人民版必修3 近代物理學(xué)的奠基人和革命者 教案2.docx

一 近代物理學(xué)的奠基人和革命者教學(xué)目標(biāo)：1.知識(shí)與能力了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容;知道量子論和相對(duì)論的創(chuàng)立者;認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)、量子論和相對(duì)論在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位和意義。2.過(guò)程與方法通過(guò)學(xué)習(xí),初步學(xué)會(huì)從材料中提煉有效信息,解答相關(guān)歷史問(wèn)題的方法。3.情感態(tài)度價(jià)值觀通過(guò)閱讀有關(guān)牛頓、愛(ài)因斯坦等科學(xué)家的生平事跡,領(lǐng)悟他們不迷信權(quán)威、為科學(xué)不斷探索的進(jìn)取精神,提高科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn):感受牛頓、愛(ài)因斯坦等科學(xué)家不迷信權(quán)威、為科學(xué)和真理而不斷探索創(chuàng)新的進(jìn)取精神難點(diǎn):初步認(rèn)識(shí)相對(duì)論的基本概念教學(xué)過(guò)程：有人戲說(shuō)“三個(gè)蘋果改變了世界”,同學(xué)們,你們知道是哪三個(gè)蘋果嗎?亞當(dāng)夏娃的蘋果;牛頓的蘋果;喬布斯的蘋果第一個(gè)蘋果誘惑了夏娃,使人類有了道德。第二個(gè)蘋果砸醒了牛頓,使人類有了科學(xué)。第三個(gè)蘋果在喬布斯的控制下,讓人類有了生活。今天我們就借用這三個(gè)“蘋果”來(lái)學(xué)習(xí)這節(jié)課的內(nèi)容!“蘋果”的誘惑圣經(jīng)記載,亞當(dāng)夏娃受到誘惑,偷吃了智慧樹(shù)上的禁果,被上帝處罰,逐出伊甸園,生下了人。因此基督教認(rèn)為人一生下來(lái)就犯下原罪,如何才能贖罪呢?禁欲,克制欲望,信仰上帝,來(lái)世才能進(jìn)入天堂。這個(gè)故事實(shí)際上反映的是封建神學(xué)。為了打破封建神學(xué)的束縛,從14世紀(jì)開(kāi)始在西歐掀起了文藝復(fù)興,解放了人們的思想,推動(dòng)了近代自然科學(xué)的興起和發(fā)展。近代自然科學(xué)的主要奠基者就是牛頓,而牛頓的理論,和一個(gè)小小的蘋果引發(fā)的思考有關(guān)。“蘋果”的思考(ppt展示)專題七第一講近代物理學(xué)的奠基人和革命者。解讀標(biāo)題近代物理學(xué)的奠基人以誰(shuí)為代表?牛頓近代物理學(xué)的革命者的代表是?普朗克、愛(ài)因斯坦第一子目經(jīng)典力學(xué)體系(近代物理學(xué))第二子目量子論(現(xiàn)代物理學(xué))第三子目相對(duì)論(現(xiàn)代物理學(xué))那么,牛頓為何被稱為物理學(xué)的奠基者?普朗克、愛(ài)因斯坦為何被稱為近代物理學(xué)的革命者?請(qǐng)同學(xué)們看預(yù)習(xí)案,整理回顧教材知識(shí)點(diǎn)。(2分鐘)好了,對(duì)于書上的基礎(chǔ)知識(shí)都比較簡(jiǎn)單,下面我們就用三個(gè)選擇題來(lái)檢測(cè),看大家是否真的掌握:1. 英國(guó)數(shù)學(xué)家懷特海在科學(xué)與近代世界中寫到:“近代力學(xué)體系的全部發(fā)展過(guò)程剛好占了兩個(gè)世紀(jì)。它從伽利略開(kāi)始,到牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理為止。伽利略跨出了第一步,找到了正確的思維道路?！薄百だ钥绯隽说谝徊健笔侵?( )a. 使用觀察實(shí)驗(yàn)和推理的研究方法b. 指出了經(jīng)典力學(xué)絕對(duì)時(shí)空觀的錯(cuò)誤c. 指出了外力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因d. 認(rèn)為時(shí)間和空間不能離開(kāi)物質(zhì)獨(dú)立存在2.把普朗克的量子論推廣到光學(xué)中,成功地解釋了光電效應(yīng),得出了光具有波粒二象性的科學(xué)家是( )a.牛頓 b.達(dá)爾文 c.愛(ài)因斯坦 d.普朗克3.第一次闡述四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系這一重要思想的科學(xué)理論是 ( )a.牛頓力學(xué) b.量子力學(xué) c.廣義相對(duì)論 d.狹義相對(duì)論看來(lái)基礎(chǔ)知識(shí)同學(xué)們都掌握的比較好了,下面我們就一起走進(jìn)牛頓的世界。