统编版必修下册7.2《一名物理学家的教育历程》课件(共39张PPT)

(共39张PPT)
加 来 道 雄
“童年的两件趣事极大地丰富了我对世界的理解力，
并且引导我走上成为一个理论物理学家的历程”
导 入
蹲在池边观看水中游鱼，有谁经历过？那在你观鱼的时刻你都想了一些什么？今人观鱼，古人也观鱼，早在战国时期，庄子和和朋友惠子在濠水的一座桥梁上散步游玩时，庄周看见鯈鱼在河水中游得那么悠闲自得，体验到鱼的乐趣，庄子从容、洒脱、自由快乐，便觉得鱼也是快乐的，于是便成就了濠梁之辩的美谈。
导 入
而我们今天要讲的一位物理学家，他也观鱼，他不但像庄子一样懂得鱼的乐趣，而且展开了丰富的想象，超越了鱼和人的界限，仿佛自己就是鱼，鱼就是自己，达到“物我合一”的境界，进入到鱼的世界里去遨游，用自己强大的大脑和非凡的想象力去解读鱼的世界。他就是加来道雄。
亮 标
1. 把握文章按时间顺序安排内容的行文结构。
2. 从作者的成长故事中思考总结成为科学家应具备的科学精神。
3. 从文章的整体布局和局部写作方面，分析文章的谋篇技巧。
第一部分
知人论事
作者简介
加来道雄，科学家，1947年生于美国加利福尼亚州圣何塞。
科学畅销书作者，美国著名高等学府加州大学伯克利分校物理学博士 、纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授 ，超弦理论的专家 。
走近作者
加来道雄在《不可思议的物理》书中的前言自曝如何成为一名理论物理学家：
上高中的时候，我在妈妈的车库里装配了一台核粒子加速器，作为科学展览的参展作业。我去西屋（Westinghouse）公司收集了400磅废变压器钢。在圣诞节期间，我在高中的足球场上绕了22英里长的铜丝。
最终，我制造出了一台功率230万电子伏的电子感应加速器，它需要消耗6千瓦电力（相当于我家房子输出的总功率），能产生相当于地球磁场2万倍的磁场，目标是能制造出威力足以产生反物质的γ射线。
走近作者
我的科学展览项目使我进入了全国科学展，最后还使我梦想成真，获得了哈佛大学的奖学金。在那里，我最终得以追求成为一名理论物理学家的目标，并且追随我的偶像——爱因斯坦的脚步。
加来道雄后来进入加州大学伯克利分校深造，攻读物理学博士。
走近作者
作 家 作 品
著作《构想未来》、 《超越爱因斯坦和超空间》、《平行宇宙》，均被《纽约时报》和《华盛顿邮报》提名为当年的最佳科学读物之一。他主持着一档全美国联网的科学广播节目，还在《晓闻热线》、《60分钟》、《早安美国》以及《拉里·金直播在线》之类的全美国性电视节目中亮相 。
知识链接
统 一 场 论
爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一，建立一个大一统的理论，最终也没有实现。
引力
强核力
弱核力
电磁力
标 准 模 型
高维空间理论认为，宇宙大爆炸后10~43秒，十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙，四维宇宙暴胀，经过近一百五十亿年，演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10~35秒，大统一力分开。
但是高维空间理论很难在实验室中得到证实，因为要模拟当时的环境，需要的能量太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是“理论”。
高 维 空 间
INTERSTELLAR
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1984年，加来道雄和其他几名科学家提出了“超弦理论”，称“原本我们认为构成物质的粒子并不存在，存在的只是弦在超级空间中的运动。”“各种不同的粒子只不过是弦的不同震动模式而已。”“自然界所发生的一切相互作用包括物质和能量，都可以用弦的分裂和结合来理解。”
超空间理论是一个高度数学化的理论。迄今为止，真实的物理世界的时空被公认为只有四维，而“超越时空”的观点认为宇宙可能存在于高维空间中，或五维，或十维，甚至二十六维。高维空间可生发出千奇百怪的迷人性质。此理论虽然还没有任何实验依据，却能简洁地统一描述所有已知的物理现象。
超空间理论
知识链接
在超弦理论下，爱因斯坦曾经研究的两个课题被结合，整个物理学发生了翻天覆地的变化，我们过去所学到的很多东西变成了错误。加来道雄成了超弦理论的奠基人，更多年轻的物理学家们开始投入到这个新的研究领域中来。
知识链接
了解科普文
科普文是解说、介绍科学技术的说明性文章。
科普文一般用轻松、活泼的笔调，解说某一方面的科学技术知识。既有科技的技术性，又有内容的生动性，还有题材的广泛性，以及篇幅的简短性。
科普文题材十分广泛，从肉眼看不见的粒子、原子，到巨大的地球、宇宙，无论是工业、农业、交通运输方面，还是物理、化学、天文、地质、生物等方面，都可找到科普文章的题材。
写作背景
日裔美国理论物理学家加来道雄的《超越时空》一书记述了超空间的早期历史，从理论上探讨通过超空间穿越时空的可能性，以及何时方能实际利用超空间理论所具有的潜在威力。本文《一名物理学家的教育历程》就选自这部书，通过介绍对自己成长起了重大作用的两件童年趣事，回顾了自己成为“一名物理学家的教育历程”。
