人民版必修3 近代物理学的奠基人和革命者 教案2.docx

一 近代物理学的奠基人和革命者教学目标：1.知识与能力了解经典力学的主要内容;知道量子论和相对论的创立者;认识经典力学、量子论和相对论在近代自然科学理论发展中的历史地位和意义。2.过程与方法通过学习,初步学会从材料中提炼有效信息,解答相关历史问题的方法。3.情感态度价值观通过阅读有关牛顿、爱因斯坦等科学家的生平事迹,领悟他们不迷信权威、为科学不断探索的进取精神,提高科学素养。教学重难点：重点:感受牛顿、爱因斯坦等科学家不迷信权威、为科学和真理而不断探索创新的进取精神难点:初步认识相对论的基本概念教学过程：有人戏说“三个苹果改变了世界”,同学们,你们知道是哪三个苹果吗?亚当夏娃的苹果;牛顿的苹果;乔布斯的苹果第一个苹果诱惑了夏娃,使人类有了道德。第二个苹果砸醒了牛顿,使人类有了科学。第三个苹果在乔布斯的控制下,让人类有了生活。今天我们就借用这三个“苹果”来学习这节课的内容!“苹果”的诱惑圣经记载,亚当夏娃受到诱惑,偷吃了智慧树上的禁果,被上帝处罚,逐出伊甸园,生下了人。因此基督教认为人一生下来就犯下原罪,如何才能赎罪呢?禁欲,克制欲望,信仰上帝,来世才能进入天堂。这个故事实际上反映的是封建神学。为了打破封建神学的束缚,从14世纪开始在西欧掀起了文艺复兴,解放了人们的思想,推动了近代自然科学的兴起和发展。近代自然科学的主要奠基者就是牛顿,而牛顿的理论,和一个小小的苹果引发的思考有关。“苹果”的思考(ppt展示)专题七第一讲近代物理学的奠基人和革命者。解读标题近代物理学的奠基人以谁为代表?牛顿近代物理学的革命者的代表是?普朗克、爱因斯坦第一子目经典力学体系(近代物理学)第二子目量子论(现代物理学)第三子目相对论(现代物理学)那么,牛顿为何被称为物理学的奠基者?普朗克、爱因斯坦为何被称为近代物理学的革命者?请同学们看预习案,整理回顾教材知识点。(2分钟)好了,对于书上的基础知识都比较简单,下面我们就用三个选择题来检测,看大家是否真的掌握:1. 英国数学家怀特海在科学与近代世界中写到:“近代力学体系的全部发展过程刚好占了两个世纪。它从伽利略开始,到牛顿的自然哲学的数学原理为止。伽利略跨出了第一步,找到了正确的思维道路。”“伽利略跨出了第一步”是指 ( )a. 使用观察实验和推理的研究方法b. 指出了经典力学绝对时空观的错误c. 指出了外力是改变运动状态的原因d. 认为时间和空间不能离开物质独立存在2.把普朗克的量子论推广到光学中,成功地解释了光电效应,得出了光具有波粒二象性的科学家是( )a.牛顿 b.达尔文 c.爱因斯坦 d.普朗克3.第一次阐述四维时空和物质的分布相联系这一重要思想的科学理论是 ( )a.牛顿力学 b.量子力学 c.广义相对论 d.狭义相对论看来基础知识同学们都掌握的比较好了,下面我们就一起走进牛顿的世界。(一)牛顿经典力学体系的建立牛顿很“牛”,1669年26岁的牛顿担任教授(剑桥大学)。29岁被接纳为皇家学会会员,1703年被选为皇家学会主席24年,1705年受封为爵士。在所有的自然科学家中,牛顿是获得这一荣誉的第一人。 1727年在伦敦去世,葬在威斯敏斯特教堂,终年84岁。为纪念牛顿,特地用他的名字来命名力的单位,简称“牛”,国际天文学联合会决定把662号小行星命名为牛顿小行星。1727年,85岁高龄的牛顿在出席皇家学会例会后突然病倒,上至英国国王,下至普通市民,大家都在关注着他的病情,报界每时每刻都在向外界报道着他的身体状况。在最后时刻,有位朋友握着牛顿的手说道:“你是我们这个时代的伟人。”当他听到“伟人”这两个字眼时便摇摇头说:“不要那么说,我不知道在别人看来,我是什么样的人,但在我自己看来,我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。”旁边又有人说到:“在我们这个时代,您已经超越了所有人,您走得最远。”“哦,不,你们过誉了,假如说我比笛卡尔看得远些,那是因为我站在巨人们的肩膀上”说完这段话,他平静的闭上了双眼。牛顿的临终遗言被翻译成各国语言,在世界各地流传,感染了一代一代的青年。