(一)牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的建立牛頓很“?！?1669年26歲的牛頓擔(dān)任教授(劍橋大學(xué))。29歲被接納為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,1703年被選為皇家學(xué)會(huì)主席24年,1705年受封為爵士。在所有的自然科學(xué)家中,牛頓是獲得這一榮譽(yù)的第一人。 1727年在倫敦去世,葬在威斯敏斯特教堂,終年84歲。為紀(jì)念牛頓,特地用他的名字來(lái)命名力的單位,簡(jiǎn)稱“?！?國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)決定把662號(hào)小行星命名為牛頓小行星。1727年,85歲高齡的牛頓在出席皇家學(xué)會(huì)例會(huì)后突然病倒,上至英國(guó)國(guó)王,下至普通市民,大家都在關(guān)注著他的病情,報(bào)界每時(shí)每刻都在向外界報(bào)道著他的身體狀況。在最后時(shí)刻,有位朋友握著牛頓的手說(shuō)道:“你是我們這個(gè)時(shí)代的偉人。”當(dāng)他聽(tīng)到“偉人”這兩個(gè)字眼時(shí)便搖搖頭說(shuō):“不要那么說(shuō),我不知道在別人看來(lái),我是什么樣的人,但在我自己看來(lái),我不過(guò)就像是一個(gè)在海濱玩耍的小孩,為不時(shí)發(fā)現(xiàn)比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對(duì)于展現(xiàn)在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)?！迸赃呌钟腥苏f(shuō)到:“在我們這個(gè)時(shí)代,您已經(jīng)超越了所有人,您走得最遠(yuǎn)?！薄芭?不,你們過(guò)譽(yù)了,假如說(shuō)我比笛卡爾看得遠(yuǎn)些,那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募绨蛏稀闭f(shuō)完這段話,他平靜的閉上了雙眼。牛頓的臨終遺言被翻譯成各國(guó)語(yǔ)言,在世界各地流傳,感染了一代一代的青年。牛頓在臨終前說(shuō),他撿到的是一些美麗的貝殼和光滑的卵石。根據(jù)課本回答,牛頓撿到了哪些美麗的貝殼和光滑的卵石?內(nèi)容:慣性定律、加速定律、作用力和反作用力定律、萬(wàn)有引力定律正確,其實(shí)牛頓在數(shù)學(xué)、光學(xué)、天文學(xué)方面也有很大的成就,同學(xué)們下去可以再了解一下。2.牛頓為什么能夠撿到美麗的貝殼?(學(xué)生結(jié)合課本p120二三段及資料卡片,討論后回答)材料一:“我之所以比別人看得更遠(yuǎn),是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟??！辈牧隙?有一次,他在向一位姑娘求婚時(shí)思想又開(kāi)了小差,他腦海了只剩下了無(wú)窮量的二項(xiàng)式定理。他抓住姑娘的手指,錯(cuò)誤的把它當(dāng)成通煙斗的通條,硬往煙斗里塞,痛得姑娘大叫,離他而去。牛頓也因此終生未娶。他馬虎拖沓,曾經(jīng)鬧過(guò)許多的笑話。有一次,他請(qǐng)朋友吃飯,當(dāng)飯菜準(zhǔn)備好時(shí),牛頓突然想到一個(gè)問(wèn)題,便獨(dú)自進(jìn)了內(nèi)室,朋友等了他好久還是不見(jiàn)他出來(lái),于是朋友就自己動(dòng)手把那份雞全吃了,雞骨頭留在盤子,不告而別了。等牛頓想起,出來(lái)后,發(fā)現(xiàn)了盤子里的骨頭,以為自己已經(jīng)吃過(guò)了,便轉(zhuǎn)身又進(jìn)了內(nèi)室,繼續(xù)研究他的問(wèn)題。材料三:牛頓去世后,因?yàn)樗艹龅呢暙I(xiàn),獲得了國(guó)葬的禮遇,并被安葬在威斯敏斯特教堂(原為英國(guó)歷代國(guó)王墓地)。為他抬棺材的是兩位公爵、三位伯爵以及大法官。法國(guó)著名哲學(xué)家伏爾泰當(dāng)時(shí)正在英國(guó)訪問(wèn),他目睹了牛頓的葬禮,十分感嘆牛頓所獲得的殊榮。他是這樣描寫的:“他是像一位深受自己的臣民愛(ài)戴的國(guó)王一樣被安葬的。在他之前,是沒(méi)有哪一位科學(xué)家享受如此殊榮的。在他之后,受到如此厚葬的也將會(huì)是屈指可數(shù)的。”原因:(1)前人奠基:伽利略、笛卡爾、開(kāi)普勒(2)個(gè)人努力:善于總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn);科學(xué)的方法(定量試驗(yàn)、微積分計(jì)算)、獨(dú)特的思考方式(蘋果的故事)、其他優(yōu)秀品質(zhì)等(勤于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣;虛懷若谷的謙虛態(tài)度;永無(wú)止境的探索精神)(3)社會(huì)環(huán)境:國(guó)民及政府對(duì)科學(xué)的尊重和重視(學(xué)法指導(dǎo))以后碰到某科學(xué)家取得成就的原因,就從這三個(gè)方面去考慮。