专题七 近代以来科学技术的辉煌

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
时间：2010-11-16
备课人：吴军、马燕
课时数：两课时
[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。
【教学目标】
一、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。
二、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。
三、情感态度与价值观
通过本课的学习，培养自己对科学的热爱之情，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。
【教学重点】
伽利略对物理学发展的重大贡献；牛顿经典力学的建立；量子论的诞生；相对论的提出。
【教学难点】
如何理解物理学各阶段发展的原因？
【教学方法】
讨论法、讲述法
【教学过程】
导入新课：
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？
（1）文艺复兴、宗教改革等思想解放运动的影响；
（2）资本主义的发展提供了物质基础；
（3）科学家勇于探索的精神。
一、巨人肩上的思索—经典力学体系的创立和发展
1、时代背景
·在中世纪的欧洲，亚里士多德的学说长期被才会奉为教条；
亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。
·近代科学诞生后，亚里斯多德的力学不断受到质疑。
2、经典力学的奠基者——意大利科学家伽利略
（1）伽利略对亚里士多德力学观的否定
（2）开创科学的研究方法：观察、实验和推理（1609年，伽利略创制了天文望远镜。他观测到月球表面凹凸不平，并绘制了第一幅月面图。）
（3）突出成就：伽利略通过观察、实验和推理，得出结论： 如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。（创立了自由落体定律，从而推翻了亚里士多德的学说。）
3．经典力学的创立者—牛顿对前人科学理论的发展
（1）经典力学体系的主要内容
牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著《自然哲学的数学原理中。
二、认识上的飞跃—经典力学体系的历史地位
①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出了系统、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。
②影响：
经典力学体系的建立标志着近代科学的形成；
从此科学摆脱了神学的束缚向前发展。
③实践：
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；还发现了海王星。
1781年天王星被发现，科学家用牛顿力学计算它的轨道，可是计算结果总是同观测纪录不大相符。经反复核算，观测无误。那问题是否出现在牛顿力学上面？法国的勒维列和英国的亚当斯坚信牛顿力学的正确，大胆猜想计算结果之所以不理想，是因为太阳系中还有一颗未知的行星，我们没有考虑到它对天王星的引力作用。他们用牛顿力学算出了这颗未知行星的位置和质量。1848年9月23日，柏林天文台台长在收到勒维列来信的当晚，用望远镜对准勒维列所指出的位置，一下子就看到了一颗新的行星——海王星。勒维列无需观测星空，就在笔尖上发现了新行星。牛顿力学又创造了新的奇迹。
　　长期以来，人们一直认为彗星是神秘的，不吉利的灾星，根本不能用科学来说明。牛顿的好友哈雷用牛顿力学算出了1682年出现的彗星的轨道，指出它的回归周期是75—76年，由此预言它将在1758年再次出现。53年以后的1758年（当时哈雷已去世），这颗彗星果然如期出现。哈雷彗星的发现验证了万有引力定律的科学性。
三、驱走乌云的太阳—量子理论的诞生
1、量子理论的诞生
①历程
· 1879年，奥地利物理学家斯蒂芬发现了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系；
·德国物理学家普朗克发现了热辐射过程中的能量颁布规律；
·1900年，普朗克提出了量子概念。
·＜关于政党光谱能量颁布定律的理论＞标志着量子理论的诞生。
②量子概念内容
物体在发射辐射和吸引辐射时，以一定数值的整倍数进行能量交换。能量由一份份“能量原子”构成，普朗克把每一份能量称做“能量子”，简称“量子”。
2、量子理论的发展
①1905年，德国科学家爱因斯坦把量子理论推广到光学中，成功地解释了光电效应；
②1923年，法国物理学家德布罗意又提出物质波理论。
③数年之后，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。
3、量子理论的影响
①量子力学成为反映自然界基本的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨；
②量子理论上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重大变革。
四、爱因斯坦的“时空”
1、狭义相对论
①提出：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；
②内容：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；
③意义：
·其提出否定了牛顿力学的绝对时空论；
·并非全盘否定牛顿力学，是对牛顿力学的继承和发展。
2、广义相对论
①提出：1916年，爱因斯坦把狭义相对论推广到加速运动的参考系中，建立了广义相对论；
②内容：
·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颁布中，空间弯曲的程度体现为引力场强度；
·空间、时间不是独立的实在，它们是物质存在的形式。
③意义：第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。
3、相对论的影响
①是对近代物理学理论框架的重大突破，不仅提示了时空的可变性，还说明时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分；
②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相对论同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。
【板书设计】
一、巨人肩上的思索—经典力学体系的创立和发展
1、时代背景
2、经典力学的奠基者——意大利科学家伽利略
3．经典力学的创立者—牛顿对前人科学理论的发展
经典力学体系的主要内容
二、认识上的飞跃—经典力学体系的历史地位
①理论： ②影响： ③实践：
三、驱走乌云的太阳—量子理论的诞生
1、量子理论的诞生 ①历程 ②量子概念内容
2、量子理论的发展
3、量子理论的影响
四、爱因斯坦的“时空”
1、狭义相对论 ①提出： ②内容： ③意义：
2、广义相对论
①提出： ②内容： ③意义：
3、相对论的影响
[作业布置] 自我测评
[教学反思]
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