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2019-2020年高一物理第五章 第4節(jié)物理學(xué)—人類文明進(jìn)步的階梯教案 粵教版 必修2 （一）教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)與技能 （1）了解物理學(xué)與自然科學(xué)其他領(lǐng)域的關(guān)系，知道物理學(xué)的研究成果和研究方法對(duì)自然科學(xué)的影響和促進(jìn)作用。 （2）了解物理學(xué)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)，體會(huì)物理學(xué)的巨大影響和作用。 (3)了解物理學(xué)對(duì)人類社會(huì)文明發(fā)展的推動(dòng)，體驗(yàn)物理學(xué)對(duì)人類社會(huì)生活的影響． 2．過程與方法 。 (1)舉例說明物理學(xué)的研究成果和方法對(duì)自然科學(xué)其他領(lǐng)域的影響和作用，體會(huì)物理學(xué)對(duì)自然科學(xué)發(fā)展所起的重要作用． (2)列舉物理學(xué)理論轉(zhuǎn)化為高新技術(shù)成果的具體實(shí)例，體會(huì)物理學(xué)對(duì)科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)． (3)收集科學(xué)技術(shù)推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的具體實(shí)例，關(guān)注科技發(fā)展對(duì)冬類生活的影響． (4)通過討論與交流，使學(xué)生深刻體會(huì)科學(xué)技術(shù)應(yīng)與人類和諧發(fā)展，‘使學(xué)生明確在探索自然界的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的同時(shí)，應(yīng)遵循客觀規(guī)律，使科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展相一致． 3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀 (1)通過了解人類借助自然科學(xué)認(rèn)識(shí)世界，改造世界，創(chuàng)造美好生活的“事跡” ，激發(fā)學(xué)生對(duì)前人的敬仰，對(duì)科學(xué)的興趣和對(duì)理想的憧憬． (2)通過呈現(xiàn)物理學(xué)對(duì)推動(dòng)人類社會(huì)文明的進(jìn)步，使學(xué)生更深刻感犟物理學(xué)的價(jià)值．促進(jìn)學(xué)生情感的遷移和人性的完善，進(jìn)而無限地?zé)釔邸拔锢硎澜纭保? (3)促進(jìn)學(xué)生關(guān)注物理知識(shí)與技術(shù)的發(fā)展，使學(xué)生感受物理知識(shí)對(duì)現(xiàn)代生活的影響，從而引發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，利用所學(xué)知識(shí)和技能開創(chuàng)自己的未來． (4)通過指導(dǎo)學(xué)生收集相關(guān)信息、例證，培養(yǎng)學(xué)生獲取和評(píng)價(jià)信息的能力、組織信息的能力、交流和表述信息的能力、使用計(jì)算機(jī)處理信息的能力． (二)本節(jié)概述 1．本節(jié)特點(diǎn) (1)重視展示物理學(xué)成果和方法對(duì)其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生的影響，體現(xiàn)物理學(xué)的博大和精深． (2)重視物理學(xué)對(duì)現(xiàn)代技術(shù)的推動(dòng)作用以及對(duì)人類生活的影響． (3)展示物理學(xué)對(duì)人類社會(huì)文明進(jìn)步的推動(dòng)作用． 2．教法與學(xué)法 本節(jié)內(nèi)容涉及的知識(shí)面較廣，許多內(nèi)容在高中階段都不可能涉及．在此只能作一般性介紹，并不要求學(xué)生對(duì)諸多具體問題深入理解和掌握．因此本節(jié)教學(xué)適宜采用師生互動(dòng)型的講座、演講、討論交流等靈活多樣的形式開展，除共同學(xué)習(xí)、體會(huì)教材所提供的實(shí)例外，應(yīng)指導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生從多種渠道收集物理學(xué)對(duì)自然科學(xué)、現(xiàn)代科技社會(huì)進(jìn)步起推動(dòng)作用的例證，學(xué)生對(duì)自己收集的信息體會(huì)更加深刻．同時(shí)，信息社會(huì)化和社會(huì)信息化是當(dāng)今重要的時(shí)代特征，人們?cè)趶氖驴茖W(xué)研究活動(dòng)的過程中，要處理大量的信息，并需要與其他人進(jìn)行有效的信息交流．應(yīng)該說，信息能力既是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)水平的體現(xiàn)，也是學(xué)生今后在現(xiàn)代社會(huì)生存和發(fā)展所必須的一項(xiàng)基本能力．本節(jié)教學(xué)十分適于鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的信息能力．教師可以向?qū)W生推薦一些信息來源，如科普網(wǎng)站(．