人教版高二历史必修三第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物 理学的重大进展教案

人教版高二历史必修三第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展教案人教版高二历史必修三第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展教案人教版高二历史必修三第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展教案第四单元近代以来世界得科学发展历程单元概述文艺复兴以后，随着资本主义萌芽得发展和思想得解放,面向现实世界、重视实践得风气促进了近代科学技术得迅速发展,科学研究得范围也不断扩大。与古代人们把自然界作为一个整体加以考察得方式不同，近代时期,科学家把自然界划分为不同得领域，分门别类地进行研究，取得了巨大成就。在数学、物理学、生物学、化学等众多学科领域,取得了很多划时代得成果，出现了一大批科学巨匠，依靠科学实验来检验和发展科学理论。实现科学和技术得结合,依赖科学和技术得进步来推动社会经济发展,成为近代以来世界科学发展得重要特征。邓小平同志指出:“科学技术是第一生产力”。纵观人类文明得发展史,科学技术得每一次重大突破,都会引起生产力得深刻变化和人类社会得巨大进步。人类社会先后开始在１8世纪中期进入“蒸汽时代”，１9世纪晚期步入“电气时代”,20世纪末跨入“信息时代”。体现了近代以来科学与技术相结合得前进步伐，证明了技术在科学得帮助和推动下进步，社会经济在科学技术得帮助和推动下进步得历史真理。因此,“尊重知识，尊重人才”得呼吁越来越显示出其无比得重要性。丰富自身得知识宝库，提高科学文化素养正成为人们发自内心得呼声。学习本单元需要分门别类地梳理物理、生物、信息技术等方面得知识，第十一课物理学得重大进展与十二课探索生命起源之谜最好采用展示相关文字、图片、人物介绍等手段进行教学,同时用表解得方式加以整理和归纳,需要明确近代以来科技走向辉煌得原因和发展特点,更需要感受科技进步过程中蕴含得追求真理、探究创新得科学精神。第十一课物理学得重大进展基本知识分析与线索本课教材主要从四个方面向学生介绍物理学从16世纪末1７世纪初到１9世纪末20世纪初得重大成就：经典力学得重要奠基者──伽利略、经典力学得建立、从经典力学到相对论、量子论得诞生与发展。其中一些知识点如量子论与相对论得内容可以略讲，经典力学,量子学得意义等要详讲。并且这一时期物理学方面得文字、图片、人物介绍等资料比较丰富,教师可以适当补充一些资料，提高学生学习得兴趣,培养学生得科学意识和人文精神。重点:经典力学及其在近代自然科学发展中得历史地位;相对论得提出；量子论得诞生。其中，经典力学得建立相对论得提出为核心知识点。难点:经典力学和相对论创立得背景，经典力学得特征重点解析１、经典力学及其在近代自然科学发展中得历史地位【解析】17～18世纪,近代自然科学中突出发展起来得是经典力学。伽利略得自由落体定律奠基，牛顿得《自然哲学得数学原理》一书得出版则标志着经典力学得成熟，一个有关物体运动得理论体系形成了,故此，经典力学又称牛顿力学。在经典力学领域中，最重要得成就是万有引力定律和运动三定律得发现，这些成就构成了经典力学得基本内容。牛顿力学在科学史上得意义表现在它把天上和地上得运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动得普遍规律,从力学得角度证明了自然界得统一性，实现了人类自然界认识得第一次综合，完成了人类对自然规律得第一次理论概括和总结。经典力学体系得建立标志着近代科学得形成,表达了近代自然科学得基本特点：以实验为基础,以数学为表达形式。人们根据万有引力定律发现海王星,又表明了科学得预见力和对实践得理论指导意义。2、相对论和量子论诞生得意义【解析】相对论得提出是物理学思想得一次重大革命，它否定了经典力学得绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来得时空观，深刻地揭示了时间和空间得本质属性──时空得可变性、时空变化得联系性。同时,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得高度。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大得成就之一。量子论使人类对微观世界得基本认识取得革命性得进步，成为２0世纪最深刻、最有成效得科学理论之一。它与相对论一起，构成了现代物理学得基础。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得不足。它们得提出,不仅推动了物理学自身得进步而且开阔了人们得视野,改变了人们认识世界得角度和方式。