牛顿在临终前说,他捡到的是一些美丽的贝壳和光滑的卵石。根据课本回答,牛顿捡到了哪些美丽的贝壳和光滑的卵石?内容:惯性定律、加速定律、作用力和反作用力定律、万有引力定律正确,其实牛顿在数学、光学、天文学方面也有很大的成就,同学们下去可以再了解一下。2.牛顿为什么能够捡到美丽的贝壳?(学生结合课本p120二三段及资料卡片,讨论后回答)材料一:“我之所以比别人看得更远,是因为我站在巨人的肩上。”材料二:有一次,他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差,他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指,错误的把它当成通烟斗的通条,硬往烟斗里塞,痛得姑娘大叫,离他而去。牛顿也因此终生未娶。他马虎拖沓,曾经闹过许多的笑话。有一次,他请朋友吃饭,当饭菜准备好时,牛顿突然想到一个问题,便独自进了内室,朋友等了他好久还是不见他出来,于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了,鸡骨头留在盘子,不告而别了。等牛顿想起,出来后,发现了盘子里的骨头,以为自己已经吃过了,便转身又进了内室,继续研究他的问题。材料三:牛顿去世后,因为他杰出的贡献,获得了国葬的礼遇,并被安葬在威斯敏斯特教堂(原为英国历代国王墓地)。为他抬棺材的是两位公爵、三位伯爵以及大法官。法国著名哲学家伏尔泰当时正在英国访问,他目睹了牛顿的葬礼,十分感叹牛顿所获得的殊荣。他是这样描写的:“他是像一位深受自己的臣民爱戴的国王一样被安葬的。在他之前,是没有哪一位科学家享受如此殊荣的。在他之后,受到如此厚葬的也将会是屈指可数的。”原因:(1)前人奠基:伽利略、笛卡尔、开普勒(2)个人努力:善于总结前人的经验;科学的方法(定量试验、微积分计算)、独特的思考方式(苹果的故事)、其他优秀品质等(勤于思考的学习习惯;虚怀若谷的谦虚态度;永无止境的探索精神)(3)社会环境:国民及政府对科学的尊重和重视(学法指导)以后碰到某科学家取得成就的原因,就从这三个方面去考虑。牛顿自己认为仅仅捡到了贝壳和卵石,那么别人是怎么看的呢?结合p121图片1答:牛顿像神一样伟大,改变了世界。3.那么牛顿力学体系的建立有何意义呢?(学生回答,找关键句和词“系统、合理、第一次”)意义:牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明,从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。(第一句和后面三句是总分关系)说他是合理的,书上举了一个很好的例子来说明,什么的发现?看书上的漫画,是怎么发现的?用的是万有引力定律。过渡:19世纪经典物理学达到巅峰状态,在人们心目中,经典物理学已经达到近乎完美的程度。有的物理学家表示:“19世界将物理大厦全部建成,今后物理学家只是修饰和完美这座大厦。”这时,年轻的德国人普朗克和他的老师发生了一段对话:普朗克:“老师,我准备把我的一生都献给物理理论学!”老师:“年轻人,物理学是一门已经完成了的学科,不会再有多大的发展,把一生都献给这门学科,太可惜了。”对普朗克和老师的话你们怎么看?(学生发言)(大胆质疑、勇于探索)在这些精神的推动下,普朗克创立了量子论。(二)量子论1.诞生标志:1900年,关于正常光谱能量分布定律的理论2.意义:量子理论让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念,使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。(从宏观世界深入到微观世界)教师:量子论确实深奥难懂,甚至连量子论奠基人之一的玻尔都说:“如果谁不为量子论而感到困惑,那他就是没有理解量子论。”但还有比量子论更难理解的理论,那就是爱因斯坦的相对论。(三)相对论有一次,爱因斯坦与著名演员卓别林一起出席一个宴会,他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说:“大家欢迎我是因为他们都能理解我,大家欢迎你是因为他们都不理解你。”