【教學(xué)設(shè)計】《近代物理學(xué)的奠基人和革命者》(人民版)

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1、 《近代物理學(xué)的奠基人和革命者》 ◆ 教學(xué)目標 【知識與能力目標】 了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容， 識記其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。 分析相對論、 量子論的主要內(nèi)容，認識其意義。 【過程與方法目標】 通過了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容， 培養(yǎng)學(xué)生從已有的知識中提取有效信息， 并充分利用信息對有關(guān)問題進行分析論證的能力。 通過課堂小

2、組討論的方法，分析相對論、 量子論的主要內(nèi)容， 認識其意義， 培養(yǎng)學(xué)生分析概括的能力和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維的能力。 【情感態(tài)度價值觀目標】 通過對本課的學(xué)習(xí)， 了解科學(xué)家為科學(xué)進步所作出的努力， 學(xué)習(xí)他們?yōu)榭茖W(xué)獻身的精神；形成科學(xué)的態(tài)度。 培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的熱愛之情， 培養(yǎng)學(xué)生正確的自我意識， 認識科技發(fā)展中沒有絕對權(quán)威， 培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)的意識。 知道在科學(xué)的道路上荊棘遍布， 增強面對挫折的能力。增強毅力，樹立勇往直前、持之以恒的精神。 ◆ 教學(xué)重難點 ◆ 【教學(xué)重點】 伽利略對物理學(xué)發(fā)展的重大貢

3、獻；牛頓經(jīng)典力學(xué)的、量子論、相對論的主要內(nèi)容。 【教學(xué)難點】 牛頓經(jīng)典力學(xué)的、量子論、相對論的 意義。 ◆ 課前準備 ◆ 本節(jié)課運用圖片、幻燈、課件、錄像、計算機、白板等多媒體教學(xué)設(shè)備；教師在教學(xué)過 程中進行多媒體的演示和示范。 ◆ 教學(xué)過程 一、導(dǎo)入新課 通過多媒體播放伽利略、牛頓、達爾文的人物圖像形式  ，導(dǎo)入新課近代物理學(xué)的奠基 人和革命者。 二、新課講授 ㈠牛頓力學(xué)體系 過渡： 通過材料地球中心說：地心說的起源很早，  最初由古希臘學(xué)者歐多克斯提出，

4、經(jīng)亞里 斯多德完善，又為托勒密進一步發(fā)展成為一個盛行于古代歐洲  1000 多年的宇宙學(xué)說體系。 地心說認為地球處于宇宙中心位置并靜止不動，  太陽、月亮、 行星和其他衛(wèi)星都圍繞地球運 轉(zhuǎn)。引出牛頓力學(xué)體系的背景。 1. 背景：文藝復(fù)興運動使科學(xué)從神學(xué)的桎梏中被解放出來，近代科學(xué)誕生；伽利略創(chuàng)立自 由落體定律， 推翻了亞里士多德的學(xué)說， 為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定基礎(chǔ)， 標志著物理學(xué)的真正 開端。 過渡：“我好像是一個在海邊玩耍的孩子，不時為拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼 而歡欣鼓舞，而展現(xiàn)在我面前

5、的是完全未探明的真理之海。 ” ——牛頓臨終遺言 通過材料結(jié)合所學(xué)知識請同學(xué)們思考這樣一個問題：牛頓撿到了哪些“光滑的石子”和 “美 麗的貝殼”？ 2. 內(nèi)容：由機械運動三定律（慣性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律 ) 、萬 有引力定律組成。 過渡：長期以來，人們一直認為彗星是神秘的，不吉利的災(zāi)星，根本不能用科學(xué)來說明。牛 頓的好友哈雷用牛頓力學(xué)算出了 1682 年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是 75— 76 年，由此預(yù)言它將在 1758 年再次出現(xiàn)。 53 年以后的 1758 年（當(dāng)時哈雷已去世） ，這顆

6、彗星 果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學(xué)性。 英國著名的哲學(xué)家休謨曾說： “我們被放在這有如戲院的世界上，每個事件的起源和緣由卻 完全隱瞞不讓我們知道，  我們既沒有足夠的智慧預(yù)見未來，  也沒有能力防止那些使我們不斷 受傷害不幸的事情發(fā)生。 ——《大國崛起》解說詞 利用史料分析和小組討論相結(jié)合的形式，分析牛頓經(jīng)典力學(xué)的意義。 3. 意義： 牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)、 合理的說明， 從而完成了人類對自 然界認識史上的第一次理論大綜合， 經(jīng)典力學(xué)體系的建立標志著近代科學(xué)的形成； 根據(jù)

