专题七 近代以来科学技术的辉煌
一 近代物理学的奠基人和革命者
【课程标准】 掌握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。
【教学目标】
1、知识与能力
掌握牛顿力学体系、量子力学、相对论的基本内容。
了解物理学发展的基本线索，认识其发展的阶段特征和在自然科学发展中的地位。
2、过程与方法
用材料比较法和阅读法概括物理学发展的线索。
结合科学进步的历程，讨论人类对宇宙的认识是不断加深的和有限的，了解一些科学创新的基本方法。
3、情感态度与价值观
通过对物理学不断发展的学习，培养自己关注科技进步的习惯，培养自己尊重科学的意识。
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。
【重点难点】
1、重点：经典力学的主要内容，知道相对论、量子论的主要内容。
2、难点：认识物理学理论创新的思想源泉和方法。
【自主学习】
【方法点拨】
【我的疑问】
一：认识历史上的飞跃---------17世纪 牛顿经典力学体系的建立
背景
受 运动的影响，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到实验科学的时代。
中世纪的欧洲， 的学说长期被奉为教条。
2、经典力学的重要奠基者 ---─伽利略的贡献:
（1）意大利科学家伽利略通过 、 和 创立了自由落体定律，从而推翻了亚里士多德的学说。为经典力学的建立奠定了基础。
（2）发明天文望远镜发现许多星体，证明了哥白尼“日心说”正确性(属于天文学成就)。
（3）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，标志着物理学的真正开端，被誉为“近代科学之父”。
3、经典力学的建立者--------------牛顿的贡献
（1）内容：17世纪末，得出 和 。又在 等人的基础上总结
出 定律。综合了 等人的研究成果，并运用他自己创立的微积分做计算工具导出 定律 。
经典力学体系的主要内容
（2）标志： 年 撰写的《自然哲学的数学原理》，总结了牛顿力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果，标志着经典力学的初步建立。
班级： 姓名 小组： 完成等级：
地位和作用：
1）基础：牛顿的运动三定律构成了 的基础，成为整个近代物理学的重要支柱；
2) 理论：牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，对自然界的 力学现象 做了系统的、合理的说明。完成了人类对自然界认识史上的 。
3）实践：使力学和天文学在理论上达到完备的程度,并得到应用和验证。根据万有引力定律，人们准确算出了 和 ，正确地解释了 。还发现了 。
4）标志：使科学摆脱神学束缚,19世纪进入全面繁荣时期,各自然科学理论体系纷纷建立. 的建立标志着近代科学的形成.
二：驱走乌云的太阳-------量子理论的诞生与发展
量子理论的诞生与发展─从普朗克到爱因斯坦
诞生
1)背景: 19世纪末，物理学界的重大研究课题是黑体辐射问题；
2)基础：1879年，奥地利物理学家 通过实验发现了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系；
3)诞生：1900年，德国物理学家 提出了著名的量子概念，并加以阐述，他在 《关于正常光谱能量分布定律的理论》 中阐述了自己的思想，标志着量子理论的诞生。
发展
1)1905年，德国科学家 ，把普朗克的量子理论推广到光学中，得出了光具有波粒二象性的结论。
2)1923年，法国物理学家 提出 理论 ，将量子论发展到一个新的高度。
3) 数年后,奥德物理学家建立量子力学。
影响
（1）量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导人们向 的各个层面进行深入探讨；
（2）量子理论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 的观念都发生重大变革。
三：爱因斯坦的“时空” ——相对论的提出
1、背景：
(1)19世纪科学技术得到飞速发展。
(2)经典力学无法解释高速运动微观粒子发生的现象。
2、提出与发展
?
