滬科版必修2《經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性》教案

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1、 最新滬科版必修 2 《經(jīng)典力學(xué)的巨大成就和局限性》教案 ( 一 ) 教學(xué)目標 1．知識與技能 (1) 了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程, 知道經(jīng)典力學(xué)發(fā)展歷程中有哪些物理學(xué)家作出了突出貢 獻。 (2) 了解經(jīng)典力學(xué)所取得的偉大成就及其對當時自然科學(xué)、社會發(fā)展的影響。 (3) 認識經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍。 2 ．過程與方法 (1) 通過收集對經(jīng)典力學(xué)建立作出重要貢獻的物理學(xué)家的故事 , 把科學(xué)成果的發(fā)現(xiàn)過程展 現(xiàn)為歷史的過程 , 即科學(xué)家是如何在前人的基礎(chǔ)上進行求索的 , 并將科學(xué)家的成果放在特定

2、的歷史背景下去評說 , 從而讓學(xué)生認識到歷史的發(fā)展有承接 , 科學(xué)的發(fā)展也一樣。 (2) 通過收集和交流具體實例來分析說明經(jīng)典力學(xué)所取得的偉大成就 , 培養(yǎng)學(xué)生就某一 觀點或結(jié)論收集例證的能力 , 培養(yǎng)學(xué)生獲取和評價信息的能力。 (3) 通過對比亞里士多德、伽利略、牛頓所采用的科學(xué)研究方法 , 了解科學(xué)研究方法不 斷發(fā)展的過程 , 學(xué)習(xí)科學(xué)實驗研究方法的思想。 (4) 通過查閱文獻或網(wǎng)絡(luò)資料撰寫小論文 , 更多地了解經(jīng)典力學(xué)的成就、局限性與適用范圍 , 培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻的能力 , 篩選和組織信息的能力、交流和表述信息的能力。 3 ．情感、態(tài)度與價值觀

3、 (1) 通過查閱、對比、舉例、交流等學(xué)習(xí)活動, 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和善于合作的意 識；培養(yǎng)學(xué)生懂得尊重他人的成果、與他人合作交流的能力與習(xí)慣 , 鍛煉學(xué)生在討論與交流 活動中敢于發(fā)表自己的感想和看法 , 共同探討交流與合作學(xué)習(xí)的途徑。 (2) 使學(xué)生領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法的正確使用對科學(xué)發(fā)展的重要意義 , 體會經(jīng)典力學(xué) 在人類認識自然以及物理學(xué)發(fā)展中的重要影響和作用。 (3) 感受物理學(xué)家充滿著艱巨性和創(chuàng)造性的科學(xué)探究過程 , 體會科學(xué)家們忘我的獻身精 神和刻意追求的嚴謹作風 , 從而讓學(xué)生更好地把握科學(xué)探究的本質(zhì) , 幫助學(xué)生建立起像科學(xué) 家從

4、事科學(xué)探究那樣來學(xué)習(xí)科學(xué)的意識 , 領(lǐng)悟科學(xué)探究的真諦。 (4) 感受物理學(xué)所揭示的自然規(guī)律中蘊藏著和諧、有序、簡單、統(tǒng)一的科學(xué)美 , 培養(yǎng)學(xué) 生對科學(xué)的審美能力 , 領(lǐng)悟自然界的內(nèi)在秩序與和諧 , 喚起人的真、善、美的自然天性 , 達到 認識和情感的完美統(tǒng)一。 1 / 4 ( 二 ) 本節(jié)特點 (1) 展示經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程、成就和局限性, 體現(xiàn)歷史與邏輯、繼承與發(fā)展的統(tǒng)一． (2) 滲透科學(xué)精神、科學(xué)研究的思想和方法。 (3) 突出學(xué)生的自主合作學(xué)習(xí)。 （三）教法與學(xué)法 教學(xué)方法上建議多

5、采用引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的方法 , 鼓勵和組織學(xué)生在收集資 料的基礎(chǔ)上進行討論和交流 , 建立起對經(jīng)典力學(xué)的整體性認識。 ( 四 ) 教材說明與教學(xué)建議 本節(jié)引入先對學(xué)生前面所學(xué)內(nèi)容進行了簡要概括 , 接著指出學(xué)生所學(xué)知識是多位物理學(xué)家 的重要貢獻 , 從而使學(xué)生產(chǎn)生了解這些物理學(xué)家 , 了解所學(xué)知識由來的興趣。 1 ．經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程 對經(jīng)典力學(xué)發(fā)展歷程的了解建議以學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)為主 , 可以課前將學(xué)生分小組 , 布置學(xué)生收集、查閱相關(guān)資料和書籍 , 有條件的學(xué)校可以組織學(xué)生上網(wǎng)查找經(jīng)典力學(xué)發(fā)展史 , 在學(xué)生自學(xué)及小組內(nèi)相互交流