牛頓自己認(rèn)為僅僅撿到了貝殼和卵石,那么別人是怎么看的呢?結(jié)合p121圖片1答:牛頓像神一樣偉大,改變了世界。3.那么牛頓力學(xué)體系的建立有何意義呢?(學(xué)生回答,找關(guān)鍵句和詞“系統(tǒng)、合理、第一次”)意義:牛頓力學(xué)體系對(duì)自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)、合理的說(shuō)明,從而完成了人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合。(第一句和后面三句是總分關(guān)系)說(shuō)他是合理的,書上舉了一個(gè)很好的例子來(lái)說(shuō)明,什么的發(fā)現(xiàn)?看書上的漫畫,是怎么發(fā)現(xiàn)的?用的是萬(wàn)有引力定律。過(guò)渡:19世紀(jì)經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到巔峰狀態(tài),在人們心目中,經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)達(dá)到近乎完美的程度。有的物理學(xué)家表示:“19世界將物理大廈全部建成,今后物理學(xué)家只是修飾和完美這座大廈?！边@時(shí),年輕的德國(guó)人普朗克和他的老師發(fā)生了一段對(duì)話:普朗克:“老師,我準(zhǔn)備把我的一生都獻(xiàn)給物理理論學(xué)!”老師:“年輕人,物理學(xué)是一門已經(jīng)完成了的學(xué)科,不會(huì)再有多大的發(fā)展,把一生都獻(xiàn)給這門學(xué)科,太可惜了?！睂?duì)普朗克和老師的話你們?cè)趺纯?(學(xué)生發(fā)言)(大膽質(zhì)疑、勇于探索)在這些精神的推動(dòng)下,普朗克創(chuàng)立了量子論。(二)量子論1.誕生標(biāo)志:1900年,關(guān)于正常光譜能量分布定律的理論2.意義:量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念,使物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大變革。(從宏觀世界深入到微觀世界)教師:量子論確實(shí)深?yuàn)W難懂,甚至連量子論奠基人之一的玻爾都說(shuō):“如果誰(shuí)不為量子論而感到困惑,那他就是沒(méi)有理解量子論?！钡€有比量子論更難理解的理論,那就是愛(ài)因斯坦的相對(duì)論。(三)相對(duì)論有一次,愛(ài)因斯坦與著名演員卓別林一起出席一個(gè)宴會(huì),他們都受到了熱烈的歡迎。卓別林對(duì)愛(ài)因斯坦開(kāi)玩笑說(shuō):“大家歡迎我是因?yàn)樗麄兌寄芾斫馕?大家歡迎你是因?yàn)樗麄兌疾焕斫饽?。”在相?duì)論提出之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里只有兩個(gè)人能夠理解,一個(gè)是格羅斯曼,另一個(gè)是愛(ài)因斯坦。今天我們僅理解了相對(duì)論的20%,還有80%看100年后的人類能否理解,他的理論太超前了。今天我們就從概念上簡(jiǎn)單了解愛(ài)因斯坦的相對(duì)論。相對(duì)論分為狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論1.狹義相對(duì)論:時(shí)間和空間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)有關(guān),隨著物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。例子:愛(ài)因斯坦曾經(jīng)風(fēng)趣地對(duì)一名男青年說(shuō):“我打個(gè)比方,比如你屁股坐在火爐上烤和坐在公園柳蔭下與女士談情說(shuō)愛(ài),那么,同樣的時(shí)間你覺(jué)得哪一個(gè)更長(zhǎng)?”男青年說(shuō):“當(dāng)然坐在火爐上烤的時(shí)間覺(jué)得長(zhǎng)久?！睈?ài)因斯坦說(shuō):“這就是我的相對(duì)論內(nèi)容?！边@個(gè)故事形象地說(shuō)明了時(shí)間是相對(duì)的。高速運(yùn)動(dòng)的直尺(空間是相對(duì)的)。而且時(shí)間的快慢和物體的運(yùn)動(dòng)速度成反比,速度越快,時(shí)間就越慢,速度達(dá)到光速,時(shí)間就停止了,當(dāng)速度超過(guò)光速,時(shí)間就會(huì)倒流。也就是說(shuō),只要你的速度超過(guò)光速,你就真正實(shí)現(xiàn)了穿越。