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2 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 推進(jìn)新課 問(wèn)題情境1：閱讀材料并結(jié)合教材P54相關(guān)內(nèi)容，思考伽利略進(jìn)行科學(xué)研究的背景，他一生有哪些科學(xué)貢獻(xiàn)？ （板書(shū)）一、經(jīng)典力學(xué)的建立 1.經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略 多媒體展示材料： 伽利略（Galileo Galilei，1564～1642），意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。他通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)推翻了亞里士多德的力學(xué)體系并建立了近代力學(xué)。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學(xué)說(shuō)，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。他工作中體現(xiàn)出的“實(shí)驗(yàn)－模型”思維方法成為至今實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究的基石，為了紀(jì)念伽利略的功績(jī)，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四命名為伽利略衛(wèi)星。人們爭(zhēng)相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙?！? 伽利略開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)，被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”。他第一個(gè)把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)天空進(jìn)行觀測(cè)，出版了《星空使者》一書(shū)。1632年，他出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》，把哥白尼的學(xué)說(shuō)推到了最終勝利的階段。 伽利略的折射式望遠(yuǎn)鏡　　　　伽利略繪制的第一幅月面圖 師生互動(dòng)：中世紀(jì)農(nóng)業(yè)、手工業(yè)的發(fā)展為近代科學(xué)提供了物質(zhì)條件。14世紀(jì)發(fā)端于意大利、隨后波及整個(gè)歐洲的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)，是一場(chǎng)思想文化解放運(yùn)動(dòng)，不僅創(chuàng)造了近代的古典文學(xué)和藝術(shù)，而且由于它對(duì)經(jīng)院哲學(xué)的蔑視和拒斥，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界和世俗生活的關(guān)注、對(duì)古典文化資源的挖掘，提倡注重科學(xué)實(shí)驗(yàn)、注重實(shí)踐的人文主義精神為近代自然科學(xué)的誕生創(chuàng)造了非常有利的文化氛圍，同樣它也為伽利略進(jìn)行科學(xué)研究提供了重要的社會(huì)前提。 （板書(shū)）（1）背景：伽利略進(jìn)行科學(xué)研究的背景 物質(zhì)條件——中世紀(jì)農(nóng)業(yè)、手工業(yè)的發(fā)展； 社會(huì)前提——文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的興起。 自主學(xué)習(xí)：從材料可以看出伽利略一生的科學(xué)成就主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面： （板書(shū)）（2）主要成就 物理學(xué)方面：突出成果——?jiǎng)?chuàng)立自由落體定律。 天文學(xué)方面：制造天文望遠(yuǎn)鏡、證明哥白尼“日心說(shuō)”的正確性。 問(wèn)題情境2：比較一下伽利略和亞里士多德關(guān)于運(yùn)動(dòng)觀念的不同之處，并說(shuō)明伽利略創(chuàng)立的自由落體定律與他制造望遠(yuǎn)鏡證明“日心說(shuō)”的正確性在當(dāng)時(shí)的積極意義。 師生互動(dòng)：亞里士多德（約前384～前322年）是古希臘著名的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家。他首次將哲學(xué)和其他科學(xué)區(qū)分開(kāi)來(lái)，開(kāi)創(chuàng)了邏輯學(xué)、倫理學(xué)、政治學(xué)和生物學(xué)等學(xué)科的獨(dú)立研究。他的學(xué)術(shù)思想對(duì)西方文化、科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。 亞里士多德認(rèn)為，外力是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。伽利略則認(rèn)為，外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 過(guò)程評(píng)價(jià)：1604年，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。伽利略的研究明確表明，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)的建立奠定了基礎(chǔ)。 過(guò)渡：中世紀(jì)流行的天文學(xué)觀點(diǎn)是托勒密的“地球中心說(shuō)”，它認(rèn)為地球是宇宙的中央，日月星辰都圍繞地球運(yùn)行。文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)時(shí)期波蘭科學(xué)家哥白尼提出“太陽(yáng)中心說(shuō)”，并寫(xiě)成《天體運(yùn)行論》。