第一篇：11 物理學(xué)的重大進(jìn)展 教學(xué)設(shè)計(jì) 教案

教學(xué)準(zhǔn)備

1.教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與能力：

（1）識(shí)記：識(shí)記伽利略、牛頓、愛(ài)因斯坦、普朗克等物理學(xué)家對(duì)物理學(xué)發(fā)展所作出的重大成就；

（2）理解：理解經(jīng)典力學(xué)在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位；相對(duì)論和量子論誕生的原因、意義；

（3）探究經(jīng)典力學(xué)體系的特點(diǎn)，比較相對(duì)論、量子論與牛頓力學(xué)的關(guān)系。

（4）思考“日心說(shuō)”與“地心說(shuō)”相比的進(jìn)步性，探究經(jīng)典力學(xué)體系的特點(diǎn)、影響。

2、過(guò)程與方法：

（1）引導(dǎo)學(xué)生回憶初中物理知識(shí)來(lái)促進(jìn)本課的學(xué)習(xí)。

（2）通過(guò)學(xué)生預(yù)習(xí)（圍繞4個(gè)物理學(xué)家，自制小課件）、課堂展示本課主要內(nèi)容，促進(jìn)同學(xué)的互相學(xué)習(xí)。教師給予必要的補(bǔ)充。

3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：

（1）科學(xué)真理需要勇于探索、執(zhí)著追求的精神；

（2）科學(xué)理論在不斷完善、創(chuàng)新，人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)不斷深入。

2.教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn)

重點(diǎn)：伽利略對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；經(jīng)典力學(xué)的建立；相對(duì)論的提出；量子論的誕生。

難點(diǎn)：物理學(xué)各階段發(fā)展的原因；對(duì)科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新性的理解。

3.教學(xué)用具

幻燈片。圖片。

4.標(biāo)簽

物理學(xué)的重大進(jìn)展

教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入新課：

1632年，伽利略撰寫(xiě)的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話(huà)》科學(xué)巨著出版后，立刻引起教會(huì)的恐慌，把伽利略投入監(jiān)獄。教皇烏爾班八世的御用工具——宗教裁判所在1633年6月21日宣布對(duì)伽利略的判決：“我們判決你在宗教法庭監(jiān)獄內(nèi)服刑，刑期由我們掌握，為了有益于補(bǔ)贖，命令你在今后3年內(nèi)，每周背誦7篇贖罪詩(shī)篇??”這一紙胡言，竟使伽利略蒙冤300多年，致死都沒(méi)有撤銷(xiāo)判決，甚至死后還被禁止舉行殯禮，不準(zhǔn)葬入圣太克羅斯墓地。那么，是什么原因?qū)е伦诮滩门兴鶎?duì)伽利略作了如此判決？我們應(yīng)如何看待伽利略在科學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)？ 由此導(dǎo)入新課。

一、經(jīng)典力學(xué)：

1、經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者──伽利略

（1）背景：文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的影響，即解放了人們的思想，推動(dòng)了科學(xué)研究。16世紀(jì)末17世紀(jì)初，隨著文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展和人的思想的解放，意大利科學(xué)家伽利略認(rèn)為研究自然界必須進(jìn)行系統(tǒng)地觀察和實(shí)驗(yàn)。他將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)研究，并強(qiáng)調(diào)追究事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。（2）物理學(xué)成就和意義：

●成就：發(fā)現(xiàn)自由落體定律等物理學(xué)定律

希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)為地球上的物體運(yùn)動(dòng)有天然運(yùn)動(dòng)和受迫運(yùn)動(dòng)。他認(rèn)為物體的受迫運(yùn)動(dòng)是推動(dòng)者加于被推動(dòng)者的，推動(dòng)者一旦停止推動(dòng)，運(yùn)動(dòng)就會(huì)立即停止。

伽利略首先運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行邏輯推理，從推理中發(fā)現(xiàn)物體下落的快慢和它的重量無(wú)關(guān)。伽利略設(shè)想，如果亞里士多德的觀點(diǎn)是正確的，那么，讓輕重不同的兩個(gè)物體下落時(shí)，重的物體下落快，輕的物體下落慢。可是，把它們綁在一起讓其下落會(huì)出現(xiàn)什么情形呢？按照亞里士多德的觀點(diǎn)，綁在一起后的物體會(huì)比原來(lái)重的物體更重，所以它們就比重的物體下落得快。可是，從另一方面分析，綁在一起后，由于重的物體要帶動(dòng)輕的物體運(yùn)動(dòng)，它們應(yīng)該比重的物體下降得慢一些。這顯然是兩個(gè)互相矛盾的結(jié)論。無(wú)論如何，綁在一起的兩個(gè)物體只能以一個(gè)速度下落，而推理的過(guò)程又是完全正確的，因此推理的前提必然是錯(cuò)誤的。伽利略由這個(gè)推理得出結(jié)論：物體下落的快慢與重量無(wú)關(guān)，所有物體下落快慢都是相同的。

據(jù)說(shuō)1590年的一天，26歲的伽利略為了證實(shí)自己論斷的正確，他來(lái)到比薩斜塔的七層陽(yáng)臺(tái)上，將一個(gè)約4.5千克重的石塊和約0.45千克重的小石塊同時(shí)放下，結(jié)果兩石塊同時(shí)落地。在場(chǎng)的數(shù)以百計(jì)的學(xué)者和觀眾，親眼目睹了這一精彩的場(chǎng)面，伽利略用活生生的事實(shí)向人們展示了輕重相差懸殊的兩個(gè)物體同時(shí)落地的現(xiàn)象。從而推翻了亞里士多德的錯(cuò)誤理論，發(fā)現(xiàn)了物體下落的真正運(yùn)動(dòng)規(guī)律——自由落體定律。現(xiàn)在的科學(xué)史研究表明，伽利略實(shí)際上沒(méi)有在比薩斜塔做落體實(shí)驗(yàn)。無(wú)論是當(dāng)時(shí)的文獻(xiàn)資料記錄，還是伽利略的著作，在任何地方都沒(méi)有這個(gè)實(shí)驗(yàn)的記載。況且在伽利略時(shí)代，連一般的記時(shí)鐘都沒(méi)有，更談不上有準(zhǔn)確的記時(shí)裝置，這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)時(shí)根本就沒(méi)有辦法做出來(lái)，從所有的證據(jù)材料考察，這僅僅是一個(gè)傳說(shuō)而已。伽利略雖然沒(méi)有在比薩斜塔做實(shí)驗(yàn)。但是，他發(fā)現(xiàn)了自由落體定律確是千真萬(wàn)確的事實(shí)。

伽利略并不滿(mǎn)足于得到的定性結(jié)論，他又繼續(xù)研究物體下落運(yùn)動(dòng)的定量規(guī)律，探索下落距離和所用時(shí)間的關(guān)系。為了測(cè)量時(shí)間，伽利略在一個(gè)大的盛水桶底部鉆一個(gè)小孔，并安上龍頭，在龍頭下面放上接水容器。打開(kāi)龍頭水就會(huì)流入接水容器，稱(chēng)量容器中所接水的質(zhì)量就可以確定經(jīng)歷的時(shí)間。伽利略又想出了一個(gè)“沖淡重力”的方法。他仔細(xì)觀察小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，斜面越陡，小球運(yùn)動(dòng)得越快。伽利略想，如果斜面是垂直的，那么它的運(yùn)動(dòng)就是小球的下落運(yùn)動(dòng)。因此，小球下落運(yùn)動(dòng)可以看作是小球斜面運(yùn)動(dòng)的一種特殊情況。因此用斜面做實(shí)驗(yàn)就可以研究物體下落的規(guī)律。做斜面實(shí)驗(yàn)時(shí)，斜面的傾斜度可以任意調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到較小的傾斜度時(shí)，小球在斜面上運(yùn)動(dòng)就比較緩慢，此時(shí)用他的計(jì)時(shí)裝置就可以進(jìn)行較為精確的研究。伽利略反復(fù)進(jìn)行斜面實(shí)驗(yàn)，測(cè)量出小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的距離和所用時(shí)間，通過(guò)推導(dǎo)距離、時(shí)間、速率和加速度之間的關(guān)系，伽利略得到小球沿斜面滾下或自由下落的運(yùn)動(dòng)都是勻加速運(yùn)動(dòng)的結(jié)論，又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了物體下落運(yùn)動(dòng)的規(guī)律——自由落體定律。即物體從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始下落運(yùn)動(dòng)，物體運(yùn)動(dòng)的距離同下落的時(shí)間的平方成正比。

