高中历史第11课 物理学的重大进展教案 新人教版必修

1、2015-2016学年人教版必修3：第11课 物理学的重大进展 教案整体设计本节概述联合国大会指出“物理学是认识自然界的基础”“物理学是当今众多技术发展的基石”“物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础”，可见物理学在认识世界、改变人类社会、提高人的科学素质等方面有着重大的作用。近现代物理学发展史是一部一代代物理学家精心实验观察、大胆质疑、开拓创新、发现真理、坚持真理、推动人类文明前进的历史。伽利略以其勤奋、执著和智慧开创了科学实验的道路，开启了物理学的科学研究大门；牛顿站在巨人的肩膀上，集前人之大成奠定了经典物理学的基石；20世纪以相对论和量子力学为基础的现代物理学的发展，使人类的视野既深

2、入到微观世界，又延伸到宇宙深处。现代物理学的广泛应用使人类文明进入到一个日新月异迅猛发展的时代。可以说物理学奠定了现代人类文明发展的基础。本课分三小目介绍了从16世纪末17世纪初到19世纪末20世纪初物理学的每一次重大进步。第一目“经典力学”讲述伽利略进行科学研究的背景，他在物理学方面和天文学方面的重大贡献和意义；牛顿经典力学建立的背景及概况，经典力学建立的标志及其显著特征，还分析了经典力学建立的重要影响。第二目“相对论的创立”分析了相对论提出的历史背景，讲述了相对论的提出及其主要内容，分析了相对论提出的历史意义。第三目“量子论的诞生与发展”首先分析量子论诞生的背景，接着介绍了量子论的诞生和发

3、展及量子力学，最后分析了量子论及其影响。思路设计教学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。教学难点爱因斯坦的相对论。教具准备（1）准备多媒体设备（电脑、液晶投影仪、视频展示台）及网络设备。（2）制作多媒体课件。课时安排1课时教学方法本节课主要采用讲述和提问法进行，由于本课内容理论性较强，课堂上可多采用问题比较法、问题探究法，引导学生思考、讨论，进行教学，使学生从感知历史中不断积累历史知识，进而不断加深对历史和现实的理解过程；同时借助物理学方面比较丰富的课外资料、图片、人物等资料，注重探究学习，善于从不同的角度发现问题，积极探索解决问题的方法，养成独立思考

4、的学习习惯。三维目标知识与技能（1）知识点：伽利略的发现以及他开始的科学研究方法；经典力学体系的建立及其标志；狭义相对论和广义相对论，海王星、冥王星的发现，量子论的诞生和发展。（2）技能了解：16世纪末17世纪初物理学方面取得突出成就的历史条件；相对论和量子论诞生的原因、意义。运用：思考“日心说”与“地心说”相比的进步性；探究经典力学体系的特点、影响；归纳量子论的发展过程。过程与方法通过引导学生对近代以来物理学的重大发展的讨论和分析，培养学生运用历史唯物主义和辩证唯物主义观点分析、比较和评价历史问题的能力。情感态度与价值观（1）通过对伽利略等科学家不畏艰难追求真理的事例的讲述，培养学生勇于探索

5、、执著追求和捍卫真理的优良品质，以及为理想献身的精神，对其进行正确的世界观和人生观的教育。（2）通过对近代以来物理学的重大发展的讲述，使学生认识到科学理论是不断完善、创新的，人类对客观规律的认识是不断深入的。教学设计导入设计图片导入世界物理年学术报告会海报“世界物理年”邮资明信片师生互动：为什么要把2005年定为“世界物理年”呢？1905年，爱因斯坦先后发表了5篇具有划时代意义的论文，为相对论的建立奠定了基础，为量子理论的发展作出了重要贡献。为纪念这一奇迹100周年，全球物理学界一致呼吁2005年为“世界物理年”。爱因斯坦是近现代众多为世界文明发展作出巨大贡献的物理学家的代表。今天我们就来学习