他提出太陽(yáng)是宇宙的中心，地球不過(guò)是圍繞太陽(yáng)運(yùn)行并能自轉(zhuǎn)的一顆普通行星而已。這就揭穿了所謂“上帝賦予地球特殊地位”的說(shuō)法，摧毀了上帝創(chuàng)造世界的謬論。 學(xué)習(xí)探究：伽利略是利用望遠(yuǎn)鏡觀察天體并取得大量成果的第一人。他用這個(gè)望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)天體，發(fā)現(xiàn)了月球表面的凹凸不平，并不是以前人們所說(shuō)的月球表面是光滑的，并親手繪制了第一幅月面圖。1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，很相似于行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，為哥白尼學(xué)說(shuō)找到了確鑿的證據(jù)，標(biāo)志著哥白尼學(xué)說(shuō)開(kāi)始走向勝利。借助于望遠(yuǎn)鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽(yáng)黑子、太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧現(xiàn)象、月球的周日和周月天平動(dòng)，以及銀河是由無(wú)數(shù)恒星組成，等等。這些發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了天文學(xué)的新時(shí)代。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。由于伽利略的發(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，所以他遭到了教會(huì)的審判。 多媒體展示材料： 伽利略（1564～1642）面對(duì)教會(huì)的審判 伽利略在科學(xué)領(lǐng)域里的重大成就，激怒了羅馬教皇及其信徒們，當(dāng)伽利略寫(xiě)了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系對(duì)話》這篇科學(xué)巨著后，教會(huì)終于露出了猙獰面目，把伽利略投入了監(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)伽利略的判決說(shuō)：“我們判決你在宗教法庭監(jiān)獄內(nèi)服刑，刑期由我們掌握，為了有益于補(bǔ)贖，命令你在今后3年內(nèi)，每周背誦7篇贖罪詩(shī)篇……”這一紙胡言，竟使伽利略蒙冤三百多年，至死都沒(méi)有撤銷判決，甚至死后還被禁止舉行葬禮，不準(zhǔn)葬入圣太克羅斯墓地。當(dāng)然正如伽利略所說(shuō)的：“真理就是具備這樣的力量，你越是想要攻擊它，你的攻擊就愈加充實(shí)了和證明了它?！辈贿^(guò)，由此可見(jiàn)伽利略的科學(xué)研究并不是非常順利，而是要面對(duì)各種困難的威脅，但他仍然為天文學(xué)、為物理學(xué)作出了巨大的貢獻(xiàn)。 問(wèn)題情境3：我們能從中學(xué)習(xí)到什么東西呢？ 自主學(xué)習(xí)：要學(xué)習(xí)伽利略那種勇于探索、執(zhí)著追求和捍衛(wèi)真理的優(yōu)良品質(zhì)，以及為理想獻(xiàn)身的精神，培養(yǎng)和樹(shù)立正確的世界觀和人生觀。 問(wèn)題情境4：伽利略科學(xué)研究的主要意義有哪些？ （板書(shū)）（3）意義 ①他的發(fā)現(xiàn)和他開(kāi)始的科學(xué)研究方法，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。 ②為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。 ③開(kāi)創(chuàng)了近代科學(xué)。 過(guò)渡：剛才我們介紹的經(jīng)典力學(xué)的奠基者伽利略在物理學(xué)和天文學(xué)方面的巨大貢獻(xiàn)，主要涉及的是16世紀(jì)末17世紀(jì)初物理學(xué)的發(fā)展情況，17～18世紀(jì)時(shí)物理學(xué)經(jīng)過(guò)牛頓的發(fā)展最終建立起經(jīng)典力學(xué)。 （板書(shū)）2.經(jīng)典力學(xué)的建立 （1）牛頓 多媒體展示材料： 牛頓是英國(guó)偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。1642年12月25日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村，1727年3月20日在倫敦病逝。牛頓對(duì)人類的貢獻(xiàn)是巨大的，正如恩格斯所說(shuō)：“牛頓由于發(fā)明了萬(wàn)有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué)；由于進(jìn)行了光的分解，而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)；由于創(chuàng)立了二項(xiàng)式定理和無(wú)限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué)；由于認(rèn)識(shí)了力的本質(zhì)，而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)?！睘榧o(jì)念牛頓的貢獻(xiàn)，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)決定把662號(hào)小行星命名為牛頓小行星。 問(wèn)題情境5：牛頓在科學(xué)上的貢獻(xiàn)是多方面的，他最主要的貢獻(xiàn)是什么呢？ (板書(shū))（2）貢獻(xiàn) 師生互動(dòng)：牛頓在數(shù)學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域均有重大貢獻(xiàn)，最重要的是在力學(xué)方面。 