2.狹義相對(duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系?(1)否定牛頓力學(xué)中的絕對(duì)時(shí)空觀(2)反映了物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律,是對(duì)牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展1916年,愛(ài)因斯坦又把適用于勻速運(yùn)動(dòng)體系的狹義相對(duì)論推廣到加速運(yùn)動(dòng)的參考系中建立了廣義相對(duì)論。3.廣義相對(duì)論:(學(xué)生閱讀)物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的,而是彎曲的,空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況,空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場(chǎng)強(qiáng)度?？臻g、時(shí)間不是獨(dú)立的實(shí)在,它們是物質(zhì)存在的形式。廣義相對(duì)論提出了三大預(yù)言(幻燈片展示),這三大預(yù)言都已經(jīng)被證實(shí)是正確的,今天我們也一起來(lái)領(lǐng)略一下相對(duì)論的奧妙之處。請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真看,思考這個(gè)視頻證明了那個(gè)預(yù)言。(播放視頻)愛(ài)因斯坦不但是卓越的物理學(xué)家,而且是一個(gè)反對(duì)霸權(quán)侵略、反對(duì)法西斯迫害的堅(jiān)強(qiáng)勇士。第一次世界大戰(zhàn)期間,他就起草了反戰(zhàn)宣言,并周游世界進(jìn)行訪問(wèn)、演講。第二次世界大戰(zhàn)期間,深受納粹政府迫害的愛(ài)因斯坦,對(duì)侵略者的憎恨和對(duì)和平的向往與日俱增。為了讓世人早日從德意日的踐踏下解放出來(lái),他寫信給美國(guó)總統(tǒng)羅斯福,建議美國(guó)制造原子彈,搶在德國(guó)前面消滅它。美國(guó)于1945年搶先制造并成功地試爆了第一顆原子彈后,又將兩顆原子彈分別投在日本的廣島、長(zhǎng)崎兩個(gè)城市,造成了大量無(wú)辜平民的死亡。此舉,使愛(ài)因斯坦無(wú)比憤怒,對(duì)美國(guó)政府的倒行逆施感到震驚,并對(duì)自己曾給美國(guó)政府寫信造原子彈之事感到十分懊悔。之后,他堅(jiān)決投入到反對(duì)原子彈屠殺的斗爭(zhēng)中,并對(duì)美國(guó)的原子彈外交政策進(jìn)行強(qiáng)烈抗議和堅(jiān)決抵制。劉順航反戰(zhàn)科學(xué)家愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦的這些行為體現(xiàn)出了他怎樣的精神和態(tài)度呢?(反對(duì)侵略、維持和平事業(yè)所表現(xiàn)出來(lái)的)不屈不撓的斗爭(zhēng)精神;科技發(fā)展應(yīng)為人類的和平與幸福服務(wù)的態(tài)度。過(guò)渡:從牛頓的經(jīng)典力學(xué)到普朗克的量子論再到愛(ài)因斯坦的相對(duì)論,科學(xué)在不斷發(fā)展、完善,科學(xué)的發(fā)展改變了世界,改變了人類的生活,而同學(xué)們體會(huì)最深的可能就是喬布斯的蘋果帶給我們的改變。蘋果的魅力蘋果公司的創(chuàng)立者是?(介紹喬布斯)(ppt展示)1976年4月1號(hào),21歲的喬布斯與26歲的斯蒂夫沃茲尼亞克在自家的車房里成立了蘋果公司。1980年12月12日,蘋果公司股票公開(kāi)上市1985年4月經(jīng)由董事會(huì)決議撤銷了他的經(jīng)營(yíng)大權(quán),1985年9月17日憤而辭去蘋果公司董事長(zhǎng)。1996年12月17日,全球各大計(jì)算機(jī)報(bào)刊幾乎都在頭版刊出了“蘋果收購(gòu)next,喬布斯重回蘋果”的消息。1999年10月ibook奪得“美國(guó)消費(fèi)類便攜電腦”市場(chǎng)第一名,還在時(shí)代雜志舉行的“1999年度世界之最”評(píng)選中,榮獲“年度最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”。教師:1976年,喬布斯創(chuàng)立了蘋果公司,當(dāng)時(shí)他只有21歲。蘋果公司自成立之后就迅速發(fā)展,很快成為行業(yè)領(lǐng)軍人物,雖然期間有些波動(dòng),但沒(méi)有改變它追求世界之最的目標(biāo)。1999年,ibook奪得“美國(guó)消費(fèi)類便攜電腦”市場(chǎng)第一名。2012年8月21日,蘋果成為世界市值第一的上市公司。2003年,喬布斯被查出患胰腺癌,