第一章 第二节 探索之路 学案+同步练习（含答案）

第一章1.2 探索之路
预习案
一、【学习目标】
（1）知道自然是神奇的，人们的探索历程则是漫长、曲折并富有意义的。
（2）知道科学研究方法、科学态度和科学精神，培养自己创新意识。
（3）了解古人对神奇现象的探究。
二、【重点和难点】
物理学的进步之阶
1.哥白尼与伽利略的发现
2.牛顿的发现
3.爱因斯坦与玻尔的发现新课案
【合作探究】
1、探究之路—古文明中的科学思考
【交流】远古的先人们早就开始思索自然界的神奇现象，而那些能直接刺激感官(如眼睛和耳朵)的神奇现象则最能引起他们的注意。
【过渡】要正确理解古人的科学探索，我们开始本节课程的学习。
（1）甲骨文“殸”的构成。
在黑板上边板书边讲解：“殸”好像是一块很大的斜面石头和一只拿着结实木槌的手，这只手正拿着木槌欲敲打石块，古人很早就知道声音与碰击有关。
纳西族东巴象形文字“晒干”
纳西族象形文字“晒干”，字的上部为发出光线的太阳，字的中部为被蒸发的水气，字的下部则为大地。该字的意思为日光照射大地，使地面的水蒸发，以便达到晒干。又如日出、日落。除了文字，图画以外，从世界各地的文物古迹也能看出古人对宇宙万物的科学思索。
（3）古人设想的宇宙模样：a、古人通过对日月星辰以及周围事物的观察,设想着宇宙的模样.如有古人认为地球是平的,日月星辰在大气中远行,其上方扣着穹顶。b、安徽凌家滩出土的距今约5000年的雕刻玉版，是中国人天圆地方宇宙观的早期展现。

（4）世界各地的文物古迹：雕刻玉版、石头阵
英国伦敦西南部100多km的“魔圈”石头阵，又称索巨石阵，索尔兹伯里石环、环状列石、太阳神庙、史前石桌、斯通亨治石栏、stonehenge斯托肯立石圈等名，是欧洲著名的史前时代文化神庙遗址，位于英格兰威尔特郡索尔兹伯里平原，（被一些考古学者认为是人类现存最早的天文观察台之一）。它大约建立公元前3000年到公元前2500年左右，全部工程延续千年之久。在英国人的心目中，巨石阵是一个神圣的地方。
公元1130年，英国的一位神父在一次外出时，偶然发现了巨石阵，从此这座由巨大的石头构成的奇特古迹，引起了人们的注意。1960年，天文学家杰拉德·霍金斯借助计算机发现：在夏至这天，从英格兰石头阵圆圈中心观察时，刚刚升起的太阳必将从远离中心的一块“巨石脚跟”上射出来。而在其他重要的节令、日子，太阳、月亮升起和落下的方向也同样与另外的巨石一一对准成一条直线。它的外围坑洞可以被用来预报月食。
2.进步之阶—科学家的事迹和发现
灿烂的古代文明闪烁着古人朦胧的理性之光，也为人们科学地认识世界奠定了基础。在物理学发展的漫长历程中，不少前辈作出了卓越贡献。
著名天文学家、自然科学先驱哥白尼（1473—1543），是现代天文学的创始者，用日心说否定了影响人类达千年之久的托勒密地心说，有力地推动了人类文明的进程。
哥白尼的发现：一、地球是圆球体，因为越往北移动，北极星就升得越高；越往南移动，则越低。二、地球由西向东自转，并且大气层随著地表运动。证据是：如果大气不随著地表运动，应该会有连续的风由东向西吹。太阳、月亮、和星星都是东升西落，表示地球由西向东自转。三、地球不是宇宙的中心，太阳才是宇宙的中心，地球和行星都以圆形的轨道绕太阳运转，但是圆形的轨道不以太阳为圆心；因为观察行星在天空中移动的速率，并不是等速率的。四、太阳由西向东运行，星星则相反方向因为地球以圆形轨道绕著太阳运转，看起來太阳在星空中移动的方向是由西向东；反之，星星则以由东向西的方向移动，和我们今天观察的现象吻合。五、弥留之际发表《天体运行论》。
经典力学和实验物理学的先驱伽利略（1564—1642）率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地支持了哥白尼的日心说。
（3）天空立法者——约翰尼斯·开普勒(Johanns Ke-pler,1571—1630),杰出的德国天文学家，他发现了行星运动的三大定律，分别是轨道定律、面积定律和周期定律，这三大定律可分别描述为：所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行；在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等；行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美名。为哥白尼的日心说提供了最可靠的证据，同时他对光学、数学也做出了重要的贡献，他是现代实验光学的奠基人。
（4）伟大的物理学家牛顿（1642—1727）在前人研究的积累上，奠定了具有划时代意义的经典物理学基础，是经典力学体系的奠基人。他发现日月星辰的运转与苹果下落等有某些相似之处，建立了牛顿运动三大定律，微积分著有《自然哲学的数学原理》等。
（5）20世纪杰出的物理学家爱因斯坦（1879—1955）认为：当物体的运动速度接近光速时，人们所熟悉的空间和时间等概念都会发生变化。玻尔（1885—1962）等量子力学主要奠基人发现微观世界的物理规律与宏观世界的物理规律有很大的差异。
爱因斯坦的发现：1.提出了光量子的概念，得出了光电效应的基本定律，并揭示了光的波粒二重性本质，为量子力学的建立奠定了基础。为此荣获1921年度的诺贝尔物理学奖。
2.证明了热的分子运动论，提出了测定分子大小的新方法。
3.创立了狭义相对论，现在，狭义相对论已经成为现代物理学的基础理论之一，在量子力学、高能物理学以及高能加速器、核能应用等方面得到广泛的应用。
尼古拉·哥白尼 爱因斯坦
→ 提出日心说 →相对论
→经典力学和实验物理学的先驱 →三大运动定律
“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”
随堂练习
一、夯实基础
1、早在2000多年的春秋战国时期，我们的祖先已经发现了磁现象，并利用发现的规律制成了 ，成为我国古代的四大发明之一，为世界航海快速发展提供了可能，也为世界性人员的流动、物流提供了可能。
2、小奇同学买了一瓶矿泉水，正想打开，无意中发现一个奇特的现象：当小奇把手指放到矿泉水瓶后面时，发现手指被 了。（选填“放大”或“缩小”）
3、除了课本中列举的几位科学家，你还知道哪位科学家： 。请写出这位科学家的一个主要贡献： 。
二、能力拓展
4、地球的周围被一层厚厚的大气所包围着，而太空却是一片真空。请问，太阳光 （ ）（选填“能”或“不能”）穿过真空。
5、请连接科学家和其主要贡献：
A．哥白尼 万有引力和 三大运动定律
B．伽利略 量子力学和相对论
C．牛顿 日心说
D．爱因斯坦 浮力定律和驳斥亚里士多德落体观点6、如图为纳西族东巴象形文字“日出”和“日落”，请你试着说出这两个文字包含了古人怎样的科学思索？