過(guò)程評(píng)價(jià)：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)，在經(jīng)典力學(xué)的建立中，曾有許多科學(xué)家為之付出心血，牛頓是其中的集大成者，故經(jīng)典力學(xué)又稱牛頓力學(xué)。 問(wèn)題情境6：經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志是什么？ (板書(shū))（3）建立標(biāo)志 師生互動(dòng)：經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志是牛頓確立的萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三大定律。 過(guò)程評(píng)價(jià)：萬(wàn)有引力定律總結(jié)了此前一個(gè)半世紀(jì)的科學(xué)發(fā)明并用精確的數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)把它們聯(lián)結(jié)起來(lái)了。 運(yùn)動(dòng)三大定律即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。運(yùn)動(dòng)三定律是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。1687年，牛頓出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，在該書(shū)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，對(duì)大至宇宙天體，小至光的微粒的一切物體在真空中或在有阻力的介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，全部應(yīng)用運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律給予了說(shuō)明，把自然界中的一切力學(xué)現(xiàn)象都囊括在他的力學(xué)體系之中。 （板書(shū)）《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的出版標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟。 過(guò)程評(píng)價(jià)：《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)的出版標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟。牛頓力學(xué)在科學(xué)史上的意義表現(xiàn)在它把天上和地上的運(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)的普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的第一次綜合。 問(wèn)題情境7：閱讀教材P55相關(guān)內(nèi)容思考：牛頓力學(xué)體系有何顯著特征？它的建立有何意義？ 自主學(xué)習(xí)：經(jīng)典力學(xué)建立了一套與古代和中世紀(jì)不同的自然觀和方法論，它有兩個(gè)顯著的特征，即注重實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)化。 （板書(shū)）（4）經(jīng)典力學(xué)體系特征 多媒體展示材料： 1781年，人們發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系的第七大行星——天王星，但它的理論位置與實(shí)際觀測(cè)不符?？茖W(xué)家們?cè)O(shè)想有一顆未知的行星對(duì)它產(chǎn)生了影響。后來(lái)，經(jīng)過(guò)科學(xué)家的計(jì)算，1846年，人們終于發(fā)現(xiàn)了海王星。 自主學(xué)習(xí)：理論的威力在于其預(yù)見(jiàn)性，人們根據(jù)牛頓理論的推測(cè)先后發(fā)現(xiàn)了兩顆新的行星：海王星、冥王星，新的行星的發(fā)現(xiàn)證明了牛頓理論的預(yù)見(jiàn)性和科學(xué)性。 （板書(shū)）（5）意義：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。 過(guò)渡：牛頓力學(xué)體系雖然有著巨大的影響，但由于其本身還有不完善的地方，隨著科學(xué)研究的不斷深入，僅用經(jīng)典力學(xué)理論已無(wú)法解決越來(lái)越復(fù)雜的物理問(wèn)題。在這種情況下，19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)發(fā)展進(jìn)入新階段即物理學(xué)界出現(xiàn)了一種嶄新的革命性的理論——相對(duì)論。 （板書(shū)）二、相對(duì)論的創(chuàng)立 問(wèn)題情境8：愛(ài)因斯坦創(chuàng)立相對(duì)論的原因是什么？相對(duì)論的主要內(nèi)容是什么？相對(duì)論的創(chuàng)立有何意義？ （板書(shū)）1.背景 多媒體展示材料： 到19世紀(jì)末，經(jīng)典力學(xué)取得了前所未有的進(jìn)步和成功。在物理學(xué)領(lǐng)域，牛頓的力學(xué)體系一度被看作是對(duì)科學(xué)根本問(wèn)題的最終解答，以此為基礎(chǔ)，人們統(tǒng)一了聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)，描繪出了一幅小到原子、大到宇宙天體的似乎是最終和一勞永逸的世界圖景。 然而，正當(dāng)人們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)達(dá)到了頂峰，并陶醉于這種“完美的”境界時(shí)，出乎意料地爆發(fā)了物理學(xué)的危機(jī)。 