1、第11课物理学的重大进展一、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。二、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】单元导入：阅读单元序言和课文标题回答：1、 文艺复兴和科学发展之间有什么关系？2、 这一单元见了哪些方面的科技成就？3、 科技发展与社会进步之间的关系及具体表现？单元结构（PPT）：科技历程：文艺复兴，思想解放科学勃兴，进展辉煌转化生产，科技革命新课导入：图片展示伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克图像问题：他们分别是什么人？有什么贡献？讲述新课：一、经典力学：1、经典力学的重要奠基者
3、伽利略图片展示：亚里斯多德及物理学观点贡献伽利略斜塔实验问题导学：问题一：亚里斯多德名言？研究领域和贡献？“吾爱吾师但吾更爱真理”；自然界和人类社会；古希腊最博学的人；逻辑论证系统和物理学（材料）问题二：与中世纪的亚里斯多德的力学学说相比，伽利略的主要贡献在哪里？他是在怎样的背景下取得了这些成就的？问题三：哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙，怎样认识伽利略在世界科学史上的地位？（1）背景：文艺复兴运动的影响，即解放了人们的思想，推动了科学研究。（2）成就：创立科学的研究方法：实验和观察。物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人
4、，证明了哥白尼“日心说”的正确性。【合作探究】1：你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键途径是什么？你有何启示？途径：实验、计算。启示：实践是检验真理的唯一标准。（3）、意义：大大改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念，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，为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。自由落体定律的发现是伽利略把科学实验和理性思维相结合解决物理学问题的典范。它不仅发现了物体下落运动的客观规律，而且为人类认识自然找到了一条正确的途径和方法，因此，现在人们称伽利略为物理学之父。正是由于伽利略创立的科学方法，物理学研究才走上正确道路。伽利略在天文学上的发现和观点，摧毁
5、了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。过渡：伽利略是力学的奠基者，他在世时曾预言“一门广博精深的科学已经启蒙。我在这方面的工作只是它的开始，那些比我更敏锐的人所用的方法与手段将会探索到各个遥远的角落。”那个比他更敏锐的人就是牛顿。在伽利略研究的基础上，英国科学家牛顿进一步研究，创立了经典力学体系。2、牛顿创立经典力学课件展示:牛顿图像及介绍问题一：牛顿为什么会赢得掌声不断，鲜花无数？牛顿的科学贡献是什么？其理论诞生的时间、标志、内容和特点分别是什么？课件展示:海王星发现；工业革命的成就问题二：看教材P55页第一段并结合牛顿所处的时代，概括牛顿经典力学的创立有和意义？问题三：为什么说牛顿经典力学
6、的创立标志着近代自然科学的形成？问题四：中国传统科技和近代自然科学在研究方法上有何区别？经验-实验；综合-分析；应用-抽象（1）标志：1687年牛顿发表自然哲学的数学原理，提出物体运动三大定律和万有引力定律。惯性定律、比例定律、作用与反作用相等定律。（2）特点：以实验为基础，以数学为表达形式。（2）意义：经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。经典力学体系具有科学性和预见性：牛顿力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义，根据牛顿力学体系，人们发现了海王星和冥王星。促进了人类的思想解放，把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系之中，正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，实现了自然
7、科学的一次大综合，是人类认识自然界的一次大飞跃。促进了英国工业革命的产生。（蒸汽时代）（3）局限性：建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上，认为存在绝对静止和绝对时间，然而，随着科学的飞速发展，物理学出现一系列新现象，无法用经典力学来解释高速运动的微观粒子发生的现象，这使其陷入危机，面临着挑战【探究学习】引导学生比较中国古代的传统科技与西方的近代科学的主要区别。【质疑与思考】：以牛顿的理论为代表的经典物理学理论是不是就绝对正确、无所不能的呢？牛顿力学体系的建立既有巨大的意义，也有其局限之处。经典力学体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上，认为存在绝对静止和绝对时间，然而，随着科学的飞速
8、发展，物理学出现一系列新现象，无法用经典力学来解释高速运动的微观粒子发生的现象，这使其陷入危机，面临着挑战。爱因斯坦的相对论正是在这一背景下产生的。狭义相对论发表100周年，也许全世界只有几十个人能完全理解他的真谛，但这并不能掩盖相对论对人类生活的巨大改变。 二、爱恩斯坦创立相对论：课件展示：爱因斯坦图像及介绍问题一：艾因斯坦如何发展了物理学？其理论的主要内容有哪些？课件展示：爱因斯坦图对牛顿评价问题二：相对论的提出有何意义？有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被抹掉了，爱因斯坦如何评价牛顿？你同意哪种观点？说出你的理由课件展示：爱因斯坦图“窥见上帝和人间秘密”；大脑被保留；对原子弹研
9、制的担忧。问题三：爱因斯坦是如何“窥见了人间秘密”的?这体现了科学家的什么精神?高度的社会责任感(人道主义者)1、历史背景：（1）19世纪科学得到了飞速发展；（2）19世纪末出现了“物理学危机”经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，存在着绝对的静止和绝对的时间。这与人们的一般看法一致。但到了19世纪，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。2、相对论的提出及主要内容：（1）提出：20世纪初，刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为论动体的电动力学的文章，提出了著名的相对论，引发了二十世纪物理学的另一场革命。（2）内容：相对论包含狭义相对论和广义相对论。狭义相对论认为，物体运动时，
