《近代物理學的奠基人和革命者》教學設(shè)計【高中歷史必修3(人民版)】

1、近代物理學的奠基人和革命者 教學設(shè)計,教學目標,【知識與能力目標】了解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容，識記其在近代自然科學理論發(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?！具^程與方法目標】通過了解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容， 培養(yǎng)學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)學生分析概括的能力和訓練學生的創(chuàng)新思維的能力。【情感態(tài)度價值觀目標】通過對本課的學習，了解科學家為科學進步所作出的努力， 學習他們?yōu)榭茖W獻身的精神； 形成科學的態(tài)度。培養(yǎng)學生對科學的熱愛之情， 培養(yǎng)學生正確的自我意識， 認識科

2、技發(fā)展中 沒有絕對權(quán)威，培養(yǎng)學生尊重科學的意識。 知道在科學的道路上荊棘遍布， 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。教學重難點、 J【教學重點】伽利略對物理學發(fā)展的重大貢獻；牛頓經(jīng)典力學的、量子論、相對論的主要內(nèi)容。【教學難點】牛頓經(jīng)典力學的、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、白板等多媒體教學設(shè)備；教師在教學過 程中進行多媒體的演示和示范。教學過程一、導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 ，導入新課近代物理學的奠基人和革命者。二、新課講授牛頓力學體系過渡： 通過材料地球中心說：地心說的起源很早， 最初由古希臘

3、學者歐多克斯提出，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)。引出牛頓力學體系的背景。1. 背景：文藝復興運動使科學從神學的桎梏中被解放出來，近代科學誕生；伽利略創(chuàng)立自由落體定律， 推翻了亞里士多德的學說， 為經(jīng)典力學的建立奠定基礎(chǔ)， 標志著物理學的真正開端。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)合所學知識請同學們思考這樣一個問題：牛頓撿

4、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，根本不能用科學來說明。牛頓的好友哈雷用牛頓力學算出了 1682 年出現(xiàn)的彗星的軌道，指出它的回歸周期是7576年，由此預(yù)言它將在1758 年再次出現(xiàn)。 53 年以后的 1758 年（當時哈雷已去世） ，這顆彗星果然如期出現(xiàn)。哈雷慧星的發(fā)現(xiàn)驗證了萬有引力定律的科學性。英國著名的哲學家休謨曾說： “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

5、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)典力學的意義。3. 意義： 牛頓力學體系對自然界的力學現(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)典力學體系的建立標志著近代科學的形成； 根據(jù)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 過渡： 19 世紀末，面對經(jīng)典物理學近乎完美的發(fā)展，有的物理學家表示： “ 19 世紀已經(jīng)將物理大廈全部建成，今后物理學家只是修飾和完美這座大廈。 ”根據(jù)材料請

6、同學們思考：經(jīng)典力學體系是最完美的物理學理論嗎？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。 這就需要人們對微觀世界開展研究。過渡：通過閱讀課本，概括量子力學的發(fā)展過程是怎樣的？2. 概況誕生：1900 年，德國物理學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、德國的物理學家建立了量子力學 。3. 意義量子理論彌補了經(jīng)典物理

7、學在微觀的粒子世界方面認識的空缺， 把人類對客觀規(guī)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中的傳統(tǒng)觀念，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發(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)表了論動體的電動力學 ，創(chuàng)立了狹義相對論。內(nèi)容：

8、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：否認了牛頓力學的絕對時空觀；繼承和發(fā)展了牛頓力學；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。4/ 4過渡：通過小組分析法，請同學們探討相對論與牛頓力學的關(guān)系。(3)相對論與牛頓力學的關(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。牛頓力學反映的是宏 觀

9、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，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學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)實意義舉例一一相對論能修正GPS (全球定位系統(tǒng))全球定位系統(tǒng)GPS勺應(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對論來修正。結(jié)合所學知識，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，對整個自然科學和哲學都產(chǎn)生