19世紀(jì)末，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個(gè)重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)使得原子不可分、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)為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上出現(xiàn)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。 師生互動(dòng)：19世紀(jì)科學(xué)得到飛速發(fā)展，而經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋高速運(yùn)動(dòng)微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象，所以物理學(xué)發(fā)展遇到了危機(jī)。愛(ài)因斯坦在此時(shí)刻提出了相對(duì)論，從而發(fā)展了牛頓力學(xué)，把物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。 (板書(shū))2.相對(duì)論的內(nèi)容 多媒體展示材料： 愛(ài)因斯坦是現(xiàn)代物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人。1879年3月14日生于德國(guó)的烏爾姆，1955年4月18日卒于美國(guó)的普林斯頓。1905年，年僅26歲的愛(ài)因斯坦發(fā)表了三篇論文，在物理學(xué)三個(gè)不同領(lǐng)域取得了歷史性成就，特別是狹義相對(duì)論的提出，使人類對(duì)于空間、時(shí)間和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)發(fā)生了革命性變化，標(biāo)志著物理學(xué)新紀(jì)元的到來(lái)。1915年，愛(ài)因斯坦發(fā)表廣義相對(duì)論，這是繼狹義相對(duì)論之后，近代科學(xué)的又一個(gè)重大成就。除在光電效應(yīng)、相對(duì)論等方面作出舉世皆知的杰出貢獻(xiàn)外，他關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的研究成果，由于對(duì)大量無(wú)序因子的規(guī)律性把握，成為當(dāng)今最熱門(mén)的金融數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)；他提出的激光受激輻射的概念，在幾十年后的今天得到了廣泛的應(yīng)用；他與玻爾進(jìn)行的論戰(zhàn)中提出的EPR佯謬，至今仍是理論物理學(xué)和科學(xué)哲學(xué)界不斷探討的話題……愛(ài)因斯坦不僅是一位偉大的科學(xué)家，還是一位和平主義者。他目睹了兩次世界大戰(zhàn)對(duì)人類文明的摧殘，認(rèn)為和平是人類的首要問(wèn)題。1955年4月，彌留之際的愛(ài)因斯坦簽署了《羅素─愛(ài)因斯坦宣言》，呼吁人們團(tuán)結(jié)起來(lái)，防止新的世界大戰(zhàn)爆發(fā)。 師生互動(dòng)：相對(duì)論包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。1905年愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論和光速不變?cè)恚赋隽藭r(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。 過(guò)程評(píng)價(jià)：過(guò)去的物理學(xué)都以牛頓的理論為基礎(chǔ)，認(rèn)為時(shí)間和空間是絕對(duì)的，兩者是沒(méi)有任何直接聯(lián)系的。似乎宇宙間存在著一個(gè)永遠(yuǎn)走動(dòng)著的大鐘，在任何情況下，它的速率都是相同的，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)。而相對(duì)論建立的突破口就是對(duì)人們千百年來(lái)所習(xí)慣的盲目的“同時(shí)性”觀念的推翻。愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)研究，打破了傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，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)。 當(dāng)速度接近光速時(shí)，時(shí)間變慢而質(zhì)量增加 自主學(xué)習(xí)：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)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。 過(guò)程評(píng)價(jià)：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)。廣義相對(duì)論又被認(rèn)為是一種引力理論。 過(guò)渡：2005年被聯(lián)合國(guó)教科文組織確定為“世界物理年”，就是為了紀(jì)念愛(ài)因斯坦1905年先后發(fā)表5篇具有劃時(shí)代意義的論文，為相對(duì)論的建立奠定了基礎(chǔ)，為量子理論的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。 (板書(shū))3.意義 自主學(xué)習(xí)：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(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)人類思想史上最偉大的成就之一。 相對(duì)論的提出也發(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，作為人們探索自然奧秘的強(qiáng)有力的理論武器，為物理學(xué)的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)全新的方向，為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展奠定了牢固的基礎(chǔ)。 