯坦完成了廣義相對論的最終形式。在廣義相對論中，引力是被考慮的主要問題。廣義相對論指出：空間和時間不可能離開物質而獨立存在，空間結構和性質取決于物質的分布，使人類進一步深化了對時間、空間和引力現(xiàn)象的認識。 為了使學生更好的理解相對論可以引用一個愛因斯坦解釋相對論的幽默。這個幽默是：震撼世界的相對論，是科學發(fā)展史上劃時代的里程碑。創(chuàng)立相對論的阿爾伯特愛因斯坦晚年時一群青年學生請他解釋什么是相一個對論，他生動而幽默地打了一個比方：“當你和一個美麗的姑娘坐上兩個小時，你會感到好象坐了一分鐘；但要是在熾熱的火爐邊，哪怕只坐上一分鐘，你卻感到好象是坐了兩小時。這就是相對論?！? 2.相對論提出的歷史意義 相對論的提出是物理學思想的一次重大革命，它否定了經典力學的絕對時空論，從本質上修正了由狹隘經驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性，即：揭示了時空的可變性、時空變化的聯(lián)系性，樹立了新的時空觀、運動觀、物質觀。同時也發(fā)展了牛頓力學，將牛頓力學概括在相對論力學之中，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。這一理論被后人譽為20世紀人類思想史上最偉大的成就之一。 四、量子論的誕生與發(fā)展 1.量子論的誕生 19世紀末20世紀初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開了原子的大門，使人們對物質的認識深入到了原子內部。但大量的實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律進行描述。 1900年，德國物理學家普朗克提出了物質的輻射能不是連續(xù)的，而是以最小的、不可再分的能量單位即能量量子的整數(shù)位跳躍式地變化的量子假說。這個假說宣告了量子論的誕生。經過這些科學家的共同努力，到1925年左右量子力學最終建立。量子力學是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學。 2.量子論的意義 愛因斯坦在丹麥物理學家玻爾提出氫原子結構的理論以后，利用量子論成功地解釋了光電效應出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質，進一步推動了量子論的發(fā)展。 在量子論基礎上發(fā)展起來的量子力學，極大地促進了原子物理、固體物理和原子核物理等科學的發(fā)展。同時，也標志著人類對客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到了微觀世界。 量子力學和狹義相對論結合形成原子核物理學，是物理學革命的高潮，以物理學革命為先導，帶動了化學、生物學、天文學、地學等學科的理論也都發(fā)生了革命性的突破。在此基礎上造出了原子彈、氫彈和建立了核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技術等奠定了理論基礎。帶動了20世紀科技突飛猛進的發(fā)展。 【課堂小結】 17世紀以來的科技發(fā)展的原因條件 1、前提條件：――社會發(fā)生根本轉型 2、經濟條件：-----資本主義經濟的發(fā)展以及不斷進步…物質基礎 3、政治條件：-----資產階級革命勝利，資本主義制度確立，保障 4、文化條件：-----文藝復興、地理大發(fā)現(xiàn)、宗教改革的推動 【板書設計】 （一）經典力學的重要奠基者──伽利略 1.對物理學發(fā)展的重大貢獻 2.對天文學發(fā)展的重大貢獻 （二）經典力學的建立 1.經典力學建立的標志 2.經典力學的顯著特征及影響 （三）從經典力學到相對論 1.愛因斯坦與相對論的提出 2.相對論提出的歷史意義 （四）量子論的誕生與發(fā)展 1.量子論的誕生 2.量子論的意義 【教學反思】 本課的設計采用了課前下發(fā)預習學案，學生預習本節(jié)內容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點、難點、疑點、考點、探究點以及學生學習過程中易忘、易混點等，最后進行當堂檢測，課后進行延伸拓展，以達到提高課堂效率的目的。