1）、狭义相对论
2）、广义相对论
创立
?1905年，爱因斯坦发表《
》一文
?1916年，把狭义相对论推广到 运动的参考系中
内容
?时间和空间都与 有关，随着物质运动速度的变化而变化
（E=MC^2）
?物质存在的现实空间是弯曲的，空间的结构取决于 及其分布情况；空间、时间是物质存在的形式
意义
?反映的是物体 速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承与发展。
?第一次阐述了 空间和物质的分布相联系的重要思想。
思维升华 ： 多角度分析牛顿取得成就的原因。⑴具备了较好的经济基础。当时英国资本主义经济的迅速发展，为牛顿在科学方面的贡献创造了条件。⑵具备了较好的知识条件。开普勒和伽利略的研究成果，特别是伽利略的实验观察法和培根所倡导的唯物主义的科学研究法。⑶英国资本主义确立后，资本主义生产力的迅速发展对力学提出了迫切的要求。⑷牛顿在科学领域的探索精神和不畏艰辛，勇于牺牲的思想品质。
在合作中提升学习的兴趣 在探索中追求知识的真谛
意义
（1） 相对论的建立是对近代物理学理论框架的重大突破，深刻揭示了 和 的本质属性。爱因斯坦的相对论弥补了经典力学的不足，相对论是对经典力学的继承与发展。
（2）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。为原子弹爆炸提供理论基础。
（3）相对论同 论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。（现代物理学的两大支柱）
问 题 探 究
“牛顿和爱因斯坦到底谁更‘牛’”的探究
阅读材料，回答问题：
材料一 ?
艺术家笔下的牛顿像神一样在制定宇宙规律 海王星的发现（漫画）
材料二 由于牛顿证明了地上的力学也能应用于天上的星球，从而昭示了一种简单而统一的自然规律的存在，整个思想解放不禁为之亢奋。人们因此发现，原来整个错综复杂、扑朔迷离的自然界，不过是按某种法则晕妆的巨大的机械装置，而其中并没有上帝的地盘。于是传统的宗教信仰被动摇了，唯物主义思潮开始盛行。到18世纪后半期，欧洲的知识精英大多以对基督教持怀疑态度，此情况在法国尤其突出。极富幻想天分的法国人还自然地由自然界联想到人类社会。既然自然界有一个统一的规律，那么人类社会也绝不会例外。
——马克垚主编《世界文明史》
材料三 牛顿已发现了一个数学上能正视的根本的宇宙定律；这一定律可适用于整个宇宙，也可适用于最微小的物体。实际上，自然界好像一个巨大的机械装置，按照通过观察、实验、测量和计算可予以准确的某些自然法则进行运转。人类的各门知识都可分解为有理性的人所能发现的少数简单的、始终如一的定律。人们开始把牛顿的物理学分析方法应用于整个思想和知识领域，不仅应用于物理领域，而且应用于人类社会。
问题1：举例说明“经典力学体系在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证”。并从科学理论发展的视角出发，说说经典力学体系的重大意义。（提示：对力学现象而言；在近代自然科学理论体系中的地位；与其它科学学科之间的关系）
问题2：根据上述材料总结牛顿力学体系的特征有哪些？其局限性是什么？
材料四 1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》一文，在相对性原理和光速不变原理的基础上，创立了狭义相对论。他认为时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。这样，牛顿所说的绝对时间和绝对空间都不存在了，从而使作为绝对静止考察系的“以太”概念也就不再需要了。
材料五(?英国)?皇家学会会长汤姆逊致词说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许是最伟大的成就，它不是发现一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。”……。1921?年，爱因斯坦获得了诺贝尔奖。这奖来得十分不易，当时有不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获的奖章。结果评选委员会让爱因斯坦作为光电效应理论的创立者而获奖，相对论始终没有获诺贝尔奖。——吴国盛《科学的历程》
问题3：牛顿力学体系、狭义相对论和广义相对论的关系
项 目
区 别
关系（地位）
牛顿力学体系
与
狭义相对论
牛顿
宏观物体 运动的客观规律
狭义相对论打破绝对时间和绝对空间，
牛顿力学是相对论的一种特例。但不是
牛顿力学对全盘否定,而是继承和发展。
狭义
宏观物体 运动的客观规律
狭义相对论
与
广义相对论
狭义
适用于高速运动中的 运动体系
广义相对论第一次阐述四维时空和物
质分布相联系的的重要思想。
广义
适用于高速运动中的 运动体系
问题4：爱因斯坦的相对论问世后，牛顿的经典力学体系还能持续“牛”下去吗？判断，并说明理由。
思维升华： 相对论的提出是物理学上的巨大贡献，促进了核能的开发和利用。但核能是一把双刃剑，合理的利用核能将极大地造福人类，否则将会威胁世界和平甚至整个人类的生命财产安全。至今仍有许多国家违背国际公约，大搞核试验，威胁着世界和平。【规律总结】
从量子论和相对论的创立中我们可以得到什么启示？
（1）尊重事实，不迷信权威、勇于探索创新的科学精神。（2）认识科学发展并不是一帆风顺的，但科学终将战胜愚昧和迷信。（3）提醒我们不要被常识和日常经验所蒙蔽，要学会辩证地看问题。