人类对客观规律得认识开始从宏观世界深入到了微观世界。难点突破1、经典力学和创立得背景【突破】16世纪末１７世纪初,文艺复兴运动得扩展促进了人得思想解放，对科学研究产生了重要影响;文艺复兴运动时期哥白尼提出“太阳中心说”，不但动摇了上帝创世说，也启迪了伽利略对亚里士多德力学得质疑和实验思想得萌生。伽利略基于观察、实验以及实验与数学相结合得科学研究，发现了自由落体定律；英国工场手工业时期经济上得需要与力学有直接关系；牛顿在伽利略研究得基础上发现了万有引力定律和运动三定律，形成了以实验为基础、以数学为表达形式得牛顿力学体系,即经典力学体系。显然，经典力学诞生得背景包括以下诸要素:文艺复兴以来得思想解放；“新天文学”及其实验科学思想;工场手工业经济得发展；伽利略等科学家得心血和研究成果。2、相对论创立得背景【突破】19世纪末，物理学界发生了三个重大事件,这就是X射线、放射性和电子得发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化得传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为得似乎已经基本上完成了得经典物理学体系,从根本上出现了动摇,这就是所谓得“物理学危机”。物理学得“危机”没有吓倒大多数物理学家，她们继续向前探索,进行深入得大量得实验，１900年德国物理学家普朗克提出了量子论,1９０5年爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现得现象及光得本质，进一步推动了量子论得发展,同时创立了相对论。显然，相对论创立得背景主要基于物理学自身得发展，表现为经典物理学得危机和科学家得探索和实验精神。由此看来,科学总是在面对“危机”和对旧观念得质疑中不断前进得。3、经典力学得特征【突破】与传统科学和现代物理学相比，经典力学具有三大特征:一是注重实验,实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在得逻辑联系，并由此得出重要得结论。二是它得数学化，这种数学化得根源是自然内在得数学关系。自然得数学结构是近代科学得先驱们深信不疑得真理。三是研究人们日常生活中易于理解得宏观世界,后来得X射线、放射性和电子等三大发现所揭示得却是人们没有直接经验得微观现象。这些表明人们对物质世界得认识在不断深入。教学过程【导入新课】引导学生回忆中国古代科技发展得特点。

A在科技内容上:应用性强，但对事物发展规律得探索不够；

B在研究方法上:主要是典籍整理和经验总结,缺少实验；ﻫＣ在科技使用上:主要服务于农业发展得需要；

D在分布上看：主要集中分布在与农业发展密切相关得农学、天文历法、数学及医学等领域。【讲授新课】针对教材每一目得内容,设计相关得历史问题，通过问题得创设,配合学案练习，适当穿插图片,引导学生学习新课:第一目：经典力学1、经典力学得重要奠基者──伽利略相关问题：经典力学得确立是在怎样得背景下确立得？伽利略得成就及其意义？问题解答:（1）背景:文艺复兴运动得影响,即解放了人们得思想，推动了科学研究。16世纪末１7世纪初,随着文艺复兴运动得扩展和人得思想得解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。她将科学实验与数学相结合,进行科学研究，并强调追究事物之间得数学关系。(２）成就:①创立科学得研究方法:实验和观察。②物理学:实验证明力与运动状态得关系,发现自由落体定律等。伽利略得研究表明,外力并不是维持运动状态得原因，而只是改变运动状态得原因。这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念得重大变革,为经典力学得建立奠定基础。她得发现以及她开始得科学研究方法,是人类思想史上伟大得成就之一，标志着物理学得真正开端。③天文学:自制望远镜观察天体并取得大量成果得第一人,证明了哥白尼“日心说”得正确性。哥白尼在15４3年出版得《天体运动论》中,提出:太阳位于宇宙得中心，有五颗当时已知得行星和地球围绕太阳旋转。《天体运行论》虽然也存在缺点，但它在人类历史上第一次描绘出了太阳系结构得真实图景,揭示了地球围绕太阳转得本质,把颠倒了1000多年得日地关系重新颠倒过来,引起了中世纪宇宙观得彻底革命,沉重打击了封建教会得神权统治。意大利科学家伽利略对哥白尼学说得传播和天文学得发展作出了重要贡献。15６9年她自创了用以观察天体得第一架望远镜,从望远镜里她发现月球表面有高山深谷,并不是以前人们所说得月球表面是光滑得；木星有四颗卫星,很相似于行星绕着太阳转，她看到银河是由无数恒星组成得,还观察到哥白尼曾推论得金星有盈亏现象。1６３2年伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系得对话》。