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1、一近代物理学的奠基人和革命者课标阐释时空构建1.从时空观念角度了解经典力学创立的背景。2从史料实证和历史解释角度理解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。3从史料实证和历史解释角度识记相对论、量子论的主要内容，认识其意义。认识相对论和经典力学之间的关系以及物理学理论创新的源泉和方法。4运用唯物史观理解近现代物理学的重大成就，评价其推动社会进步的意义。授课提示：对应学生用书第67页一、认识史上的飞跃牛顿力学体系1背景(1)在中世纪的欧洲，亚里士多德的学说长期被教会奉为教条。(2)伽利略在观察、实验和推理的基础上，创立了自由落体定律，推翻了亚里士多德的学说。2内容(1)牛顿
2、的运动三定律，即惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律。(2)牛顿从研究地球对月球的引力入手，成功地得出了万有引力定律。(3)著作：1687年，自然哲学的数学原理出版，标志着牛顿力学体系的形成。3意义(1)牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。(2)牛顿的力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。(3)万有引力定律的确立，使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，并在生产和科学实验中得到广泛的应用和验证。二、驱走乌云的太阳量子力学与量子论1背景(1)19世纪的物理学领域，以牛顿力学为基础，形成了完整
3、的理论体系。(2)19世纪末，黑体辐射问题成为物理学界的重大研究课题。2发展过程(1)奥地利斯蒂芬：1879年发现黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系。(2)德国普朗克：发现了热辐射过程中的能量分布规律。1900年提出量子概念，标志着量子理论诞生。(3)德国爱因斯坦：1905年利用量子理论解释光电效应，得出光具有波粒二象性的结论。(4)法国德布罗意：1923年提出物质波理论，将量子论发展到一个新的高度。(5)奥地利、德国物理学家：建立量子力学。3意义(1)量子力学成为反映自然界基本规律的理论体系，指导着人们向物质运动的各个层面进行深入探讨。(2)改变了近代物理学中的传统观念，使物理学乃至整个
4、自然科学的观念都发生了重大变革。三、爱因斯坦的“时空”相对论1相对论的创立狭义相对论广义相对论创立1905年，爱因斯坦发表论动体的电动力学1916年，爱因斯坦把狭义相对论推广到加速运动的参考系中，建立了广义相对论内容时间和空间随着物质运动速度的变化而变化空间、时间不是独立的实在，是物质存在的形式意义反映了物体高速运动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想2.影响(1)是对近代物理学理论框架的重大突破，揭示了空间、时间的可变性，说明了时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。(2)形成全新的时空观、运动观和物质观，是人类思想发展史中的一次根本性
5、变革，对整个自然科学和哲学都产生了深远的影响。(3)相对论同量子理论一起，构成了现代物理学的基本理论框架。图解识记近代物理学成就名师指津牛顿力学体系的特征(1)注重实验。实验可以进一步揭示客观现象和过程之间的逻辑关系，并由此得出重要的结论。(2)力学体系的数学化。主要运用牛顿自己创立的微积分做计算工具，这种数学化源于自然界内在的数学关系。图解识记现代物理学成就家国情怀从牛顿经典力学体系、量子理论到相对论的提出，认识近代自然科学的伟大成就和科学家探索自然的科学精神。易错提醒爱因斯坦的相对论只是否定了牛顿的绝对时空观，没有否定整个牛顿力学。牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。牛顿力学是整个
6、力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍指导着我们的物理学思想。相对论发展了牛顿力学，打破了传统的绝对时空观。学习思考牛顿力学体系的建立为什么会引起人类认识上的巨大飞跃？(教材P121)牛顿力学体系对自然界的力学现象作出了系统、合理的说明，使科学摆脱了神学的束缚而不断发展；随着牛顿力学体系在生产和科学试验中的广泛应用，其惊人的科学预见力和巨大的理论指导意义得到体现。这就从理论和实践两个角度推动了人类认识的巨大飞跃。学习思考有人说，人类可以认识比已知事物更高层次上的事物，但我们永远不能认识宇宙的全部。你认为这种说法正确吗？请结合你了解的知识，谈谈自己的看法。(教材P123)提示：这种说法是正确的。1
7、9世纪在牛顿力学体系的基础上，声学、光学、电磁学和热学等新兴学科取得了长足的进步，将人类对自然界的认识推进到前所未有的高度，经典物理学达到了顶峰。但是19世纪末，物理学的一系列新发现，无法用经典力学来解释，相对论和量子理论的提出，使人类的认知领域又进一步拓宽，发展到研究宏观的宇宙世界和微观的粒子世界。人类的认识从已知的事物发展到更高层次的事物，但是宇宙未知的事物是无限的，因此我们永远不能认识宇宙的全部。授课提示：对应学生用书第68页探究主题一牛顿经典力学体系史料爱因斯坦说：“牛顿第一个成功地找到了一个用公式清楚表达的基础。从这基础出发，他用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经
8、验相符合。”探究点：据史料及所学知识，牛顿最突出的贡献是什么？其理论体系有何特点？提示：贡献：牛顿运动三定律及万有引力定律，完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。特点：以实验为基础，以数学为表达形式，具有严密逻辑体系。辨证认识牛顿力学体系的贡献及其局限性(1)贡献：建立起一个完整的力学理论体系，实现了物理学史上的第一次大飞跃。牛顿力学体系以严格的数学方法和逻辑体系把宇宙间的运动统一起来，对人类解释与预见物理现象具有决定性的意义。到19世纪，在经典力学的基础上，光学、热力学、电磁学、天体物理学等新兴学科取得了长足发展，把人类对自然界的认识推进到前所未有的深度和广度。(2)局限性：牛顿力学
