【備課參考】山西省運(yùn)城中學(xué)高二歷史人教版必修3教案：第11課-物理學(xué)的重大進(jìn)展1

第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展★教學(xué)目標(biāo)：1、學(xué)問(wèn)與力量：（1）識(shí)記：識(shí)記伽利略、牛頓、愛(ài)因斯坦、普朗克等物理學(xué)家對(duì)物理學(xué)進(jìn)展所作出的重大成就；（2）理解：理解經(jīng)典力學(xué)在近代自然科學(xué)理論進(jìn)展中的歷史地位；相對(duì)論和量子論誕生的緣由、意義；（3）探究經(jīng)典力學(xué)體系的特點(diǎn)，比較相對(duì)論、量子論與牛頓力學(xué)的關(guān)系。（4）思考“日心說(shuō)”與“地心說(shuō)”相比的進(jìn)步性，探究經(jīng)典力學(xué)體系的特點(diǎn)、影響。2、過(guò)程與方法：（1）引導(dǎo)同學(xué)回憶學(xué)校物理學(xué)問(wèn)來(lái)促進(jìn)本課的學(xué)習(xí)。（2）通過(guò)同學(xué)預(yù)習(xí)（圍繞4個(gè)物理學(xué)家，）、課堂講解呈現(xiàn)本課內(nèi)容，促進(jìn)同學(xué)的相互學(xué)習(xí)。老師賜予必要的補(bǔ)充。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：（1）科學(xué)真理需要勇于探究、執(zhí)著追求的精神；（2）科學(xué)理論在不斷完善、創(chuàng)新，人類對(duì)客觀規(guī)律的生疏不斷深化?！锝虒W(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：伽利略對(duì)物理學(xué)進(jìn)展的重大貢獻(xiàn)；經(jīng)典力學(xué)的建立；相對(duì)論的提出；量子論的誕生。難點(diǎn)：物理學(xué)各階段進(jìn)展的緣由；對(duì)科學(xué)進(jìn)展創(chuàng)新性的理解?！锝滩姆治觯罕菊n教材主要分三大目從四個(gè)方面對(duì)同學(xué)介紹物理學(xué)從16世紀(jì)末17世紀(jì)初到19世紀(jì)末20世紀(jì)初的重大成就：經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者——伽利略、經(jīng)典力學(xué)的建立、從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論、量子論的誕生與進(jìn)展。這一時(shí)期物理學(xué)方面的文字、圖片、人物介紹等資料比較豐富，老師可以適當(dāng)補(bǔ)充一些資料，提高同學(xué)學(xué)習(xí)的愛(ài)好?！锝虒W(xué)過(guò)程及要點(diǎn)：導(dǎo)入新課：1632年，伽利略撰寫(xiě)的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》科學(xué)巨著出版后，馬上引起教會(huì)的恐慌，把伽利略投入監(jiān)獄。教皇烏爾班八世的御用工具——宗教裁判所在1633年6月21日宣布對(duì)伽利略的判決：“我們判決你在宗教法庭監(jiān)獄內(nèi)服刑，刑期由我們把握，為了有益于補(bǔ)贖，命令你在今后3年內(nèi)，每周背誦7第11課物理學(xué)的重大進(jìn)展一、經(jīng)典力學(xué)1、產(chǎn)生的背景114世紀(jì)以后，伴隨歐洲資本主義的萌芽，新興的資產(chǎn)階級(jí)在經(jīng)濟(jì)上和政治上對(duì)自然科學(xué)產(chǎn)生了迫切的需要。2文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)解放了人們的思想，推動(dòng)了自然科學(xué)爭(zhēng)辯。3伽利略的爭(zhēng)辯成果，為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)為地球上的物體運(yùn)動(dòng)有自然運(yùn)動(dòng)和受迫運(yùn)動(dòng)。他認(rèn)為物體的受迫運(yùn)動(dòng)是推動(dòng)者加于被推動(dòng)者的，推動(dòng)者一旦停止推動(dòng)，運(yùn)動(dòng)就會(huì)馬上停止。16世紀(jì)末17世紀(jì)初，隨著文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展和人的思想解放，意大利科學(xué)家伽利略認(rèn)為爭(zhēng)辯自然界必需進(jìn)行系統(tǒng)的觀看和試驗(yàn)。他將科學(xué)試驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)爭(zhēng)辯，并強(qiáng)調(diào)追究事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。1590年的一天，26歲的伽利略為了證明自己論斷的正確，他來(lái)到比薩斜塔的七層陽(yáng)臺(tái)上，將一個(gè)約4.5千克重的石塊和約0.45千克重的小石塊同時(shí)放下，結(jié)果兩石塊同時(shí)落地。1604年，伽利略在試驗(yàn)中發(fā)覺(jué)：物體下落時(shí)的距離與所用時(shí)間的平方成正比，而物體下落的速度與物體的重量無(wú)關(guān)，這就是有名的落體定律。他還通過(guò)試驗(yàn)證明白勻速運(yùn)動(dòng)定律和勻加速運(yùn)動(dòng)定律。伽利略的爭(zhēng)辯表明，外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由，而只是轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由。這是對(duì)古希臘哲學(xué)家亞里士多德以來(lái)有關(guān)運(yùn)動(dòng)觀念的重大變革，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定基礎(chǔ)。他的發(fā)覺(jué)以及他開(kāi)頭的科學(xué)爭(zhēng)辯方法，是人類思想史上宏大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。2、牛頓力學(xué)體系的產(chǎn)生1標(biāo)志：1687年牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出物體運(yùn)動(dòng)三大定律（慣性定律、比例定律、作用與反作用定律）和萬(wàn)有引力定律。2特點(diǎn)：以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式。經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是留意試驗(yàn)，試驗(yàn)可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過(guò)程之間內(nèi)在的規(guī)律聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論。另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化，這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。3意義：A具有科學(xué)性和預(yù)見(jiàn)性。牛頓力學(xué)體系對(duì)解釋和預(yù)見(jiàn)物理現(xiàn)象具有打算性意義，依據(jù)牛頓力學(xué)體系，人們發(fā)覺(jué)了海王星和冥王星。B把地球上物體的力學(xué)和天體力學(xué)統(tǒng)一到一個(gè)基本的力學(xué)體系之中，正確地反映了宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了自然科學(xué)的一次大綜合，是人類生疏自然界的一次大飛躍。