在相对论提出之后的很长一段时间里只有两个人能够理解,一个是格罗斯曼,另一个是爱因斯坦。今天我们仅理解了相对论的20%,还有80%看100年后的人类能否理解,他的理论太超前了。今天我们就从概念上简单了解爱因斯坦的相对论。相对论分为狭义相对论和广义相对论1.狭义相对论:时间和空间都与物质的运动有关,随着物质的运动速度的变化而变化。例子:爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说:“我打个比方,比如你屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱,那么,同样的时间你觉得哪一个更长?”男青年说:“当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。”爱因斯坦说:“这就是我的相对论内容。”这个故事形象地说明了时间是相对的。高速运动的直尺(空间是相对的)。而且时间的快慢和物体的运动速度成反比,速度越快,时间就越慢,速度达到光速,时间就停止了,当速度超过光速,时间就会倒流。也就是说,只要你的速度超过光速,你就真正实现了穿越。2.狭义相对论与牛顿力学的关系?(1)否定牛顿力学中的绝对时空观(2)反映了物体高速运动的客观规律,是对牛顿力学的继承和发展1916年,爱因斯坦又把适用于匀速运动体系的狭义相对论推广到加速运动的参考系中建立了广义相对论。3.广义相对论:(学生阅读)物质存在的现实空间不是平坦的,而是弯曲的,空间的结构取决于物质的质量及其分布情况,空间弯曲的程度体现为引力场强度。空间、时间不是独立的实在,它们是物质存在的形式。广义相对论提出了三大预言(幻灯片展示),这三大预言都已经被证实是正确的,今天我们也一起来领略一下相对论的奥妙之处。请同学们认真看,思考这个视频证明了那个预言。(播放视频)爱因斯坦不但是卓越的物理学家,而且是一个反对霸权侵略、反对法西斯迫害的坚强勇士。第一次世界大战期间,他就起草了反战宣言,并周游世界进行访问、演讲。第二次世界大战期间,深受纳粹政府迫害的爱因斯坦,对侵略者的憎恨和对和平的向往与日俱增。为了让世人早日从德意日的践踏下解放出来,他写信给美国总统罗斯福,建议美国制造原子弹,抢在德国前面消灭它。美国于1945年抢先制造并成功地试爆了第一颗原子弹后,又将两颗原子弹分别投在日本的广岛、长崎两个城市,造成了大量无辜平民的死亡。此举,使爱因斯坦无比愤怒,对美国政府的倒行逆施感到震惊,并对自己曾给美国政府写信造原子弹之事感到十分懊悔。之后,他坚决投入到反对原子弹屠杀的斗争中,并对美国的原子弹外交政策进行强烈抗议和坚决抵制。刘顺航反战科学家爱因斯坦爱因斯坦的这些行为体现出了他怎样的精神和态度呢?(反对侵略、维持和平事业所表现出来的)不屈不挠的斗争精神;科技发展应为人类的和平与幸福服务的态度。过渡:从牛顿的经典力学到普朗克的量子论再到爱因斯坦的相对论,科学在不断发展、完善,科学的发展改变了世界,改变了人类的生活,而同学们体会最深的可能就是乔布斯的苹果带给我们的改变。苹果的魅力苹果公司的创立者是?(介绍乔布斯)(ppt展示)1976年4月1号,21岁的乔布斯与26岁的斯蒂夫沃兹尼亚克在自家的车房里成立了苹果公司。1980年12月12日,苹果公司股票公开上市1985年4月经由董事会决议撤销了他的经营大权,1985年9月17日愤而辞去苹果公司董事长。1996年12月17日,全球各大计算机报刊几乎都在头版刊出了“苹果收购next,乔布斯重回苹果”的消息。1999年10月ibook夺得“美国消费类便携电脑”市场第一名,还在时代杂志举行的“1999年度世界之最”评选中,荣获“年度最佳设计奖”。教师:1976年,乔布斯创立了苹果公司,当时他只有21岁。苹果公司自成立之后就迅速发展,很快成为行业领军人物,虽然期间有些波动,但没有改变它追求世界之最的目标。1999年,ibook夺得“美国消费类便携电脑”市场第一名。2012年8月21日,苹果成为世界市值第一的上市公司。2003年,乔布斯被查出患胰腺癌,