7、萬有 引力定律， 人們準確地算出地球的平均密度和扁平率， 正確地解釋了潮汐的成因。 根據(jù)這一 定律，人們還發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星。 （二）量子力學(xué) 過渡： 19 世紀末，面對經(jīng)典物理學(xué)近乎完美的發(fā)展，有的物理學(xué)家表示： “ 19 世紀已經(jīng)將物 理大廈全部建成，今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈。 ” 根據(jù)材料請同學(xué)們思考：經(jīng)典力學(xué)體系是最完美的物理學(xué)理論嗎？ 1. 背景 19 世紀末 20 世紀初，電子和放射 性的發(fā)現(xiàn)，促進人們 對物質(zhì)的認識深入到了原子內(nèi)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。

8、 這就需要 人們對微觀世界開展研究。 過渡：通過閱讀課本，概括量子力學(xué)的發(fā)展過程是怎樣的？ 2. 概況 誕生： 1900 年，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說。這個假說宣告了量子論的誕生。 發(fā)展：  1905 年，愛因斯坦提出了光具有波粒二象性的結(jié)論，  1923  年，法國物理學(xué)家德布羅 意又提出物質(zhì)波理論。 成熟：在這個基礎(chǔ)上，奧地利、德國的物理學(xué)家建立了量子力學(xué)  。 3. 意義 量子理論彌補了經(jīng)典物理學(xué)在微觀的粒子世界方面認識的空缺， 把人類對客觀規(guī)

9、律的認識從 宏觀世界推進到微觀世界，改變了人們看世界的角 度和方式；量子理論讓人們從根本上改 變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)乃至整個自然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大變革。 （三）相對論 過渡： 通過愛因斯坦的小故事： 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職位。他每個星期要在專利局工作大概 40 多個小時。這樣一個人為科 學(xué)界做出了怎樣的貢獻呢？ (1) 狹義相對論 創(chuàng)立： 1905 年，愛因斯坦發(fā)表了

10、《論動體的電動力學(xué)》 ，創(chuàng)立了狹義相對論。 內(nèi)容：時間和空間都與物質(zhì)運動有關(guān)；時間和空間隨著物質(zhì)運動速度的變 化而變化。 意義：否認了牛頓力學(xué)的絕對時空觀；繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué)；奠定了利用原 子能的理論 基礎(chǔ)。 (2) 廣義相對論 提出： 1916 年，愛因斯坦又建立了廣義相對論。 主要內(nèi)容： 廣義相對論認為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取 決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強度。 意義：第一次闡述了四維時空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。 過渡：通過小組分析法，請同學(xué)們探討相對論與牛頓力學(xué)的關(guān)系。

11、 (3) 相對論與牛頓力學(xué)的關(guān)系： 相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀， 但并非全盤否定牛頓力學(xué)。 牛頓力學(xué)反映的是宏 觀物體低速運動的客觀規(guī)律， 而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律， 是對牛頓力 學(xué)的繼承和發(fā)展。 牛頓力學(xué)是相對論的一種特例 ( 物體低速運動狀態(tài) ) ，包括在相對論體系中。 過渡：材料：相對論的現(xiàn)實意義舉例——相對論能修正 GPS（全球定位系統(tǒng)） 全球定位系統(tǒng)——— GPS的應(yīng)用也已普及化了，許多城市的公共汽車、出租車上都安裝 了它。早期的 GPS接收器確定物體位置的誤差是在 15 米范圍內(nèi)，這個誤差可以用愛因斯坦 相

12、對論來修正。 結(jié)合所學(xué)知識，分析相對論的意義是什么？ (4) 相對論建立的意義 愛因斯坦相對論的建立， 是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破， 它不僅揭示了空間、 時間的 可變性， 時空的變化和時空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運動和狀態(tài)密不可分。 這種全新的時空觀、 運動觀 和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學(xué)和哲學(xué) 都產(chǎn)生 了極其深遠的影響。 量子論和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識， 開始從宏觀世界深入到微觀世界。 量子力學(xué)和狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學(xué)， 指導(dǎo)制造 原子彈、 氫彈和建立核電站。 量子力學(xué)還為電子技術(shù)、 半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論 基礎(chǔ)。 ◆ 教學(xué)反思 略。