近代物理学的奠基人和革命者教案(高二历史)

近代物理学的奠基人和革命者[课标要求]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。知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。[教学目标]一、知识与能力了解伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献；认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。知道爱因斯坦相对论、普朗克量子论的主要内容；认识相对论、量子论的意义。二、过程与方法（1）阅读教材中提供的有关经典力学、量子论、相对论资料，从中获得知识，形成认识。（2）查阅和收集有关伽利略、牛顿、普朗克、爱因斯坦进行科学研究、得出科学结论过程的资料，感受科学探索的精神。三、情感、态度与价值观感受伽利略、爱因斯坦等科学家不迷信权威、为科学而不断探索创新的进取精神。[课时]一课时。[重点难点][重点]伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。[难点]物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。[课堂设计]导入新课：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世纪初的重大成就：经典力学的重要奠基者──伽利略、经典力学的建立、从经典力学到相对论、量子论的诞生与发展。以此引入新课。讲授新课：（一）巨人肩上的思索（经典力学体系的创立和发展）1．经典力学的奠基者——意大利科学家伽利略（1）伽利略对亚里士多德力学观的否定亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。（2）开创科学的研究方法：观察、实验和推理。（3）突出成就：创立了自由落体定律，从而推翻了亚里士多德的学说。2．牛顿对前人科学理论的发展（1）科学巨著《自然哲学的数学原理》总结了牛顿力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果。惯性定律（2）经典力学体系的主要内容惯性定律经典力学体系经典力学体系牛顿运动三定律牛顿运动三定律加速度定律加速度定律作用和反作用定律万有引力定律作用和反作用定律万有引力定律（3）经典力学体系的历史地位①理论：牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，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。②影响：经典力学体系的建立标志着近代科学的形成；从此科学摆脱了神学的束缚向前发展。③实践：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率；正确地解释了潮汐的成因；还发现了海王星。[共同探究之一]“我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。”——牛顿临终遗言牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？著作：《自然哲学的数学原理》（1687）他提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，创建牛顿力学体系。（二）驱走乌云的太阳（量子理论的诞生）1．量子理论的诞生（1）基础：奥地利物理学家斯蒂芬对黑体的研究成果。（2）诞生：1900年，德国物理学家普朗克提出了量子概念。并在《关于正常光谱能量分布定律的理论》中，阐述了这一思想，标志着量子理论的诞生。2．量子理论的发展（1）德国爱因斯坦：将量子理论推广到光学中，成功解释了光电效应，得出光具有波粒二象性的结论。（2）法国德布罗意：提出物质波理论。（3）数年后，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。3．量子论和量子力学的意义（1）量子力学标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。（2）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。（三）爱因斯坦的“时空”（相对论的建立）1．狭义相对论（1）提出：1905年，爱因斯坦发表《论动体的电动力学》，创立狭义相对论。（2）内容：相对性原理和光速不变原理；时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。（E=mc2）（3）认识：否认了牛顿力学的绝对时空观点，是对牛顿力学的继承和发展。2．广义相对论（1）提出：1916年，爱因斯坦把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。（2）内容：①物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的；②空间弯曲的程度体现为引力场强度；③时间、空间不是独立的实在，它们是物质存在的形式。（3）认识：它第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。3．相对论建立的意义（1）爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。（2）这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，是人类思想发展史中的一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了深远的影响。（3）相对论同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。[共同探究之二]相对论与牛顿力学的关系怎样？相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观，但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例（物体低速运动状态），包括在相对论体系中。伽利略对亚里士多德力学观的否定[小结伽利略对亚里士多德力学观的否定经典力学体系的创立和发展经典力学体系的创立和发展近代物理学的奠基人和革命者近代物理学的奠基人和革命者牛顿对前人科学理论的发展牛顿对前人科学理论的发展现代物理学理论的发展量子理论的诞生(现代物理学理论的发展量子理论的诞生(从普朗克到爱因斯坦)相对论的建立（爱因斯坦）相对论的建立（爱因斯坦）[课堂训练]1．创立了自由落体定律，从而推翻了亚里斯多德的学说的是（）A、伽利略B、牛顿C、爱因斯坦D、普朗克2．近代科学进入了全面繁荣的时代，各门自然科学的理论体系纷纷建立起来是在（）A、17世纪B、18世纪C、19世纪D、20世纪3．实现了自然科学第一次理论性大综合的是（）A、哈维的血液循环学说B、法拉第的电磁感应理论C、牛顿的经典力学体系D、爱因斯坦的相对论4．指出“物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的”是（）A、牛顿力学理论B、万有引力理论C、广义相对论D、狭义相对论5．同相对论理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架的是（）A、万有引力定律B、日心说C、量子理论D、牛顿力学理论6．近代自然科学同古代科学相比的主要特征是（）①实验验证②直观感受③数学表达④哲学思维A、①②B、①③C、②③D、③④7．19世纪，英国科学家开尔文认为物理学晴朗的天空中还留有“两朵乌云”，这里“乌云”是指（）①热学的黑体研究②量子理论研究③光学中的“以太”研究④相对论的研究A、①②B、①③C、②③D、③④8．使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革的科学成就是（