他還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了勻速運(yùn)動(dòng)定律和勻加速運(yùn)動(dòng)定律。伽利略的研究表明，外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。這是對(duì)古希臘哲學(xué)家亞里士多德以來(lái)有關(guān)運(yùn)動(dòng)觀念的重大變革，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定基礎(chǔ)。他的發(fā)現(xiàn)以及他開(kāi)始的科學(xué)研究方法，是人類(lèi)思想史上偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。

●意義：開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，為后來(lái)經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

自由落體定律的發(fā)現(xiàn)是伽利略把科學(xué)實(shí)驗(yàn)和理性思維相結(jié)合解決物理學(xué)問(wèn)題的典范。它不僅發(fā)現(xiàn)了物體下落運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而且為人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然找到了一條正確的途徑和方法，因此，現(xiàn)在人們稱(chēng)伽利略為物理學(xué)之父。正是由于伽利略創(chuàng)立的科學(xué)方法，物理學(xué)研究才走上正確道路。（3）天文學(xué)成就和意義

●成就：利用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)許多星體，證明了哥白尼“日心說(shuō)”的正確性。公元前4世紀(jì)，亞里士多德創(chuàng)立了“地心說(shuō)”。亞里士多德認(rèn)為，宇宙是一個(gè)有限的球體，分為天地兩層，地球位于宇宙中心，所以日月圍繞地球運(yùn)行，物體總是落向地面。地球之外有9個(gè)等距離天層，各個(gè)天層自己都不會(huì)運(yùn)動(dòng)，是上帝推動(dòng)了恒星天層，才帶動(dòng)了所有的天層。人類(lèi)居住的地球，巍然不動(dòng)地居于宇宙中心。

作為古希臘的最后一位大天文學(xué)家，托勒密全面承襲了亞里士多德的“地心說(shuō)”，把亞里士多德的9層天擴(kuò)大為11層。托勒密設(shè)想，各行星都繞著一個(gè)較小的圓周運(yùn)動(dòng)，而每個(gè)圓的圓心則在以地球?yàn)橹行牡膱A周上運(yùn)動(dòng)。他把繞地球的那個(gè)圓叫“均輪”，每個(gè)小圓叫“本輪”，同時(shí)假設(shè)地球并不恰好在均輪的中心，而是偏開(kāi)一定的距離，均輪都是一些偏心圓；日、月、行星除了作上述軌道運(yùn)行外，還與眾恒星一起，每天繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從而使計(jì)算結(jié)果達(dá)到了與實(shí)測(cè)的一致，取得了航海上的實(shí)用價(jià)值。

托勒密的“地心說(shuō)”恰好迎合了基督教義，便被基督教用來(lái)維護(hù)圣經(jīng)學(xué)說(shuō)?！妒ソ?jīng)》宣揚(yáng)，宇宙和地球都是上帝耶和華創(chuàng)造的，地球不動(dòng)位居宇宙中心，圣地耶路撒冷位居大地中央，人類(lèi)是神的驕子，宇宙間的萬(wàn)物都是神為了滿(mǎn)足人的需要?jiǎng)?chuàng)造出來(lái)的??于是，托勒密的“地心說(shuō)”成了圣經(jīng)，天文學(xué)成了宗教的奴婢，這種狀況一直延續(xù)到哥白尼時(shí)代。

哥白尼，1473年出生在波蘭托倫小城的一個(gè)商人家庭里。他10歲那年，瘟疫奪去了他的父親。從那時(shí)起，哥白尼開(kāi)始跟舅父務(wù)卡施生活在一起。18歲的時(shí)候，舅父把他送進(jìn)了克拉科夫大學(xué)，在那里，思想敏銳的哥白尼對(duì)天文學(xué)和數(shù)學(xué)發(fā)生了極大的興趣。他鉆研了數(shù)學(xué)，廣泛涉獵古代天文學(xué)書(shū)籍，潛心研究過(guò)“地心說(shuō)”，做了許多筆記和計(jì)算，并開(kāi)始用儀器觀測(cè)天象，頭腦里開(kāi)始孕育新的天文體系。

在1543年出版的《天體運(yùn)動(dòng)論》中，哥白尼向人們描述了他的宇宙圖景：太陽(yáng)位于宇宙的中心，有五顆當(dāng)時(shí)已知的行星和地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)。《天體運(yùn)行論》發(fā)表后，遭到了馬丁?路德的反對(duì)和責(zé)難，他把哥白尼叫做“想要把天文學(xué)這門(mén)學(xué)科弄顛倒”的蠢人。但并未引起羅馬教廷的注意。70年后的1616年被羅馬教廷列為禁書(shū)，300年后才解除禁令。

《天體運(yùn)行論》雖然也存在缺點(diǎn)，但它在人類(lèi)歷史上第一次描繪出了太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)的真實(shí)圖景，揭示了地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)的本質(zhì)，把顛倒了1000多年的日地關(guān)系重新顛倒過(guò)來(lái)，引起了中世紀(jì)宇宙觀的徹底革命，沉重打擊了封建教會(huì)的神權(quán)統(tǒng)治。

意大利科學(xué)家伽利略對(duì)哥白尼學(xué)說(shuō)的傳播和天文學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。1569年他自創(chuàng)了用以觀察天體的第一架望遠(yuǎn)鏡，從望遠(yuǎn)鏡里他發(fā)現(xiàn)月球表面有高山深谷，并不是以前人們所說(shuō)的月球表面是光滑的；木星有四顆衛(wèi)星，很相似于行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，他看到銀河是由無(wú)數(shù)恒星組成的，還觀察到哥白尼曾推論的金星有盈虧現(xiàn)象。1632年伽利略出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話(huà)》。

●意義：伽利略的這些發(fā)現(xiàn)和觀點(diǎn)，摧毀了教會(huì)的信條而證明了哥白尼學(xué)說(shuō)的正確。

2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)

（1）標(biāo)志：1687年牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律。

牛頓（1642—1727）是著名的英國(guó)科學(xué)家，在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)等許多方面作出了卓越的貢獻(xiàn)。牛頓出生于英國(guó)的林肯郡，牛頓是一個(gè)早產(chǎn)兒，出生時(shí)只有三磅重，接生婆和他的親人都擔(dān)心他能否活下來(lái)。誰(shuí)也沒(méi)有料到這個(gè)看起來(lái)微不足道的小東西會(huì)成為了一位震古爍今的科學(xué)巨人，并且竟活到了85歲的高齡。1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，獲得學(xué)士學(xué)位。

1687年，他出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，在該書(shū)中他首先給力學(xué)的基本要領(lǐng)如質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力及向心力下了定義，對(duì)大至宇宙天體，小至光的微粒的一切物體在真空中或在有阻力的介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，全部應(yīng)用運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律給予了說(shuō)明，把自然界中的一切力學(xué)現(xiàn)象都囊括在他的力學(xué)體系之中?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)的出版標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟。牛頓力學(xué)在科學(xué)史上的意義表現(xiàn)在它把天上和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，把萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律視為宇宙間一切力學(xué)運(yùn)動(dòng)有普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)自然界認(rèn)識(shí)的第一次綜合。

牛頓力學(xué)方面的貢獻(xiàn)之一是確立了萬(wàn)有引力定律。這個(gè)定律說(shuō)明，任何兩個(gè)物體之間都有引力存在。這個(gè)引力與彼此吸引的物體的質(zhì)量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。萬(wàn)有引力定律總結(jié)了此前一個(gè)半世紀(jì)的科學(xué)發(fā)明并用精確的數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)把它們聯(lián)結(jié)起來(lái)了。此外，牛頓還確立了著名的運(yùn)動(dòng)三定律，即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。運(yùn)動(dòng)三定律是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。牛頓確立的萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三大定律成為經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志。

經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過(guò)程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論。另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化，這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。（2）意義：

①經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。

②促進(jìn)了天文學(xué)發(fā)展：根據(jù)牛頓力學(xué)體系，人們發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星?！緜湔n資料】天王星和海王星的發(fā)現(xiàn)

