物理学的重大进展 教案.doc

11物理学的重大进展铜鼓中学历史组课程标准：了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。历史史实：阅读理解概念：上帝创世说、哥白尼、伽利略、牛顿、经典力学体系。理解记忆：经典力学的主要内容。历史解释：分析西方近代科学发展的原因，探讨经典力学对近代自然科学理论发展的影响。发展性选择：结合西方近代政治、经济、文化模块相关知识，探讨科技进步对西方社会的影响。比较此时期中国与西方科技发展特征，分析其不同的历史背景，探讨东西方科技的交流及影响。学习提纲一、经典力学（一）伽利略对物理学和天文学的贡献：1、原因：文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。2、贡献：物理学：16世纪末17世纪初，伽利略等人已经认识到，为了解自然界，必须进行系统的观察和实验。伽利略通过实验证实，外力并不是维持运动状态的原因，只是改变运动状态的原因。通过实验，他发现了自由落体定律等物理学定律，大大改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。（2）天文学：伽利略是利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。他用自己制造的望远镜发现了许多用肉眼看不见的星体，证明了哥白尼提出的“日心说”的正确性。1632年，伽利略因在一本书中宣传“日心说”，遭到罗马教会的迫害。他被教会判处终身监禁，这本书也遭到教会的查禁。（二）经典力学1、建立：在伽利略研究基础上，英国科学家牛顿确认了物体宏观运动的规律。1687年，牛顿出版了自然哲学的数学原理一书，提出了物体运动三大定律和万有引力定律等。他把地球上的物体的运动和天体运动概括到同一个理论之中，形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。2、意义：这一体系对解释和预见物理现象，具有决定的意义。后来，根据万有引力定律，人们发现了海王星等。3、经典力学在近代科学理论发展中的地位：(1)牛顿的发现以及他开创的科学研究方法，是人类思想史上伟大成就，对解释和预见物理现象，具有决定性意义。 (2)牛顿力学体系是人类对自然规律第一次进行的理论性概括和总结，它以实验为基础、以数学为表达形式。 (3)经典力学是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的核心理论体系。资料回放我不知道世人对我是怎样看的，不过我只觉得自己像是一个在海滨玩耍的孩子，有幸拾到光滑美丽的石子，但真理的大海，我还没有发现。我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。 牛顿历史纵横1781年，人们发现了太阳系的第七大行星天王星，但它的理论位置与实际观测不符。科学家们设想有一颗未知的行星对它产生了影响。后来，经过科学家的计算，1846年，人们终于发现了海王星。二、相对论的创立1、背景：经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，存在绝对的静止和绝对的时间。这与人们的一般看法一致。20世纪，随着物理学研究的进展，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。2、创立：20世纪初，德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究，提出了相对论，包括狭义相对论和广义相对论。3、内容：狭义相对论认为，物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增大，同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。即会发生尺缩效应和钟慢效应。广义相对论认为，空间和时间的性质仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。学思之窗相对论的观点与人们的日常经验不一致，但它在物理学上却十分合理，并为实验所证实。爱因斯坦为了说明时间的相对性，曾经举出这样的例子：把两个完全一样的钟，分别放在地球的北极和赤道上。由于地球自转的缘故，赤道上的钟会比北极的钟走得慢一些。他的计算表明：当速度增大时，时间将会变慢；当速度达到光速时，时间也就停止。你认为应该怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？答案提示：1、牛顿确立了万有引力定律和运动三定律，之后光学、电磁学等与力学进一步统一，大大推动了物理学的发展，牛顿力学研究的是宏观世界。2、爱因斯坦打破了牛顿以来传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理，1916年爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。爱因斯坦的相对论发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。4、意义：相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。它否定了经典力学的绝对时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性。它也发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。三、量子论的诞生与发展（一）背景：1、19世纪末20世纪初，电子和放射线的发现，打开了原子的大门，人们对物质的认识深入到了原子内部。2、大量的实验表明，微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。（二）诞生：1900年，为了解决热辐射理论卜的疑点，德国物理学家普朗克提山了量子假说。他认为：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。这一假说宣告了量子论的诞生。普朗克做出了一个大胆的假设 物体在发射辐射与吸收辐射时能量的交换或变化是以不连续的方式进行的，是以一定数量值的整数倍跳跃式要化的，在辐射的发射和吸收过程中。能量不是无限可分的，而是有一个最小的份额单元。这个最小的能量单元普朗克称之为“能量子”或“量子”。他因提出量子假说，获得1918年诺贝尔物理学奖。（三）发展：1、量子论与物理学界几百年来信奉的“自然界无跳跃”的原则发生冲突，遭到许多物理学家的反对，但也得到了一些科学家的支持。爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应。2、丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。3、20世纪30年代，量子力学建上起来。（四）意义：1、量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成效的科学理论之一。2、它与相对论一起，构成了现代物理学的基础。相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。3、它们的提出，不仅推动丁物理学自身的进步而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。（五）量子论和相对论的共同点：(1)从背景上看，都是在经典物理学的某些领域已经十分完善但在另外的领域却遭遇重重问题的情况下，作为一种解释提出。(2)从产生过程看，两种理论刚开始时知识作为假说，但后来都是得到精确地证明。(3)从影响上看，对修正经典物理学的不足和谬误之处都起到了关键作用，成为现代物理学得支柱；体现了科学大师们敢于向权威挑战、追求真理的精神。四、归纳近代西方科技产生、发展的原因。(1)经济：资本主义生产关系的产生、发展是近代科技产生的前提和根本推动力。(2)政治：资产阶级民主政治的建立，为近代科技提供了自由发展的空间。(3)思想：思想的解放（文艺复兴、宗教改革、启蒙运动）为近代科技的发展扫清了精神枷锁。(4)风气：面向现实，重视实践，崇尚理性的科研精神也有利于科技的发明和发展。(5)个人：科学家们的不懈努力。五、近代自然科学发展的四个阶段1近代自然科学的产生阶段(1516世纪)(1)原因：资本主义工商业的产生和发展为近代自然科学的产生奠定了物质基础；人文主义思潮的影响使人们对自然界的认识产生了革命性的变化；中世纪生产经验的积累为技术能力的提高提供了条件。(2)标志：天文学领域的革命。2近代自然科学形成和发展阶段(1718世纪中期)(1)原因：新航路的开辟促进了西欧资本主义工商业的发展；手工工场的发展促进了技术的进步；早期资产阶级革命的成功。(2)标志：牛顿力学体系的创立。3自然科学的迅速发展阶段(18世纪末19世纪中期) (1)原因：随着该时期西方主要国家工业革命的进行，经济的发展对科学提出了更高的要求。(2)标志：电磁学的新成就、道尔顿的科学原子论、细胞学说和达尔文的生物进化论等。4自然科学的重大突破和系统化阶段(19世纪末20世纪初)(1)原因：第二次工业革命的进行和资本主