過(guò)渡：相對(duì)論是物理學(xué)的一次重大革命，在19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)的另一個(gè)重大成就是量子論的誕生與發(fā)展。相對(duì)論與量子論共同構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。 問(wèn)題情境9：量子論是在什么背景下產(chǎn)生的？又是如何發(fā)展的？在量子論研究方面作出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家有哪些？量子論的建立有什么意義？ （板書(shū)）三、量子論的誕生與發(fā)展 1.背景 自主學(xué)習(xí)：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(mén)，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。量子論在這種背景下誕生。 （板書(shū)）2.量子論的誕生 多媒體展示材料： 普朗克，德國(guó)物理學(xué)家，量子物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人，1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者。 普朗克的偉大成就是創(chuàng)立了量子理論，這是物理學(xué)史上的一次巨大變革。從此結(jié)束了經(jīng)典物理學(xué)一統(tǒng)天下的局面。 1900年，普朗克拋棄了能量是連續(xù)的傳統(tǒng)經(jīng)典物理觀念，導(dǎo)出了與實(shí)驗(yàn)完全符合的黑體輻射經(jīng)驗(yàn)公式。在理論上導(dǎo)出這個(gè)公式，必須假設(shè)物質(zhì)輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一個(gè)最小能量的整數(shù)倍。普朗克把這一最小能量單位稱為“能量子”。普朗克的假設(shè)解決了黑體輻射的理論困難。普朗克還進(jìn)一步提出了能量子與頻率成正比的觀點(diǎn)，并引入了普朗克常數(shù)h。量子理論現(xiàn)已成為現(xiàn)代理論和實(shí)驗(yàn)不可缺少的基本理論。普朗克由于創(chuàng)立了量子理論而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 自主學(xué)習(xí)：1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克在柏林德國(guó)物理學(xué)會(huì)上宣讀了他的劃時(shí)代論文《論正常光普能量分布定律》，在這篇論文中他提出了一個(gè)假說(shuō)，而正是這個(gè)假說(shuō)宣告了量子論的誕生。 (板書(shū))3.量子論的發(fā)展 多媒體展示材料： 量子論與物理學(xué)的傳統(tǒng)原則是相違背的，所以它曾遭到很多人的懷疑，但是量子論的發(fā)展趨勢(shì)是不可逆轉(zhuǎn)的，此后又有眾多的科學(xué)家為它的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，愛(ài)因斯坦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)，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了有關(guān)原子的量子理論，進(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展。經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家的共同努力，到20世紀(jì)30年代量子力學(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)。 自主學(xué)習(xí)：在量子力學(xué)理論研究方面，普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾等物理學(xué)家都作出了自己的貢獻(xiàn)，經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家不懈的努力，量子力學(xué)最終在20世紀(jì)30年代建立起來(lái)。 （板書(shū)）4.量子論建立的意義 多媒體展示材料： 江澤民在接受美國(guó)《科學(xué)》雜志獨(dú)家專訪時(shí)強(qiáng)調(diào)指出：“可以說(shuō)，沒(méi)有量子理論，就不會(huì)有微電子技術(shù)。如果沒(méi)有相對(duì)論，就不會(huì)有原子彈，也不會(huì)有核電站?！毕鄬?duì)論和量子力學(xué)的確立是物理學(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。量子力學(xué)和狹義相對(duì)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)。 自主學(xué)習(xí)：量子論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)取得革命性的進(jìn)步，成為20世紀(jì)最深刻、最有成效的科學(xué)理論之一。它與相對(duì)論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。相對(duì)論和量子論彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)宏觀世界和微觀世界方面的不足。它們的提出，不僅推動(dòng)了物理學(xué)自身的進(jìn)步而且開(kāi)闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。 課堂小結(jié) 19世紀(jì)以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展日趨成熟，并達(dá)到了高峰。但是隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，一些新的研究發(fā)現(xiàn)對(duì)它提出了挑戰(zhàn)，導(dǎo)致了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)。