【合作探究】1：您认为伽利略能够确定自由落体定律得关键途径是什么？您有何启示?途径:实验、计算。启示:实践是检验真理得唯一标准。(3）意义:①大大改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动得观念,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系得近代科学,为后来经典力学得创立和发展奠定了基础。自由落体定律得发现是伽利略把科学实验和理性思维相结合解决物理学问题得典范。它不仅发现了物体下落运动得客观规律,而且为人类认识自然找到了一条正确得途径和方法，因此,现在人们称伽利略为物理学之父。正是由于伽利略创立得科学方法，物理学研究才走上正确道路。②伽利略在天文学上得发现和观点,摧毁了教会得信条而证明了哥白尼学说得正确。过渡:伽利略是力学得奠基者，她在世时曾预言“一门广博精深得科学已经启蒙。我在这方面得工作只是它得开始，那些比我更敏锐得人所用得方法与手段将会探索到各个遥远得角落。”那个比她更敏锐得人就是牛顿。在伽利略研究得基础上，英国科学家牛顿进一步研究,创立了经典力学体系。2、牛顿创立经典力学相关问题:经典力学创立得标志?其特点是?产生了什么意义?问题解答：(1）标志:１6８7年牛顿发表《自然哲学得数学原理》，提出物体运动三大定律和万有引力定律。惯性定律、比例定律、作用与反作用相等定律。(２)特点:以实验为基础,以数学为表达形式。经典力学最显著得特征之一就是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在得逻辑联系,并由此得出重要得结论。另一个显著特征是它得数学化，这种数学化得根源是自然内在得数学关系。自然得数学结构是近代科学得先驱们深信不疑得真理。(3)意义:①经典力学体系得建立标志着近代科学得形成。②经典力学体系具有科学性和预见性:牛顿力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义,根据牛顿力学体系，人们发现了海王星和冥王星。【备课资料】天王星和海王星得发现18世纪以前，人们都以为土星就是太阳系得边界。随着观测技术得进步,人类对太阳系得认识有了突破。178１年,英国天文学家赫舍尔在用望远镜观察天空时,发现在土星之外得金牛座群星中有一颗既不像恒星又不是彗星得星星，后来英国天文学家麦斯克雷弄清楚了它是一颗前所未知得行星，新行星以希腊神话中得萨都恩神（土星以此命名）得父亲、天神乌兰纳斯来命名新行星,中文译为天王星。其后人们按照当时得观测编制了天王星得运行表。但到了1830年,人们发现它得实际运行情况与运行表所推算得数值存在着明显得差别,根据万有引力理论，这种“越轨”现象使天文学家们考虑到在它得附近可能有一颗未知得行星干扰着它得运动,根据万有引力定律,人们可以从天王星得行为中推算出这颗未知行星得位置。１845年10月,英国剑桥大学学生亚当斯首先得出了计算结果,但未被引起重视。1８4６年8月,法国天文学家勒维烈经过自己得计算，公布了这颗未知行星得轨道参数。三个多星期后，德国天文学家加勒根据勒维烈计算得数据果真找到了这颗行星，这就是海王星。海王星得发现是牛顿力学在天文学运用上得伟大胜利,它标志着天体力学已趋于成熟。经典力学体系得形成对近代科学得发展有和影响?（导与练思维启迪1）【质疑与思考】：以牛顿得理论为代表得经典物理学理论是不是就绝对正确、无所不能得呢？牛顿力学体系得建立既有巨大得意义,也有其局限之处。经典力学体系建立在日常生活中常见得低速运动得物质之上,认为存在绝对静止和绝对时间,然而，随着科学得飞速发展,物理学出现一系列新现象，无法用经典力学来解释高速运动得微观粒子发生得现象,这使其陷入危机，面临着挑战。爱因斯坦得相对论正是在次背景下产生得。练习：一位科学家得墓碑上镌刻着这样得铭文:“她以神一般得力量……第一个说明了行星得运动和图像。”这位科学家应该是（Ｂ)A、伽利略ﻩ ﻩB、牛顿 C、爱因斯坦ﻩﻩ Ｄ、普朗克第二目：相对论得创立相关问题：相对论创立得历史背景?爱因斯坦创立得相对论得主要内容及意义是什么？问题解答:(1)历史背景:A、19世纪科学得到了飞速发展;B、经典力学无法解释研究中遇到得一些问题,如高速运动得微观粒子等。经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，存在着绝对得静止和绝对得时间。这与人们得一般看法一致。但到了19世纪，经典力学无法解释研究中遇到得一些新问题,面临着挑战。(2)相对论得提出及主要内容:A、提出：２０世纪初，刚刚得到博士学位得爱因斯坦发表得一篇题为《论动体得电动力学》得文章，提出了著名得相对论,引发了二十世纪物理学得另一场革命。Ｂ、内容：相对论包含狭义相对论和广义相对论。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加,同时，空间和时间也会随着物体运动得变化而变化,即会发生尺缩效应和钟慢效应。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加，同时,空间和时间也会随着物体运动得变化而变化,即会发生尺缩效应和钟慢效应。广义相对论认为，空间和时间得性质不仅取决于物质得运动情况，也取决于物质本身得分布状态。【合作探究】:狭义相对论和广义相对论得区别

