2016-2017学年高一物理开学第一课 《判天地之美,析万物之理——物理学与人类文明》教学设计

判天地之美，析万物之理——物理学与人类文明

一、教学目标

1、了解物理学研究的问题，了解高中物理的知识安排

2、了解物理学对人类文明、社会进步的影响

3、知道物理学在科学中的基础地位

4、知道高中物理与初中物理在内容与方法上的区别

5、知道高中物理学习的基本要求

二、教学分析

本节课主要阐明高中物理教材的培养目标，让学生了解高中物理要学习什么、要达到什么要求，学习好物理学的方法，以及高中物理教材的编排体系和本套教材的特点。让学生感受物理的神奇和博大，激发学生学习物理的兴趣和愿望。

三、教学用具

电脑，大显示屏，有关程序以及视频资料、图片资料，自制竖直圆环轨道，小球，水流星，激光笔等。

四、教学过程

教师自我介绍

教师先进行富有个性（幽默、风趣）的自我介绍。

教学过程

（一）通过PPT图片演示介绍物理学的特点、研究领域

物理学是以实验为基础，运用思维和数学工具研究自然界最基本、最广泛的物质运动规律和物质结构层次的一门精密的自然科学。时间上，物理学前溯到宇宙起源，后推到宇宙的归宿；空间上，小到基本粒子，大到宇宙天体，近乎无所不在，无所不管。

物理学是自然科学六大基础学科的两大支柱之一，是现代技术（包括信息技术、生物技术、通信技术、航天与空间技术和镭射即激光技术）的重要基础。现代科技的三大支柱（材料科学、能源科学和信息科学）和现代科研的三大前沿阵地（基本粒子、天体演化和生命起源）也处处离不开物理学的研究成果和研究方法。物理学的高技术性和强渗透性也使之成为社会发展的重要推动力。

（二）高中物理研究的主要内容

高中物理分为力学、电学、热学、光学、原子物理与核物理和相对论初步六部分内容，涉及宏观物体和微观粒子的运动规律和结构特征。

1、力学部分，主要研究运动和力的关系问题。重点学习牛顿运动定律、机械能和动量等知识。

演示：小球从竖直圆环的斜轨道上不同位置释放后在竖直圆环上的不同运动情况以及小球恰能沿圆环做完整圆周运动的临界情况。

指出：通过高中力学部分的学习，我们将理解小球做上述各种运动的原因并能定量计算出小球恰过最高点的条件。游乐场中的“翻滚过山车”和杂技演员表演的“水流星”节目就以此为基本原理（自己演示或播放“水流星”节目，使同学看到当小水桶在最高点且开口朝下时水竟一点不流出来）。

2、电学部分，主要研究电场、电路、磁场、电磁感应和交流电等内容。

简介这部分内容在科学技术及日常生活中的应用，如磁悬浮列车、超导技术、电磁继电器等。可以播放磁悬浮滑板视频。

3、热学部分，主要研究分子动理论和气体的热学性质。

用图片介绍热气球升空原理及日常生活中的吸盘、拔火灌等均遵循热学规律。

4、光学部分，主要研究光的传播规律和光的本质属性。

介绍光缆通信，介绍光电管的应用——有声电影以及银行、宾馆的自动门等。

5、原子物理与核物理部分，主要研究原子和原子核的组成与变化规律以及人类了解微观世界的科学方法。

利用图片简介核裂变反应——原子弹原理，核聚变反应——氢弹原理，核能的利用——核电站等，并结合日本核泄漏事件，说明科技是把双刃剑，让学生树立可持续发展的观念。

6、相对论简介，主要研究物体在光速、准光速和近光速情况下运动的物理现象。

介绍高速空间尺缩、质增、钟慢效应以及“光子飞船”、“黑洞”和“引力透镜”等。

从上面的介绍中可以看到，高中物理与初中物理相比较，知识面加宽了，内容加深了——从定性到定量。

（三）为什么要学习高中物理

1、物理学与社会进步

人类社会发展至今经历了三次大的工业革命，每一次都是物理学的发展为之拉开了序幕。

第一次工业革命：18世纪，由于物理学的一个分支热力学的发展，导致第一台蒸汽机的出现，从此工业进入了机械化时代。

第二次工业革命：19世纪（1831年）法拉第发现了电磁感应现象并得出电磁感应定律，导致发电机、电灯、电唱机等的相继问世，从此工业进入电气化时代。

第三次工业革命：20世纪中叶（1946年）电子计算机的诞生到今天电脑网络的大规模使用，标志着工业进入了自动化时代，同时也标志着人类即将进入知识经济时代。

事实证明，任何一种新的物质运动形式的发现和理论上的突破，总会导致重大的技术革命，从而促进科学技术突飞猛进地向前发展，而科技的发展同时又向物理学提出了更高的要求，两者相互促进。今天电子计算机的迅速更新换代正是这一点的例证。

2、物理学与思维观念

物理学的发展使人们对大地乃至宇宙的认识发生了翻天覆地的变化。从“天圆地方”到“地心说”到“日心说”；从太阳系到河外星系；从静态的宇宙到膨胀的宇宙；从“盘古开天地”到“大爆炸”的宇宙演化论……人们对自然界的认识随着空间物理学的发展逐步地深化。

在牛顿力学建立后，人们精确地预言哈雷彗星每76年回归地球一次。这意味着已知受力情况和初始条件――物体的位置和速度（比如，将一个物体以一定的初始速度抛出去，知道开始的时候的位置和速度，我们可以确定任意时刻物体的位置。同学们通过以后的学习完全可以做到），就可以求出以后任何时刻物体的位置和速度。由此，人们形成了“机械决定论”的思维方式。

20世纪60年代初，美国气象学家洛伦兹研究了服从三个含有非线性项方程的气象模型系统。洛伦兹将两个仅仅相差0.0001的两个初始值输入一个数学方程，计算得出的两条曲线不久就分道扬镳，南辕北辙。真是“差之毫厘，谬之千里”。这揭示了复杂系统的行为对微小初始差异的敏感依赖性，从而断言长期天气预报是不可能实现的。为此他提出一只蝴蝶在巴西扇动翅膀，有可能在美国得克萨斯引起一场“龙卷风”的说法，被称为“蝴蝶效应”。这动摇了长期在人们头脑中占主导地位的“机械决定论”的思维方式。

3、结合高中实际情况

①高考理科必考科目，总分110分；

②文科生必学高一所有内容和选修1-1，高二下学期参加全省组织的学业水平测试；

③大学中与物理相关专业：理论物理，大气物理，光学，凝聚态，核物理与核技术、通信工程、电子技术、机械自动化、光学工程、工程力学、核物理学、工程热力学、材料力学、等等。

（四）如何学好高中物理

基本方法：

五善——善于联想，善于对比，善于思考，善于记忆，善于总结。

六用——用眼仔细观察，用耳认真听讲，用脑积极思考，用心理解记忆，用口和笔准确表达，用手及时记录、练习、实验。

基本要求：

1.课前一分钟，课本、笔记本、作业本、草稿本、试卷或学案、笔、直尺三角板一一准备就绪。

2.课中集中注意力，不说小话、不做与学习无关的事，举手回答问题时声音清晰洪亮。

3.没有老师下课口令，要Hold住。

4.作业干净、整齐、规范、及时、真实。

5.养成提前预习的习惯。

6.问问题不要在晚自习时间，可在课后问。

（五）课堂小结

今天的课，我们研究了四个问题：

1、介绍物理学的特点、研究领域和地位；

2、介绍高中物理研究的主要内容；

3、为什么要学习高中物理；

4、怎样才能学好高中物理。