【人教版】第11课 物理学的重大进展 教案与练习
严彪
A教学目标
一、知识与能力：
识记伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克等物理学家对物理学发展所作出的重大成就；理解经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位；相对论和量子论诞生的原因、意义；探究经典力学体系的特点，比较相对论、量子论与牛顿力学的关系。思考“日心说”与“地心说”相比的进步性，探究经典力学体系的特点、影响。
二、过程与方法：
1、引导学生回忆初中物理知识来促进本课的学习。
2、通过学生预习（围绕4个物理学家，自制小课件）、课堂展示本课主要内容，促进同学的互相学习。教师给予必要的补充。
三、情感态度与价值观：
1、科学真理需要勇于探索、执着追求的精神；
2、科学理论在不断完善、创新，人类对客观规律的认识不断深入。
B重点与难点
重点：伽利略对物理学发展的重大贡献；经典力学的建立；相对论的提出；量子论的诞生。
难点：物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。
C教学过程
【导入新课】
1632年，伽利略撰写的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》科学巨著出版后，立刻引起教会的恐慌，把伽利略投入监狱。教皇乌尔班八世的御用工具——宗教裁判所在1633年6月21日宣布对伽利略的判决：“我们判决你在宗教法庭监狱内服刑，刑期由我们掌握，为了有益于补赎，命令你在今后3年内，每周背诵7篇赎罪诗篇……”这一纸胡言，竟使伽利略蒙冤300多年，致死都没有撤销判决，甚至死后还被禁止举行殡礼，不准葬入圣太克罗斯墓地。
那么，是什么原因导致宗教裁判所对伽利略作了如此判决？我们应如何看待伽利略在科学领域的贡献？
【讲述新课】
近代科学诞生的历史背景是什么？
(1)资本主义工业和商品经济的发展为近代自然科学的发展奠定了物质基础并成为主要动力。
(2)新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然科学的迫切需要。
(3)自然科学自身发展的需要。
(4)文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。
(5)优秀科学家实践和刻苦钻研，也促进了科学的发展。
一、经典力学：
1、经典力学的重要奠基者──伽利略
（1）背景：文艺复兴运动的影响，即解放了人们的思想，推动了科学研究。
（2）成就：
①创立科学的研究方法：实验和观察。
②物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。
过渡：伽利略是力学的奠基者，他在世时曾预言“一门广博精深的科学已经启蒙。我在这方面的工作只是它的开始，那些比我更敏锐的人所用的方法与手段将会探索到各个遥远的角落。”那个比他更敏锐的人就是牛顿。在伽利略研究的基础上，英国科学家牛顿进一步研究，创立了经典力学体系。
2、牛顿创立经典力学
（1）标志：1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》，提出物体运动三大定律和万有引力定律。(惯性定律、比例定律、作用与反作用相等定律)
（2）特点：以实验为基础，以数学为表达形式。
经典力学最显著的特征之一就是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，这种数学化的根源是自然内在的数学关系。自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
（2）意义：
①经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。
②经典力学体系具有科学性和预见性：牛顿力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义，根据牛顿力学体系，人们发现了海王星和冥王星。
过渡:牛顿力学体系的建立既有巨大的意义，也有其局限之处。经典力学体系建立在日常生活中常见的低速运动的物质之上，认为存在绝对静止和绝对时间，然而，随着科学的飞速发展，物理学出现一系列新现象，无法用经典力学来解释高速运动的微观粒子发生的现象，这使其陷入危机，面临着挑战。爱因斯坦的相对论正是在次背景下产生的。
二、爱恩斯坦创立相对论：
1、历史背景：
（1）19世纪科学得到了飞速发展；
（2）经典力学无法解释研究中遇到的一些问题，如高速运动的微观粒子等。
经典力学认为，时间和空间与物质运动无关，存在着绝对的静止和绝对的时间。这与人们的一般看法一致。但到了19世纪，经典力学无法解释研究中遇到的一些新问题，面临着挑战。
2、相对论的提出及主要内容：
（1）提出：20世纪初，刚刚得到博士学位的爱因斯坦发表的一篇题为《论动体的电动力学》的文章，提出了著名的相对论，引发了二十世纪物理学的另一场革命。
（2）内容：相对论包含狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论认为，物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动的变化而变化，即会发生尺缩效应和钟慢效应。
广义相对论认为，空间和时间的性质不仅取决于物质的运动情况，也取决于物质本身的分布状态。
3、意义：
（1）相对论的提出是物理学思想的一次重大革命，它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。
（2）爱因斯坦的相对论也发展了牛顿力学，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。
过渡:19世纪经典物理学达到巅峰状态，在人们心目中，经典物理学已经达到近乎完美的程度.
三、量子论的诞生与发展：
1、诞生的背景：
（1）19世纪末20世纪初，电子和放射性的发现，打开了原子的大门，使人们对物质的认识深入到了原子内部。
（2）大量的实验表明，微观粒子的运动不能用通常的宏观物体的运动规律进行描述。量子论在这种背景下诞生。
2、量子论的诞生、发展和量子力学：
（1）诞生：1900年，德国物理学家普朗克提出量子假说，宣告了量子论的诞生。
（2）发展：
①爱因斯坦利用量子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质，进一步推动了量子论的发展。
②丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究，创立了原子结构的理论。
③经过这些科学家的共同努力，到20世纪30年代量子力学最终建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。
过渡：今天，我们的现代文明，从电脑，电视，手机到核能，航天，生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。
量子力学和狭义相对论结合形成原子核物理学，指导制造原子弹、氢弹和建立核电站。量子力学还为电子技术、半导体技术和激光技术等奠定了理论基础。
3、量子论和量子力学的影响：
（1）量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性的进步，成为20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
（2）量子论与相对论一起构成现代物理学的基础，并弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。
（3）推动了物理学自身的进步，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
小结：相对论和量子论是现代物理学的两大支柱，共同构成了经典物理学的基础。这两种理论的提出，解决了经典物理学在微观领域及宏观世界方面所面临的问题。，改变了人们看世界的方式和角度，它们不仅对物理学本身，对自然科学，而且对人类的思维都产生了重大影响。
教学反思：
本节课我感觉比较满意的地方：
一、立足教材，适当拓展。
新课程要求我们培养有思辨能力的公民，不一定非得是历史学家，因此我在本节课中作了大胆的拓展，目的是实现情感态度价值观目标。
二、抓住主体，重点突破。
拓展不是信马由缰，立足点仍是主干知识。本课的标题虽是《物理学的发展》，但自然科学的发展也与当时的经济、政治、甚至思想文化都存在千丝万缕的关系。所以我确立本课的主线是物理学的发展，围绕该主线选材，再各个击破。
当然，也有不足，主要是拓展太多，没有注意时间限制。