C局限性：建立在日常生活中常見(jiàn)的低速運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)之上，認(rèn)為存在確定靜止和確定時(shí)間，然而，隨著科學(xué)的飛速進(jìn)展，物理學(xué)消滅一系列新現(xiàn)象，無(wú)法用經(jīng)典力學(xué)來(lái)解釋高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，這使其陷入危機(jī)，面臨著挑戰(zhàn)。D標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。二、相對(duì)論的創(chuàng)立1、歷史背景：19世紀(jì)末消滅了“物理學(xué)危機(jī)”19世紀(jì)末，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個(gè)重大大事，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)覺(jué)。這三大發(fā)覺(jué)以試驗(yàn)事實(shí)使得原子不行分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動(dòng)搖。物理學(xué)家們?cè)J(rèn)為的好像已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上消滅了動(dòng)搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機(jī)”。經(jīng)典物理學(xué)所爭(zhēng)辯的是人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界，三大發(fā)覺(jué)所揭示的卻是人們沒(méi)有直接閱歷的微觀現(xiàn)象，這表明人們對(duì)物質(zhì)世界的生疏已經(jīng)深化了一個(gè)層次。物理學(xué)的“危機(jī)”沒(méi)有嚇倒大多數(shù)物理學(xué)家，他們連續(xù)向前探究，于是產(chǎn)生了以量子論和相對(duì)論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，物理學(xué)從今開(kāi)拓了新的天地。2、相對(duì)論的主要內(nèi)容：狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論20世紀(jì)初，德國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)多年的爭(zhēng)辯提出了相對(duì)論，相對(duì)論包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)的變化而變化，即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。廣義相對(duì)論認(rèn)為，空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。※相論與我們的生活狹義相對(duì)論最有名的推論是質(zhì)能公式，它可以用來(lái)計(jì)算核反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量，并導(dǎo)致了原子彈的誕生。而廣義相對(duì)論所預(yù)言的黑洞，也相繼被天文觀測(cè)所證明。愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，在我們的日常生活中是很難理解的，由于我們?nèi)粘＝佑|的都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速的運(yùn)動(dòng)，根本無(wú)法察覺(jué)到愛(ài)因斯坦相對(duì)論所描述的相對(duì)論效應(yīng)：長(zhǎng)度變短、時(shí)鐘變慢。但假如接近光速的運(yùn)動(dòng)能變成現(xiàn)實(shí)的話，會(huì)消滅這樣的景象：一個(gè)人坐上接近光速的火箭高去作星際航行。一年后他回來(lái)了，發(fā)覺(jué)兒子已經(jīng)是白發(fā)蒼蒼的老人，而自己還是那樣年輕。中國(guó)古代傳奇中的“天上方一日，人間已一年”就可用相對(duì)論得到解釋。3、意義1物理學(xué)思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學(xué)的確定時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘閱歷建立起來(lái)的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性，即：揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，樹(shù)立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)人類思想史上最宏大的成就之一。2愛(ài)因斯坦的相對(duì)論也進(jìn)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)進(jìn)展到一個(gè)新的高度。三、量子論的誕生與進(jìn)展1、誕生的歷史背景119世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)覺(jué)，打開(kāi)了原子的大門(mén)，使人們對(duì)物質(zhì)的生疏深化到了原子內(nèi)部。2大量的試驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。2、誕生與進(jìn)展1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出量子假說(shuō)，宣告了量子論的誕生。普朗克并由此而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。愛(ài)因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應(yīng)消滅的現(xiàn)象及光的本質(zhì)，進(jìn)一步推動(dòng)了量子論的進(jìn)展。丹麥物理學(xué)家玻爾把量子論用于原子結(jié)構(gòu)的爭(zhēng)辯，創(chuàng)立了原子結(jié)構(gòu)的理論。20世紀(jì)30年月，經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家的努力氣子力學(xué)最終建立。量子力學(xué)是爭(zhēng)辯微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。今日，我們的現(xiàn)代文明，從電腦，電視，手機(jī)到核能，航天，生物技術(shù)，幾乎沒(méi)有哪個(gè)領(lǐng)域不依靠于量子論。量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子物理學(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)。3、影響1量子論使人類對(duì)微觀世界的基本生疏取得革命性的進(jìn)步，成為20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一。2量子論與相對(duì)論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，并彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在生疏宏觀世界和微觀世界方面的不足。3推動(dòng)了物理學(xué)自身的進(jìn)步，開(kāi)闊了人們的視野，轉(zhuǎn)變了人們生疏世界的角度和方式。★小結(jié)：經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論與量子論的關(guān)系經(jīng)典力學(xué)轉(zhuǎn)變了自古代以來(lái)人們的生疏論和方法論。相對(duì)論打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的確定時(shí)空觀，但并非全盤(pán)否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而