北师大版高中历史必修3第7单元第19课 物理学的长足进步 教案

第19课　物理学的长足进步（教案）
【教学目标】
1．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。
2．知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义
。
【教学重点、难点】
重点：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。
难点：物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。
【教学过程】
一、牛顿与经典力学
1．背景
(1)欧洲中世纪的封建时代，由于封建主义的封闭和禁锢，科学技术的发展十分缓慢。
(2)14世纪以后，随着资本主义萌芽的产生和新航路的开辟，对科学技术的发展提出了要求。
(3)16世纪末，欧洲开始进入近代科学技术的发展时期。
2．地位
经典力学体系的建立，成为近代科学技术发展史上的一个重要里程碑。
3．主要内容
(1)物体运动三定律，是机械运动的基本规律，主要包括惯性定律、加速度定律和作用与反作用定律。
(2)万有引力定律则认为，宇宙间的一切物体都有互相吸引的力，并给出计算两个物体之间吸引力的公式。
4．形成标志
1687年出版的《自然哲学的数学原理》。
5．意义
经典力学体系的建立，成为近代科学技术发展史上的一个重要里程碑。对此后两个世纪科学的发展，产生了深刻的影响。
二、　爱因斯坦和相对论
1．背景
(1)经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，宇宙中存在着绝对的静止和绝对的时间。
(2)随着科学实验的进步，人们发现这种理论无法解释研究中出现的一些新问题，经典力学面临着严峻的挑战。
2．提出
20世纪初，爱因斯坦提出了相对性原理和光速不变原理，进而创立了相对论，包括狭义相对论和广义相对论。
3．内容
(1)狭义相对论：光速是物质运动的极限速度。物体的质量是一个变量，它随着物体运动速度的增加而增加，同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。这就将伽利略和牛顿以来的绝对时空观发展到相对论时空观。
(2)广义相对论：它揭示了四维时空同物质的统一关系，从而在更深层次上否定了绝对时空观。
4．意义
(1)相对论的创立，为物理学的发展开辟了广阔道路，引起了一场深刻的物理学革命。
(2)否定了传统的绝对时空观念，揭示了时间和空间的辩证关系，把空间、时间和物质联系起来，创立了新的时空观，进一步丰富和发展了经典力学，并把它概括在相对论理论之中。
(3)相对论以其新的世界观和方法论，促进了人类的认识能力和思维模式的发展。
[深度点拨]　怎样认识相对论和经典力学的关系？
【提示】　爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的概括，而不是否定。爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿经典力学的绝对时空观，并没有否定整个牛顿力学。牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。牛顿力学是整个力学的基础，牛顿所提出的很多概念，至今仍指导着我们的物理学思想。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。
三、　量子论的创立
1．背景
随着现代科学的发展，人类探求自然的奥秘已经进入到微观世界，特别是电子和放射线的发现，使人们的研究开始进入原子内部。
2．创立
(1)1900年，德国物理学家普朗克提出了著名的“量子假说”。
(2)1905年，爱因斯坦提出了光量子论，并成功地解释了光电效应。
(3)丹麦物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子结构模型，丰富了量子论。
(4)到1925年左右，量子力学最终建立。
3．意义
(1)量子论极大地拓展了人类对微观世界的认识，是20世纪人类所取得的最有成就的理论之一。
(2)引起物理学的一场重大革命，并促进了现代科学技术的突破性发展。
(3)揭开了微观世界的奥秘，改变了人们对整个物质世界的认识。
[深度点拨]　量子论和相对论提出的共同点是什么？
【提示】　(1)从背景上看，都是在经典物理学的某些领域已经十分完善但在另外的领域却遭遇重重问题的情况下，作为一种解释提出的。
(2)从产生过程看，两种理论刚开始时只是作为假说，但后来都得到精确的证明。
(3)从影响上看，对修正经典物理学的不足和谬误之处都起到了关键作用，成为现代物理学的支柱；体现了科学大师们敢于向权威挑战、追求真理的精神。
知识网络
史论要旨
1.牛顿创建了万有引力定律和力学三定律，建立了经典力学，改变了自古代中世纪以来人们的认识论和方法论。2．19世纪末20世纪初，普朗克提出了量子假说，爱因斯坦提出了相对论，改变了人们认识世界的角度和方式，标志着人类迈入现代科学技术时代。3．量子论和相对论一起，构成了现代物理学的基础。
【合作探究】
探究点　经典力学
史
料
解
读
史料　牛顿的物理学分析方法现今开始不仅被应用于物质世界，而且被应用于思想知识的整个领域及人类社会。正如伏尔泰(法国著名的启蒙思想家)所说的，“整个自然界、所有行星竟会服从永恒的法则……这是非常奇异的”。寻找决定人类事物的这些永恒法则，是法国革命之前的所谓的启蒙运动的实质。——[美]斯塔夫里阿诺斯《全球通史》
史料的主旨是“牛顿物理学分析方法”，史料关键句是第一句，说明了牛顿物理学分析方法对物质世界和人类社会两个层面的影响。
【史料应用】
伏尔泰所说的“永恒的法则”指的是什么？根据史料并结合所学知识，分析牛顿经典力学对启蒙运动产生的影响。
【提示】　“永恒的法则”：牛顿的万有引力定律。影响：受自然界存在着“规律和法则”的启发，启蒙思想家开始了对人类社会发展规律的探究；牛顿经典力学为启蒙思想家探求人类社会的法则提供了科学理论依据。
【史论拓展】
经典力学的特征和意义
(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内在的逻辑关系，并由此得出重要的结论。
②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。
③研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。后来科学发现所揭示的是人们没有直接经验的微观现象，表明人们对物质世界的认识在不断深入。
(2)意义
①把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类认识自然的历史上对自然规律的第一次总结与概括。
②形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系，标志着近代科学的形成和人类科学时代的开始。
③牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。
④牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础；打击了神学，促进了人类思想的解放。
【解题指导】
“他的哲学中承认时间、空间的客观存在，也对暂时无法解释的自然现象归结为上帝的安排，他用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则，他是一位震古烁今的科学巨人。”材料中的“他”对自然科学的突出贡献是(　　)
A．创立经典力学体系
B．开创了近代实验科学
C．成功解释光电效应
D．为原子能利用提供科学基础
【解题模板】
抓关键
根据题干中“承认时间、空间的客观存在”“用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则”等信息来判断此人为牛顿
排易误
伽利略开创了近代实验科学，B项错误；爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应，C项错误；爱因斯坦为原子能利用提供科学基础，D项错误
验结论
根据材料“承认时间、空间的客观存在”“用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则”
等信息来判断此人为牛顿，牛顿的突出贡献是创立了经典力学体系，A项正确
【答案】　A