10、质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。广义相对论认为，空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。【合作探究】2：狭义相对论和广义相对论的区别狭义相对论讨论的是匀速直线运动的参照系（惯系参照系）之间的物理定律，广义相对论则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。奠定了经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自
11、然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论最著名的推论是质能公式，它可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。3、意义：（1）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。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。（2）爱因斯坦的相对论也发展了牛顿力学，将牛顿力学概括在相对
12、论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。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。【合作探究】3：阅读P56【学思之窗】，你认为应该怎样评价牛顿和爱因斯坦的贡献？牛顿确立了万有引力定律和运动三定律，之后光学、电磁学等与力学进一步统一，大大推动了物理学的发展，牛顿力学研究的是宏观世界。爱因斯坦打破了牛顿以来传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理，191
13、6年爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。爱因斯坦的相对论发展了牛顿力学，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。课件展示：1955年 4月18日因主动脉瘤破裂逝世于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼： 我们全都获益不浅， 全世界都感谢他的教诲； 那专属他个人的东西， 早已传遍广大人群。 他像行将陨灭的彗星， 光华四射， 把无限的光芒同他的光芒永相连结。他的主治医生贺维博士认为如
14、此伟大的大脑，应该进行研究，所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来，并切成200片带走。但至今没有结论。教师简介爱因斯坦本人对成功秘诀的概括“A=X+Y+Z问题四：你认为爱因斯坦成功的秘诀是什么？过渡课件展示：19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度。这时，年轻的普朗克和他的老师发生了一段对话：普朗克：“老师，我准备把我的一生都 献给物理理论学！”老师：“年轻人，物理学是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展，把一生都献给这门学科，太可惜了。”【质疑与思考】：那么，物理学是不是一门已经完成了的学科，不会再有多大的发展呢？三、量子论的诞生与发展：采用学生自学的
15、形式，让学生自己去归纳学习要点。1、诞生的背景：（1）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。（2）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。量子论在这种背景下诞生。2、量子论的诞生、发展和量子力学：（1）诞生：1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，宣告了量子论的诞生。普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔物理学奖。（2）发展：爱因斯坦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。丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，创立了原子结构的理论。经过这些科学家的共同努力，到
16、20世纪30年代量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。过渡：今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。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。3、量子论和量子力学的影响：（1）量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。（2）量子论与相对论一起构成现代物理学的基础，并弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。（3）推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认
17、识世界的角度和方式。小结：相对论和量子论是现代物理学的两大支柱，共同构成了经典物理学的基础。这两种理论的提出，解决了经典物理学在微观领域及宏观世界方面所面临的问题。，改变了人们看世界的方式和角度，它们不仅对物理学本身，对自然科学，而且对人类的思维都产生了重大影响。【课堂总结】一、请记住爱因斯坦的话吧：“没有能独立思考和独立判断的有创造性的个人，社会的向上发展是不可想象的。”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。二、物理学的发展给了我们什么样的启示？敢于质疑；勇于创新；实践出真知布置作业： 教学反思：
