《现代科学革命》教案讲课

第25课《现代科学革命》教案

【课标要求】

知道相对论、量子论的主要观点，认识其意义。

一、教学目标

1．知识与能力

知道相对论、量子论的提出者及其基本内容；能够分析它们对现代物理学进步的意义以及对人类思维方式的影响。

2．过程与方法

阅读了解相对论的基本内容，然后将之与牛顿的经典力学进行比较，从而认识相对论等提出的重要意义

3．情感态度价值观

认识在科学上没有绝对的权威，科学会不断的进步，进而树立创新的意识和精神。

认识科技进步也是一把双刃剑，应用不好会给人类社会带来灾难。

二、教学重点、难点

重点：相对论、量子论的基本内容

难点：分析、评价科技进步的影响

三、教学内容安排（1课时多媒体）

四、教材分析

本课是岳麓版必修3第六单元现代世界的科技与文化的第一课。在20世纪，相对论和量子理论的诞生不仅标志着现代物理学的革命性变革，而且标志着人类认识能力的提升。人类对自然界的认识攀升了新的高峰，扩展到宏观宇宙和粒子世界。是现代高科技的开端，推动世界历史的进程。

第一目：经典物理学的危机

教学要点：19世纪末牛顿经典物理学面临危机的主要表现

第二目：爱因斯坦与相对论

教学要点：相对论的基本原理、相对论提出的意义和影响

第三目：量子理论中的微观世界

教学要点：量子理论的基本原理、量子理论提出的意义和影响

五、学情分析与学法指导

针对学生基础一般，理解能力不够强。借助教辅书的教材梳理，重点诠释及核心点拨练习，帮助学生更好理解并记忆知识点，本课教材内有比较多材料（如知识链接、阅读与思考和解析与探究），所以多媒体课件不用增加其他历史材料，就可以逐渐提高学生分析材料的能力，充分利用好我们的历史教材。最终学生可做得学以致用。

六：讲授新课

(一)爱因斯坦与相对论

同学们看一下这个公式A＝x＋y＋z，大家知道这是一个什么公式吗？这就”是著名的成功秘诀,“A代表成功，x代表艰苦的劳动，y代表正确的方法……”大家说一下“z代表什么”代表少说话。大家知道这个秘诀的提出者吗？那就是本世纪最伟大的物理学家之一，也是我们这节课内容的男主角-爱因斯坦。这节课就我们就来学习一下爱因斯坦和他的相对论！

回顾上节课的内容即相对论提出的背景：

1、17—19世纪牛顿经典力学日趋完善、成熟。

2、19世纪末以牛顿力学为基础的经典物理学无法用经典物理学来解释，而陷入危机

(相对论和量子理论出现的背景)

1、简介爱因斯坦

请同学们看教材P107第一自然段，了解爱因斯坦的生平。讲一些爱因斯坦的故事

和牛顿一样，爱因斯坦年幼时也未显出智力超群，相反，到了四岁多还不会说话，家里人甚至担心他是个低能儿。在整个中小学时代却常常被斥为“生性孤僻、智力迟钝”，“不守纪律、心不在焉。想入非非”。中学毕业前夕，校方甚至断言他未来将“一事无成”，勒令他退了学。16岁那年，他以同等学历报考大学，尽管物理、数学成绩很好，但由于需要死记硬背的科目考砸了锅，只得名落孙山。第二年进入大学后，他仍然不愿意强迫自己去适应那种被动的、刻板的、纯粹按部就班的学习生活，他擅自“刷掉了”很多课程，只以“极大的兴趣”去听某些课和在家里自学。

在四年大学生活中，他仍然不是“好学生”：曾被数学教授称为“懒狗”，曾因做实验出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。大学毕业时他却因得不到教授们的赏识而遭到了“毕业即失业”的命运。年仅二十六岁爱因斯坦，几次在中学里面求职，最后在一个瑞士专利局里面找到一个职位，他每个星期要在专利局工作大概要四十几个小时。但尽管如此，这一年是他最辉煌的时期，因为他做出了二十世纪物理学史上最辉煌的几项贡献。在这其中就有最为著名的相对论。（设计意图：阅读教材，激发学生学习兴趣，扩充知识，引出相对论）

2简介相对论的内容及意义

相对论的提出：1905年狭义相对论《论动体的电动力学》；1916年广义相对论

狭义相对论：一卷录音带，如果在地面上播放需要一个小时；在快速飞行的宇宙飞船里播放，宇宙飞船里的人测定也是一个小时。但是由地面上的人员，来测定在宇宙飞船中播放的时间呢？根据牛顿的理论，因为时间是绝对的，所以也是一小时；但是爱因斯坦的理论则认为应该是一个多小时，因为时间是相对的，在不同速度下测量时间，长度是不一样的

