《现代科学革命》教案讲课

1、第25课现代科学革命教案【课标要求】知道相对论、量子论的主要观点，认识其意义。一、教学目标1知识与能力知道相对论、量子论的提出者及其基本内容；能够分析它们对现代物理学进步的意义 以及对人类思维方式的影响。2 .过程与方法阅读了解相对论的基本内容，然后将之与牛顿的经典力学进行比较，从而认识相对论等提出的重要意义3.情感态度价值观认识在科学上没有绝对的权威，科学会不断的进步，进而树立创新的意识和精神。认识科技进步也是一把双刃剑，应用不好会给人类社会带来灾难。二、教学重点、难点重点： 相对论、量子论的基本内容难点：分析、评价科技进步的影响三、教学内容安排（1课时多媒体）四、教材分析本课是岳麓版必修

2、3第六单元现代世界的科技与文化的第一课。在20世纪，相对论和量子理论的诞生不仅标志着现代物理学的革命性变革，而且标志着人类认识能力的提升。 人类对自然界的认识攀升了新的高峰，扩展到宏观宇宙和粒子世界。 是现代高科技的开端， 推动世界历史的进程。第一目：经典物理学的危机教学要点：19世纪末牛顿经典物理学面临危机的主要表现第二目：爱因斯坦与相对论教学要点： 相对论的基本原理、相对论提出的意义和影响第三目： 量子理论中的微观世界教学要点： 量子理论的基本原理、量子理论提出的意义和影响五、学情分析与学法指导针对学生基础一般，理解能力不够强。借助教辅书的教材梳理，重点诠释及核心点拨练习， 帮助学生更好理

3、解并记忆知识点，本课教材内有比较多材料（如知识链接、阅读与思考和解析与探究），所以多媒体课件不用增加其他历史材料，就可以逐渐提高学生分析材料的能力，充分利用好我们的历史教材。最终学生可做得学以致用。六：讲授新课（一）爱因斯坦与相对论同学们看一下这个公式 A = x + y+ z,大家知道这是一个什么公式吗？这就”是著名的成功秘诀，“ A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法 ”大家说一下z代表什么” 代表少说话。大家知道这个秘诀的提出者吗？那就是本世纪最伟大的物理学家之一，也是我们这节课内容的男主角-爱因斯坦。这节课就我们就来学习一下爱因斯坦和他的相对论！ 回顾上节课的内容即相对论提出的

4、背景：1、1719世纪牛顿经典力学日趋完善、成熟。2、19世纪末以牛顿力学为基础的经典物理学无法用经典物理学来解释，而陷入危机（相对论和量子理论出现的背景）1、 简介爱因斯坦请同学们看教材 P107第一自然段，了解爱因斯坦的生平。讲一些爱因斯坦的故事 和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，至厅四岁多还不会说话，家里 人甚至担心他是个低能儿。在整个中小学时代却常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不在焉。想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒 令他退了学。16岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理、数学成绩很好，但由于需要 死记硬背的科目考砸了锅，只

5、得名落孙山。第二年进入大学后， 他仍然不愿意强迫自己去适应那种被动的、刻板的、纯粹按部就班的学习生活，他擅自“刷掉了”很多课程，只以“极他仍然不是“好学生”： 曾被数学教授称为“懒狗”，曾因做实验大学毕业时他却因得不到 年仅二十六岁爱因斯坦， 几次在中学里面求 他每个星期要在专利局工作大概要四十几个 因为他做出了二十世纪物理学史上最辉煌的 （设计意图：阅读教材，激发学生学习兴趣，大的兴趣”去听某些课和在家里自学。在四年大学生活中， 出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。 教授们的赏识而遭到了“毕业即失业”的命运。 职，最后在一个瑞士专利局里面找到一个职位， 小时。但尽管如此

6、，这一年是他最辉煌的时期， 几项贡献。在这其中就有最为著名的相对论。 扩充知识，弓I出相对论）2简介相对论的内容及意义相对论的提出：1905年狭义相对论论动体的电动力学 ；1916年广义相对论 狭义相对论：一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里 播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中 播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦 的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是 不一样的在广义相对论中，爱因斯坦将相对性原理由惯参考系进一步扩大到任意参考系，并把牛顿的引力理

7、论作为其中的一部分内容。相对论的基本原理：相对性原理和光速不变原理相对性原理和光速不变原理的理解内容：相对性原理：时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动 的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变 大。光速不变原理：光的传播速度在任何条件下都是不变的相对论的妙解：有一次，群众包围了从德国移居美国的科学家爱因斯坦的住宅，要他用“最简单的话”解释清楚他的“相对论”。当时，据说全世界只有几个高明的科学家看得懂他关于“相对论”的著作。爱因斯坦走出住宅，对大家说：“比方这么说一一你同你最亲的 人坐在火炉边，一个钟头过去了，你觉得好像只过了5分钟