第二部分
初读课文
重点字音
刨根问底（ páo ） 撒手人寰（ huán ）
湮没（ yān ） 畏葸不前（ xǐ ）
鄙视（ bǐ ） 冷嘲热讽（ fěng ）
杜撰（ zhuàn ） 栅栏（ zhà ）
重点字词
自鸣得意：自以为了不起，表示很得意。鸣：表示，以为。
撒手人寰:指离开人间，即死亡。人寰：人间。
刨根究底：比喻追究底细,问事问根本，看事看内在。
在所不辞：决不推辞（多用在冒险犯难）。
畏葸不前：畏惧退缩，不敢前进。葸：害怕，畏惧。
整体感知
1．理清结构
第一部分：1段：童年两件趣事对“我”的作用
第二部分（第2-11段）：对鲤鱼世界的遐想
第三部分（第12-18段）：对爱因斯坦的好奇以其由此给我带来的影响
总分结构
童年 趣事
总叙领起
对鲤鱼世界的遐想
爱因斯坦故事的影响
鲤鱼如何观察
鲤鱼“科学家”的探索
探究爱因斯坦未完成的理论
加来道雄的学习和实验
探索未知领域
力求完成未竟事业
走上科学之路
整体感知
第三部分
文本研读
文本研读
1.第一段有何作用？
①总领全文。以极简的语言点明了童年的两件趣事对自己成为一名理论物理学家的重要意义。
②照应文题。点明出两件事情所具有的深刻的教育意义和对自己成为物理学家产生了举足轻重的重大影响。
平静生活时: 不理解外部世界，甚至认为水池之外看不见的世界没有科学意义。
受到暴雨冲击时: 困惑不解，甚至杜撰某种虚构的东西掩盖自己的无知。
当鲤鱼“科学家”被抓出和放回时: 其他鲤鱼认为神奇、恐怖，但不肯去探究原因。
当鲤鱼“科学家”真实地讲述冥冥世界时:其他鲤鱼认为胡说八道。
2.在作者的想象中，鲤鱼们对外部世界的认识是怎样的？
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3 .根据鲤鱼“科学家”对“世界”的认识，可知“自以为是”的人类和鲤鱼“科学家”有相似之处。试概括出二者有哪些相似之处。
① 人类“一生就在我们自己的‘池子’ 里度过”，只要有“超出了我们的理解力”的自然存在，我们就“拒绝承认”。
② “科学家发明像力这样一些概念”，是因为他们只愿意承认“那些看得见摸得着的事物”，不肯改变思考问题的方式。
③ 对于“不能在实验室里便利地验证”的理论，他们就加以“鄙视”，表现出思想上的保守和固执。
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4.第六、七段对鲤鱼的遐想有什么作用？
作者运用拟人化的手法，以“鲤鱼”的眼光来审视鲤鱼世界，写出鲤鱼们对看不见的世界持否定态度。作者展开丰富的想象，向我们展现了鲤鱼世界的“奇妙无比”。池中之鱼如同古代寓言中的井底之蛙。这种写法使我们由鱼想到人类，可以悟出科学探索对人类认识世界的重大意义。“聪明”一词褒词贬用，人类有时也会如此“无知”。
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5.作者说“我决定要对这一秘密刨根问究底,纵然为此而必须成为一名理论物理学家也在所不辞”。在作者心中“理论物理学家”应该是怎样的人？
理论物理学家的工作是抽象、枯燥的，受实验条件限制，自己的学说很难得到实验的验证，甚至可能到死也得不到成功。这样的人必须耐住寂寞，必须有奉献精神。“在所不辞”意味着“理论物理学家”道路的艰辛。
文本研读
此图仅供参考与
内容不相关
6.文本第13段“这种记忆到现在仍然温暖如春”，“这种记忆”指什么？为什么会“温暖如春”？
“这种记忆”指“我花了好多时间静静阅读我能够找到的关于这个伟人和他的理论的每一本书”。
说它“温暖如春”，是因为作者一开始便被爱因斯坦的故事迷住了，阅读他的书，是为了寻找答案，童年的作者对科学充满了强烈的好奇心和浓厚的兴趣，并享受到了求知带来的无穷乐趣。
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7.作者建立实验室的事例，对我们现实生活有怎样的意义？
科学是建立在基础实验之上的，科学理论要经过实验的检验才能得到论证。实验不是简单的操作，要有理论的指导，要有实验的设计，要有策划组织能力，要有耐力和恒心等等，实验考验的是实验者的综合能力。而我们当前存在的问题是重视理论，轻视基础实验，表现为动手能力和实践能力差，思想上浮躁，急功近利。对教育而言，重知识，轻能力的现象很普通。这些都是一名理论物理学家重视实验给我们实现生活的启迪。
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8. 课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用？
课文的重点是童年趣事和建立实验室，这三个事例已经把“教育历程”完整地勾画出来。而夹杂在其中的两个小事例，主要起补充和衔接的作用。
历险故事加深作者对高维空间的想像，激发兴趣；而阅读统一场理论书籍，既表现高中阶段作者求知的热情，也衔接起由理论到实验的探究过程。
