1、一一 近代物理学的奠基人和革命者近代物理学的奠基人和革命者 学习内容分析学习内容分析 1.1.课标要求课标要求 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、 量子论的主要内容，认识其意义。 2.学科内以及学科间的相互关联及衔接学科内以及学科间的相互关联及衔接 这一课的内容涉及物理学，高中物理对伽利略、牛顿、普朗克、爱因斯坦的理论都有讲 述，尤其是牛顿力学三大定律和万有引力定律。作为历史老师，讲述某一科学家的事迹或某 一重大科技发明时宜粗不宜细。 我们可以把重点放在评述它们在历史上的地位、 作用和影响。 对于本课的教学，建议联系以前所学内容，补充经典力学体系
2、的创立的历史因素。影响经典 力学体系的创立的历史因素有：文艺复兴、宗教改革、地理大发现等，可以联系必修三专题 六第二课“人性的复苏” 、 “人性的启蒙” 、 “与上帝的直接对话” ，必修二专题五第一课“开 辟文明交往的航线” 、 “文明的链接” 。也可以增加一些科学家的具体事迹，让学生感悟他们 历尽艰辛、不断探索、孜孜以求的科学精神。通过这些实际的例子，使同学们了解到个人想 取得成功，对人类做出较大贡献，必须有刻苦的精神、强烈的求知欲和对真理的执着追求。 教学目标设定教学目标设定 （1）知识与能力知识与能力 了解牛顿力学体系、量子力学、相对论的基本内容。了解物理学发展的基本线索，认识 其发展的
3、阶段特征和在自然科学发展中的地位。认识科学进步是在前人科技成果的基础上， 从理论上进行创新，构建新的理论、概念体系。 （1） 过程与方法过程与方法 本科内容理论性强，教师的引导和指导至关重要。但也要避免讲授式的教学，教师要尽 可能激活学生的知识储备，发挥学生的能动性，通过小组合作探究、情景模拟、文字和图片 材料分析比较法等，让学生听、看、讲、想、做、动、静等要素组合式教学防止教学过程教学过程中 的疲劳，保证教学的有效性。 （3）情感、态度与价值观情感、态度与价值观 通过本课的学习，培养学生对科学的热爱之情，了解科学创新的基本条件。通过对物理 学不断发展的学习，培养学生关注科技进步的习惯，培养学
4、生尊重科学的意识。通过本课的 学习，培养自己正确的自我意识，认识到科技发展中没有绝对权威。 教学策略设计教学策略设计 本课的重点是了解经典力学的主要内容， 认识到科学家的理论在近代自然科学发展历史 中的历史地位和贡献。 认识人类认识的发展过程。 难点是认识物理学理论创新的思想源泉和 方法，了解科学技术与社会发展之间的关系。 授课设计几个教学活动教学活动突破重点和难点。1、展现近现代四位物理学家的头像，让学生 合作讨论这四位科学家分别是谁，他们各有什么贡献？2、请学生设计有关牛顿和爱因斯坦 的对话。3、通过让学生说科学伟人的故事、名言等形式归纳出科学家成功的共同因素。4、 2005 年是世界物理
5、年，让学生畅所欲言，谈谈物理学的未来：21 世纪物理学还会有重大的 发现吗？ 教学过程设计教学过程设计 导入新课导入新课 ：（多媒体课件打出庄子的名言） 。 古代， 中国哲人庄子曾提出“判天地之美， 析万物之理”的人生追求，今天，这一追求演化成了一门具体的学科物理。物理是现代 工业的基础，没有物理，就没有高度发达的物质文明。 16 世纪中期以来，受文艺复兴的影响，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，人类开始 进入一个前所未有的实验科学的时代，物理学的新时期从此开始了。经过几个世纪的发展， 物理学已经成为一门有众多分支的、 令人尊敬和热爱的基础科学。 今天我们要学习的就是从 17 世纪到 20 世纪
6、初物理学的重大进展。 （多媒体课件打出近现代四位物理学家的头像）（多媒体课件打出近现代四位物理学家的头像）问：这四位科学家分别是谁，他们各有 什么贡献？（由（由 4 4 至至 6 6 人合作小组通过阅读教材、交流探讨、梳理知识脉络、概括要点完人合作小组通过阅读教材、交流探讨、梳理知识脉络、概括要点完 成表格。同时教师用多媒体打出物理学重大进展的主要成就及意义表。 ）成表格。同时教师用多媒体打出物理学重大进展的主要成就及意义表。 ） （设计思路：通过此表让学生对近代物理学的发展脉络有个大概的理解，使学生形成（设计思路：通过此表让学生对近代物理学的发展脉络有个大概的理解，使学生形成 整体认识。 ）