cctv．cn／science／、．kepu．gov．cn、．bikepu．gov．cn)、科普讀物(《科技輔導(dǎo)員》、《中學(xué)科技》、《科學(xué)世界》)電視節(jié)目(《走進(jìn)科學(xué)》、《人與自然》、discovery)等． 本節(jié)內(nèi)容有兩個(gè)主題，安排了“討論與交流”、“實(shí)踐與拓展”各兩項(xiàng)．在進(jìn)行活動(dòng)時(shí)需要學(xué)生了解大量相關(guān)拓展性知識(shí)，拓展性知識(shí)是基礎(chǔ)性知識(shí)的拓展，與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)，可以為學(xué)生提供廣闊的背景(如知識(shí)背景、生活背景、文化背景、政治背景)．實(shí)際上，隨著物理和物理教育理論的發(fā)展，物理教育不應(yīng)當(dāng)僅局限于知識(shí)的傳授，而應(yīng)當(dāng)拓寬物理教育的視野和背景，以適應(yīng)學(xué)習(xí)化社會(huì)的發(fā)展． (三)教材說明與教學(xué)建議 教材開篇即指出：物理學(xué)肩負(fù)著“探索自然、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、拯救生命”的歷史使命，這也是通過本章教學(xué)應(yīng)能使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)物理學(xué)如此的認(rèn)識(shí)，深刻體會(huì)到物理學(xué)的意義和作用． 1．物理學(xué)與自然科學(xué)一人類文明進(jìn)步的基石 在物理學(xué)的基礎(chǔ)性研究過程中，形成和發(fā)展出來的基本概念、基本理論、基本實(shí)驗(yàn)手段和精密的測(cè)試方法，已成為其他許多學(xué)科的重要組成部分，并產(chǎn)生了良好的效果．這對(duì)于天文學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)都是如此，1997年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)授予的項(xiàng)目，是一個(gè)對(duì)全球金融產(chǎn)生巨大影響的期權(quán)定價(jià)模型——Black一Ccholes公式．該公式的主要?jiǎng)?chuàng)建人F．S．Black的學(xué)歷背景如下：1959年畢業(yè)于哈佛大學(xué)物理系，1964一年獲該校數(shù)學(xué)應(yīng)用系博士，1971年任芝加哥大學(xué)經(jīng)濟(jì)系教授．當(dāng)前出身理科的人躋身經(jīng)濟(jì)學(xué)界的大有人在． 19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，相對(duì)論和量子論的確立是物理學(xué)革命的高潮，以物理學(xué)革命為先導(dǎo)，帶動(dòng)了化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的理論也都發(fā)生了革命性的突破，并形成了一些交叉學(xué)科，如物理化學(xué)、生物物理、地球物理等等．當(dāng)前科學(xué)中最活躍、最引人注目的課題，如生命科學(xué)、宇宙起源、材料科學(xué)等等，都與物理學(xué)的研究成果和研究方法密切相關(guān)．現(xiàn)代物理知識(shí)對(duì)其他學(xué)科的滲透比上個(gè)世紀(jì)要廣泛得多，教師在教學(xué)過程中必須拓寬視野，重視物理學(xué)與人文科學(xué)和其他技術(shù)科學(xué)知識(shí)的交叉與拓寬． 物理學(xué)對(duì)自然科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域都有相當(dāng)重要的影響和作用，限于篇幅，教材不能過多地介紹，只是列舉了物理學(xué)的研究方法和成果對(duì)化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)的影響，教學(xué)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合本節(jié)“實(shí)踐與拓展”第1題了解更多物理學(xué)與其他自然科學(xué)的關(guān)系． [實(shí)踐與拓展] 1．?dāng)?shù)學(xué)對(duì)物理學(xué)的發(fā)展起了重要的作用，反過來物理學(xué)也促進(jìn)數(shù)學(xué)的發(fā)展．例如力學(xué)與數(shù)學(xué)在發(fā)展中始終相互推動(dòng)，相互促進(jìn)．一種力學(xué)理論往往和相應(yīng)的一個(gè)數(shù)學(xué)分支相伴產(chǎn)生，如運(yùn)動(dòng)基本定律和微積分，運(yùn)動(dòng)方程的求解和常微分方程，彈性力學(xué)及流體力學(xué)和數(shù)學(xué)分析理論，天體力學(xué)中運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和微分方程定性理論等，因此有人甚至認(rèn)為力學(xué)應(yīng)該也是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)．但是力學(xué)和其他物理學(xué)分支一樣，還有需要實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的一面，而數(shù)學(xué)尋求的是比力學(xué)更帶普遍性的數(shù)學(xué)關(guān)系，兩者有各自不同的研究對(duì)象． 