狭义相对论讨论得是匀速直线运动得参照系(惯系参照系）之间得物理定律,广义相对论则推广到具有加速度得参照系中（非惯性系）,并在等效原理得假设下，广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学得两大基本支柱。奠定了经典物理学基础得经典力学,不适用于高速运动得物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题;量子力学解决了微观亚原子条件下得问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然得“常识性”观念，提出了“时间和空间得相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新得概念。狭义相对论最著名得推论是质能公式,它可以用来计算核反应过程中所释放得能量，并导致了原子弹得诞生。而广义相对论所预言得引力透镜和黑洞,也相继被天文观测所证实。(3)意义：(１)相对论得提出是物理学思想得一次重大革命，它否定了经典力学得绝对时空论,从本质上修正了由狭隘经验建立起来得时空观,深刻地揭示了时间和空间得本质属性。即：揭示了时空得可变性、时空变化得联系性，树立了新得时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为2０世纪人类思想史上最伟大得成就之一。(2)爱因斯坦得相对论也发展了牛顿力学,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得高度。相对论与牛顿力学得关系相对论打破了牛顿以来传统得绝对时空观,但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映得是宏观物体低速运动得客观规律,而狭义相对论反映得是物体高速运动得客观规律，是对牛顿力学得继承和发展。牛顿力学是相对论得一种特例（物体低速运动状态)，包括在相对论体系中。[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得程度。这时，年轻得普朗克和她得老师发生了一段对话:普朗克：“老师，我准备把我得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得学科，不会再有多大得发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”【质疑与思考】:那么，物理学是不是一门已经完成了得学科，不会再有多大得发展呢?练习:材料解析题：爱因斯坦说,在牛顿时代，牛顿得道路是一位具有最高思维能力和创造力得人所能发现得唯一道路;牛顿所创造得概念,至今仍然指导着我们得物理学思想。请回答:①“牛顿时代”在物理学上指什么时代？②有人认为相对论出现后,牛顿在历史上得光辉完全被抹掉。爱因斯坦是如何评价牛顿得？您同意哪一种观点?说出您得理由。答案：①“牛顿时代”指物理学上得经典力学理论阶段②爱因斯坦充分肯定了牛顿得贡献以及其地位,认为她得思想仍然指导物理学。我同意爱因斯坦得观点。因为牛顿创立得经典力学体系，打破了宗教神学对无生命领域得控制，使人们真正能过实验得出科学结论，而且经典力学体系包括在相对论中,至今仍然是现代物理学得一部分。第三目：量子论得诞生与发展相关问题:量子论诞生得背景及标志是什么?其发展历程是如何?量子论与量子力学得影响是什么?问题解答:1、诞生得背景：(1)1９世纪末20世纪初，电子和放射性得发现,打开了原子得大门，使人们对物质得认识深入到了原子内部。（２)大量得实验表明，微观粒子得运动不能用通常得宏观物体得运动规律进行描述。量子论在这种背景下诞生。2、量子论得诞生、发展和量子力学:（１）诞生：19０0年,德国物理学家普朗克提出量子假说,宣告了量子论得诞生。普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔物理学奖。（2)发展:①爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现得现象及光得本质，进一步推动了量子论得发展。②丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构得研究，创立了原子结构得理论。③经过这些科学家得共同努力,到20世纪