7、整体认识。 ） 在学生阅读、讨论、交流的基础上，教师强调指出（多媒体打出）（多媒体打出）四位科学家在物理学 发展史上的地位：伽利略是经典力学的奠基者，牛顿是经典力学的创立者，普朗克的量子论 和爱因斯坦的的相对论则构成了现代物理学的基本理论框架。 （多媒体打出文字材料）（多媒体打出文字材料）一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：“在我们这一时代 的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最光辉的巨星之 一。”“他也许比牛顿更伟大，因为他于科学的贡献，更加深入的进入了人类思想要领的结 构中”。 学生讨论：说说爱因斯坦的相对论和牛顿的力学体系的关系。从中你得到什么启示？ 教师
8、总结： 爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观， 指出时间和空间不是绝对不变 的，而是随物质运动而变化。但狭义相对论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。牛顿所创立的概念，至今仍然是指导物理学的重要思想 。启示：科学理论 在不断完善和创新。人类对客观规律的认识不断深入。 （多媒体打出：讲一讲（多媒体打出：讲一讲请学生设计有关牛顿和爱因斯坦的对话） 教师： “牛顿和爱因斯坦，一个是经典时代的灵魂，一个是以量子力学和相对论为核心的 现代物理学的化身。 ”我们假设时空差距如此之大的两位巨人邂逅，
9、进行对话。请你根据所 学知识合理设计对话内容和结果。 （提示：牛顿起先对自己的绝对时空充满信心，但是随着 讨论的深入，他逐渐接受了相对论。 ） （说明：此设计意在通过学生自己的探究而不是教师的讲授来加深他们对牛顿的经典力 学和爱因斯坦的相对论理论的理解。 在此过程中允许学生对问题有自己特殊的见解。 教师要 尊重学生的个性化表现，为学生个性发展留出充分的发展空间，鼓励学生的批判性思维，独 立思考与感悟。但估计因学生的知识储备有限，难以进行合理的设计，所以教师最好在课前 提供相关材料让学生有所准备并借助同学之间的互助来完成） （多媒体打出“论一论” ）（多媒体打出“论一论” ）如果有人问你爱因斯坦
10、和牛顿哪一个是更伟大的物理学家，哪 一个对人类作出了更大的贡献。你一定会觉得莫名其妙，用句俗语，这就叫关公战秦琼。不 过 2005 年英国皇家学会(Royal Society)刚刚结束了这场争论，并用投票的方式决定了谁更 利害，牛顿获得了全面的胜利，不论是专家还是公众都把更多的支持给了牛顿。那么，你会 把票投给谁呢？请说明理由 。 （说明：此设计可以是学生个别自由回答，也可以分组进行辩论。无论学生支持哪位科 学家，只要言之有理，教师都要加以肯定。此环节意在使学生认识两个科学家和他们创立的 理论在近代自然科学发展史中的历史地位及贡献。 ） （多媒体分别打出牛顿和爱因斯坦的贡献）（多媒体分别打出牛
11、顿和爱因斯坦的贡献） 牛顿的主要贡献： 经典力学创建者 微积分的创建者 光学的主要奠基人 教师总结：牛顿是整个物理学及近代自然科学的奠基人，在很多领域都作出了划时代 的贡献近代物理可以说是对牛顿经典物理学的重要修正，但我们必须承认，近代物理，不论 是量子力学，还是相对论仍然是深深地植根于经典物理学之上。通俗地说，今天我们要学习 物理学，第一步仍然是要从牛顿的物理学开始学习，而没有任何其他替代途径。 爱因斯坦的主要贡献： 狭义相对论创建者 广义相对论创建者 量子力学奠基者 教师总结：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，而且说明，无论是空间还是
12、时间都不可能单独发生变化，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及其深远的影响。 爱因斯坦是现代物理学(相对论和量子力学)的奠基人 。 联合国大会将 2005 年定为 “国际物 理年” 。正是为了纪念爱因斯坦及其所象征的现代物理学萌芽 100 周年。 （多媒体打出“说一说” ）（多媒体打出“说一说” ）物理学漫长的发展史犹如群山万壑，令无数人仰视并倾倒的巅 峰无疑当属牛顿和爱因斯坦。 那么他们取得非凡成就的原因是什么呢？让我们追踪他们的成 长之路去探寻科学伟人的成功之路。 通过
13、让学生说科学伟人的故事、名言等形式归纳出科学家成功的共同因素：好奇心，自 信心，坚持不懈，勤奋探索，坚强的意志，开拓创新和献身科学事业精神等。 （多媒体打出思考题）（多媒体打出思考题）有学者认为，从加俐略到爱因斯坦，17 世纪到 20 世纪的物理学经 历了三次理论上的革命。分析物理学取得重大进展的原因以及产生的影响。 学生交流讨论，教师指出：原因（1）生产力发展和社会发展的需求。 （2）人文主义和 理性主义的兴起解放了人们的思想。 （3）前人的研究成果。 （4）科学家们的个人天赋和不懈 努力。 影响主要表现在三个方面：一是对其他学科的影响，包括对既有学科的影响，如物 理学、生物学、化学向纵深拓