18世紀(jì)以前，人們都以為土星就是太陽(yáng)系的邊界。隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)有了突破。1781年，英國(guó)天文學(xué)家赫舍爾在用望遠(yuǎn)鏡觀察天空時(shí)，發(fā)現(xiàn)在土星之外的金牛座群星中有一顆既不像恒星又不是彗星的星星，后來(lái)英國(guó)天文學(xué)家麥斯克雷弄清楚了它是一顆前所未知的行星，新行星以希臘神話(huà)中的薩都恩神（土星以此命名）的父親、天神烏蘭納斯來(lái)命名新行星，中文譯為天王星。其后人們按照當(dāng)時(shí)的觀測(cè)編制了天王星的運(yùn)行表。但到了1830年，人們發(fā)現(xiàn)它的實(shí)際運(yùn)行情況與運(yùn)行表所推算的數(shù)值存在著明顯的差別，根據(jù)萬(wàn)有引力理論，這種“越軌”現(xiàn)象使天文學(xué)家們考慮到在它的附近可能有一顆未知的行星干擾著它的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力定律，人們可以從天王星的行為中推算出這顆未知行星的位置。1845年10月，英國(guó)劍橋大學(xué)學(xué)生亞當(dāng)斯首先得出了計(jì)算結(jié)果，但未被引起重視。1846年8月，法國(guó)天文學(xué)家勒維烈經(jīng)過(guò)自己的計(jì)算，公布了這顆未知行星的軌道參數(shù)。三個(gè)多星期后，德國(guó)天文學(xué)家加勒根據(jù)勒維烈計(jì)算的數(shù)據(jù)果真找到了這顆行星，這就是海王星。海王星的發(fā)現(xiàn)是牛頓力學(xué)在天文學(xué)運(yùn)用上的偉大勝利，它標(biāo)志著天體力學(xué)已趨于成熟。③促進(jìn)了光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)的統(tǒng)一，推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展。④促進(jìn)了資本主義的兩次科技革命的出現(xiàn)和發(fā)展。

二、愛(ài)恩斯坦創(chuàng)立相對(duì)論：

1、歷史背景：

（1）19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展；

19世紀(jì)末，物理學(xué)界連續(xù)發(fā)生了三個(gè)重大事件，這就是X射線(xiàn)、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。

這三大發(fā)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)事實(shí)使得原子不可分、不變化的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了動(dòng)搖。物理學(xué)家們?cè)J(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(dòng)搖，這就是所謂的“物理學(xué)危機(jī)”。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(méi)有直接經(jīng)驗(yàn)的微觀現(xiàn)象，這表明人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)深入了一個(gè)層次。物理學(xué)的“危機(jī)”沒(méi)有嚇倒大多數(shù)物理學(xué)家，他們繼續(xù)向前探索，于是產(chǎn)生了以量子論和相對(duì)論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，物理學(xué)從此開(kāi)辟了新的天地。（2）經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象。

經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為，時(shí)間和空間與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，存在著絕對(duì)的靜止和絕對(duì)的時(shí)間。這與人們的一般看法一致。但到了19世紀(jì)，經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋研究中遇到的一些新問(wèn)題，面臨著挑戰(zhàn)。

英國(guó)著名物理學(xué)家開(kāi)爾文在一篇瞻望20世紀(jì)物理學(xué)的文章中，就曾談到:“在已經(jīng)基本建成的科學(xué)大廈中，后輩物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了?！比欢?dāng)物理學(xué)界沉浸在滿(mǎn)足的歡樂(lè)之中的時(shí)候，從實(shí)驗(yàn)上陸續(xù)出現(xiàn)了一系列重大發(fā)現(xiàn)。如固體比熱、黑體輻射、光電效應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)cdots cdots這些新現(xiàn)象都涉及物質(zhì)內(nèi)部的微觀過(guò)程，用已經(jīng)建立起來(lái)的經(jīng)典理論進(jìn)行解釋顯得無(wú)能為力。特別是關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，運(yùn)用經(jīng)典理論得出的瑞利——金斯公式，雖然在低頻部分與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得比較好，但是，隨著頻率的增加，輻射能量單調(diào)地增加，在高頻部分趨于無(wú)限大，即在紫色一端發(fā)散。這一情況被埃倫菲斯特稱(chēng)為“紫外災(zāi)難”；對(duì)邁克爾遜——莫雷實(shí)驗(yàn)所得出的“零結(jié)果”更是令人費(fèi)解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，根本不存在“以太漂移”。這引起了物理學(xué)家的震驚，反映出經(jīng)典物理學(xué)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這兩件事被當(dāng)時(shí)物理學(xué)界的權(quán)威稱(chēng)為“在物理學(xué)晴朗的天空的遠(yuǎn)處還有兩朵小小的，令人不安的烏云”。然而就是這兩朵小小的烏云，給物理學(xué)帶來(lái)了一場(chǎng)深刻的革命。

2、相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容：

（1）提出：1905年剛剛得到博士學(xué)位的愛(ài)因斯坦發(fā)表的一篇題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》的文章，提出了著名的相對(duì)論，引發(fā)了二十世紀(jì)物理學(xué)的另一場(chǎng)革命。

愛(ài)恩斯坦(1879～1955)）生于德國(guó)烏爾姆鎮(zhèn)。1900年畢業(yè)于蘇黎世理工學(xué)院。畢業(yè)后靠臨時(shí)教書(shū)維持生活。1902年 6月開(kāi)始任職于伯爾尼瑞士專(zhuān)利局。1905年在蘇黎世大學(xué)完成學(xué)位論文《分子大小的新測(cè)定方法》，獲博士學(xué)位。在隨后的幾個(gè)月中又相繼在德國(guó)《物理學(xué)雜志》上發(fā)表了四篇重要論文。1909年任蘇黎世大學(xué)理論物理學(xué)副教授，1911年任布拉格德國(guó)大學(xué)理論物理教授。1912年回母校蘇黎世理工學(xué)院執(zhí)教。1914年任德國(guó)威廉皇家物理研究所所長(zhǎng)兼柏林大學(xué)教授。1933年因遭德國(guó)法西斯迫害前往美國(guó)，應(yīng)聘為普林斯頓高級(jí)研究院教授，后入美國(guó)籍。1955年4月18日在普林斯頓逝世。

1905～1907年，愛(ài)因斯坦在物理學(xué)的三個(gè)不同領(lǐng)域取得了開(kāi)創(chuàng)性的成果。第一項(xiàng)工作是在分子運(yùn)動(dòng)理論方面（1905）。他用力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法研究懸浮粒子在流體中的運(yùn)動(dòng)，在理論上說(shuō)明了布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因，并從懸浮粒子位移的平均值推算出單位體積中流體的分子數(shù)目。這一理論上的預(yù)見(jiàn)于1908年被法國(guó)物理學(xué)家J.-B.佩蘭的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。

愛(ài)因斯坦的第二項(xiàng)工作對(duì)發(fā)展量子論起了推動(dòng)作用。他認(rèn)為光束的能量在輻射、傳播和吸收過(guò)程中都具有量子性，從而完滿(mǎn)地解釋了光電效應(yīng)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。同時(shí)，他還把量子說(shuō)同波動(dòng)說(shuō)并列起來(lái)，第一次揭示了光具有“波粒二象性”,為后來(lái)L.-V.德布羅意提出物質(zhì)波理論和E.薛定諤發(fā)現(xiàn)波動(dòng)方程以及隨后的量子力學(xué)的建立開(kāi)辟了道路。為此，愛(ài)因斯坦獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1906年，他用量子論假設(shè)說(shuō)明了固體比熱對(duì)溫度的依賴(lài)關(guān)系。1916年，他從N.玻爾的量子躍遷概念導(dǎo)出黑體輻射譜，提出了受激輻射概念。

作為他終生事業(yè)標(biāo)志的相對(duì)論。1905年，他發(fā)表了題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》的論文，建立了狹義相對(duì)論。這一理論把經(jīng)典力學(xué)作為低速時(shí)的特殊情況包括在內(nèi)，揭示了作為物質(zhì)存在形式的空間和時(shí)間在本質(zhì)上的統(tǒng)一性，力學(xué)運(yùn)動(dòng)和電磁運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的統(tǒng)一性。他還導(dǎo)出相對(duì)論最重要的結(jié)果之一──質(zhì)能的相當(dāng)性。1915年，愛(ài)因斯坦從引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量的等效性出發(fā)，建立了廣義相對(duì)論。1917年，他發(fā)表宇宙學(xué)的開(kāi)創(chuàng)性文獻(xiàn)《根據(jù)廣義相對(duì)論對(duì)宇宙學(xué)所作的考察》，提出了宇宙有限無(wú)邊的假說(shuō)。愛(ài)因斯坦晚年致力于統(tǒng)一場(chǎng)論的研究。（2）內(nèi)容：相對(duì)論包含狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)的變化而變化，即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。廣義相對(duì)論認(rèn)為，空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。

狹義相對(duì)論：1905年6月，愛(ài)因斯坦完成題為《論運(yùn)動(dòng)媒質(zhì)的電動(dòng)力學(xué)》的論文，提出了狹義相對(duì)論。此后，愛(ài)因斯坦又連續(xù)發(fā)表幾篇論文，建立起狹義相對(duì)論的全部框架。

愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論是建立在兩個(gè)基本假設(shè)基礎(chǔ)之上的。第一個(gè)假設(shè)是相對(duì)性原理，即物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變與選擇任何一個(gè)參照系無(wú)關(guān)；第二個(gè)假設(shè)是光速不變?cè)?，即?duì)任何一個(gè)參照系而言，光速都是相同的。從兩個(gè)基本假設(shè)出發(fā)，愛(ài)因斯坦得出如下新的結(jié)論：（1）運(yùn)動(dòng)物體在運(yùn)動(dòng)方向上長(zhǎng)度縮短。（2）運(yùn)動(dòng)著的時(shí)鐘要變慢。（3）任何物體的運(yùn)動(dòng)速度都不可能超過(guò)光速。（4）同時(shí)性是相對(duì)的，在一個(gè)慣性系中同時(shí)發(fā)生的事情，在另一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的慣性系中測(cè)量便不是同時(shí)發(fā)生的。（5）如果物質(zhì)速度比光速小得多，相對(duì)論力學(xué)就變?yōu)榕ｎD力學(xué)，比起牛頓力學(xué)來(lái)，相對(duì)論力學(xué)具有更普遍的意義。（6）物體的能量等于物體的慣性質(zhì)量乘以光速的平方。

愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，在我們的日常生活中是很難理解的，因?yàn)槲覀內(nèi)粘＝佑|的都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速的運(yùn)動(dòng)，根本無(wú)法察覺(jué)到愛(ài)因斯坦相對(duì)論所描述的相對(duì)論效應(yīng)：長(zhǎng)度變短、時(shí)鐘變慢。但如果接近光速的運(yùn)動(dòng)能變成現(xiàn)實(shí)的話(huà)，一個(gè)以這樣速度運(yùn)動(dòng)的人，在另一個(gè)靜止的觀察者看來(lái)就可能只是一條線(xiàn)。另外還會(huì)出現(xiàn)這樣的景象：一個(gè)人坐上光子火箭，以接近光速的高速度去作星際航行。一年后他回來(lái)了，發(fā)現(xiàn)兒子已經(jīng)是白發(fā)蒼蒼的老人，而自己還是那樣年輕。中國(guó)古代傳說(shuō)中的“天上方一日，人間已一年”就可用相對(duì)論得到解釋。廣義相對(duì)論：1915年，愛(ài)因斯坦完成了創(chuàng)立廣義相對(duì)論的工作，并于1916年寫(xiě)成總結(jié)性論文《廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)》。這篇論文的發(fā)表宣告了廣義相對(duì)論的誕生。

廣義相對(duì)論實(shí)際上是關(guān)于空間、時(shí)間與萬(wàn)有引力關(guān)系的理論，它指出空間、時(shí)間不可能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)立存在，空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布。狹義相對(duì)論已指出時(shí)間、空間是一個(gè)整體，即四維時(shí)空。廣義相對(duì)論進(jìn)一步指出，物質(zhì)的存在會(huì)使四維時(shí)空發(fā)生彎曲，萬(wàn)有引力并不是真正的力，而是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)。如果物質(zhì)消失，時(shí)空就回到平直狀態(tài)。

廣義相對(duì)論認(rèn)為，質(zhì)點(diǎn)在萬(wàn)有引力作用下的運(yùn)動(dòng)，如地球上的自由落體、行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)等，是彎曲時(shí)空中的自由運(yùn)動(dòng)——慣性運(yùn)動(dòng)。它們?cè)跁r(shí)空中描出的曲線(xiàn)，雖然不是直線(xiàn)，卻是直線(xiàn)在彎曲時(shí)空中的推廣——短程線(xiàn)，即兩點(diǎn)之間的最短線(xiàn)。當(dāng)時(shí)空恢復(fù)平直時(shí)，短程線(xiàn)就成為通常的直線(xiàn)。

可以打這樣一個(gè)比方來(lái)說(shuō)明時(shí)空彎曲。假如四個(gè)人各拉緊床單的一個(gè)角，床單這個(gè)二維空間就是平的。放一個(gè)小玻璃球在上面，如果不去推它，它就會(huì)保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變（假設(shè)床單是足夠光滑的，微小的摩擦力忽略不計(jì)）。如果在床單中央放一個(gè)鉛球，床單就會(huì)凹下去，這個(gè)二維空間就彎曲了。這時(shí)，如果再放置一個(gè)小玻璃球，它就會(huì)滾向中央的大球。按照牛頓的觀點(diǎn)，這是由于大球用“萬(wàn)有引力”吸引小球。按照愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn)，則是由于大球的存在使空間彎曲了，并不存在什么“引力”，小球落向大球乃是彎曲空間中的自由（慣性）運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)然，上面這個(gè)比喻，說(shuō)的只是“空間”彎曲，而廣義相對(duì)論說(shuō)的則是四維“時(shí)空”的彎曲。太陽(yáng)的存在使四維時(shí)空彎曲了。行星繞日運(yùn)動(dòng)，就是在彎曲時(shí)空中的慣性運(yùn)動(dòng)，行星軌道是四維時(shí)空中的短程線(xiàn)，根本就不存在什么萬(wàn)有引力。

廣義相對(duì)論指出，在引力場(chǎng)的區(qū)域，空間的性質(zhì)不再服從歐幾里德幾何，而是遵循非歐幾何，并得出結(jié)論：現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)空間不是平直的歐幾里德空間，而是彎曲的黎曼空間（即三角形三個(gè)內(nèi)角之和大于180度、曲率為正的空間），它的彎曲度取決于物質(zhì)在空間的分布情況。物質(zhì)密度大的地方，引力場(chǎng)的強(qiáng)度也大，空間彎得也厲害，時(shí)間也要相應(yīng)地變慢。愛(ài)因斯坦為了證明廣義相對(duì)論思想的正確性，他作出了三個(gè)預(yù)言：

第一，水星近日點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。自1859年發(fā)現(xiàn)水星近日點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)以來(lái)，有每百年43秒的變動(dòng)是用牛頓力學(xué)無(wú)法解釋的。曾有人懷疑這是由一顆未發(fā)現(xiàn)的星引起的，但天文觀測(cè)一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這顆星。愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論，通過(guò)理論計(jì)算說(shuō)明，太陽(yáng)引力使空間彎曲，水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)每百年就應(yīng)有43秒的剩余值。第二，光譜線(xiàn)的引力紅移，即在強(qiáng)引力場(chǎng)中，光譜應(yīng)向紅端移動(dòng)。這一結(jié)論后來(lái)被天文觀測(cè)所證實(shí)。

第三，引力場(chǎng)使光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)。愛(ài)因斯坦預(yù)言，光線(xiàn)經(jīng)過(guò)太陽(yáng)表面，將會(huì)發(fā)生1.75秒的偏轉(zhuǎn)。1919年5月29日發(fā)生日全食，在英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓的建議下，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)組織了兩路觀測(cè)人馬，分赴巴西北部的索布拉爾和西非的普林西比島，拍攝了日全食時(shí)在太陽(yáng)周?chē)吹降暮阈钦掌?ài)丁頓把這些照片和半年后的夜晚拍攝的天空同一位置的照片進(jìn)行細(xì)致的對(duì)照，最終結(jié)論是，星光在太陽(yáng)附近的確發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，并且數(shù)值與愛(ài)因斯坦的預(yù)言極為接近。這結(jié)果一公布，立即轟動(dòng)了世界。人們開(kāi)始把愛(ài)因斯坦與牛頓相提并論?！竞献魈骄俊开M義相對(duì)論和廣義相對(duì)論的區(qū)別

提示：狹義相對(duì)論討論的是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的參照系（慣系參照系）之間的物理定律，廣義相對(duì)論則推廣到具有加速度的參照系中（非慣性系），并在等效原理的假設(shè)下，廣泛應(yīng)用于引力場(chǎng)中。

相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱。奠定了經(jīng)典物理學(xué)基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)的物體和微觀領(lǐng)域。相對(duì)論解決了高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；量子力學(xué)解決了微觀亞原子條件下的問(wèn)題。相對(duì)論顛覆了人類(lèi)對(duì)宇宙和自然的“常識(shí)性”觀念，提出了“時(shí)間和空間的相對(duì)性”、“四維時(shí)空”、“彎曲空間”等全新的概念。

