2018-2019學(xué)年高中歷史 第四單元 近代以來(lái)世界的科學(xué)發(fā)展歷程 第11課 物理學(xué)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(xué)的重大進(jìn)展 教學(xué)過(guò)程 【講述內(nèi)容】 一、經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者──伽利略 1.對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn) 16世紀(jì)末17世紀(jì)初，意大利科學(xué)家伽利略認(rèn)為研究自然界必須進(jìn)行系統(tǒng)地觀察和實(shí)驗(yàn)。他強(qiáng)調(diào)追究事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)研究。 提問(wèn)：這是受什么思想的影響？（文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)人思想解放的影響） 提問(wèn)：伽利略對(duì)物理學(xué)發(fā)展作出的重大貢獻(xiàn)是什么？ 在1604年，意大利物理學(xué)家伽利略在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：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)，這就是著名的落體定律。他還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了勻速運(yùn)動(dòng)定律和勻加速運(yùn)動(dòng)定律。 伽利略的研究表明，外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。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)。 2.對(duì)天文學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn) 他是利用望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)月球表面有高山深谷，并不是以前人們所說(shuō)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(yáng)轉(zhuǎn)，他看到銀河是由無(wú)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(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》。他的這些發(fā)現(xiàn)和觀點(diǎn)，摧毀了教會(huì)的信條而證明了哥白尼學(xué)說(shuō)的正確，對(duì)哥白尼學(xué)說(shuō)的傳播和天文學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。 他的發(fā)現(xiàn)以及他開(kāi)始的科學(xué)研究方法，是人類思想史上偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。 二、經(jīng)典力學(xué)的建立 1.經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志 17～18世紀(jì)，近代自然科學(xué)中突出發(fā)展起來(lái)的是經(jīng)典力學(xué)，又稱牛頓力學(xué)。 提問(wèn)：在經(jīng)典力學(xué)領(lǐng)域中，最重要的成就是什么？ 物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，這些成就構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)的基本內(nèi)容。物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)也是經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志。 1687年，他出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，在該書中他首先給力學(xué)的基本要領(lǐng)如質(zhì)量、動(dòng)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(zhì)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(yùn)動(dòng)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(xué)把天上和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，把萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律視為宇宙間一切力學(xué)運(yùn)動(dòng)有普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)了人類自然界認(rèn)識(shí)的第一次綜合。 2.經(jīng)典力學(xué)的顯著特征及影響 經(jīng)典力學(xué)是人類對(duì)自然規(guī)律第一次進(jìn)行的理論性概括和總結(jié)，它形成了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系。最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化。 提問(wèn)：經(jīng)典力學(xué)主要影響有哪些？預(yù)見(jiàn)性和標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。 海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)是經(jīng)典力學(xué)預(yù)見(jiàn)性的主要體現(xiàn)。經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過(guò)程之間內(nèi)在的邏輯聯(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。經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。 牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律建立后，光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)的進(jìn)一步統(tǒng)一，大大推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展。但是牛頓力學(xué)體系本身還有不完善之處，隨著科學(xué)的發(fā)展需要新的科學(xué)來(lái)解釋。于是在19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)發(fā)展的新階段即物理學(xué)界出現(xiàn)了一種嶄新的革命性的理論──相對(duì)論。 三、從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論 1.愛(ài)因斯坦與相對(duì)論的提出 X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末物理學(xué)界的重大事件。經(jīng)典物理學(xué)所研究的是人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒(méi)有直接經(jīng)驗(yàn)的微觀現(xiàn)象，這表明人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)深入了一個(gè)層次。以量子論和相對(duì)論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，為物理學(xué)開(kāi)辟了新天地。 過(guò)去的物理學(xué)認(rèn)為宇宙在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)都是相同的，世界上的一切運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上都以它為度量標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)多年的研究，打破了傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，于1905年提出了狹義相對(duì)論和光速不變?cè)?。指出了時(shí)間、空間和物體的質(zhì)量不是絕對(duì)不變的，而是隨著物體的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化。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)速度的增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，即還會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。 1916年，愛(ài)因斯坦完成了廣義相對(duì)論的最終形式。在廣義相對(duì)論中，引力是被考慮的主要問(wèn)題。廣義相對(duì)論指出：空間和時(shí)間不可能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)立存在，空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布，使人類進(jìn)一步深化了對(duì)時(shí)間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。 為了使學(xué)生更好的理解相對(duì)論可以引用一個(gè)愛(ài)因斯坦解釋相對(duì)論的幽默。這個(gè)幽默是：震撼世界的相對(duì)論，是科學(xué)發(fā)展史上劃時(shí)代的里程碑。創(chuàng)立相對(duì)論的阿爾伯特愛(ài)因斯坦晚年時(shí)一群青年學(xué)生請(qǐng)他解釋什么是相一個(gè)對(duì)論，他生動(dòng)而幽默地打了一個(gè)比方：“當(dāng)你和一個(gè)美麗的姑娘坐上兩個(gè)小時(shí)，你會(huì)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(shí)。這就是相對(duì)論?！? 2.相對(duì)論提出的歷史意義 相對(duì)論的提出是物理學(xué)思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)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，樹立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。同時(shí)也發(fā)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)發(fā)展到一個(gè)新的高度。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)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(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了原子的大門，使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。但大量的實(shí)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。 1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了物質(zhì)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(shuō)。這個(gè)假說(shuō)宣告了量子論的誕生。經(jīng)過(guò)這些科學(xué)家的共同努力，到1925年左右量子力學(xué)最終建立。量子力學(xué)是研究微觀世界粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。 2.量子論的意義 愛(ài)因斯坦在丹麥物理學(xué)家玻爾提出氫原子結(jié)構(gòu)的理論以后，利用量子論成功地解釋了光電效應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質(zhì)，進(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展。 在量子論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的量子力學(xué)，極大地促進(jìn)了原子物理、固體物理和原子核物理等科學(xué)的發(fā)展。同時(shí)，也標(biāo)志著人類對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界深入到了微觀世界。 量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，是物理學(xué)革命的高潮，以物理學(xué)革命為先導(dǎo)，帶動(dòng)了化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)等學(xué)科的理論也都發(fā)生了革命性的突破。在此基礎(chǔ)上造出了原子彈、氫彈和建立了核電站。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)。帶動(dòng)了20世紀(jì)科技突飛猛進(jìn)的發(fā)展。 【課堂小結(jié)】 17世紀(jì)以來(lái)的科技發(fā)展的原因條件 1、前提條件：――社會(huì)發(fā)生根本轉(zhuǎn)型 2、經(jīng)濟(jì)條件：-----資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及不斷進(jìn)步…物質(zhì)基礎(chǔ) 3、政治條件：-----資產(chǎn)階級(jí)革命勝利，資本主義制度確立，保障 4、文化條件：-----文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)、宗教改革的推動(dòng) 【板書設(shè)計(jì)】 （一）經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者──伽利略 1.對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn) 2.對(duì)天文學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn) （二）經(jīng)典力學(xué)的建立 1.經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志 2.經(jīng)典力學(xué)的顯著特征及影響 （三）從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論 1.愛(ài)因斯坦與相對(duì)論的提出 2.相對(duì)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(xué)反思】 本課的設(shè)計(jì)采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、探究點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中易忘、易混點(diǎn)等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。