第一節(jié) 近代物理學的奠基人和革命者教案
知識與能力
知道經典力學的主要內容；伽利略、牛頓對經典力學建立的主要貢獻；認識經典力學在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位。知道相對論、量子論的主要內容；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；認識相對論、量子論提出的意義。
過程與方法
學會運用閱讀法、觀察法、討論法、推理法、概括法、實驗法等來學習了解近代物理學的相關問題。
情感、態(tài)度與價值觀
感受伽利略、愛因斯坦等科學家不迷信權威、為科學而不斷探索創(chuàng)新的進取精神。
重點：伽利略對物理學發(fā)展的重大貢獻；牛頓經典力學的建立；量子論的誕生；相對論的提出。
難點：如何理解物理學各階段發(fā)展的原因？
一、經典力學體系
1、背景
文藝復興運動使科學從神學的桎梏中被解放出來，近代科學誕生。
伽利略對亞里士多德力學觀的否定
(1)亞里士多德的學說
亞里士多德的力學觀：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就會靜止。如：“推箱子”的例子
(2)伽利略的貢獻——創(chuàng)立了自由落體定律
2、創(chuàng)立 《自然哲學的數學原理》
基本理論：牛頓力學三定律(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：牛頓力學體系對自然界的力學現象做出了系統(tǒng)、合理的說明，從而完成了人類對自然界認識史上的第一次理論大綜合。經典力學體系的建立標志著近代科學的形成。
實踐的驗證：根據萬有引力定律，人們準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。根據這一定律，人們還發(fā)現了海王星、冥王星。
二、現代物理學理論的發(fā)展
1、量子力學
背景
19世紀末20世紀初，電子和放射性的發(fā)現，促進人們對物質的認識深入到了原子內部。但大量的實驗表明，微觀粒子的運動不能用通常的宏觀物體的運動規(guī)律進行描述。這就需要人們對微觀世界開展研究。
概況
誕生：1900年，德國物理學家普朗克提出了量子假說。這個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論，1923年，法國物理學家德布羅意又提出物質波理論。
成熟：在這個基礎上，奧地利、德國的物理學家建立了量子力學。
意義
量子理論彌補了經典物理學在微觀的粒子世界方面認識的空缺，把人類對客觀規(guī)律的認識從宏觀世界推進到微觀世界，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中的傳統(tǒng)觀念，使物理學乃至整個自然科學的觀念都發(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《論動體的電動力學》，創(chuàng)立了狹義相對論。
內容：時間和空間都與物質運動有關；時間和空間隨著物質運動速度的變化而變化。
意義：否認了牛頓力學的絕對時空觀；繼承和發(fā)展了牛頓力學；奠定了利用原子能的理論基礎。
愛因斯坦的狹義相對論是建立在兩個基本假設基礎之上的。第一個假設是相對性原理，即物體運動狀態(tài)的改變與選擇任何一個參照系無關；第二個假設是光速不變原理，即對任何一個參照系而言，光速都是相同的。從兩個基本假設出發(fā)，愛因斯坦得出如下新的結論：運動物體在運動方向上長度縮短；運動著的時鐘要變慢；任何物體的運動速度都不可能超過光速；同時性是相對的，在一個慣性系中同時發(fā)生的事情，在另一個運動著的慣性系中測量便不是同時發(fā)生的；如果物質速度比光速小得多，相對論力學就變?yōu)榕ｎD力學，比起牛頓力學來，相對論力學具有更普遍的意義。物體的能量等于物體的慣性質量乘以光速的平方。
(2)廣義相對論
提出：1916年，愛因斯坦又建立了廣義相對論。
主要內容：廣義相對論認為，物質存在的現實空間不是平坦的，而是彎曲的，空間的結構取決于物質的質量及其分布情況，空間彎曲的程度體現為引力場強度。
意義：第一次闡述了四維時空和物質的分布相聯系的重要思想。
(3)相對論與牛頓力學的關系：
相對論打破了牛頓以來傳統(tǒng)的絕對時空觀，但并非全盤否定牛頓力學。牛頓力學反映的是宏觀物體低速運動的客觀規(guī)律，而狹義相對論反映的是物體高速運動的客觀規(guī)律，是對牛頓力學的繼承和發(fā)展。牛頓力學是相對論的一種特例(物體低速運動狀態(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，是對近代物理學理論框架的重大突破，它不僅揭示了空間、時間的可變性，時空的變化和時空結構同物質的運動和狀態(tài)密不可分。這種全新的時空觀、運動觀和物質觀的形成，是人類思想發(fā)展史中的一次根本性變革，對整個自然科學和哲學都產生了極其深遠的影響。
量子論和相對論是現代物理學的兩大支柱，量子論的形成標志著人類對于客觀規(guī)律的認識，開始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學和狹義相對論結合形成原子核物理學，指導制造原子彈、氫彈和建立核電站。量子力學還為電子技術、半導體技術和激光技術等奠定了理論基礎。
☆物理學的發(fā)展給了我們什么樣的啟示？
尊重事實，不迷信權威，敢于質疑，勇于探索創(chuàng)新，實踐出真知……


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