狹義相對(duì)論最著名的推論是質(zhì)能公式，它可以用來(lái)計(jì)算核反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量，并導(dǎo)致了原子彈的誕生。而廣義相對(duì)論所預(yù)言的引力透鏡和黑洞，也相繼被天文觀測(cè)所證實(shí)。

3、意義：

（1）相對(duì)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(duì)時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。即：揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，樹(shù)立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一。

（2）愛(ài)因斯坦的相對(duì)論也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。

三、量子論的誕生與發(fā)展：

1、誕生的背景：

（1）19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了原子的大門(mén)，使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。

（2）大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。量子論在這種背景下誕生。

2、量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)：

（1）誕生：1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出量子假說(shuō)，宣告了量子論的誕生。

普朗克（1858.4.23.―1947.10.3）德國(guó)物理學(xué)家，量子物理學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人，1918年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者。普朗克在慕尼黑度過(guò)了少年時(shí)期，1874年入慕尼黑大學(xué)。1879年普朗克在慕尼黑大學(xué)得博士學(xué)位后，先后在慕尼黑大學(xué)和基爾大學(xué)任教。1888年基爾霍夫逝世后，柏林大學(xué)任命他為基爾霍夫的繼任人（先任副教授，1892年后任教授）和理論物理學(xué)研究所主任。他一生發(fā)表了215篇研究論文和7部著作，其中包括1959年所著的《物理學(xué)中的哲學(xué)》一書(shū)。在普朗克誕辰80周年的慶祝會(huì)上，人們“贈(zèng)給”他一個(gè)小行星，并命名為“普朗克行星”。

普朗克的偉大成就，就是創(chuàng)立了量子理論，這是物理學(xué)史上的一次巨大變革。從此結(jié)束了經(jīng)典物理學(xué)一統(tǒng)天下的局面。1900年，普朗克拋棄了能量是連續(xù)的傳統(tǒng)經(jīng)典物理觀念，導(dǎo)出了與實(shí)驗(yàn)完全符合的黑體輻射經(jīng)驗(yàn)公式。在理論上導(dǎo)出這個(gè)公式，必須假設(shè)物質(zhì)輻射的能量是不連續(xù)的，只能是某一個(gè)最小能量的整數(shù)倍。普朗克把這一最小能量單位稱(chēng)為“能量子”。普朗克的假設(shè)解決了黑體輻射的理論困難。普朗克還進(jìn)一步提出了能量子與頻率成正比的觀點(diǎn)，并引入了普朗克常數(shù)h。量子理論現(xiàn)已成為現(xiàn)代理論和實(shí)驗(yàn)的不可缺少的基本理論。普朗克由于創(chuàng)立了量子理論而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。（2）發(fā)展：

①愛(ài)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(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展。

②丹麥物理學(xué)家玻爾把量子論用于原子結(jié)構(gòu)的研究，創(chuàng)立了原子結(jié)構(gòu)的理論。③經(jīng)過(guò)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(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。

量子力學(xué)(Quantum Mechanics)是研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的物理學(xué)分支學(xué)科，它主要研究原子、分子、凝聚態(tài)物質(zhì)，以及原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的基礎(chǔ)理論，它與相對(duì)論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的理論基礎(chǔ)。

量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的差別首先表現(xiàn)在對(duì)粒子的狀態(tài)和力學(xué)量的描述及其變化規(guī)律上。在量子力學(xué)中，粒子的狀態(tài)用波函數(shù)描述，它是坐標(biāo)和時(shí)間的復(fù)函數(shù)。為了描寫(xiě)微觀粒子狀態(tài)隨時(shí)間變化的規(guī)律，就需要找出波函數(shù)所滿(mǎn)足的運(yùn)動(dòng)方程。這個(gè)方程是薛定諤在1926年首先找到的，被稱(chēng)為薛定諤方程。

量子力學(xué)和狹義相對(duì)論的結(jié)合產(chǎn)生了相對(duì)論量子力學(xué)。經(jīng)狄拉克、海森伯（又稱(chēng)海森堡，下同）和泡利（pauli）等人的工作發(fā)展了量子電動(dòng)力學(xué)。20世紀(jì)30年代以后形成了描述各種粒子場(chǎng)的量子化理論——量子場(chǎng)論，它構(gòu)成了描述基本粒子現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)。

1925年，海森堡基于物理理論只處理可觀察量的認(rèn)識(shí)，拋棄了不可觀察的軌道概念，并從可觀察的輻射頻率及其強(qiáng)度出發(fā)，和玻恩、約爾丹一起建立起矩陣力學(xué)；1926年，薛定諤基于量子性是微觀體系波動(dòng)性的反映這一認(rèn)識(shí)，找到了微觀體系的運(yùn)動(dòng)方程，從而建立起波動(dòng)力學(xué)，其后不久還證明了波動(dòng)力學(xué)和矩陣力學(xué)的數(shù)學(xué)等價(jià)性；狄拉克和約爾丹各自獨(dú)立地發(fā)展了一種普遍的變換理論，給出量子力學(xué)簡(jiǎn)潔、完善的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。

3、量子論和量子力學(xué)的影響：

（1）量子論使人類(lèi)對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)取得革命性的進(jìn)步，成為20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一。

（2）量子論與相對(duì)論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，并彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)宏觀世界和微觀世界方面的不足。

（3）推動(dòng)了物理學(xué)自身的進(jìn)步，開(kāi)闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。在量子論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的量子力學(xué)，極大地促進(jìn)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(shí)，也標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界深入到了微觀世界。

相對(duì)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(dòng)了化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地理學(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(duì)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)。

課堂小結(jié)

請(qǐng)記住愛(ài)因斯坦的話(huà)吧：“沒(méi)有能獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的有創(chuàng)造性的個(gè)人，社會(huì)的向上發(fā)展是不可想象的?！?/p>

經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論、量子論之間的關(guān)系。經(jīng)典力學(xué)改變了自古代中世紀(jì)以來(lái)人們的認(rèn)識(shí)論和方法論；相對(duì)論發(fā)展了牛頓力學(xué)，將其概括在相對(duì)論力學(xué)之中；量子論與相對(duì)論一起，構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)。

課后習(xí)題 ⊙【學(xué)思之窗】

你認(rèn)為應(yīng)該怎樣評(píng)價(jià)牛頓和愛(ài)因斯坦的貢獻(xiàn)？

答案提示：牛頓確立了萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律，之后光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)進(jìn)一步統(tǒng)一，大大推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展，牛頓力學(xué)研究的是宏觀世界。愛(ài)因斯坦打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，于1905年提出了狹義相對(duì)論和光速不變?cè)恚?916年愛(ài)因斯坦完成了廣義相對(duì)論的最終形式。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。

⊙本課測(cè)評(píng)

相對(duì)論和量子論的出現(xiàn)有什么意義？

答案提示：相對(duì)論和量子論發(fā)現(xiàn)人們?nèi)粘＝?jīng)驗(yàn)之外的宏觀世界和微觀世界的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不僅推動(dòng)了物理學(xué)的進(jìn)步，還大大開(kāi)闊了人們視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。

⊙學(xué)習(xí)延伸 20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論后，核能研究得到迅速發(fā)展。請(qǐng)查找資料，了解20世紀(jì)核能研究發(fā)展的基本情況，談一談這一研究的發(fā)展對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生了哪些影響？

答案要點(diǎn)提示：略。(本題的核心是培養(yǎng)學(xué)生查閱資料和組織材料的能力，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)不同方式組織材料，鼓勵(lì)他們積極發(fā)表意見(jiàn))

板書(shū)

第二篇：11 物理學(xué)的重大進(jìn)展 教學(xué)設(shè)計(jì) 教案

教學(xué)準(zhǔn)備

1.教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與能力

閱讀教材，識(shí)記伽利略、牛頓在力學(xué)方面所取得的主要科學(xué)成就和經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的標(biāo)志；愛(ài)因斯坦創(chuàng)立相對(duì)論；普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾等人對(duì)量子論誕生與發(fā)展所作出的主要貢獻(xiàn)。

2.過(guò)程與方法

在識(shí)記上述基本史實(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)生生共議、師生互議、學(xué)生質(zhì)疑，通過(guò)對(duì)經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的歷史背景和主要內(nèi)容綜合分析，認(rèn)識(shí)其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位；對(duì)比分析經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子論的差異，認(rèn)識(shí)相對(duì)論、量子論與經(jīng)典力學(xué)之間的聯(lián)系 3.一步認(rèn)識(shí)近代以來(lái)物理學(xué)對(duì)自然運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的探索及取得的輝煌成就，帶來(lái)了人類(lèi)生產(chǎn)力的巨大進(jìn)步。