文本研读
9.本文三个主要部分，并不是简单地叙述成长的故事，而是具有深刻的科学精神内涵，可以从中看到哪些方面的“教育”对成为优秀科学家最为重要？
（1）想像力：科学是需要想像力的，想像力能带来创造力。作者正是从对鲤鱼世界的想像中，认识到人类观察空间的局限性，间接感悟到高维空间存在的可能。
（2）乐趣：科学不应该是枯燥的，而是应该充满乐趣的。
（3）实验精神：有了想像力，有了乐趣，那只是成为科学家的最基础的因素，不去踏踏实实地做实验，就不能得到基本数据，假说就不能确立。一味地空想，不去做基础工作，不可能达到真理的彼岸。
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10.本文在材料处理上有什么特点？
本文布局谋篇重点突出，详略得当。
在整体上，作者并没有从童年到小学到初中到高中，按时间顺序叙事，而是通过童年的两件趣事和高中时建立实验室的事例，突出他成长为一名“物理学家”的“教育历程”，并不旁及其他成长的经验；在局部上，如高中阶段，作者看了许多统一场理论方面的书，并常常去斯坦福大学的物理图书馆，相关的理论书籍是怎样启发、引导他研究的，这里肯定有许多精彩的故事，但是作者只是一笔带过，重点放在制造“自己的原子对撞机”上，其中具体的数据叙述得很详尽，让人体会到作者严谨、踏实的性格，以及内在的成为物理学家所需要的基本素质。
文本研读
作者在文中指出在童年有两件事大大丰富他对世界理解力，并且引导他成为一个理论物理学家的历程，这两件事给他的启示是：大胆地想象、怀疑和饱和猜测，不要故步自封，兴趣在人的成长过程中是不可缺少的，但要到达成功的彼岸离不了坚定的信念、坚持不懈的努力，这或许就是作者要告诉我们后辈的。
总结全文
第四部分
知识拓展
知识拓展
艾萨克·牛顿（1643年（格里历）1月4日—1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。 他在1687年发表的论文《自然定律》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了科学革命。 在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理，提出牛顿运动定律 。在光学上，他发明了反射望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。 在数学上，牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究做出了贡献。 在经济学上，牛顿提出金本位制度。
爱因斯坦(Albert Einstein，1879.3.14-1955.4.18)--美籍德裔犹太人，举世闻名的物理学家，现代物理学的开创者和奠基人，相对论、"质能关系"、激光的提出者，"决定论量子力学诠释"的捍卫者(振动的粒子)--不掷骰子的上帝。1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代》周刊评选为"世纪伟人"。
知识拓展
麦克斯韦(James Clerk Maxwell，1831.06.13-1879.11.5)--19世纪伟大的英国物理学家、数学家。麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成果，是科学史上最伟大的综合之一。他预言了电磁波的存在。这种理论预见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术，就是以电磁场理论为基础发展起来的。
知识拓展
保罗·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac，1902.8.8-1984.10.20)--英国理论物理学家，量子力学的奠基者之一，并对量子电动力学早期的发展作出重要贡献。曾经主持剑桥大学的卢卡斯数学教授席位，并在佛罗里达州立大学度过他人生的最后十四个年头。他给出的狄拉克方程可以描述费米子的物理行为，并且预测了反物质的存在。1933年，因为"发现了在原子理论里很有用的新形式"(即量子力学的基本方程--薛定谔方程和狄拉克方程)，狄拉克和埃尔温·薛定谔共同获得了诺贝尔物理学奖。
知识拓展
迈克尔·法拉第(Michael Faraday，1791年9月22日~1867年8月25日)英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。1831年，他作出了关于电力场的关键性突破，永远改变了人类文明。[法拉第和威廉·休艾尔发明了许多如"电极"、"离子"等耳熟能详的字。迈克尔·法拉第是英国著名化学家戴维的学生和助手，他的发现奠定了电磁学的基础，是麦克思韦的先导。1831年10月17日，法拉第首次发现电磁感应现象，在电磁学方面做出了伟大贡献。法拉第发明的是第一台发电机，是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有发电机的祖先。
知识拓展
结 束