（4）告诉人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程。
（5）没有学术的民主和思想的自由，科学就不会繁荣。
你说我讲，快乐课堂；你争我抢，放飞梦想
【当堂检测】（所用时间：5分钟）
【学后反思】
1、近代自然科学同古代科学相比的主要特征是
①实验验证 ②直观感受 ③数学表达 ④哲学思维
A、①② B、①③ C、②③ D、③④
2、同相对论理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架的是
A、万有引力定律 B、日心说 C、量子理论 D、牛顿力学理论
3、19世纪，英国科学家开尔文认为物理学晴朗的天空中还留有“两朵乌云”，这里“乌云”是指①热学的黑体研究 ②量子理论研究 ③光学中的“以太”研究 ④相对论的研究
A、①② B、①③ C、②③ D、③④
4、从经典力学到相对论的发展，说明:
①任何科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现；②人类对自然界的认识是随着时代前进而不断发展的；③人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律；④科学的发展是无止境的
A、①②③④ B、①②④ C、②③④ D、①②③
5、牛顿曾经说过：“如果说我看得远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”正是站在伽利略、开普勒等巨人的肩膀上，牛顿才建立起宏伟的经典力学大厦，这座大厦建立起来的标志是
A．《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》发表
B．《物种起源》发表 C．《自然哲学的数学原理》发表 D．《纯粹理性批判》发表
6、四十集香港电视连续剧《寻秦记》的男主角项少龙，从21世纪穿越时空回到了秦朝统一前。为这种文学艺术表现手法提供科学依据的是
A．基因改造工程 B．空间控制理论 C．相对论 D．量子论
7、近代物理学的发展，经历了从经典力学到相对论、量子论的发展过程，这表明（ ）
①科学的发展是无止境的 ②任何科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现 ③人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律 ④人类对自然界的认识是随着时代前进而不断发展的。
A．①②③④ B．①②④ C．②③④ D．①②③
（1）特征①注重实验。实验可以进一步揭示客观现象和过程之间的逻辑关系，并由此得出重要的结论。②力学体系的数学化。主要运用他创立的微积分做计算工具，这种数学化源于自然界内在的数学关系。（2）局限性：牛顿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。在牛顿力学中，存在着绝对的静止和绝对的时间。这种绝对的时空观符合人们的日常经验，但无法解释高速运动的物体运动的规律和微观世界中的粒子，这说明牛顿力学体系面临着危机和挑战。
探究一 近代自然科学兴起的原因
第一，资本主义生产的发展需要科技知识，又为科技发展奠定了物质基础，这是近代自然科学创立发展的社会前提。
第二，文艺复兴、宗教改革和资产阶级启蒙运动，为近代自然科学的诞生和发展奠定了思想基础。
第三，16－17世纪，伽利略、培根、笛卡儿等唯物主义思想家为近代自然科学研究创立了一般规律和经典方法。
第四，中国的四大发明、阿拉伯文化和希腊自然哲学传入西欧，开阔了人们的眼界，并为科学研究提供了丰富的材料。
第五，欧洲先进国家保护奖励科技发明，改革教育制度和专利制度，组织科研机构，推动了近代科学的创立和发展。由此可见，科技的进步离不开物质生产的发展、学术思想的自由、研究手段的进步、国家的重视。
探究二 牛顿力学体系与爱因斯坦相对论的关系如何？
（1）牛顿以天体运动和物体运动的规律为基础，提出了物体机械运动的三大定律和万有引力定律，它正确反映了宏观物体低速运动的规律。
（2）爱因斯坦在新的力学与电磁学的基础上，提出了包括宏观和微观世界在内的范围更为广阔的物质运动规律。他的理论既适用于低速运动物质，又适用于光速运动或接近光速运动的物质。
（3）爱因斯坦不仅否定了牛顿绝对的时空观，而且提出了质能转化原理，奠定了利用原子能的理论基础，加深了人们对物质和运动的认识，在科学、哲学上都具有重大意义。但并不是说，牛顿力学的光辉由此被抹掉，相反，牛顿力学的理论、牛顿的科学思想和方法仍然在广阔的领域发挥着指导作用。
探究三 从量子论和相对论的创立中我们可以得到什么启示？
（1）尊重事实，不迷信权威、勇于探索创新的科学精神。
（2）认识科学发展并不是一帆风顺的，但科学终将战胜愚昧和迷信。
（3）提醒我们不要被常识和日常经验所蒙蔽，要学会辩证地看问题。
（4）告诉人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程。
（5）没有学术的民主和思想的自由，科学就不会繁荣。
一 近代物理学的奠基人和革命者
学习内容分析
1.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
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。
学习者分析
高一学生在初中和高中物理课上对伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克的理论有所了解，知道一些这些物理学巨匠的名言和事迹。经过高一上学期的历史学习，有了一定的分析材料的能力。