9、体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上，时间和空间被视为与物质运动无关而独立存在，是绝对的。无法解释高速运动的物体运动的规律和微观世界中的粒子。探究主题二量子论和相对论史料一(英国)皇家学会会长汤姆逊致辞说：“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就。”1921年爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，但相对论始终没有获诺贝尔奖。吴国盛科学的历程探究点一：史料一为什么说相对论是“最伟大的成就之一”？“相对论始终没有获诺贝尔奖”说明了什么问题？提示：(1)原因：相对论否定了经典力学的绝对时空观，深刻揭示了时间和空间的本质属性，提出了全新的时空观、运动观和物质观；
10、发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，将物理学发展到一个新的高度。问题：相对论超出了人们的日常思维、经验和感受，很难被人们理解和接受。史料二能量子钻进物体的表面层把它的全部能量给予了单个电子一个在物体内部具有动能的电子当它到达物体表面时已经失去了它的一部分能量。爱因斯坦文集探究点二：据史料二回答，爱因斯坦这一研究的理论基础是什么？他在这一方面有何贡献？提示：理论基础：普朗克于1900年提出的量子假说，量子论宣告诞生。贡献：用量子理论成功解释了光电效应。探究点三：为什么说相对论和量子论使人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度？提示：相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方
11、面的不足，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。1量子论和相对论是现代物理学的两大支柱(1)量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础。经典物理学所适用的主要是我们日常生活中的物理现象，但在宏观的宇宙世界和微观的粒子世界面前，就显得不太够用了。(2)量子理论的形成标志着人类对客观规律的认识，开始从宏观世界深入到微观世界；同时，在量子理论基础上发展起来的量子力学，极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。(3)相对论的提出否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，推动物理学发展到一个新的高度。(4)量子理论
12、和相对论弥补了经典物理学的缺点，掀起了物理学的革命，构成了现代物理学的基本理论框架。2牛顿经典力学、相对论和量子论三者之间的关系(1)牛顿力学的创立为相对论的提出奠定了基础。(2)相对论是对牛顿力学的继承和发展，否定了牛顿力学的绝对时空观，将牛顿力学概括在相对论力学之中，推动物理学发展到一个新的高度。(3)量子论和相对论的提出，使人们对物质世界的认识深入到微观领域和宏观宇宙世界，弥补了经典物理学的缺点。量子论和相对论一起，构成了现代物理学的基本理论框架，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。(4)三者是继承与发展的关系，一起推动了物理学的发展。自我测评(教材P124)简述牛顿的主要
13、科学成就及其影响。思路点拨：主要从牛顿力学体系的内容及其地位、影响等方面进行回答。答案提示：牛顿的主要科学成就是建立牛顿力学体系，包括：惯性定律、加速度定律、作用力和反作用力定律及万有引力定律。影响：牛顿的运动三定律构成了近代力学体系的基础，成为整个近代物理学的重要支柱。牛顿的力学体系对自然界的力学现象做出了系统的、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。材料阅读与思考(教材P124)材料中说“相对论是人类思想史上最伟大的成就之一”。你同意这一说法吗？为什么？思路点拨：先答出观点，然后用相对论的重要意义来说明。答案提示：同意。原因：它在很大程度上解决了19世纪末出现的经典
14、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。它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。它不仅对物理学本身，而且对自然科学和整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响，是人类思想发展史上的一次重大变革。随堂训练对应学生用书第69页题组1认识史上的飞跃1发现了自由落体定律并为近代经典力学的创立和发展奠定基础的科学家是()A伽利略B哥白尼C牛顿D普朗克解析：伽利略在观察实验和推理的基础上，创立了自由落体定律。答案：A2“1687年，他出版了著名的自然哲学的数学原理一书，用数学方式解释了哥白尼的学说和天体运动现象，提出
15、了物体运动的三大定律和万有引力定律等。”这句话中的“他”是()A伽利略B牛顿C爱因斯坦D普朗克解析：根据关键信息“物体运动的三大定律和万有引力定律”，即可得出B项正确。答案：B3观察下图，据图可以得出西方近代自然科学发展的主要特点是()A生活实践经验的总结B实用性技术，应用性强C科学观察、实验的方法D重经验综合，轻视理论研究解析：伽利略通过实验得出了自由落体运动规律。牛顿通过观察苹果落地的现象，开始思考，最后得出了万有引力定律。答案：C题组2驱走乌云的太阳4为解决热辐射理论上的疑点，普朗克提出量子理论，其中“量子”的含义是()A微观世界的各种粒子B比原子更小的粒子C微观粒子的能量D能量的基本单位解析：本题考查学生对历史概念的认识。根据所学知识可知“量子”即能量子，是能量的基本单位。答案：