8、！反过来，你一个人孤孤单单地 坐在热气逼人的火炉边， 只过了 5分钟，但你却像坐了一个小时。 一一唔，这就是相对论！ ”相对论与我们的生活常识有着巨大的差距，但却被科学实验所证实，这就给我们提出了一个问题：常识总是正确的吗？常识和正确的理论起冲突的时候，应当怎样分辨呢？常识是我们在生活的经验和过程中所具备的，甚至可以说，是构成我们正常生活的基础，所以常识是根深蒂固的。 这种根深蒂固、雷打不动的认识，往往构成了我们寻找真理和本质， 在探询日常生活之外的事物的规律时，我们认识的障碍。日常生活中，常识是必要的，但是科学发展和人类进步不是只靠常识和直觉就可以的。因此，从这个角度来理解，科学家们通过精确

9、、巧妙的物理学实验得出的理论,也是经过了同常识的反复斗争而做出的，这更加体现出科学探索之路的艰难。相对论是人类精神宝库中璀璨的明珠，而相对论的发明者爱因斯坦也因此名垂青史。关于相对论的评价，是教材 P107本目内容的最后一个自然段：相对论的提出是物理学领域最 伟大的革命。它在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，可以广泛地解释不同运动状态的物质，创立了一个全新的物理学世界,极大地扩展了物理学应用的领域。同时，相对论也打破了经典物理学绝对化的思维模式为人们提供了辩证地看待世界的途径。（设计意图：加深对重点内容的理解认识相对论对人们思维方式的影响。）能力提升：爱因斯坦相对论与牛顿经典力

10、学的关系：部分否定：否定了牛顿绝对时空观，提出时间和空间不是绝对不变的，是相对的。继承发展：牛顿力学是相对论力学低速状态时的一个特例。（设计意图：方便同学们做题）6月,联合国第58次大会通过决议,确定 为“世界物理年”右图是 “世界物理年”的徽标。红色一一代表过去，蓝色一一代表未来，黄绿一一代表连 结过去到未来。对物理学家而言，这个标识象征的是光锥； 对一般大众而言常被看成是沙漏， 象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。观察这个徽标,提出一个问题，并写在下面的横线上例：为什么把确定为世界物理年？因为 是爱因斯坦相对论发表 100周年，逝世50周年，因此联合国教科文组织将此年定 为物理

11、年，有的国家将其定为爱因斯坦年。而爱因斯坦能够取得伟大的成就条件有哪些哪？请同学们思考并回答。老师归纳的答案：爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件？（1）科学的发展提供了基础（2）科学发展的需要提供了动力（4）科学的工作和研究方法（3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质（设计意图：情感态度价值观的加强）解析与探究：同学们看教材 109页的解析与探究，并回答下面问题从故事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？科学理论对科学技术的发展有巨大的推动作用，但科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。要敢于质疑，勇于创新、实践出真知（因为即使

12、生活中习以为常、看起来无懈可击的规 律都有可能是不科学的）同学们，这节课我们学了爱因斯坦和相对论的内容，学到这如果你只认为爱因斯坦是一位伟大的物理学家那么就片面了，他还是一位音乐爱好者和和平捍卫者。多媒体展示（设计意图：丰富同学们的知识）二、量子理论中的微观世界量子理论的提出，同样是源于实验和公式之间的不合。教材P107本目内容的第一、二自然段，教材 P108第一、二、三、四、五自然段介绍了 量子理论的创立过程，请同学们阅读。量子理论的创始人是谁？德国科学家普朗克。板书：1 普朗克量子理论的创立过程是一个不断怀疑和不断假设的过程，普朗克于1900年提出量子假说是“不得不”的结果。因为作为一位严

13、谨的科学家，其最基本的态度就必须是尊重事实， 历史上因为墨守成规和不尊重事实而失去重大发现的实例举不胜举。但是量子理论本身和物_理学中早已流行了很久的思维方式相差甚远，与一般人的常识更是有天壤之别，所以即便是在物理学界反应也十分冷淡。普朗克本人也曾经出现过反复和动摇，并最终导致他没有做出更加伟大的理论创新。这也反映了人类认识事物本质的反复性和曲折性。量子理论的发展过程和相对论不同，相对论基本是爱因斯坦凭着一己之力创立的，而量子理论的发展则凝聚了很多科学家的聪明才智。教材还提到了哪些科学家的哪些贡献呢？也就是量子理论中微观世界的发展。爱因斯坦的光量子理论，玻尔的原子的量子理论。板书：1 普朗克，

14、爱因斯坦，玻尔在人类对微观世界的认识上，量子理论是一座里程碑， 从当前的实践来看， 量子理论对人类物质生活的改变作用更大一些，请同学们看教材P108倒数第二、四自然段，这是量子理论的现实意义。找学生阅读教材P108 了解量子理论的意义：(1) 20世纪最深刻、最有成就科学理论之一，人类对微观世界的基本认识有了革命性 的进步(2) 量子力学对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质学等科学领域产生重 大影响，带来划时代的技术创新。这直接推动社会生产力发展，根本上改变人类物质生活相对论和量子理论的出现， 掀起了物理学革命, 构成了现代物理学的两大支柱,并对其他学科产生了历史性的影响。请看教材硕8

