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2019-2020年高中歷史《現(xiàn)代科學(xué)革命》教案4 岳麓版必修3 【教學(xué)目標(biāo)】 1．熟悉經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的簡要歷程，了解相對論、量子理論的主要內(nèi)容，理解現(xiàn)代物理學(xué)對人類文明和社會進步的巨大貢獻和深遠影響。 2．理解并闡述“物理學(xué)革命”與“科學(xué)的革命”之間的關(guān)系。 3．通過對本課的學(xué)習(xí)，樹立既尊重權(quán)威又不迷信權(quán)威的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)質(zhì)疑求真、勇于創(chuàng)新的精神。 【教學(xué)重點】相對論和量子論的主要內(nèi)容及意義。 【教學(xué)難點】相對論、量子理論的內(nèi)容 【教學(xué)課時】1課時 【教學(xué)過程】 （一）導(dǎo)入新課：19世紀(jì)，以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)日趨完善，達到了高峰。但是一些新的研究發(fā)現(xiàn)對它提出了挑戰(zhàn)，導(dǎo)致了經(jīng)典物理學(xué)的危機。正是在這種情況下，相對論和量子理論出現(xiàn)，它們掀起了物理學(xué)革命，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，并對其他學(xué)科產(chǎn)生了歷史性的影響。人類對自然世界的科學(xué)探索又躍上了一個新的高度。 （二）講授新課 一、經(jīng)典物理學(xué)的危機 19世紀(jì)末，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個重大事件，這就是X射線、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。這三大發(fā)現(xiàn)以實驗事實使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動搖。物理學(xué)家們曾認(rèn)為的似乎已經(jīng)基本上完成了的經(jīng)典物理學(xué)體系，從根本上出現(xiàn)了動搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機”。經(jīng)典物理學(xué)所研究的是人們?nèi)粘Ｉ钪幸子诶斫獾暮暧^世界，三大發(fā)現(xiàn)所揭示的卻是人們沒有直接經(jīng)驗的微觀現(xiàn)象，這表明人們對物質(zhì)世界的認(rèn)識已經(jīng)深入了一個層次。物理學(xué)家繼續(xù)向前探索，于是產(chǎn)生了以量子論和相對論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，物理學(xué)從此開辟了新的天地。 二、相對論的提出 1．相對論的提出及主要內(nèi)容 過去的物理學(xué)都以牛頓的理論為基礎(chǔ)，認(rèn)為時間和空間是絕對的，兩者是沒有任何直接聯(lián)系的。德國物理學(xué)家愛因斯坦經(jīng)過多年的研究，打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀，于1905年提出了狹義相對論和光速不變原理。指出了時間、空間和物體的質(zhì)量不是絕對不變的，而是隨著物體的運動而發(fā)生變化。狹義相對論認(rèn)為：物體運動時，質(zhì)量會隨著物體運動速度的增大而增加，同時，空間和時間也會隨著物體運動速度的變化而變化，即還會發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。 1916年，愛因斯坦完成了廣義相對論的最終形式。在廣義相對論中，引力是被考慮的主要問題。廣義相對論指出：空間和時間不可能離開物質(zhì)而獨立存在，空間結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布，使人類進一步深化了對時間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識。廣義相對論又被認(rèn)為是一種引力理論。 2．相對論提出的歷史意義 相對論的提出是物理學(xué)思想的一次重大革命，它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對時空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗建立起來的時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性即：揭示了時空的可變性、時空變化的聯(lián)系性，樹立了新的時空觀、運動觀、物質(zhì)觀。這一理論被后人譽為20世紀(jì)人類思想史上最偉大的成就之一。 三、量子論的誕生與發(fā)展 1．量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué) 1900年，德國物理學(xué)家普朗克提出了物質(zhì)的輻射能不是連續(xù)的，而是以最小的、不可再分的能量單位即能量量子的整數(shù)位跳躍式地變化的量子假說。這個假說宣告了量子論的誕生。 在普朗克之后，英國的物理學(xué)家盧瑟福和丹麥物理學(xué)家玻爾把量子論用于原子結(jié)構(gòu)的研究，證實原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成。