近代物理学的奠基人和革命者》精品设计

科学“苦旅”——近代物理学的奠基人和革命者
教学设计
知识与能力
了解牛顿力学体系、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。

过程与方法
学会运用阅读法、观察法、讨论法、推理法、概括法、实验法等来学习了解近代物理学的相关问题。

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。

情感、态度与价值观
通过本课的学习，培养学生对科学的热爱之情，了解科学创新的基本条件。

通过对物理学不断发展的学习，培养学生关注科技进步的习惯，培养学生尊重科学的意识。

通过本课的学习，培养学生正确的自我意识，认识到科技发展中绝对没有权威。

教学重点：了解经典力学的主要内容，知道相对论的主要内容。

了解人类认识发展的过程。

教学难点：认识物理学理论创新的思想源泉和方法。

导入：余秋雨先生的《文化苦旅》中陈述中国很多让人苦涩而又辉煌的历史，让我们明白文化的诞生和绵延是一件不容易的事情。

其实科学的发展也是如此，其发展历程是一个不断超越前人和突破权威的艰难过程。

因此今天我就带领大家认识近代科学史怎样突破权威而发展。

一、经典力学
1、经典力学的奠基人：伽利略
伽利略对亚里士多德力学观的否定和挑战。

(1)亚里士多德的学说
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。

如：“推箱子”的例子
(2)伽利略的贡献——创立了自由落体定律
2、经典力学的建立者：牛顿
牛顿曾谦逊地说：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。

”
①基本理论：牛顿力学三定律(惯性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律)、
万有引力定律
②创立标志：1687年，《自然哲学的数学原理》总结了他的力学体系。

③影响意义:
材料一从伽利略时代以来一个世纪的物理学工作，在牛顿手里得到了综合。

牛顿在一部伟大的著作中总结了他的力学体系以及在数学、天文学方面的研究成果，该著作于1687年以拉丁文出版问世。

它问世后200多年间，牛顿的理论仍是物理学不可动摇的根基。

——据吴国盛《科学的历程》、
江晓原《科学史十五讲》等整理材料二近代自然科学从诞生之日起就在各个领域开始了对古代权威和基督教神学的反叛和进攻，而科学自身的每一个胜利又都是对宗教教义和传统观念的致命打击与否定。

随着各门科学的发展，一种以静观反思代替盲目信仰、以经验事实为依据代替经验古训的怀疑批判的近代理性精神产生了。

……人们热烈地，对人类社会产生了深远影响。

崇尚以科学为代表的理性，在欧洲大地形成了一股强劲的理性主义思潮
——沈之兴、张幼香主编《西方文化史》材料三
根据材料概括牛顿经典力学建立的对人类的影响？
1、科学：人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。

2、思想解放：
否定了基督教神学的权威，批判封建神学；
使人摆脱上帝，理性思考，为资产阶级反封建的启蒙运动提供了思想理论武器。

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，发现海王星、冥王星。

④评价：文字+图片+视频（大国崛起）相结合，给学生以直观的了解后世对牛顿的评价。

二、现代物理学：爱因斯坦
“牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的颠峰。

但是，当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。

”爱因斯坦提出了什么“更抽象的新观念？
请同学们阅读教材p122、123页爱因斯坦的“时空”历史知识梳理之相对论（表格呈现相对论的内容）
（1）狭义相对论：
创立：1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，创立了狭义相对论。

内容：时间和空间都与物质运动有关；时间和空间随着物质运动速度的变化而变化。

意义：否认了牛顿力学的绝对时空观；继承和发展了牛顿力学；奠定了利用原子能的理论基础。

爱因斯坦的狭义相对论是建立在两个基本假设基础之上的。

第一个假设是相对性原理，即物体运动状态的改变与选择任何一个参照系无关；第二个假设是光速不变原理，即对任何一个参照系而言，光速都是相同的。

从两个基本假设出发，爱因斯坦得出如下新的结论：运动物体在运动方向上长度缩短；运动着的时钟要变慢；任何物体的运动速度都不可能超过光速；同时性是相对的，在一个惯性系中同时发生的事情，在另一个运动着的惯性系中测量便不是同时发生的；如果物质速度比光速小得多，相对论力学就变为牛顿力学，比起牛顿力学来，相对论力学具有更普遍的意义。

物体的能量等于物体的惯性质量乘以光速的平方。

(2)广义相对论
提出：1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论。

主要内容：广义相对论认为，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分布情况，空间弯曲的程度体现为引力场强度。

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)相对论与牛顿力学的关系：
时间好像一支箭，射出去就不会回来，也不会拐弯。

——牛顿
时间像是河流，在恒星之间曲折地路流过，有时快，有时慢。

——爱因斯坦
比较牛顿经典力学和爱因斯坦相对论思想的不同之处？
牛顿：时间和空间是绝对的
爱因斯坦：时间和空间是相对的
并非全盘否定牛顿力学，是对牛顿力学的继承和发展。

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。

(4)相对论建立的意义
爱因斯坦相对论的建立，是对近代物理学理论框架的重大突破，它不仅揭示了空间、时间的可变性，时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。

这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，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。

量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成标志着人类对于客观规律的认
识，开始从宏观世界深入到微观世界。

量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。

量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。

☆思考：牛顿、爱因斯坦等科学家为什么能够取得如此巨大的成就？
材料一我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过是就像一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，却全然没有发现。

我所以有这样的成就，是因为我站在巨人们的肩膀上的缘故。

——牛顿材料二牛顿在认真研究伽利略自由落体定律的基础上，通过进一步定量试验，得出了惯性定律和加速度定律。

……相对论的提出是物理学领域的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空观，深刻地提出了时间和空间的本质属性。

——人教版《历史》必修材料三有一次，他迷着搞实验，竟把手表当鸡蛋放到锅里去煮。

又有一次，牛顿的朋友来看他，他把饭菜摆到桌上后，又一头钻进了实验室。

这个朋友等得不耐烦了，就先吃起来，吃过后没有告辞就走了。

牛顿做完实验后出来，一看桌上的盘碟，自言自语的笑着说：“我还以为没吃饭呢，原来已经吃过了！”说着又走进实验室去了。

——选修4《中外历史人物评说》历史纵横勤奋刻苦的探索、严谨的科学态度、不迷信权威，坚持真理、科学的研究方法、谦虚的态度。

☆物理学的发展给了我们什么样的启示？
尊重事实，不迷信权威，敢于质疑，勇于探索创新，实践出真知……物理学的发展是一个不断超越前人，挑战突破权威的过程。

作业：随堂练习
1、1905年9月，德国《物理学年鉴》发表了一篇文章，它被看作是一个伟大科学理论诞生的标志。

这篇文章是（ D ）
A.《自然哲学的数学原理》
B.《广义相对论的基础》
C.《共产党宣言》
D.《论动体的电动力学》
2、如图是漫画《海王星的发现》，这一发现的理论依据是（ D ）
A.自由落体定律
B.惯性定律
C.加速度定律
D.万有引力定律
3、“牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。

曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。

”。

这说明学说（ B ）
①成为了宗教改革的指导思想
②否定了基督教神学的权威
③促进了人类的思想解放
④反映了工业资产阶级的要求
A．①② B．②③ C．①③ D．②④。