1、专题七 近代以来科学技术的辉煌第一节 近代物理学的奠基人和革命者教 案知识与能力 知道经典力学的主要内容；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。知道相对论、量子论的主要内容；了解爱因斯坦建立相对论和光的量子理论、普朗克提出量子假说等史实；认识相对论、量子论提出的意义。过程与方法学会运用阅读法、观察法、讨论法、推理法、概括法、实验法等来学习了解近代物理学的相关问题。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。教学重点：伽利略对物理学发展的重大贡献；牛顿经典力学的建立；量子论的诞生；相对论的提出。教学难
2、点：如何理解物理学各阶段发展的原因？物理学领域科学革命生物学领域经典力学体系的创立和发展现代物理学理论的发展进化论理论(达尔文与赫胥黎)相 对 论量子理论技术革命万能原动机与“蒸汽机时代”(瓦特)电力的广泛应用与“电气时代”(法拉第、西门子等)现代信息技术与信息时代一、经典力学体系1、背景文艺复兴运动使科学从神学的桎梏中被解放出来，近代科学诞生。伽利略对亚里士多德力学观的否定(1)亚里士多德的学说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。如：“推箱子”的例子(2)伽利略的贡献创立了自由落体定律2、创立 自然哲学的数学原理基本理论：牛顿力学三定律(惯性定
3、律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律)、万有引力定律影响意义理论的综合：牛顿力学体系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。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。实践的验证：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。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王星。二、现代物理学理论的发展1、量子力学背景19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，促进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。这就需要人们对微观世界开展研究。概况诞生：1900年
4、，德国物理学家普朗克提出了量子假说。这个假说宣告了量子论的诞生。发展：1905年，爱因斯坦提出了光具有波粒二象性的结论，1923年，法国物理学家德布罗意又提出物质波理论。成熟：在这个基础上，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。意义量子理论弥补了经典物理学在微观的粒子世界方面认识的空缺，把人类对客观规律的认识从宏观世界推进到微观世界，改变了人们看世界的角度和方式；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。2、相对论(1)狭义相对论创立：1905年，爱因斯坦发表了论动体的电动力学，创立了狭义相对论。内容：时间和空间都与物质运动有关；时间和
5、空间随着物质运动速度的变化而变化。意义：否认了牛顿力学的绝对时空观；继承和发展了牛顿力学；奠定了利用原子能的理论基础。爱因斯坦的狭义相对论是建立在两个基本假设基础之上的。第一个假设是相对性原理，即物体运动状态的改变与选择任何一个参照系无关；第二个假设是光速不变原理，即对任何一个参照系而言，光速都是相同的。从两个基本假设出发，爱因斯坦得出如下新的结论：运动物体在运动方向上长度缩短；运动着的时钟要变慢；任何物体的运动速度都不可能超过光速；同时性是相对的，在一个惯性系中同时发生的事情，在另一个运动着的惯性系中测量便不是同时发生的；如果物质速度比光速小得多，相对论力学就变为牛顿力学，比起牛顿力学来，相
6、对论力学具有更普遍的意义。物体的能量等于物体的惯性质量乘以光速的平方。(2)广义相对论提出：1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论。主要内容：广义相对论认为，物质存在的现实空间不是平坦的，而是弯曲的，空间的结构取决于物质的质量及其分布情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。意义：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)相对论与牛顿力学的关系：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
7、。(4)相对论建立的意义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。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极其深远的影响。量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。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。物理学的发展给了我们什么样的启示？尊重事实，不迷信权威，敢于质疑，勇于探索创新，实践出真知作业：随堂练习w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
