2018-2019学年高中历史 第四单元 近代以来世界的科学发展历程 第11课 物理学的重大发展新课教案1 新人教版必修3.doc

第11课 物理学的重大进展教学过程【讲述内容】一、经典力学的重要奠基者伽利略1.对物理学发展的重大贡献16世纪末17世纪初，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。他强调追究事物之间的数学关系，将科学实验与数学相结合，进行科学研究。提问：这是受什么思想的影响？（文艺复兴运动人思想解放的影响）提问：伽利略对物理学发展作出的重大贡献是什么？在1604年，意大利物理学家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基础。2.对天文学发展的重大贡献他是利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。他用自己制造的望远镜发现月球表面有高山深谷，并不是以前人们所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，他看到银河是由无数恒星组成的，还观察到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。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，对哥白尼学说的传播和天文学的发展做出了重要贡献。他的发现以及他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。二、经典力学的建立1.经典力学建立的标志1718世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学，又称牛顿力学。提问：在经典力学领域中，最重要的成就是什么？物体机械运动的三大定律和万有引力定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。物体机械运动的三大定律和万有引力定律的发现也是经典力学建立的标志。1687年，他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。指出物体引力与彼此吸引的物体的质量体积成正比，而与两物体间距离的平方成反比。此外，牛顿还确立了著名的运动三定律，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。牛顿力学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有普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类自然界认识的第一次综合。2.经典力学的显著特征及影响经典力学是人类对自然规律第一次进行的理论性概括和总结，它形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系。最显著的特征之一就是注重实验，另一个显著特征是它的数学化。 提问：经典力学主要影响有哪些？预见性和标志着近代科学的形成。海王星和冥王星的发现是经典力学预见性的主要体现。经典力学最显著的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的逻辑联系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。但是牛顿力学体系本身还有不完善之处，随着科学的发展需要新的科学来解释。于是在19世纪末20世纪初物理学发展的新阶段即物理学界出现了一种崭新的革命性的理论相对论。三、从经典力学到相对论1.爱因斯坦与相对论的提出X射线、放射性和电子的发现是19世纪末物理学界的重大事件。经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次。以量子论和相对论的建立为标志的物理学革命，为物理学开辟了新天地。过去的物理学认为宇宙在任何情况下，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究，打破了传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理。指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化。狭义相对论认为：物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即还会发生尺缩效应和钟慢效应。1916年，爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。在广义相对论中，引力是被考虑的主要问题。广义相对论指出：空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布，使人类进一步深化了对时间、空间和引力现象的认识。为了使学生更好的理解相对论可以引用一个爱因斯坦解释相对论的幽默。这个幽默是：震撼世界的相对论，是科学发展史上划时代的里程碑。创立相对论的阿尔伯特爱因斯坦晚年时一群青年学生请他解释什么是相一个对论，他生动而幽默地打了一个比方：“当你和一个美丽的姑娘坐上两个小时，你会感到好象坐了一分钟；但要是在炽热的火炉边，哪怕只坐上一分钟，你却感到好象是坐了两小时。这就是相对论。”2.相对论提出的历史意义相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，即：揭示了时空的可变性、时空变化的联系性，树立了新的时空观、运动观、物质观。同时也发展了牛顿力学，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的高度。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。四、量子论的诞生与发展1.量子论的诞生19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。但大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。1900年，德国物理学家普朗克提出了物质的辐射能不是连续的，而是以最小的、不可再分的能量单位即能量量子的整数位跳跃式地变化的量子假说。这个假说宣告了量子论的诞生。经过这些科学家的共同努力，到1925年左右量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。2.量子论的意义爱因斯坦在丹麦物理学家玻尔提出氢原子结构的理论以后，利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。在量子论基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。同时，也标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到了微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，是物理学革命的高潮，以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地学等学科的理论也都发生了革命性的突破。在此基础上造出了原子弹、氢弹和建立了核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。带动了20世纪科技突飞猛进的发展。【课堂小结】17世纪以来的科技发展的原因条件1、前提条件：社会发生根本转型2、经济条件：-资本主义经济的发展以及不断进步物质基础3、政治条件：-资产阶级革命胜利，资本主义制度确立，保障4、文化条件：-文艺复兴、地理大发现、宗教改革的推动 【板书设计】（一）经典力学的重要奠基者伽利略1.对物理学发展的重大贡献2.对天文学发展的重大贡献（二）经典力学的建立1.经典力学建立的标志2.经典力学的显著特征及影响（三）从经典力学到相对论1.爱因斯坦与相对论的提出2.相对论提出的历史意义（四）量子论的诞生与发展1.量子论的诞生2.量子论的意义【教学反思】本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。