地質(zhì)學(xué)與物理學(xué)密切相關(guān)．地球物理學(xué)的研究對(duì)象是地球整體及其各組成部分的物理學(xué)性質(zhì)和物理過程，如地球重力加速度的測(cè)定、地磁的測(cè)定、地震的研究等等．地質(zhì)學(xué)的分支礦物學(xué)和巖石學(xué)，是在19世紀(jì)應(yīng)用物理學(xué)和化學(xué)等學(xué)科的理論和方法的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的． 物理學(xué)與氣象學(xué)用物理學(xué)的相關(guān)規(guī)律去研究大氣的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)，使人們得以進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)． 2．物理學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)——人類文明進(jìn)步的推動(dòng)力 為說明物理學(xué)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)發(fā)展的密切關(guān)系，教材列舉了電子信息技術(shù)、核能發(fā)電、激光技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用以及相關(guān)的物理理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)(詳細(xì)背景知識(shí)可參閱課程資源)，目的在于使學(xué)生切實(shí)體會(huì)物理學(xué)的發(fā)展對(duì)科技發(fā)展的推動(dòng)作用和對(duì)人類社會(huì)生活的巨大影響，教學(xué)中要提示學(xué)生特別注意每一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)誕生的物理學(xué)發(fā)展背景． 本節(jié)最后一段總結(jié)了科學(xué)技術(shù)發(fā)展推動(dòng)人類社會(huì)不斷進(jìn)步，概括了人類社會(huì)隨科技發(fā)展而進(jìn)入的四個(gè)時(shí)代，目的是使學(xué)生更深地體會(huì)科學(xué)技術(shù)是認(rèn)識(shí)自然和改造自然的強(qiáng)大武器，在歷史上始終是一種起推動(dòng)作用的進(jìn)步的革命力量．20世紀(jì)以來，科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的關(guān)系日益密切，并且相互制約、相互影響．科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展已使社會(huì)生活的各個(gè)方面發(fā)生了深刻的變化． 教師最好能結(jié)合本章第二、第三節(jié)內(nèi)容補(bǔ)充介紹物理學(xué)的革命是如何引起科學(xué)技術(shù)發(fā)生了一系列廣泛而深刻的革命性變化．在科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上，20世紀(jì)前半期占有重要的地位．這一時(shí)期，19世紀(jì)末、20世紀(jì)初開始的物理學(xué)革命，帶動(dòng)了化學(xué)、天文學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，從而形成了以相對(duì)論和量子力學(xué)為代表的現(xiàn)代的科學(xué)革命．科學(xué)理論上的重大突破又帶來一系列技術(shù)進(jìn)步．以電力的發(fā)明和利用為標(biāo)志的第二次技術(shù)革命不斷深化，電力、汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，在第二次世界大戰(zhàn)的刺激下，原子能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和航天技術(shù)發(fā)展迅速，并成為第三次技術(shù)革命興起的標(biāo)志．20世紀(jì)前半期科學(xué)技術(shù)的重大突破又引起社會(huì)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生活方式等方面的重大變化，并為戰(zhàn)后第三次技術(shù)革命的深入發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 另外，還應(yīng)向?qū)W生說明物理學(xué)研究的重大突破導(dǎo)致生產(chǎn)技術(shù)的飛躍已經(jīng)是歷史事實(shí)．反過來，發(fā)展技術(shù)和生產(chǎn)力的要求，也有力地推動(dòng)物理學(xué)研究的發(fā)展，固體物理、原子核物理、等離子體物理、激光研究、現(xiàn)代宇宙學(xué)等之所以迅速發(fā)展，是和技術(shù)及生產(chǎn)力發(fā)展的要求分不開的．目前在物理學(xué)前沿進(jìn)行研究工作，必須使用尖端技術(shù)，否則就無法使實(shí)驗(yàn)研究工作達(dá)到一定的深度，也很難開辟新的研究領(lǐng)域．因此理論和實(shí)踐，基礎(chǔ)理論和尖端技術(shù)的關(guān)系將日益密切、互相促進(jìn)，并一日千里地向前推進(jìn)． 