第一節(jié) 近代物理學(xué)的奠基人和革命者教案
知識(shí)與能力
知道經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容；伽利略、牛頓對經(jīng)典力學(xué)建立的主要貢獻(xiàn)；認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。知道相對論、量子論的主要內(nèi)容；了解愛因斯坦建立相對論和光的量子理論、普朗克提出量子假說等史實(shí)；認(rèn)識(shí)相對論、量子論提出的意義。
過程與方法
學(xué)會(huì)運(yùn)用閱讀法、觀察法、討論法、推理法、概括法、實(shí)驗(yàn)法等來學(xué)習(xí)了解近代物理學(xué)的相關(guān)問題。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
感受伽利略、愛因斯坦等科學(xué)家不迷信權(quán)威、為科學(xué)而不斷探索創(chuàng)新的進(jìn)取精神。
重點(diǎn)：伽利略對物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；牛頓經(jīng)典力學(xué)的建立；量子論的誕生；相對論的提出。
難點(diǎn)：如何理解物理學(xué)各階段發(fā)展的原因？
一、經(jīng)典力學(xué)體系
1、背景
文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)使科學(xué)從神學(xué)的桎梏中被解放出來，近代科學(xué)誕生。
伽利略對亞里士多德力學(xué)觀的否定
(1)亞里士多德的學(xué)說
亞里士多德的力學(xué)觀：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒有力的作用，物體就會(huì)靜止。如：“推箱子”的例子
(2)伽利略的貢獻(xiàn)——?jiǎng)?chuàng)立了自由落體定律
2、創(chuàng)立 《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》
基本理論：牛頓力學(xué)三定律(慣性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律)、萬有引力定律
影響意義
理論的綜合：牛頓力學(xué)體系對自然界的力學(xué)現(xiàn)象做出了系統(tǒng)、合理的說明，從而完成了人類對自然界認(rèn)識(shí)史上的第一次理論大綜合。經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。
實(shí)踐的驗(yàn)證：根據(jù)萬有引力定律，人們準(zhǔn)確地算出地球的平均密度和扁平率，正確地解釋了潮汐的成因。根據(jù)這一定律，人們還發(fā)現(xiàn)了海王星、冥王星。
二、現(xiàn)代物理學(xué)理論的發(fā)展
1、量子力學(xué)
背景
19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)人們對物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。但大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。這就需要人們對微觀世界開展研究。
概況
誕生：1900年，德國物理學(xué)家普朗克提出了量子假說。這個(gè)假說宣告了量子論的誕生。
發(fā)展：1905年，愛因斯坦提出了光具有波粒二象性的結(jié)論，1923年，法國物理學(xué)家德布羅意又提出物質(zhì)波理論。
成熟：在這個(gè)基礎(chǔ)上，奧地利、德國的物理學(xué)家建立了量子力學(xué)。
意義
量子理論彌補(bǔ)了經(jīng)典物理學(xué)在微觀的粒子世界方面認(rèn)識(shí)的空缺，把人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)從宏觀世界推進(jìn)到微觀世界，改變了人們看世界的角度和方式；量子理論讓人們從根本上改變了近代物理學(xué)中的傳統(tǒng)觀念，使物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)的觀念都發(fā)生了重大變革。
2、相對論
(1)狹義相對論
創(chuàng)立：1905年，愛因斯坦發(fā)表了《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》，創(chuàng)立了狹義相對論。
內(nèi)容：時(shí)間和空間都與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)；時(shí)間和空間隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化。
意義：否認(rèn)了牛頓力學(xué)的絕對時(shí)空觀；繼承和發(fā)展了牛頓力學(xué)；奠定了利用原子能的理論基礎(chǔ)。
愛因斯坦的狹義相對論是建立在兩個(gè)基本假設(shè)基礎(chǔ)之上的。第一個(gè)假設(shè)是相對性原理，即物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變與選擇任何一個(gè)參照系無關(guān)；第二個(gè)假設(shè)是光速不變原理，即對任何一個(gè)參照系而言，光速都是相同的。從兩個(gè)基本假設(shè)出發(fā)，愛因斯坦得出如下新的結(jié)論：運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上長度縮短；運(yùn)動(dòng)著的時(shí)鐘要變慢；任何物體的運(yùn)動(dòng)速度都不可能超過光速；同時(shí)性是相對的，在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的事情，在另一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的慣性系中測量便不是同時(shí)發(fā)生的；如果物質(zhì)速度比光速小得多，相對論力學(xué)就變?yōu)榕ｎD力學(xué)，比起牛頓力學(xué)來，相對論力學(xué)具有更普遍的意義。物體的能量等于物體的慣性質(zhì)量乘以光速的平方。
(2)廣義相對論
提出：1916年，愛因斯坦又建立了廣義相對論。
主要內(nèi)容：廣義相對論認(rèn)為，物質(zhì)存在的現(xiàn)實(shí)空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)的質(zhì)量及其分布情況，空間彎曲的程度體現(xiàn)為引力場強(qiáng)度。
意義：第一次闡述了四維時(shí)空和物質(zhì)的分布相聯(lián)系的重要思想。
(3)相對論與牛頓力學(xué)的關(guān)系：
相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時(shí)空觀，但并非全盤否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而狹義相對論反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對論的一種特例(物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài))，包括在相對論體系中。
(4)相對論建立的意義
愛因斯坦相對論的建立，是對近代物理學(xué)理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時(shí)間的可變性，時(shí)空的變化和時(shí)空結(jié)構(gòu)同物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)密不可分。這種全新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀和物質(zhì)觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個(gè)自然科學(xué)和哲學(xué)都產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。
量子論和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成標(biāo)志著人類對于客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學(xué)和狹義相對論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，指導(dǎo)制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學(xué)還為電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。
☆物理學(xué)的發(fā)展給了我們什么樣的啟示？
尊重事實(shí)，不迷信權(quán)威，敢于質(zhì)疑，勇于探索創(chuàng)新，實(shí)踐出真知……


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