電子在不同軌道上圍繞著原子核運動，當(dāng)電子從外層軌道跳到內(nèi)層軌道時就放出相應(yīng)波長的電磁波。玻爾在此基礎(chǔ)上創(chuàng)立了原子結(jié)構(gòu)的理論。愛因斯坦利用量子論成功地解釋了光電效應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象及光的本質(zhì)，進一步推動了量子論的發(fā)展。德國物理學(xué)家海森伯和奧地利物理學(xué)家薛定諤等創(chuàng)立了物理波理論，指出電子和一切物質(zhì)粒子都像光一樣，既具有連續(xù)的波動性質(zhì)，又具有不連續(xù)的粒子性質(zhì)。經(jīng)過這些科學(xué)家的共同努力，到1925年左右量子力學(xué)最終建立。量子力學(xué)是研究微觀世界粒子運動規(guī)律的科學(xué)。 2．量子論和量子力學(xué)的影響 在量子論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子力學(xué)，極大地促進了原子物理、固體物理和原子核物理等科學(xué)的發(fā)展。同時，也標(biāo)志著人類對客觀規(guī)律的認(rèn)識，開始從宏觀世界深入到了微觀世界。 相對論和量子力學(xué)的確立是物理學(xué)革命的高潮，以物理學(xué)革命為先導(dǎo)，帶動了化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)等學(xué)科的理論也都發(fā)生了革命性的突破。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)。 （二）鞏固小結(jié)：19世紀(jì)末20世紀(jì)初，物理學(xué)的一系列新發(fā)現(xiàn)促使相對論和量子理論誕生，相對論和量子力學(xué)的確立是物理學(xué)革命的高潮，奠定了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，以物理學(xué)革命為先導(dǎo)，帶動了化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)等學(xué)科的理論也都發(fā)生了革命性的突破，從此，人類歷史揭開了新的篇章。 【板書設(shè)計】 （一） 知識結(jié)構(gòu) 背景：經(jīng)典物理學(xué)的危機。以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)無法解釋19世紀(jì)末以來的物理學(xué)新發(fā)現(xiàn) 內(nèi)容：相對性原理與和光速不變原理。時間、空間、運動、質(zhì)量是相對的。 相對論 科學(xué)的革命 現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱 意義：擴展了物理學(xué)的研究空間和應(yīng)用領(lǐng)域（從日常范圍到宏觀宇宙空間）；開闊了人們的思維 過程：普朗克的量子假說；玻爾提出原子的量子理論；愛因斯坦提出光電效應(yīng)。 量子論 意義：對化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多門學(xué)科產(chǎn)生重大影響，直接推動了生產(chǎn)力的發(fā)展，從根本上改變了人類的物質(zhì)生活 【布置作業(yè)】 ◆閱讀與思老 （1）人們過去積累起來的常識和日常經(jīng)驗并不一定總是正確的，要敢于打破思維定勢，推進科學(xué)創(chuàng)新。 （2）正確的理論在剛剛誕生時往往難于被人們理解和接受，甚至還遭到攻擊或嘲笑。但隨著時間的推移，以受住實踐檢驗的科學(xué)和理論終究會被人們理解和接受。 （3）科學(xué)的發(fā)展是艱難的，科學(xué)真理需要勇于探索、執(zhí)著追求的精神，要有足夠的恒心和毅力去面對，堅持自己的正確立場和信念，堅持真理不動搖。 ◆解析與探索 （1）從加速反法西斯戰(zhàn)爭勝利進程的角度講，愛因斯坦建議制造原子彈以掌握對法西斯作戰(zhàn)的優(yōu)勢，是應(yīng)該的；從原子彈對無辜平民造成的嚴(yán)重摧殘的角度講，愛因斯坦建議制造原子彈是不應(yīng)該的。 （2）先進的科學(xué)技術(shù)可以加快人類發(fā)展的進程，也可以毀滅人類自身。 （3）大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，加快人類自身發(fā)展。但要正確使用先進的科學(xué)技術(shù)，避免給人害自身帶來災(zāi)難。 ◆自我測評 1．現(xiàn)代物理學(xué)的兩大理論支柱是相對論和量子學(xué)。相對論和量子學(xué)正確地反映了宏觀的宇宙世界和微觀的粒子世界的客觀規(guī)律，打破了經(jīng)典物理學(xué)絕對化的思維，描繪了一個嶄新的世界，大大開闊了人們的視野，改變了人們看世界的角度和方式。相對論和量子學(xué)的提出不僅對物理學(xué)本身，對自然科學(xué)，而且對整個人類的思維都產(chǎn)生了不可磨滅的影響。 【教學(xué)反思】 科技與我們的生活聯(lián)系十分密切，從而從生活出發(fā)，理解科技革命的作用，應(yīng)該更容易! 有一種說法，新課改后，老師上課只講1/3，剩下的時間都交給學(xué)生，這顯然是走入了一個誤區(qū)，誤解了新課改。新課改后，老師應(yīng)在學(xué)生學(xué)習(xí)中充當(dāng)一個重要的引導(dǎo)者，而不是填鴨飼養(yǎng)員。但作為引導(dǎo)者，并不表示老師上課就應(yīng)該講得越少越好，而是要老師轉(zhuǎn)變意識，知道該怎么講，該講什么。