6、的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生理清經(jīng)典力學(xué)理論形成和發(fā)展的線索 , 建議 從以下幾個角度進行提煉和分析： (1) 領(lǐng)會力學(xué)體系得以建立的原因。 一是生產(chǎn)需要的推動 , 由于生產(chǎn)實踐為力學(xué)研究提出了許多問題 , 促使許多科學(xué)家投身 于地上物體運動和天體運動規(guī)律的研究。 二是科學(xué)自身發(fā)展的要求。 三是因為力學(xué)研究的對象最簡單 , 它拋開物體的物理、化學(xué)性質(zhì) , 只把它作為一個有質(zhì) 量的實體來看待 , 研究物體間的作用及在這一作用下物體運動狀態(tài)的變化規(guī)律。 四是有一系列科學(xué)家為牛頓力學(xué)的建立打下了重要的科學(xué)基礎(chǔ) , 特別是： (1) 伽利略發(fā) 現(xiàn)了慣性定律和重

7、力作用下的勻加速運動 , 奠定了牛頓第一定律和第二定律的基本思想。② “天空的立法者”——開普勒所發(fā)現(xiàn)的行星運動三定律 , 是牛頓萬有引力定律產(chǎn)生的最重要 的前提。 (2) 明確力學(xué)發(fā)展的三個階段。 第一階段是在伽利略、牛頓時代之前 , 人們對力學(xué)現(xiàn)象的研究大多直接反映在技術(shù)之中 或完全融合在哲學(xué)之內(nèi) , 物理學(xué)就整體而言還沒有成為獨立的科學(xué)．在這個階段對力學(xué)作出 突出貢獻的是阿基米德 , 在本節(jié)“實踐和拓展”第 l 題中要求收集、整理阿基米德在力學(xué)方 面取得的成就以及有關(guān)他的故事 ( 可參見課程資源《阿基米德》 ), 并在班上和同學(xué)交流或展

8、示。合作、交流在科學(xué)探究中有助于對科學(xué)過程的理解 , 當今科學(xué)的發(fā)展都是人們合作探索 的結(jié)果 , 教學(xué)中要利用這類交流活動培養(yǎng)學(xué)生善于合作的意識和溝通、交往的能力 , 懂得尊 2 / 4 重他人的成果。 第二階段是從伽利略到牛頓 , 是經(jīng)典力學(xué)從基本要領(lǐng)、基本定律到建成理論體系的階段 , 在這一階段有一系列的科學(xué)家為經(jīng)典力學(xué)打下重要基礎(chǔ)．要讓學(xué)生知道伽利略、笛卡兒、 惠更斯、開普勒、牛頓各自有怎樣的發(fā)現(xiàn) , 他們對科學(xué)的杰出貢獻與意義所在 , 可查詢《科 普》網(wǎng)站“科學(xué)人物”網(wǎng)頁．例如法國物理學(xué)家笛卡兒 (1596 —

9、1650) 補充和完善了伽利略 的觀點；強調(diào)了伽利略沒有明確表述的慣性運動的直線性．他在《哲學(xué)原理》一書中這樣 描述：“所有的運動 , 其本身都是沿直線的．”笛卡兒認為慣性運動不僅僅局限于水平面上 的運動 , 而且包括一切方向上的運動．又如荷蘭物理學(xué)家惠更斯 ((~hristiaan Huygens 1629 一 1695), 全面細致地解決完全彈性碰撞問題 , 則為牛頓第三定律的表述奠定了基 礎(chǔ)．相關(guān)內(nèi)容教材作了簡要介紹 , 但最好能讓學(xué)生查詢和收集更多的這些科學(xué)家進行科學(xué)研 究的故事 , 并相互交流 , 使學(xué)生在了解物理學(xué)史的過程中更深地體會科學(xué)家們

10、忘我的獻身精 神和刻意追求的嚴謹作風 , 而了解科學(xué)家是如何在前人的基礎(chǔ)上進行求索的 , 可以讓學(xué)生更 好地把握科學(xué)探究的本質(zhì)。 第三個階段是牛頓之后 , 經(jīng)典力學(xué)又有新的發(fā)展 , 這一階段主要是后人對經(jīng)典力學(xué)的表 述形式和應(yīng)用對象進行了拓展和完善 ( 可參見課程資源《三大守恒原理的確立》 ) ． (3) 分析科學(xué)研究方法的發(fā)展。 在本節(jié)“實踐和拓展”第 2 題中要求比較亞里士多德、伽利略、牛頓所采用的科學(xué)研 究方法的特點和區(qū)別以及對科學(xué)發(fā)展的意義．實際上他們所采用的科學(xué)方法也是科學(xué)研究 方法發(fā)展的三個階段．可建議學(xué)生列表來進行對比。 這里

11、是學(xué)生在課余自學(xué)、收集和查詢資料之后一個進行相互交流的機會 , 也是學(xué)生在教 材內(nèi)容指引下進一步了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程的一個小結(jié) , 在進行成果交流當中 , 注意使學(xué) 生在歸納問題、表述、口頭表達、交往、自信心、寬容心等一系列方面得到充分的鍛煉。 學(xué)生在了解這些科學(xué)家的故事和貢獻時 , 也完全可能了解到對某些科學(xué)家有褒有貶的評 價 , 對此應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生看待科學(xué)家的成果要放在特定的歷史背景下去評說 , 應(yīng)用歷史的觀點進 行科學(xué)教育．例如在力學(xué)發(fā)展歷程中 , 以往人們?nèi)菀装褋喞锸慷嗟驴闯墒亲璧K科學(xué)進步的反 動或落后勢力的代表而進行批判 , 而實際上亞里士多德是世