公元前300多年前，古希腊的学者亚里士多德认为：“从高空落下的物体，重的要比轻的下落得快！”以后2000多年，人们对亚里士多德的话都深信不疑。16世纪末，伽利略对这位学者的话产生了怀疑。有不少人讽刺嘲笑伽利略的无知与轻狂，伽利略便在比萨斜塔上进行了公开实验。他登上斜塔，一只手拿一个10磅（1磅约等于0.4536千克）的铁球，另一手拿一个1磅的铁球，喊了一声：“请各位注意！”随后他两手一松，两球同时落下，“啪”的一声，两球同时着地了。实验的结果使原来迷信亚里士多德的人目瞪口呆！ 阅读后你最深的一点感受是什么？
参考答案
一、夯实基础
1、【答案】指南针
2、【答案】放大
3、【答案】袁隆平 杂交水稻（其他合理也可）
二、能力提升
4、【答案】能
5、略
【解析】哥白尼的主要贡献是创立了日心说，伽利略的主要贡献是开创了以实验为基础并具有严密逻辑体系和数学表达形式的近代科学，牛顿的主要贡献是建立了三大运动定律，爱因斯坦的主要贡献是创立了相对论。故选D。
三、课外拓展
6、【答案】“日出”，字的上部为太阳，光线向上，字的下部为山，好似一轮朝阳从山后升起；“日落”，即疲乏的太阳退到山后了。
7、【答案】（1）凭感觉得出的结论往往是错误的。
（2）勤于思考，积极用实验探索自己不明白的物理问题。
【解析】这是历史上有名的比萨斜塔实验，人类在认识自然的过程中，仅凭感觉得出的结论往往是错误的，要改正错误，得出正确的科学规律，需要进行艰苦的实验和执着的探索。
四、中考链接
8、【答案】伽利略
【解析】世界上最早发明温度计的科学家是伽利略，时间大约是1593年，后来法国的雷伊第一个改进了伽利略的温度计，瑞典天文学家摄尔萨斯于1742年制成了我们现在常用的实验室温度计。从伽利略到摄尔萨斯大约相隔了149年，在这漫长的岁月里，温度计逐渐完善。随着超低温和超高温的研究，现在人类还生产出了测温范围更大、测量精度更高的温度计。