在組織學(xué)生進(jìn)行“實(shí)踐與拓展”第2題時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生去查找更多的物理與科技相結(jié)合的實(shí)例，例如航天技術(shù)、生物工程、無線電技術(shù)、核磁共振技術(shù)、納米技術(shù)等，使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)對(duì)人類社會(huì)生產(chǎn)生活方式的影響、對(duì)生產(chǎn)力的促進(jìn)；激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)更濃厚的興趣和熱愛．同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生收集、整理信息的能力．教師可以組織相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)，如科技論文寫作、科技競(jìng)賽、科技板報(bào)評(píng)比等，還可以組織學(xué)生收集各種與物理有關(guān)的科技新聞，舉辦“科技新聞發(fā)布會(huì)”，并將每個(gè)學(xué)生收集的信息集中記錄，要求學(xué)生注明科技新聞的來源及自己對(duì)它的簡(jiǎn)短評(píng)價(jià)，配合此項(xiàng)活動(dòng)半科技板報(bào)或手抄報(bào)．也可以結(jié)合多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段，增大介紹應(yīng)用知識(shí)的信息量，通過多種教學(xué)手段顯示物理知識(shí)在技術(shù)應(yīng)用中的巨大魅力，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的全面發(fā)展． 這一主題下的兩項(xiàng)討論與交流活動(dòng)旨在結(jié)合物理學(xué)發(fā)展的成就及前沿問題滲透STS思想教育，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)一方面推動(dòng)了人類社會(huì)文明的發(fā)展，另一方面科學(xué)技術(shù)如不能正確應(yīng)用，對(duì)人類的發(fā)展同時(shí)也具有負(fù)面效應(yīng)． [討論與交流] (1)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)我們的生活水平、生活方式、文化教育等方面的影響是極為深刻的．從日常的衣食住行中，處處可以感受到科學(xué)技術(shù)給我們生活帶來的變化．各種合成纖維大大豐富了人們的衣著面料；農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)提供了豐富的食品，改善了人民的食品結(jié)構(gòu)；至于汽車、飛機(jī)的發(fā)明和普及帶給人們交通的方便、快捷；醫(yī)學(xué)的進(jìn)步提高了人民的健康水平，延長(zhǎng)了平均壽命；教育的普及提高了人民的文化水平；電燈、電話、家用電器的普及大大方便了我們的生活……這樣的例子不勝枚舉． (2)當(dāng)前我們面臨的許多問題，如溫室效應(yīng)、物種的滅絕、臭氧層的破壞、核戰(zhàn)爭(zhēng)、大氣污染、能源危機(jī)等．這些問題都是與科技相互關(guān)聯(lián)的，需要我們給予足夠的重視． 例如，20世紀(jì)20年代以來，隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是石油、天然氣、化學(xué)工業(yè)的增長(zhǎng)，汽車的普及，造成了前所未有的環(huán)境污染問題．20世紀(jì)60年代以前著名的“八大公害”中；至少一半發(fā)生在1950年前．它們是：(1)“馬斯河谷事件”．1930年12月，比利時(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)由于空氣中二氧化硫濃度過高，致使六十多人死亡；(2)“多諾拉煙霧事件”．1948年發(fā)生于美國(guó)賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn)．因二氧化硫及其氧化作用與大氣中的塵粒結(jié)合，形成致害毒素，致使5500人染病，17人死亡．(3)“洛杉磯光化學(xué)煙霧事件”．40年代初發(fā)生于美國(guó)洛杉磯市．由于汽車排放的廢氣在日光作用下形成毒霧，刺激人的感官而造成危害．(4)“水俁病事件”．1935一1956年發(fā)生于日本熊本縣水俁市．由于含甲基汞廢水污染水體，使魚類中毒，人食了毒魚引起中樞神經(jīng)疾患而致殘、致死．造成上述環(huán)境問題并非是科學(xué)技術(shù)本身的罪過．這是資產(chǎn)階級(jí)為追求利潤(rùn)而不惜犧牲環(huán)境，或是政府對(duì)環(huán)境污染缺乏立法和疏于管理所致．環(huán)境的惡化喚醒了人們的環(huán)境意識(shí)，引起了公眾的憤怒和抗議，從而成為戰(zhàn)后發(fā)達(dá)國(guó)家環(huán)境運(yùn)動(dòng)興起的直接原因． 總之，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展一方面為創(chuàng)造人類的幸福提供了空前未有的能力，另一方面也使人類掌握了可以毀滅地球上一切生命的能力．如果人類能把科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的成果全部應(yīng)用于和平與發(fā)展的事業(yè)，那么，未來世界的前景將是十分美好的． （四）小結(jié) （五）作業(yè)