14、展；还包括在它的影响下出现了一些新的学科，如核物理、离 子化学、纳米科学、激光科学、高能物理学等。二是理论突破对科学技术和生产力产生巨大 的推动作用。理论上的突破创新很快发展为新兴的科学技术，转化为现实的生产力，引发了 一次又一次产业革命。 三是对思维观念的影响。 现代物理学向人们展示了与传统观念完全不 同的时空，并大大拓展了人类的认识领域和范围，彻底改变了人们的时空观念和认识论、方 法论，打破了同时性等僵化观念。 （多媒体打出“各抒己见” ）（多媒体打出“各抒己见” ）实施载人航天工程有力地推动了我国科技跨越式发展， 带动了相关科学技术的整体跃升形成了一批新兴产业， 对促进我国经济社会发展具
15、有十分重 大的意义。实践告诉我们，高度重视和充分发挥科学技术的重要作用，努力以科技发展的局 部跃升带动经济社会发展，是加快发展的一个重要途径。 胡锦涛在庆祝我国首次载人航天飞行圆满成功大会上的讲话 阅读上面材料，阐述你对科学技术与社会发展之间的关系。 学生回答基础上教师指出：科技是把“双刃剑” ，当人类合理而明智地利用技术时，给 人类带来许多恩惠；但是如果利用不当，甚至滥用，就会给人类带来诸如生态失衡、资源枯 竭等问题。人们有责任避免技术的滥用，既要大力发展和应用先进的科技，还必须细致分析 技术的正负效应，让技术更好地服务于人类。 （多媒体打出（多媒体打出 20052005 年世界物理年的，让
16、学生畅所欲言，谈谈物理学的未来：年世界物理年的，让学生畅所欲言，谈谈物理学的未来：2121 世纪物世纪物 理学还会有重大的发现吗？）理学还会有重大的发现吗？） （多媒体打出物理诺贝尔奖获得者德布罗意在物理学的未来一文中的话（多媒体打出物理诺贝尔奖获得者德布罗意在物理学的未来一文中的话“我们的知 识越发展，自然就越是以其多种表现证明它拥有无尽的财富；甚至在很先进的科学领域，如 物理学， 我们也没有理由认为我们已经“耗尽”了自然财富， 或者认为我们已经接近完整地 掌握了自然界的全部财富。 ” （多媒体打出）（多媒体打出）19 世纪末，当普朗克还是一个少年要考大学物理系时，物理学界普遍认 为：物理学
17、应该没有多少可以发展了，只剩下几朵乌云而已；关于这个世界的物理方面的疑 问，物理学家大多能给出相当准确的答案。一位物理老师对普朗克说：孩子！你生不逢时， 物理学已经没有多少问题可供你研究了。但是，正是这位少年普朗克在 20 世纪初研究黑体 辐射时提出了量子论，为现代物理学的发展奠立了第一块基石。一种颇具代表性的观点是， 目前物理学对宇宙的了解，包括猜想只有 4，而完全不知的竟占到了 70，例如，我们对 宇宙中的神秘能量暗能量和暗物质的了解有多少呢？我们知道的越多， 发现我们不知道的 也越多。这是人类的进步，时代的发展。物理世界等待着青年人去探索。 （多媒体打出（多媒体打出 20072007 你
18、物理诺贝尔奖的获得者的图片）你物理诺贝尔奖的获得者的图片）教师引导学生联系物理学家霍金 的成就，得出：物理学的重大发现此起彼伏，从来没有停止过，也不会停止。 “江山代有人 才出，各领风骚数百年” ，同学们，努力啊！ 课堂小结课堂小结 反思小结反思小结 1、 本节课设计多个教学活动来突破重点和难点，可以充分调动学生的学习积极性，激发学 生兴趣。但有些教学活动因为学生的知识储备量有限，要教师予以有效引导，或者在课 前提供相关材料让学生准备。在教学活动中教师要善于并及时总结，肯定学生的精彩发 言。 2、 本节课突出学生的主体性，把时间还给学生，把课堂变成真正的“学堂”。但教师要注 意基础知识的巩固落
19、实，可以采取多种形式多样的方法落实基础知识。 3、 本节课的有些内容学生在物理课和初中已经学过。教师在认真学习研读课程标准的 基础上， 大胆取舍教材内容， 课程标准 规定的内容要讲解清楚， 让学生理解透彻， 课 程标准以外的内容可以让学生自主学习或课外阅读；学生看得懂的教师就不要讲，否 则就是浪费时间，学生能发现的，教师就不要点明，否则就是限制了学生的发展。 在本节课学习中要善于引导学生养成自主、合作、探究学习的习惯等，要引导学生阅 读课外书籍、上网、复习初中知识，以便理解高中知识，建立专题模块学习的基础。在本课 中可以多采用小组互助的学习形式， 但在进行小组合作时要明确各自分工， 可以设置发言人、 记录人等，以免形成合而不作、讨而不论的情况。