在广义相对论中，爱因斯坦将相对性原理由惯参考系进一步扩大到任意参考系，并把牛顿的引力理论作为其中的一部分内容。

相对论的基本原理：相对性原理和光速不变原理

相对性原理和光速不变原理的理解

内容：相对性原理：时间、运动、质量不是绝对的，而是相对的。较典型的现象是运动的物体长度变短（尺缩效应）、运动的钟比静止的钟走得慢（钟慢效应）、运动的物体重量变大。

光速不变原理：光的传播速度在任何条件下都是不变的

相对论的妙解：有一次，群众包围了从德国移居美国的科学家爱因斯坦的住宅，要他用“最简单的话”解释清楚他的“相对论”。当时，据说全世界只有几个高明的科学家看得懂他关于“相对论”的著作。爱因斯坦走出住宅，对大家说：“比方这么说——你同你最亲的人坐在火炉边，一个钟头过去了，你觉得好像只过了5分钟！反过来，你一个人孤孤单单地

坐在热气逼人的火炉边，只过了5分钟，但你却像坐了一个小时。——唔，这就是相对论！”

相对论与我们的生活常识有着巨大的差距，但却被科学实验所证实，这就给我们提出了一个问题：常识总是正确的吗？常识和正确的理论起冲突的时候，应当怎样分辨呢？

常识是我们在生活的经验和过程中所具备的，甚至可以说，是构成我们正常生活的基础，所以常识是根深蒂固的。这种根深蒂固、雷打不动的认识，往往构成了我们寻找真理和本质，在探询日常生活之外的事物的规律时，我们认识的障碍。日常生活中，常识是必要的，但是科学发展和人类进步不是只靠常识和直觉就可以的。因此，从这个角度来理解，科学家们通过精确、巧妙的物理学实验得出的理论，也是经过了同常识的反复斗争而做出的，这更加体现出科学探索之路的艰难。

相对论是人类精神宝库中璀璨的明珠，而相对论的发明者爱因斯坦也因此名垂青史。关于相对论的评价，是教材P107本目内容的最后一个自然段：相对论的提出是物理学领域最伟大的革命。它在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，可以广泛地解释不同运动状态的物质，创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。同时，相对论也打破了经典物理学绝对化的思维模式，为人们提供了辩证地看待世界的途径。（设计意图：加深对重点内容的理解认识相对论对人们思维方式的影响。）

能力提升：

爱因斯坦相对论与牛顿经典力学的关系：

部分否定：否定了牛顿绝对时空观，提出时间和空间不是绝对不变的，是相对的。

继承发展：牛顿力学是相对论力学低速状态时的一个特例。（设计意图：方便同学们做题）

2004年6月,联合国第58次大会通过决议,确定2005年为“世界物理年”

右图是2005年“世界物理年”的徽标。红色——代表过去，蓝色——代表未来，黄绿——代表连结过去到未来。对物理学家而言，这个标识象征的是光锥；对一般大众而言常被看成是沙漏，象征着爱因斯坦在时间相对性上渊博的见解及洞察力。观察这个徽标,提出一个问题,并写在下面的横线上.

例:为什么把2005年确定为世界物理年？

因为2005年是爱因斯坦相对论发表100周年，逝世50周年，因此联合国教科文组织将此年定为物理年，有的国家将其定为爱因斯坦年。而爱因斯坦能够取得伟大的成就条件有哪些哪？请同学们思考并回答。

老师归纳的答案：爱因斯坦能够取得伟大成就有哪些条件?

（1）科学的发展提供了基础

（2）科学发展的需要提供了动力

（4）科学的工作和研究方法

（3）个人坚持不懈勤奋追求真理的优秀品质

（设计意图：情感态度价值观的加强）

解析与探究：同学们看教材109页的解析与探究，并回答下面问题

从故事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？

科学理论对科学技术的发展有巨大的推动作用，但科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。

要敢于质疑，勇于创新、实践出真知（因为即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都有可能是不科学的）

同学们，这节课我们学了爱因斯坦和相对论的内容，学到这如果你只认为爱因斯坦是一位伟大的物理学家那么就片面了，他还是一位音乐爱好者和和平捍卫者。

多媒体展示（设计意图：丰富同学们的知识）

二、量子理论中的微观世界

量子理论的提出，同样是源于实验和公式之间的不合。

教材P107本目内容的第一、二自然段，教材P108第一、二、三、四、五自然段介绍了量子理论的创立过程，请同学们阅读。

量子理论的创始人是谁？德国科学家普朗克。