6、爱因斯坦等众多科学家在近现代物理学领域的杰出成就。情境导入北京时间4月9日19时整，信上海崇明：从这里传遍中国号从韩国抵达中国首站上海北京站：环球光束昨晚耀长城信号从保定传给俄罗斯和印度图为保定学生手持光源师生互动：2005年当地时间4月18日傍晚，从美国普林斯顿，一道朝西方射出的激光束照耀整个天空，一个名为“物理学照亮世界（Physics Enlightens the World）”的活动就此开始了。4月19日进入中国，以上海为起点，兵分两路，每隔5分钟由一城市向另一城市传递信号，途经31个省（市、自治区），共34个城市，最后同时汇聚到北京，之后再分别传送到俄罗斯和印度。北京时间4月19日1

7、9点至21点被定为“中国时间”。活动是为了纪念一个人，是为了纪念哪位伟人？是为了纪念20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦。这一天正是他逝世50周年纪念日。2004年6月10日，联合国大会召开第58次会议，会议鼓掌通过了2005年为“国际物理年”的决议。“物理照耀世界”光束传递活动就是“2005世界物理年”全球纪念活动的组成部分。那么近现代物理学是如何产生发展的？又对现代文明产生了哪些影响？下面我们系统地探究近代物理学的发展历程。（多媒体课件打出课题）第11课物理学的重大进展推进新课问题情境1：阅读材料并结合教材P54相关内容，思考伽利略进行科学研究的背景，他一生有哪些科学贡献？（板书）一、经典力学

8、的建立1.经典力学的奠基者伽利略多媒体展示材料：伽利略（Galileo Galilei，15641642），意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。他通过理论分析与实验推翻了亚里士多德的力学体系并建立了近代力学。1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。他工作中体现出的“实验模型”思维方法成为至今实验科学研究的基石，为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”伽利略开创

9、了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了星空使者一书。1632年，他出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。伽利略的折射式望远镜伽利略绘制的第一幅月面图师生互动：中世纪农业、手工业的发展为近代科学提供了物质条件。14世纪发端于意大利、随后波及整个欧洲的文艺复兴运动，是一场思想文化解放运动，不仅创造了近代的古典文学和艺术，而且由于它对经院哲学的蔑视和拒斥，对现实世界和世俗生活的关注、对古典文化资源的挖掘，提倡注重科学实验、注重实践的人文主义精神为近代自然科学的诞生创造了非

10、常有利的文化氛围，同样它也为伽利略进行科学研究提供了重要的社会前提。（板书）（1）背景：伽利略进行科学研究的背景物质条件中世纪农业、手工业的发展；社会前提文艺复兴运动的兴起。自主学习：从材料可以看出伽利略一生的科学成就主要表现在两个方面：（板书）（2）主要成就物理学方面：突出成果创立自由落体定律。天文学方面：制造天文望远镜、证明哥白尼“日心说”的正确性。问题情境2：比较一下伽利略和亚里士多德关于运动观念的不同之处，并说明伽利略创立的自由落体定律与他制造望远镜证明“日心说”的正确性在当时的积极意义。师生互动：亚里士多德（约前384前322年）是古希腊著名的哲学家、科学家和教育家。他首次将哲学和其

11、他科学区分开来，开创了逻辑学、伦理学、政治学和生物学等学科的独立研究。他的学术思想对西方文化、科学的发展产生巨大的影响。亚里士多德认为，外力是维持运动状态的原因。伽利略则认为，外力并不是维持运动状态的原因，而是改变运动状态的原因。过程评价：1604年，伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的落体定律。他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。伽利略的研究明确表明，外力并不是维持运动状态的原因，而只是改变运动状态的原因。这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革，为经典力学的建立奠定了基础。过渡：中世纪流行的天文

12、学观点是托勒密的“地球中心说”，它认为地球是宇宙的中央，日月星辰都围绕地球运行。文艺复兴运动时期波兰科学家哥白尼提出“太阳中心说”，并写成天体运行论。他提出太阳是宇宙的中心，地球不过是围绕太阳运行并能自转的一颗普通行星而已。这就揭穿了所谓“上帝赋予地球特殊地位”的说法，摧毁了上帝创造世界的谬论。学习探究：伽利略是利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。他用这个望远镜来观测天体，发现了月球表面的凹凸不平，并不是以前人们所说的月球表面是光滑的，并亲手绘制了第一幅月面图。1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜

13、利。借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象、月球的周日和周月天平动，以及银河是由无数恒星组成，等等。这些发现开辟了天文学的新时代。1632年伽利略出版了关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话。他的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。由于伽利略的发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确，所以他遭到了教会的审判。多媒体展示材料：伽利略（15641642）面对教会的审判伽利略在科学领域里的重大成就，激怒了罗马教皇及其信徒们，当伽利略写了关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话这篇科学巨著后，教会终于露出了狰狞面目，把伽利略投入了

14、监狱。教皇乌尔班八世的御用工具宗教裁判所在1633年6月21日宣布对伽利略的判决说：“我们判决你在宗教法庭监狱内服刑，刑期由我们掌握，为了有益于补赎，命令你在今后3年内，每周背诵7篇赎罪诗篇”这一纸胡言，竟使伽利略蒙冤三百多年，至死都没有撤销判决，甚至死后还被禁止举行葬礼，不准葬入圣太克罗斯墓地。当然正如伽利略所说的：“真理就是具备这样的力量，你越是想要攻击它，你的攻击就愈加充实了和证明了它。”不过，由此可见伽利略的科学研究并不是非常顺利，而是要面对各种困难的威胁，但他仍然为天文学、为物理学作出了巨大的贡献。问题情境3：我们能从中学习到什么东西呢？自主学习：要学习伽利略那种勇于探索、执著追求和

15、捍卫真理的优良品质，以及为理想献身的精神，培养和树立正确的世界观和人生观。问题情境4：伽利略科学研究的主要意义有哪些？（板书）（3）意义他的发现和他开始的科学研究方法，标志着物理学的真正开端。为经典力学的创立奠定了基础。开创了近代科学。过渡：刚才我们介绍的经典力学的奠基者伽利略在物理学和天文学方面的巨大贡献，主要涉及的是16世纪末17世纪初物理学的发展情况，1718世纪时物理学经过牛顿的发展最终建立起经典力学。（板书）2.经典力学的建立（1）牛顿多媒体展示材料：牛顿是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村，1727年3月

16、20日在伦敦病逝。牛顿对人类的贡献是巨大的，正如恩格斯所说：“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学；由于进行了光的分解，而创立了科学的光学；由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学；由于认识了力的本质，而创立了科学的力学。”为纪念牛顿的贡献，国际天文学联合会决定把662号小行星命名为牛顿小行星。问题情境5：牛顿在科学上的贡献是多方面的，他最主要的贡献是什么呢？(板书)（2）贡献师生互动：牛顿在数学、光学等领域均有重大贡献，最重要的是在力学方面。过程评价：1718世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学，在经典力学的建立中，曾有许多科学家为之付出心血，牛顿是其中的集大成者，

17、故经典力学又称牛顿力学。问题情境6：经典力学建立的标志是什么？(板书)（3）建立标志师生互动：经典力学建立的标志是牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律。过程评价：万有引力定律总结了此前一个半世纪的科学发明并用精确的数学术语把它们联结起来了。运动三大定律即惯性定律、比例定律（即加速度与力成正比）、作用和反作用相等定律。运动三定律是经典物理学的基础。1687年，牛顿出版了自然哲学的数学原理，在该书中他首先给力学的基本要领如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义，对大至宇宙天体，小至光的微粒的一切物体在真空中或在有阻力的介质中的运动，全部应用运动三定律和万有引力定律给予了说明，把自然界中的一切力学现象

18、都囊括在他的力学体系之中。（板书）自然哲学的数学原理的出版标志着经典力学的成熟。过程评价：自然哲学的数学原理一书的出版标志着经典力学的成熟。牛顿力学在科学史上的意义表现在它把天上和地上的运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动的普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类对自然界认识的第一次综合。问题情境7：阅读教材P55相关内容思考：牛顿力学体系有何显著特征？它的建立有何意义？自主学习：经典力学建立了一套与古代和中世纪不同的自然观和方法论，它有两个显著的特征，即注重实验与数学化。（板书）（4）经典力学体系特征多媒体展示材料：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