2.教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn)

重點(diǎn): 經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論、量子論的主要內(nèi)容

難點(diǎn)：不同階段物理學(xué)之間的關(guān)系，對(duì)科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新性的理解。

3.教學(xué)用具

多媒體設(shè)備

4.標(biāo)簽

教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入新課：

展示：《蘋(píng)果落地》和《“神八”升空》圖

引入：《蘋(píng)果落地》和《“神八”升空》兩幅圖片，涉及到物理學(xué)中的傳統(tǒng)經(jīng)典力學(xué)和現(xiàn)代物理學(xué)中的相對(duì)論和量子力學(xué)原理。物理學(xué)發(fā)展的過(guò)程

一、經(jīng)典力學(xué)

1．經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者──伽利略

（1）背景：文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的影響，即解放了人們的思想，推動(dòng)了科學(xué)研究。16世紀(jì)末17世紀(jì)初，隨著文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)展和人的思想的解放，意大利科學(xué)家伽利略認(rèn)為研究自然界必須進(jìn)行系統(tǒng)地觀察和實(shí)驗(yàn)。他將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)研究，并強(qiáng)調(diào)追究事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。

（2）成就：利用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)許多星體，證明了哥白尼“日心說(shuō)”的正確性。A.外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原 因，只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因； B.發(fā)現(xiàn)自由落體定律等定律；

C.利用望遠(yuǎn)鏡觀察天體并取得大量成果第一人； D.證明了哥白尼“日心說(shuō)”的正確性；

(3)意義：①開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué), ②為經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 2．牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)

（1）標(biāo)志：1687年牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律。

牛頓（1642—1727）是著名的英國(guó)科學(xué)家，在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)等許多方面作出了卓越的貢獻(xiàn)。牛頓出生于英國(guó)的林肯郡，牛頓是一個(gè)早產(chǎn)兒，出生時(shí)只有三磅重，接生婆和他的親人都擔(dān)心他能否活下來(lái)。誰(shuí)也沒(méi)有料到這個(gè)看起來(lái)微不足道的小東西會(huì)成為了一位震古爍今的科學(xué)巨人，并且竟活到了85歲的高齡。1665年畢業(yè)于著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，獲得學(xué)士學(xué)位。

1687年，他出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，在該書(shū)中他首先給力學(xué)的基本要領(lǐng)如質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力及向心力下了定義，對(duì)大至宇宙天體，小至光的微粒的一切物體在真空中或在有阻力的介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，全部應(yīng)用運(yùn)動(dòng)三定律和萬(wàn)有引力定律給予了說(shuō)明，把自然界中的一切力學(xué)現(xiàn)象都囊括在他的力學(xué)體系之中。《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)的出版標(biāo)志著經(jīng)典力學(xué)的成熟。牛頓力學(xué)在科學(xué)史上的意義表現(xiàn)在它把天上和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，把萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律視為宇宙間一切力學(xué)運(yùn)動(dòng)有普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)自然界認(rèn)識(shí)的第一次綜合。

牛頓力學(xué)方面的貢獻(xiàn)之一是確立了萬(wàn)有引力定律。這個(gè)定律說(shuō)明，任何兩個(gè)物體之間都有引力存在。這個(gè)引力與彼此吸引的物體的質(zhì)量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。萬(wàn)有引力定律總結(jié)了此前一個(gè)半世紀(jì)的科學(xué)發(fā)明并用精確的數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)把它們聯(lián)結(jié)起來(lái)了。此外，牛頓還確立了著名的運(yùn)動(dòng)三定律，即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。運(yùn)動(dòng)三定律是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。牛頓確立的萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三大定律成為經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志。

經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過(guò)程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論。另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化，這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。（2）意義： ①經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。

②促進(jìn)了天文學(xué)發(fā)展：根據(jù)牛頓力學(xué)體系，人們發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星。

二、愛(ài)恩斯坦創(chuàng)立相對(duì)論：

1.歷史背景：

（1）19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展；

（2）經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象。2.相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容：

（1）提出：1905年剛剛得到博士學(xué)位的愛(ài)因斯坦發(fā)表的一篇題為《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》的文章，提出了著名的相對(duì)論，引發(fā)了二十世紀(jì)物理學(xué)的另一場(chǎng)革命。

（2）內(nèi)容：相對(duì)論包含狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。

狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)的變化而變化，即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。廣義相對(duì)論認(rèn)為，空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。

3、意義：

（1）相對(duì)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(duì)時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。即：揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，樹(shù)立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一。

（2）愛(ài)因斯坦的相對(duì)論也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。

【合作探究】相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系

相對(duì)論打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，但并非全盤(pán)否定牛頓力學(xué)。

牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而狹義相對(duì)論反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對(duì)牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。

牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一種特例（物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包括在相對(duì)論體系中。

三、量子論的誕生與發(fā)展： 學(xué)生看書(shū)總結(jié)： 1.誕生的背景：

（1）19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了原子的大門(mén)，使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。

（2）大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。量子論在這種背景下誕生。2.量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)：

（1）誕生：1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出量子假說(shuō)，宣告了量子論的誕生。

立了量子理論而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。（2）發(fā)展：

①愛(ài)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(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展。

②丹麥物理學(xué)家玻爾把量子論用于原子結(jié)構(gòu)的研究，創(chuàng)立了原子結(jié)構(gòu)的理論。③經(jīng)過(guò)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(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。3.量子論和量子力學(xué)的影響：

（1）量子論使人類(lèi)對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)取得革命性的進(jìn)步，成為20世紀(jì)最深刻、最有成就的科學(xué)理論之一。

（2）量子論與相對(duì)論一起構(gòu)成現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，并彌補(bǔ)了經(jīng)典力學(xué)在認(rèn)識(shí)宏觀世界和微觀世界方面的不足。

（3）推動(dòng)了物理學(xué)自身的進(jìn)步，開(kāi)闊了人們的視野，改變了人們認(rèn)識(shí)世界的角度和方式。

量子論和相對(duì)論的關(guān)系：

量子論和相對(duì)論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，量子論的形成標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)于客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界深入到微觀世界。量子力學(xué)和狹義相對(duì)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)、晶體技術(shù)和激光技術(shù)等奠定了理論基礎(chǔ)。

第三篇：第11課《物理學(xué)的重大進(jìn)展》教案

第11課《物理學(xué)的重大進(jìn)展》教案

【課標(biāo)要求】

了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位。知道相對(duì)論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其意義?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】

重點(diǎn)：伽利略對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；經(jīng)典力學(xué)的建立； 相對(duì)論的提出；量子論的誕生。

難點(diǎn)：物理學(xué)各階段發(fā)展的原因；對(duì)科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新性的理解。【教學(xué)方法】講授法、問(wèn)題探究法、案例教學(xué)法 【教學(xué)過(guò)程】

【導(dǎo)入新課】（略）【講述新課】

近代科學(xué)誕生的歷史背景是什么？（教師引導(dǎo)學(xué)生集體回答）

一、經(jīng)典力學(xué)篇

【合作學(xué)習(xí)】學(xué)生用2分鐘時(shí)間閱讀教材54頁(yè)——55頁(yè)內(nèi)容，回答伽利略為人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然創(chuàng)立了什么新研究方法？在物理學(xué)和天文學(xué)方面有那些貢獻(xiàn)，分別產(chǎn)生了哪些重要影響？

1.經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略

（1）成就：①創(chuàng)立科學(xué)的研究方法：實(shí)驗(yàn)和觀察。

②物理學(xué)：實(shí)驗(yàn)證明力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)自由落體定律等。

③天文學(xué)：自制望遠(yuǎn)鏡觀察天體并取得大量成果的第一人，證明了哥白尼“日心說(shuō)”的正確性。

（2）意義：①大大改變了古希臘哲學(xué)家亞里士多德以來(lái)有關(guān)運(yùn)動(dòng)的觀念，開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)，為后來(lái)經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

②伽利略在天文學(xué)上的發(fā)現(xiàn)和觀點(diǎn)，摧毀了教會(huì)的信條而證明了哥白尼學(xué)說(shuō)的正確。

2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)

【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材第55頁(yè)相關(guān)內(nèi)容，總結(jié)牛頓經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的標(biāo)志、特點(diǎn)及意義。

（1）標(biāo)志：1687年牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出物體運(yùn)動(dòng)三大定律和萬(wàn)有引力定律。