教学目标设定
（1）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。
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中的疲劳，保证教学的有效性。
（3）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
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
[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）问：这四位科学家分别是谁，他们各有什么贡献？（由4至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）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）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——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，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”）如果有人问你爱因斯坦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）
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”）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）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”）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2005年世界物理年的，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？）
（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）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2007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！
[形成性练习]：
【选择题】
1．“自然界存在着规律，而且规律是能够被发现的。这给人类带来从未有过的自信，人们开始用理性的眼光来打量世界。”下列科学家中做出了这一伟大贡献的是
A．爱迪生 B．爱因斯坦 C．牛顿 D．瓦特
2．下列各项中，不属于牛顿提出的物体机械运动定律的是 （ ）
A．万有引力定律 B．加速度定律 C．惯性定律 D．作用与反作用定律
3．牛顿力学完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合，主要是因为（ ）
A．构成了近代力学体系的基础
B．第一次否定了亚里士多德的学说
C．第一次把宇宙间的运动统一起来
D．使自然科学摆脱了宗教神学的束缚
4．爱因斯坦相对论的提出，是物理学思想的一场重大革命。因为相对论
A．否定了牛顿经典力学的原理
B．是人类认识微观世界的革命
C．修正了能量、质量互相转化的理论
D．提示了时间、空间并非绝对不变的属性
5．现代物理学的基本理论框架包括 （ ）
①牛顿力学 ②量子理论 ③相对论 ④自由落体定律
A． ①② B． ①④ C． ②③ D． ③④
6．下列物理学理论提出的先后顺序是 （ ）
①相对论 ②牛顿力学 ③量子理论
A．①②③ B．②③① C．①③② D．②①③
7．19世纪，英国科学家开尔文说：物理学睛朗的天空中还留有“两朵乌云”，一个是热学的黑体研究中出现的与能量均分定律相矛盾的现象，另一个是光学中寻找和证实“以太”的实验。后来正是这“两朵乌云”引来了一场暴风雨般的革命，从而诞生了相对论和量子理论。结合所学知识，回答下列问题：
（1）物理学领域“两朵乌云”的出现说明了什么问题？
（2）相对论的诞生在当时具有怎样的重大历史意义？
（3）量子理论的提出在实践上产生了哪些重大影响？
8．阅读下列材料：
材料一、伽利略发明望远镜观察证实了日心说的正确，其《关于两个世界体系的对话》使日心说成为摧毁教会教义和传统“科学”框架的理论，因而遭到教会的指控和迫害，1633年伽利略被罗马教廷宗教裁判所判刑入狱，后改为在家监禁。他仍坚持科学研究，并将自由落体方面的研究成果转运到荷兰，1638年出版了《两种新科学的对话》，此书奠定了伽利略近代力学创始人的地位。1979年罗马教廷承认对伽利略的压制是错误的，并为其“恢复名誉”。但教会对科学的干涉和对伽利略的迫害所造成的严重后果是无法挽回的。伽利略之后，意大利在很长一段时间内，没有再产生重要的科学家。
——摘自《物理 必修一》
材料二、牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思维，谁企图在真理的认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。
——爱因斯坦