相對(duì)論和量子力學(xué)的確立掀起了一場(chǎng)物理學(xué)革命。量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成的原子核物理學(xué)，是物理學(xué)革命的高潮，對(duì)其他學(xué)科產(chǎn)生了歷史性影響，人類對(duì)自然界的探索又躍上了一個(gè)新的高度。物理學(xué)的發(fā)展給了我們這樣的啟示：要敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，實(shí)踐才能出真知。 板書(shū)設(shè)計(jì) 物理學(xué)的重大進(jìn)展 活動(dòng)設(shè)計(jì) 愛(ài)因斯坦是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家。一位法國(guó)物理學(xué)家曾經(jīng)這樣評(píng)價(jià)愛(ài)因斯坦：“在我們這一時(shí)代的物理學(xué)家中，愛(ài)因斯坦將位于最前列。他現(xiàn)在是、將來(lái)也還是人類宇宙中最有光輝的巨星之一?！?005年是愛(ài)因斯坦逝世50周年紀(jì)念。如果搞一個(gè)紀(jì)念活動(dòng)，讓你用一句話來(lái)說(shuō)說(shuō)自己對(duì)愛(ài)因斯坦和他的理論的理解，你應(yīng)該怎么說(shuō)？看看誰(shuí)說(shuō)的最好！ 思路引領(lǐng)：只有對(duì)愛(ài)因斯坦的生平和他的理論有全面的理解才會(huì)有精辟的概括和評(píng)論。建議利用互聯(lián)網(wǎng)查找有關(guān)資料，然后根據(jù)自己的了解，說(shuō)出一句精辟的評(píng)述。如“他是一個(gè)用理性而不是暴力成功地改變?nèi)祟愂澜缬^的人”；通過(guò)查找資料了解他目睹了兩次世界大戰(zhàn)對(duì)人類文明的摧殘，認(rèn)為和平是人類的首要問(wèn)題，指出“他不僅是一位偉大的科學(xué)家，還是一位和平主義者”，只要言之有理均可。 習(xí)題解答 學(xué)思之窗 你認(rèn)為應(yīng)該怎樣評(píng)價(jià)牛頓和愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn)？ 解題關(guān)鍵：適應(yīng)時(shí)代的需要，推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展。 思路引領(lǐng)：牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)；愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論。 答案提示：牛頓確立了萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律，之后光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)進(jìn)一步統(tǒng)一，大大推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)研究的是宏觀世界。愛(ài)因斯坦打破了牛頓以來(lái)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)恚?916年愛(ài)因斯坦完成了廣義相對(duì)論的最終形式。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論發(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。 探究學(xué)習(xí)總結(jié) 一、本課測(cè)評(píng) 相對(duì)論和量子論的出現(xiàn)，有什么意義？ 解題關(guān)鍵：考查物理學(xué)發(fā)展的意義。 思路引領(lǐng)：設(shè)問(wèn)有兩點(diǎn)：相對(duì)論出現(xiàn)的意義、量子論出現(xiàn)的意義。依據(jù)教材內(nèi)容回答即可。 答案提示：相對(duì)論的提出是物理學(xué)領(lǐng)域的一次重大革命。它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。它也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對(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。 量子論使人類對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)取得革命性的進(jìn)步，成為20世紀(jì)最深刻、最有成效的科學(xué)理論之一。 相對(duì)論和量子論彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)宏觀世界和微觀世界方面的不足。它們的提出，不僅推動(dòng)了物理學(xué)自身的進(jìn)步而且開(kāi)闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。 二、學(xué)習(xí)延伸 20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦提出了著名的質(zhì)量能量公式Ｅ＝mc2，這一理論為核能的開(kāi)發(fā)提供了依據(jù)。第二次世界大戰(zhàn)期間和戰(zhàn)后，核能研究得到迅速發(fā)展。請(qǐng)查找資料，了解20世紀(jì)核能研究發(fā)展的基本情況，談一談這一研究的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生了哪些影響。 解題關(guān)鍵：核科學(xué)發(fā)展的重大影響。 思路引領(lǐng)：從正反兩方面正確評(píng)價(jià)其影響。 答案提示：核技術(shù)的發(fā)展給世界帶來(lái)緊張和不安，同時(shí)也可以維護(hù)世界和平；核武器曾經(jīng)給人類帶來(lái)毀滅性的災(zāi)難，我們也可以利用核技術(shù)為人類服務(wù)，造福社會(huì)。