（2）特點(diǎn)：以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式。

（3）意義：①經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。②經(jīng)典力學(xué)體系具有科學(xué)性和預(yù)見(jiàn)性：牛頓力學(xué)體系對(duì)解釋和預(yù)見(jiàn)物理現(xiàn)象具有決定性意義，根據(jù)牛頓力學(xué)體系，人們發(fā)現(xiàn)了海王星。

二、20世紀(jì)的物理學(xué)革命——相對(duì)論篇 【質(zhì)疑與思考】：以牛頓的理論為代表的經(jīng)典物理學(xué)理論是不是就絕對(duì)正確、無(wú)所不能的呢？據(jù)此總結(jié)相對(duì)論創(chuàng)立的背景。

1、歷史背景：

（1）19世紀(jì)科學(xué)得到了飛速發(fā)展；（2）經(jīng)典力學(xué)無(wú)法解釋研究中遇到的一些問(wèn)題，如高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子等。

2、相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容：

（1）提出：20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦提出了著名的相對(duì)論，引發(fā)了20世紀(jì)物理學(xué)的一場(chǎng)重大革命。

（2）內(nèi)容：相對(duì)論包含狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)的變化而變化，即會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。

廣義相對(duì)論認(rèn)為，空間和時(shí)間的性質(zhì)不僅取決于物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況，也取決于物質(zhì)本身的分布狀態(tài)。（學(xué)生了解，能抓住特點(diǎn)即可）

3、意義：

（1）相對(duì)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(duì)時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性。

（2）愛(ài)因斯坦的相對(duì)論也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。

【問(wèn)題】基于以上問(wèn)題的探討，請(qǐng)說(shuō)明相對(duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系？ 相對(duì)論打破了牛頓以來(lái)傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，但并非全盤(pán)否定牛頓力學(xué)。牛頓力學(xué)反映的是宏觀物體低速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，而狹義相對(duì)論反映的是物體高速運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，是對(duì)牛頓力學(xué)的繼承和發(fā)展。牛頓力學(xué)是相對(duì)論的一種特例（物體低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），包括在相對(duì)論體系中。

【過(guò)渡】19世紀(jì)經(jīng)典物理學(xué)達(dá)到巔峰狀態(tài)，在人們心目中，經(jīng)典物理學(xué)已經(jīng)達(dá)到近乎完美的程度。這時(shí)，年輕的普朗克和他的老師發(fā)生了一段對(duì)話(huà)：

普朗克：“老師，我準(zhǔn)備把我的一生都 獻(xiàn)給物理理論學(xué)！”

老師：“年輕人，物理學(xué)是一門(mén)已經(jīng)完成了的學(xué)科，不會(huì)再有多大的發(fā)展，把一生都獻(xiàn)給這門(mén)學(xué)科，太可惜了?！?/p>

【質(zhì)疑與思考】：那么，物理學(xué)是不是一門(mén)已經(jīng)完成了的學(xué)科，不會(huì)再有多大的發(fā)展呢？

三、量子論篇

采用學(xué)生自學(xué)的形式，讓學(xué)生自己去歸納學(xué)習(xí)要點(diǎn)?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】請(qǐng)同學(xué)們應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)篇和相對(duì)論篇的方式，自主完成對(duì)量子論提出的背景、誕生的標(biāo)志、發(fā)展的表現(xiàn)、量子論與量子力學(xué)的影響的總結(jié)。（限時(shí)3分鐘）

1、誕生的背景：

2、量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)：

3、量子論和量子力學(xué)的影響：

4、教師小結(jié)：相對(duì)論和量子論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，共同構(gòu)成了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)。這兩種理論的提出，解決了經(jīng)典物理學(xué)在微觀領(lǐng)域及宏觀世界方面所面臨的問(wèn)題。，改變了人們看世界的方式和角度，它們不僅對(duì)物理學(xué)本身，對(duì)自然科學(xué)，而且對(duì)人類(lèi)的思維都產(chǎn)生了重大影響。

【精神啟示】通過(guò)對(duì)伽利略、愛(ài)因斯坦、普朗克等人事跡的學(xué)習(xí)，給我們的學(xué)習(xí)和生活有什么啟發(fā)？

第11課《物理學(xué)的重大進(jìn)展》板書(shū)設(shè)計(jì)

一、經(jīng)典力學(xué)篇

1.經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略

（1）成就： ①創(chuàng)立科學(xué)的研究方法：

②物理學(xué)： ③天文學(xué)：

（2）意義：

2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)（1）標(biāo)志：（2）特點(diǎn)：（3）意義：

二、20世紀(jì)的物理學(xué)革命——相對(duì)論篇

1、歷史背景：

2、相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容：（1）提出：

（2）內(nèi)容：相對(duì)論包含狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。

3、意義：

4、相對(duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系

三、量子論篇（自學(xué)，歸納要點(diǎn)）

1、誕生的背景：

2、量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)：

3、量子論和量子力學(xué)的影響：

4、小結(jié)：

第11課《物理學(xué)的重大進(jìn)展》學(xué)案

一、經(jīng)典力學(xué)篇

【合作學(xué)習(xí)】用2分鐘時(shí)間閱讀教材54——55頁(yè)內(nèi)容，總結(jié)回答伽利略為人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然創(chuàng)立的新研究方法、在物理學(xué)和天文學(xué)方面的貢獻(xiàn)及其重要意義。1.經(jīng)典力學(xué)的奠基者——伽利略

（1）成就：①創(chuàng)立科學(xué)的研究方法：

②物理學(xué)： ③天文學(xué)：（2）意義： ①

②

2、牛頓創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)

【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材第55頁(yè)，總結(jié)牛頓經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的標(biāo)志、特點(diǎn)及意義。（1）標(biāo)志：（2）特點(diǎn)：（3）意義：

二、20世紀(jì)的物理學(xué)革命——相對(duì)論篇

【質(zhì)疑與思考】：以牛頓的理論為代表的經(jīng)典物理學(xué)理論是不是就絕對(duì)正確、無(wú)所不能的呢？據(jù)此總結(jié)相對(duì)論創(chuàng)立的背景。

1、歷史背景：

2、相對(duì)論的提出及主要內(nèi)容：（1）提出：（2）內(nèi)容：

3、意義：

【問(wèn)題】基于以上問(wèn)題的探討，請(qǐng)說(shuō)明相對(duì)論與牛頓力學(xué)的關(guān)系？ 【質(zhì)疑與思考】：物理學(xué)是不是一門(mén)已經(jīng)完成了的學(xué)科，為什么？

三、量子論篇 【自主學(xué)習(xí)】請(qǐng)同學(xué)們應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)篇和相對(duì)論篇的方式，自主完成對(duì)量子論提出的背景、誕生的標(biāo)志、發(fā)展的表現(xiàn)、量子論與量子力學(xué)的影響的總結(jié)。（限時(shí)3分鐘）

1、誕生的背景：

2、量子論的誕生、發(fā)展和量子力學(xué)：

3、量子論和量子力學(xué)的影響：

【精神啟示】通過(guò)對(duì)伽利略、愛(ài)因斯坦、普朗克等人事跡的學(xué)習(xí)，給我們的學(xué)習(xí)和生活有什么啟發(fā)？

第四篇：第11課 物理學(xué)的重大進(jìn)展教學(xué)案

一、教材分析: 本課教材主要分三個(gè)目從四個(gè)方面向?qū)W生介紹物理學(xué)從16世紀(jì)末17世紀(jì)初到19世紀(jì)末20世紀(jì)初的重大成就：經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者——伽利略、經(jīng)典力學(xué)的建立、從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論、量子論的誕生與發(fā)展。這一時(shí)期物理學(xué)方面的文字、圖片、人物介紹等資料比較豐富，教師可以適當(dāng)補(bǔ)充一些資料，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)目標(biāo)：

了解經(jīng)典力學(xué)的三大定律、量子理論、和相對(duì)論等基礎(chǔ)知識(shí)。牛頓、普朗克、愛(ài)因斯坦等著名科學(xué)家的主要事跡，學(xué)會(huì)觀察，培養(yǎng)敏銳的洞察力。理解科學(xué)進(jìn)步中繼承與發(fā)展的關(guān)系。2．能力目標(biāo)：

3．情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：

通過(guò)學(xué)習(xí)，了解科學(xué)家為科學(xué)進(jìn)步所作出的努力。學(xué)習(xí)他們?yōu)榭茖W(xué)獻(xiàn)身的精神；形成科學(xué)的態(tài)度。知道在科學(xué)的道路上荊棘遍布，增強(qiáng)面對(duì)挫折的能力。增強(qiáng)毅力，樹(shù)立勇往直前、持之以恒的精神。