材料三、1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖金，但奖来得十分不易。当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获奖章，结果评委会找到了一个办法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。
——吴国盛《科学的历程》
思考：上述材料中的科学家留给我们哪些启示？
答案：1．C 2．A 3．C 4．D 5．C 6．B
7．（1）暴露了经典物理学理论中的隐患，提示了经典物理学的局限性，反映了经典物理学的危机。
（2）相对论是近代物理学理论框架的重大突破，形成了全新的时空观、运动观和物质观，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。
（3）量子理论成为反映自然界基本规律的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨，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。
8．启示：
1、体会尊重事实，不迷信权威、勇于探索创新的科学精神。
2、认识科学发展并不是一帆风顺的，但科学终将战胜愚昧和迷信。
3、提醒我们不要被常识和日常经验所蒙蔽，要学会辩证看问题。
4、认识人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程。
5、没有学术的民主和思想的自由，科学就不会繁荣
6、……
[课堂小结]
反思小结
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。
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实，可以采取多种形式多样的方法落实基础知识。
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。
课件27张PPT。专题七 近代以来科学技术的辉煌近代科学技术的产生分门别类整体考察科学实验，科学理论直观感受，哲学思辨两相分离密切结合 1、时间：15世纪下半叶
2、原因：在学习的过程中思考为什么15世纪下半叶以后西方的科学技术取得了辉煌的成就？
3、古代和近代科学技术的区别探索·发现
近代物理学的奠基人和革命者思想基础：文艺复兴和宗教改革运动解放了人们的思想，科学逐渐从神学的桎梏中解放出来，进入到实验科学的时代；
物质基础：新航路开辟后，各国通过海外殖民扩张与掠夺，大量资本积累促进了资本主义经济的迅速发展。
政治基础：新兴资产阶级在发展中要求掌握政权，对自然科学的迫切需要。
理论基础：以伽利略为代表的科学家勇于探索的努力，奠定了经典力学的理论基础。（伽利略、笛卡尔、开普勒）
一、认识史上的飞跃——经典力学体系1、背景牛顿捡到了哪些“光滑的石子”和“美丽的贝壳”？ “我好像是一个在海边玩耍的孩子，不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的贝壳而欢欣鼓舞，而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。”
——牛顿临终遗言？问题一 (万有引力定律；微积分；运动三大定律：惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。) 经典力学体系2、经典力学的建立者——牛顿 标志：1687年牛顿出版《自然哲学的数学原理》。3、牛顿力学体系建立的意义 ①构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。 ②对自然界的力学现象做了系统合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。 ③标志着经典力学体系的形成，是近代科学形成的标志。4、经典力学体系的指导作用（1）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，人们还算出了宇宙运行规律，并由此发现了海王星.思考：经典力学体系是否有局限性呢？（2）力学运动定律，引起了近代自然科学的革命，对第一次工业革命起了一定的指导和促进作用。（3）经典力学体系，证明了理性的正确性，从而促进了启蒙运动的进一步发展。1、17—18世纪，启蒙运动在欧洲兴起。启蒙运动的两个关键的概念是进步和理性。启蒙思想家认为人类可以利用理性的力量保持不断的进步，从黑暗进入阳光。“理性”概念的形成受到了下列哪一因素的直接影响？ A．资产阶级代议制的逐渐建立 B．经典力学体系的确立 C．达尔文《物种起源》的出版 D．工业革命的兴起与发展 B2．《科学的旅程》认为，“在科学上，没有一个理论能够说得到了完全的‘证明’，当新事实或新的观察结果出现时它必定有待于进一步的检验和审视。正是科学这一不断自我纠错的特性，使它成为人类理解自然机制最为严谨也最为有效的手段。”下列史实符合该论述的是 ①从亚里士多德学说到自由落体定律 ②从神创论到生物进化论 ③从万有引力定律到电磁感应理论 ④从经典力学到相对论 A．①②③ B．①③④ C．①②④ D．②③④ C3．下图为苹果公司最初的标记(牛顿在苹果树下看书),外框写着“牛顿,一个永远孤独地航行在陌生思想海洋中的灵魂.”该公司作此选择最可能的理由是牛顿的经典力学理论A．首次将人置于世界和社会的中心
B．使人类对微观世界的认识取得革命性进步
C．深刻揭示了时间和空间的本质属性
