人教版高中历史必修三第11课 物理学的重大进展 教学设计

新人教版高中历史必修三第四单元
第11课《物理学的重大进展》教学设计
【教学目标】
1、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。
2、理解经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。
3、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。
【教学重难点】
1、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、不同阶段物理学之间的关系，对科学发展创新性的理解。
【教学方法】讲述法、图片法
【课时安排】1
【教学过程】
【导入新课】
教师讲述：
1632年，伽利略撰写的《关于托勒密和哥 ( http: / / www.21cnjy.com )白尼两大世界体系的对话》科学巨著出版后，立刻引起教会的恐慌，把伽利略投入监狱。教皇乌尔班八世的御用工具——宗教裁判所在1633年6月21日宣布对伽利略的判决：“我们判决你在宗教法庭监狱内服刑，刑期由我们掌握，为了有益于补赎，命令你在今后3年内，每周背诵7篇赎罪诗篇……”这一纸胡言，竟使伽利略蒙冤300多年，致死都没有撤销判决，甚至死后还被禁止举行殡礼，不准葬入圣太克罗斯墓地。
那么，是什么原因导致宗教裁判所对伽利略作了如此判决？我们应如何看待伽利略在科学领域的贡献？
一、经典力学：（课件2---17）
1、日心说----哥白尼
哥白尼提出太阳中心说从根本上动摇了宗教神学的理论基础
2、经典力学的重要奠基者──伽利略
（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。
16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩 ( http: / / www.21cnjy.com )展和人的思想的解放，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。
（2）成就：利用自制望远镜发现许多星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。
A.外力并不是维持运动状态的原 因，只是改变运动状态的原因；
B.发现自由落体定律等定律；
C.利用望远镜观察天体并取得大量成果第一人；
D.证明了哥白尼“日心说”的正确性；
(3)意义：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,
②为经典力学的创立和发展奠定了基础
2、牛顿创立经典力学
（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。
牛顿（1642—1727）是著名的英国科学 ( http: / / www.21cnjy.com )家，在物理学、数学、天文学等许多方面作出了卓越的贡献。牛顿出生于英国的林肯郡，牛顿是一个早产儿，出生时只有三磅重，接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人，并且竟活到了85岁的高龄。1665年毕业于著名的剑桥大学三一学院，获得学士学位。
1687年，他出版了《自然 ( http: / / www.21cnjy.com )哲学的数学原理》，在该书中他首先给力学的基本要领如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义，对大至宇宙天体，小至光的微粒的一切物体在真空中或在有阻力的介质中的运动，全部应用运动三定律和万有引力定律给予了说明，把自然界中的一切力学现象都囊括在他的力学体系之中。《自然哲学的数学原理》一书的出版标志着经典力学的成熟。牛顿力学在科学史上的意义表现在它把天上和地上的运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动有普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类自然界认识的第一次综合。
牛顿力学方面的贡献之一是确立了万有引力 ( http: / / www.21cnjy.com )定律。这个定律说明，任何两个物体之间都有引力存在。这个引力与彼此吸引的物体的质量体积成正比，而与两物体间距离的平方成反比。万有引力定律总结了此前一个半世纪的科学发明并用精确的数学术语把它们联结起来了。此外，牛顿还确立了著名的运动三定律，即惯性定律、比例定律（即加速度与力成正比）、作用和反作用相等定律。运动三定律是经典物理学的基础。牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律成为经典力学建立的标志。
经典力学最显著的特征之一就是注重实 ( http: / / www.21cnjy.com )验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
（2）意义：
①经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。
②促进了天文学发展：根据牛顿力学体系，人们发现了海王星和冥王星。
二、爱恩斯坦创立相对论：（课件18—24）
1、历史背景：
（1）19世纪科学得到了飞速发展；
（2）经典力学无法解释高速运动的微观粒子发生的现象。
2、相对论的提出及主要内容：
（1）提出：1905年 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )刚刚得到博士 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学 ( http: / / www.21cnjy.com" \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )》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，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。
3、意义：
（1）相对论的提出是物理学思想的一 ( http: / / www.21cnjy.com )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论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。
【合作探究】相对论和经典力学的关系
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。
三、量子论的诞生与发展：（课件25—28）
学生看书总结：
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。
立了量子理论而获得了诺贝尔物理学奖。
（2）发展：
①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。
②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。
③经过这些科学家的共同努力，到1925年左右量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。
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，改变了人们认识世界的角度和方式。
【本课小结】
【板书设计】
一、经典力学：
二、爱恩斯坦创立相对论：
三、量子论的诞生与发展：