1、第11课物理学的重大进展【教学目标】1、知识与能力：识记伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克等物理学家对物理学发展所作出的重大成就；理解经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位；相对论和量子论诞生的原因、意义；探究经典力学体系的特点，比较相对论、量子论与牛顿力学的关系。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。2、过程与方法：（1）、引导学生回忆初中物理知识来促进本课的学习。（2）、通过学生预习（围绕4个物理学家，自制小课件）、课堂展示本课主要内容，促进同学的互相学习。教师给予必要的补充。3、情感态度与价值观：（1）、科学真理需要勇于探索、执着追求的精神；（2）、科学理
2、论在不断完善、创新，人类对客观规律的认识不断深入。【重点与难点】1、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。2、难点：物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。【教学过程】一、 新课导入：如果说“三个苹果”改变了世界，第一个“苹果” 诱惑了夏娃，使人类有了智慧之源，第二个“苹果” 砸醒了牛顿，使人类有了近代科学，第三个“苹果” 成就了乔布斯，使人类有了精彩生活。当苹果邂逅科学，会发生什么样的化学反应？今天我们一起进入第11课-物理学的重大进展的学习。二、齐读本课课标要求：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、
3、量子论的主要内容，认识其意义。三、新课讲述：1、齐探索再现物理学家们的风采全班同学分成四大组，分别为伽利略组、牛顿组、爱因斯坦组、普朗克组。五分钟时间小组讨论准备，选出一位代表展示每位科学家的贡献。2、忆往事禁锢科学的黑暗世纪在黑暗的中世纪，物理学家们认为：力是维持物体运动的原因，物体的下落速度与质量有关。他们的物理学观点主要来自直接经验和直觉推测。托马斯阿奎那宣称:物体运动的第一推动者是上帝,人类及其居所地球被置于上帝的怀抱之中，它沐浴着上帝的光辉，被圣恩所笼罩。上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行。整个宇宙全都以地球为中心，朝着人类的地球闪烁星光。中世纪教会阻碍了科学的发展，任何质疑宗教
4、权威的科学家都要付出生命的代价。大家可以了解几位为此付出生命代价的人，海佩蒂亚，希腊化时代的著名占星家、数学家、物理学家，发明了天体观测仪以及比重仪。因其是异教徒，公元415年被狂热的基督教徒用贝壳挖肉杀死。阿斯科里，意大利科学家，因其认为大地是球形的，并提出了“地球”的概念，1327年被宗教裁判所处以火刑。布鲁诺，意大利科学家，因其宣扬日心说和宇宙无限，1600年被宗教裁判所判为“异端”烧死在罗马鲜花广场。3、发挑战打破权威的物理进展步入近代，物理学会有什么新的发展？阅读下列材料，探究近代科学诞生的时代背景。材料一：14世纪以后，手工工场发展迅速，生产中的技术改造与机器的逐步采用，向人们提出
5、很多新的问题，需要自然科学予以解决，以促进生产力的更大发展。人教版必修三教师教学用书第152页材料二：文艺复兴和宗教改革把人的想象力释放了出来，扩散和深入到了对宇宙万物的探讨中去，自然哲学则天然地和科学实验结合起来。陈乐民、周弘欧洲文明的进程三联书店2003年版第276页背景：随着资本主义萌芽的发展和文艺复兴的推动，极大解放了人们的思想，人们开始质疑亚里士多德的物理学观点是物理学界的权威，要求打破封建神学的封闭和束缚。首先有请伽利略组给大家展示伽利略的贡献。伽利略认为：力是改变运动状态的原因和自由落体定律（观看央视视频）伽利略的物理学观点主要来自实验和观察，被誉为“近代科学之父”。1610年，
6、伽利略用望远镜发现有4颗卫星围绕着木星转。这一发现震动了整个欧洲和全球科学界。伽利略是第一位利用望远镜观察天体的人。目前人类发现的16颗木星卫星中，有颗叫“伽利略卫星”。他又发现太阳上有黑子，月球上有山脉，为哥白尼的地球绕着太阳公转的“日心说”找到了有力证据。宗教法庭把他软禁在家，不准外出。1642年，伽利略临死前仍不屈服，坚定地说：“地球确实在围着太阳转！”他还重复着这样一句话：“追求科学需要特殊的勇气。”爱因斯坦说：伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。伽利略的贡献在当时有什么重要意义？“改变”：改变了亚里士多德以来有关运动的观念。
7、“开创”：开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。“奠基”：为经典力学的创立和发展奠定了基础。下面有请牛顿组给大家展示牛顿的贡献。在伽利略研究基础上，牛顿确认了物体宏观运动的规律。历史上证实经典力学的三件事：第一件：用经典力学算出地球不是正球体。古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体，两千年来人们对此深信不疑。牛顿却根据他的力学，说地球是个扁球体，象只大桔子。此言一出，学界哗然。地球那么大，牛顿又从不出远门，他凭什么说地球有点扁？可是法国科学家经过三次实地测量，终于证实了牛顿的看法。用力学能算出地球的形状，真是个奇迹。第二件，用牛顿力学算出了哈雷彗星的回归周期。长期以来到，人们一直认