12、界古代史上最偉大的哲學(xué)家、科 學(xué)家和教育家．在人類科學(xué)史上 , 亞里士多德是第一個闡明各學(xué)科研究對象和基本概念的人 , 他對混沌一團的科學(xué)進行了分類 , 為科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)．雖然亞里士多德對很多問題處 理是錯誤的 , 但每個人的認識均受其所處時代科技水平的影響 , 和所有科學(xué)家一樣 , 亞里士多 德的一些觀點存在錯誤是難免的．我們應(yīng)該在歷史背景下客觀評價科學(xué)家的貢獻和科學(xué)的 發(fā)展 , 要知道歷史的發(fā)展有承接 , 科學(xué)的發(fā)展也一樣．包括認識經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性也 要聯(lián)系當時的歷史和科學(xué)背景 , 以史為鏡 , 更好地認識科學(xué)事業(yè)的前景。

13、 3 / 4 2 ．經(jīng)典力學(xué)的偉大成就 首先要引導(dǎo)學(xué)生從教材中提煉經(jīng)典力學(xué)的偉大成就體現(xiàn)在哪些方面： (1) 把人類對整個自然界的認識推進到一個新水平 , 牛頓把天上運動和地上運動統(tǒng)一起來 , 實現(xiàn)了天上力學(xué)和地上力學(xué)的綜合 , 從力學(xué)上證明了自然界的統(tǒng)一性．這是人類認識自然歷 史的第一次大飛躍和理論大綜合．它開辟了一個新時代 , 并對科學(xué)發(fā)展的進程以及后代科學(xué) 家們的思維方式產(chǎn)生了極其深刻的影響．這里可結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)運動學(xué)與動力學(xué)的情況對經(jīng) 典力學(xué)的成就做簡單補充介紹 ( 參見課程資源《經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)史上的成就》 ) 。

14、 (2) 經(jīng)典力學(xué)的建立首次明確了一切自然科學(xué)理論應(yīng)有的基本特征 , 這標志著近代理論 自然科學(xué)的誕生 , 也成為其他各門自然科學(xué)的典范．牛頓運用歸納與演繹、綜合與分析的方 法極其明晰地得出了完美的力學(xué)體系 , 被后人稱為科學(xué)美的典范 , 顯示出物理學(xué)家在研究物 理時 , 都傾向于選擇和諧與自洽的體系 , 追求最簡潔、最理想的形式．教學(xué)中應(yīng)有意識地引 導(dǎo)學(xué)生去領(lǐng)會在物理學(xué)揭示的自然規(guī)律中所蘊藏的和諧、有序、簡單、統(tǒng)一的科學(xué)美 , 培養(yǎng) 學(xué)生對科學(xué)的審美能力 , 領(lǐng)悟自然界的內(nèi)在秩序與和諧 , 陶冶學(xué)生的情操 , 達到認識和情感的 完美統(tǒng)一。 (3)

15、 經(jīng)典力學(xué)的建立對自然科學(xué)和科技的發(fā)展、社會進步具有深遠影響．這部分的教學(xué)思路應(yīng)突出以下三個層面：一是經(jīng)典力學(xué)形成的科學(xué)研究方法推廣應(yīng)用到物理學(xué)的各個分支學(xué)科上 , 對經(jīng)典物理學(xué)的建立意義重大．二是經(jīng)典力學(xué)與其他基礎(chǔ)科學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生了許多 交叉學(xué)科 , 促進了自然科學(xué)的進一步發(fā)展．三是經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)技術(shù)上有廣泛的應(yīng)用 , 促進 社會文明的發(fā)展。 教材此處設(shè)置的“討論與交流”欄目意在結(jié)合具體實例使學(xué)生體會經(jīng)典力學(xué)的偉大成 就, 可以在學(xué)生收集資料和例證的基礎(chǔ)上在課堂讓學(xué)生討論與交流 , 也可以分小組討論交流 , 將小組成果制作成手抄報或其他作品在班內(nèi)展示。 3 ．經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍 這部分內(nèi)容可以結(jié)合本節(jié)“實踐與拓展”第 3 題展開教學(xué) , 組織學(xué)生在班內(nèi)相互交流自 己撰寫的小論文．在認識經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍時建議了解 19 世紀末經(jīng)典物理學(xué)與 實驗發(fā)現(xiàn)的矛盾 , 由理論與實驗的矛盾去聯(lián)系經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍 , 也是為第二、 第三節(jié)的新物理學(xué)革命作鋪墊 ( 可參見課程資源《經(jīng)典力學(xué)的局限性》 ) 。 4 / 4