15、最后一个自然段，这是对相对论和量子理论的总体评价。板书：2.相对论和量子理论的评价：找学生阅读教材 P108最后一个自然段：量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的_基础，弥补了经典物理学的不足, 描绘了一个崭新的宏观宇宙世界和微观粒子世界，大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。它们不仅对物理科学本身,对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。量子理论和相对论突破了经典物理学理论，对传统科学的错误观念和狭隘观念也进行了否定，丰富了人类的知识宝库；其探索和创新精神，也是人类认识世界、了解世界的历程在 曲折中前进的规律的生动说明。小结：量子理论和相对论发展了经典物理学，

16、 弥补了经典物理学在宏观宇宙世界和微观 的粒子世界面前的空缺，为人类描绘了一个崭新的世界，对整个人类的思维都产生了不可磨 灭的影响。但是理论的发展是无限的，人类的认识过程也是没有止境的。作业：阅读下列材料：19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，放射线和原子被发现， 另一方面扩展到整个宇宙。随着光学等学科的深入发展，人们对在光速或接近光速运动状态 下的物质的研究，也超岀了经典物理学的范围。物理学被称为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题， 其一就是以太的不存在。 这使得经典物理学赖以建立的绝对时空观受 到了严峻的挑战。(1) 经典物理学形成的基础是什么？这一基础建立的理

17、论是什么？提示：17世纪牛顿创立的经典力学。它是建立在绝对时空观的理论之上的。(2) 到19世纪时，经典物理学发展到何种程度？他所适用的范围主要是什么？提示：到19世纪，在经典力学的 基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴 学科取得了长足的进步， 把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。它所适用的范围主要是我们日常生活中的物理现象。(3) 19世纪末，物理学的发展对经典物理学提出了怎样的挑战?提示：19世纪末，物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界，另一方面扩展到 整个宇宙，超出了经典物理学的范围，经典物理学赖以建立的绝对时空观受到严峻挑战。(4) 20世纪物理学的发展取得

18、的两项最重大的成就是什么？它们与经典物理学的关系是什么？提示：量子理论和相对论。它们发展了经典物理学,弥补了经典物理学在宏观宇宙世界 和微观的粒子世界面前的空缺， 为人类描绘了一个崭新的世界， 对整个人类的思维都产生了 不可磨灭的影响。课中思考：量子力学的产生和相对论的产生有什么共同点？这说明了什么？共同点：从背景上看，19世纪末，物理学得到了极大的发展，物理学的研究一方面深 入到物质内部的微观世界， 另一方面扩展到整个宇宙。 但是，一系列新的发现无法用经典物 理学解释，这使得经典物理学陷入了危机，面临着挑战。从产生过程看，第一，都是科学大 师们敢于向权威挑战，追求真理的结果。第二，都经历了一

19、个产生发展完善的过程。说明：社会意识是一定的社会存在的反映； 任何事物的产生和发展都要经历一个曲折的 过程。七、知识梳理（小结）现代科学革命一背景：经典物理学的危机。以牛顿力学为代表的经典物理学无法解释19世纪末以来的物理学新发现二现代物理学的两大支（一）相对论内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、运动、质量是相对的。意义：扩展了物理学的研究空间和应用领域（从日常范围到宏观宇宙空间）；开阔了人们的思维（二）量子理论过程：普朗克的量子假说；玻尔提出原子的量子理论；爱因斯坦提出光电效应。意义：对化学、生物学、医学等多门学科产生重大影响，直接推动了生产力的发 展，从根本上改变了人类的物质生活

20、影响：构成了现代物理学的基础，改变了人们看世界的角度 和方式，对人类的思维产生了影响八、巩固练习：1、下列表述不正确的是： CA、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B经典物理学适用的主要是日常生活中的物理现象C相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的D量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步2、 打破了经典物理学的绝对化思维，为人们提供了辨证地看待世界的途径的成就是A A、相对论的提出 B量子理论C、量子假说D万有引力定律3、 19世纪末，以牛顿力学为基础的经典物理学出现危机的根本原因是BA、经典物理学不够完善E、经典物理学自身的局限性C、物理学出现一系列新发现D、经典物理学仅能解释地球上的物理现象4、“运动的尺缩短”，“运动的钟变慢”的含义是CA .运动具有破坏性 B .运动回产生奇迹C .时间、空间随着物质的运动而变化D 这是相对论的简要概括说明5、（2007海南单科）20世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它BA. 否定了经典力学体系B. 打破了绝对时空观C彻底解决了 19世纪以来物理学面临的危机D.标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界（设计意图：考察同学们对知识点的理解）九、备选问题爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的 唯一道路；牛顿所创造