8、为彗星是神秘的，根本不能用科学来说明。牛顿说，既然彗星也是天体，就必然遵循力学规律。他的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是7576年，由此预言它将在1758年再次出现。哈雷1705年发表这个预言，当时他已49岁，却要预言53年以后的事，岂非耸人听闻？可是1758年这颗彗星果然如期出现，并被命名为哈雷彗星。第三件：用牛顿力学算出了一颗未知行星的位置。科学家大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。1848年9月23日，柏林天文台台长用望远镜对准那个位置，一下
9、子就看到了一颗新的行星海王星。观看视屏，思考牛顿的贡献在当时有什么重要意义？1、把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类对自然规律的第一次总结与概括。2、标志着近代科学的形成。3、牛顿力学和热学引发了第一次工业革命，人类进入蒸汽时代。4、牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的法则，为法国启蒙思想和唯物哲学奠定科学基础；打击了神学，促进思想解放。英国物理学家汤姆生说：物理学的大厦已经落成！剩下的只是修饰性工作。物理学的未来，将只在小数点后六位去寻找！物理学的大厦真的建成了吗？“物理学危机”经典物理学是以日常生活中常见的低速运动的物质为研究对象的，在这里，时间和空间被认为是绝对的，是与物质运动无
10、关的因素。似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，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。因此，一旦物理学研究的这种基础发生变化，如所研究的物质是以光速或接近光速运动时，经典物理学的某些结论就变得不准确。在物理学危机的背景下，爱因斯坦出现了。下面有请爱因斯坦组给大家展示爱因斯坦的贡献。什么叫狭义相对论呢？给大家举个例子：穿越时空的梦想。在未来的某一时间，有一对20岁的孪生兄弟，弟弟乘飞船以29万千米/秒的速度飞行，哥哥留在地球上。50年以后，当哥哥已经变成白发苍苍的老人时，他去迎接回到地球的弟弟，却发现弟弟还是一个30多岁的年轻人！原来，对于乘坐光速飞船的
11、弟弟来讲，才刚刚过了十几年。尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点。钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟（时间）就几乎停止了。1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统，建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹。1945年8月，美国先后在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大错误就是建议研制原子弹。他痛心地说：“早知如此，我宁可当个修表匠！”广义相对论空间和时间的性质不仅
12、取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。爱因斯坦曾说道：“牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰，您所创造的许多观念直到今日都仍在引导我们的物理思维。虽然我们知道，当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。”思考：1、爱因斯坦推翻了牛顿的什么理论？2、更抽象的新观念指什么？3、是全盘推翻吗？19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件：X射线、放射性、电子。人们研究的领域深入微观世界。下面有请普朗克组给大家展示普朗克的贡献。观看实验图片，加热到不同温度的物体发出不同颜色的光。1900年，为了解决热辐
13、射理论上的疑点，德国物理学家普朗克提出了量子假说：辐射像物质一样，是由具有能量的基本单位量子来实现的。在量子假说的基础上，1905年，爱因斯坦成功解释光电效应，1913年，玻尔提出有关原子的量子理论，20世纪30年代，量子力学建立起来。探究与提升：回顾近代和现代物理学发展的历程，谈谈你对科学的认识3、展未来震撼世界的认知革命观看现在世界科学的飞速发展图片。物理学的进展正是不断打破权威的过程！我们要敢于追求真理，打破权威！【课堂总结】伽利略开创了以实验事实为依据的近代科学，在伽利略的基础上，牛顿创立了经典力学，解释了宏观物体在低俗状态下的现象，爱因斯坦创立相对论，解释了物体在高速状态下的现象，普朗克提出量子假说，解释了物体在微观世界的现象。经典力学、相对论、量子论之间的关系。经典力学改变了自古代中世纪以来人们的认识论和方法论；相对论发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中；量子论与相对论一起，构成了现代物理学的基础。