D．用数学方法精确描述了宇宙运行规律D基础：奥地利斯蒂芬对黑体的研究成果。
标志：德国普朗克《关于正常光谱能量分 布定律的理论》【阅读思考】量子论是怎样诞生和发展的？为什么量子论的出现是“驱走乌云的太阳”？影响：标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界。让人们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发生了重大变革。发展：（1）德国爱因斯坦：解释光电
效应，得出光具有波粒二象性；
（2）法国德布罗意：提出物质波理论；
（3）奥、德物理学家：建立量子力学二、驱走乌云的太阳——量子论 关于相对论，有人说：这个形式简洁优美的理论蕴藏了太多令人惊讶的内容，100年来，人们时时从中悟出宇宙层出不穷的奥秘，直到今天，这里还有很多内容没有被我们悟透。……三、爱因斯坦的时空——相对论1、相对论的建立--爱因斯坦1905年《论动体的电动力学》
时间和空间都与物质的运动有关，随着物质运动速度的变化而变化。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。
广义相对论第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。2、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，而且说明，无论是空间还是时间都不能单独发生变化，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极其深远的影响。
量子论和相对论构成现代物理学的基本理论框架。相对论的发表标志着人类迈入现代科学技术时代。
【合作探究】：相对论与牛顿力学的关系4．它“使人们的认识由低速领域扩大到高速领域，由宏观领域延伸到宇宙领域，人们第一次深刻地认识到时间、空间和物质的运动相互依赖。”“它”指的是 A．伽利略的自由落体定律 B．普朗克的量子论 C．牛顿的经典力学 D．爱因斯坦的相对论 D5．爱因斯坦的相对论修正了经典力学体系，并非否定。在相对论中，牛顿三大定律依然正确，只不过在分析问题时还要考虑到相对论的效应而已。以上阐述的相对论与经典力学的关系是 A．各自独立 B．继承与发展 C．否定与对立 D．否定与发展 B6．“这一发现成为二十世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。”下列有关“这一发现”的表述，错误的是 A．有助于解释光电效应 B．推动了现代物理学的重大发展 C．揭示了时空的本质属性 D．促进了人们深入认识微观世界 C为什么15世纪下半叶以后西方的科学技术取得了辉煌的成就？a.欧洲资本主义萌芽，为近代自然科学的兴起奠定了物质基础
（物质基础）
b.新兴资产阶级在发展中要求掌握政权，对自然科学的迫切需要。（政治上）
c.文艺复兴以来，崇尚科学、知识、注重实验，鼓励探索未知世界。（思想条件）
d.新航路开辟，重商主义，殖民扩张，资产阶级为了满足日益扩大的市场需求，迫切需要革新科技来提高生产，征服世界。（生产经验、技术能力）
e.科学家勇于探索的精神。【分析比较】 中西近代（15C）科技发展原因比较从经济、政治、思想、对外几个方面着手物理学重大进展的主要成就及意义课堂小结伽利略（1564—1642），伟大的意大利物理学家和天文学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学，被誉为“近代科学之父”。他第一个把望远镜对准天空进行观测，出版了《星空使者》一书。1632年，他出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，把哥白尼的学说推到了最终胜利的阶段。伽利略奠定的基础（1）成就：
（2）意义：①创立科学的研究方法：
②物理学：
③天文学：
观察、实验和推理实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼“日心说”的正确性。伽利略与望远镜17世纪初，伽利略发明了第一架天文望远镜，在发现木星的四颗大卫星之后，看到了犹如一把弯镰的金星。伽利略在《星际使者》一书中向人们报告了自己的发现。这一重大发现有力地驳斥了地心说，为哥白尼的日心体系提供了一个强有力的证据。 1590年，伽俐略在斜塔的顶层做自由落体运动实验，让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果两球同时着地，因而，雄辩地一举推翻了束缚人们近2000年的希腊学者亚里士多德关于重量不同的物体，其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时代，为经典力学的创立奠定基础。途径：实验、计算。
启示：实践是检验真理的唯一标准。【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？（1）成就：
（2）意义：①创立科学的研究方法：
②物理学：
③天文学：
观察、实验和推理实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼“日心说”的正确性。①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。
②伽利略在天文学上的发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确。伽利略奠定的基础