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：伽利略對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；經(jīng)典力學(xué)的建立；相對(duì)論的提出；量子論的誕生。難點(diǎn)：物理學(xué)各階段發(fā)展的原因；對(duì)科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新性的理解。

四、學(xué)情分析

學(xué)生對(duì)伽利略、牛頓力學(xué)、愛(ài)因斯坦相對(duì)論等都有一定的了解，充分利用學(xué)生的已知知識(shí)既可以減輕教學(xué)任務(wù)又可以激發(fā)學(xué)生參與的積極性。而物理學(xué)各階段發(fā)展的原因使學(xué)生首次接觸也是學(xué)生難以掌握的知識(shí)點(diǎn)，教師應(yīng)該重點(diǎn)講解。

五、教學(xué)方法

比較法、問(wèn)題探究法，思考、討論，從感知?dú)v史中不斷積累歷史知識(shí)，進(jìn)而不斷加深對(duì)歷史和現(xiàn)實(shí)的理解過(guò)程；同時(shí)借助物理學(xué)方面比較豐富的課外資料、圖片、人物等資料，注重探究學(xué)習(xí)，善于從不同的角度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，積極探索解決問(wèn)題的方法。養(yǎng)成獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。培養(yǎng)思考、分析問(wèn)題的能力。

六、課前準(zhǔn)備

找物理學(xué)方面的課外資料、圖片、人物等資料

七、課時(shí)安排：1課時(shí)

八、教學(xué)過(guò)程 【導(dǎo)入新課】

17世紀(jì)的牛頓是牛頓力學(xué)的創(chuàng)始人，隨著19世紀(jì)以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展日趨成熟，達(dá)到了高峰。但是隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，一些新的研究發(fā)現(xiàn)對(duì)它提出了挑戰(zhàn)，導(dǎo)致了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)。相對(duì)論和量子力學(xué)的確立是物理學(xué)革命的高潮，對(duì)其他科學(xué)產(chǎn)生了歷史性影響。由此導(dǎo)入新課?！局v述內(nèi)容】

一、經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者──伽利略 1.對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)

16世紀(jì)末17世紀(jì)初，意大利科學(xué)家伽利略認(rèn)為研究自然界必須進(jìn)行系統(tǒng)地觀察和實(shí)驗(yàn)。他強(qiáng)調(diào)追究事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)研究。提問(wèn)：這是受什么思想的影響？（文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)人思想解放的影響）提問(wèn)：伽利略對(duì)物理學(xué)發(fā)展作出的重大貢獻(xiàn)是什么？ 在1604年，意大利物理學(xué)家伽利略在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：物體下落時(shí)的距離與所用時(shí)間的平方成正比，而物體下落的速度與物體的重量無(wú)關(guān)，這就是著名的落體定律。他還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了勻速運(yùn)動(dòng)定律和勻加速運(yùn)動(dòng)定律。

伽利略的研究表明，外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。這是對(duì)古希臘哲學(xué)家亞里士多德以來(lái)有關(guān)運(yùn)動(dòng)觀念的重大變革，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定基礎(chǔ)。2.對(duì)天文學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)

他是利用望遠(yuǎn)鏡觀察天體并取得大量成果的第一人。他用自己制造的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)月球表面有高山深谷，并不是以前人們所說(shuō)的月球表面是光滑的；木星有四顆衛(wèi)星，很相似于行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，他看到銀河是由無(wú)數(shù)恒星組成的，還觀察到哥白尼曾推論的金星有盈虧現(xiàn)象。1632年伽利略出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話(huà)》。他的這些發(fā)現(xiàn)和觀點(diǎn)，摧毀了教會(huì)的信條而證明了哥白尼學(xué)說(shuō)的正確，對(duì)哥白尼學(xué)說(shuō)的傳播和天文學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

他的發(fā)現(xiàn)以及他開(kāi)始的科學(xué)研究方法，是人類(lèi)思想史上偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。

二、經(jīng)典力學(xué)的建立 1.經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志

17～18世紀(jì)，近代自然科學(xué)中突出發(fā)展起來(lái)的是經(jīng)典力學(xué)，又稱(chēng)牛頓力學(xué)。提問(wèn)：在經(jīng)典力學(xué)領(lǐng)域中，最重要的成就是什么？

物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，這些成就構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)的基本內(nèi)容。物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)也是經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志。1687年，他出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，在該書(shū)中他首先給力學(xué)的基本要領(lǐng)如質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力及向心力下了定義。指出物體引力與彼此吸引的物體的質(zhì)量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。此外，牛頓還確立了著名的運(yùn)動(dòng)三定律，即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。牛頓力學(xué)把天上和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，把萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律視為宇宙間一切力學(xué)運(yùn)動(dòng)有普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)自然界認(rèn)識(shí)的第一次綜合。2.經(jīng)典力學(xué)的顯著特征及影響

經(jīng)典力學(xué)是人類(lèi)對(duì)自然規(guī)律第一次進(jìn)行的理論性概括和總結(jié)，它形成了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系。最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化。

提問(wèn)：經(jīng)典力學(xué)主要影響有哪些？預(yù)見(jiàn)性和標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。

牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律建立后，光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)的進(jìn)一步統(tǒng)一，大大推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展。但是牛頓力學(xué)體系本身還有不完善之處，隨著科學(xué)的發(fā)展需要新的科學(xué)來(lái)解釋。于是在19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)發(fā)展的新階段即物理學(xué)界出現(xiàn)了一種嶄新的革命性的理論──相對(duì)論。

三、從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論 1.愛(ài)因斯坦與相對(duì)論的提出

x射線(xiàn)、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末物理學(xué)界的重大事件。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(méi)有直接經(jīng)驗(yàn)的微觀現(xiàn)象，這表明人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)深入了一個(gè)層次。以量子論和相對(duì)論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，為物理學(xué)開(kāi)辟了新天地。

過(guò)去的物理學(xué)認(rèn)為宇宙在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)都是相同的，世界上的一切運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上都以它為度量標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)多年的研究，打破了傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，于1905年提出了狹義相對(duì)論和光速不變?cè)?。指出了時(shí)間、空間和物體的質(zhì)量不是絕對(duì)不變的，而是隨著物體的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化。狹義相對(duì)論認(rèn)為：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，即還會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。

1916年，愛(ài)因斯坦完成了廣義相對(duì)論的最終形式。在廣義相對(duì)論中，引力是被考慮的主要問(wèn)題。廣義相對(duì)論指出：空間和時(shí)間不可能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)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(lèi)進(jìn)一步深化了對(duì)時(shí)間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

為了使學(xué)生更好的理解相對(duì)論可以引用一個(gè)愛(ài)因斯坦解釋相對(duì)論的幽默。這個(gè)幽默是：震撼世界的相對(duì)論，是科學(xué)發(fā)展史上劃時(shí)代的里程碑。創(chuàng)立相對(duì)論的阿爾伯特?愛(ài)因斯坦晚年時(shí)一群青年學(xué)生請(qǐng)他解釋什么是相一個(gè)對(duì)論，他生動(dòng)而幽默地打了一個(gè)比方：“當(dāng)你和一個(gè)美麗的姑娘坐上兩個(gè)小時(shí)，你會(huì)感到好象坐了一分鐘；但要是在熾熱的火爐邊，哪怕只坐上一分鐘，你卻感到好象是坐了兩小時(shí)。這就是相對(duì)論?！?2.相對(duì)論提出的歷史意義

相對(duì)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(duì)時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性，即：揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，樹(shù)立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。同時(shí)也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一。

四、量子論的誕生與發(fā)展 1.量子論的誕生

19世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了原子的大門(mén)，使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。但大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。

1900年，德國(guó)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(shuō)。這個(gè)假說(shuō)宣告了量子論的誕生。經(jīng)過(guò)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(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。2.量子論的意義

愛(ài)因斯坦在丹麥物理學(xué)家玻爾提出氫原子結(jié)構(gòu)的理論以后，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(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展。

在量子論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的量子力學(xué)，極大地促進(jìn)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(shí)，也標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界深入到了微觀世界。量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，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)、地學(xué)等學(xué)科的理論也都發(fā)生了革命性的突破。在此基礎(chǔ)上造出了原子彈、氫彈和建立了核電站。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)。帶動(dòng)了20世紀(jì)科技突飛猛進(jìn)的發(fā)展?！菊n堂小結(jié)】

17世紀(jì)以來(lái)的科技發(fā)展的原因條件

1、前提條件：――社會(huì)發(fā)生根本轉(zhuǎn)型

2、經(jīng)濟(jì)條件：-----資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及不斷進(jìn)步?物質(zhì)基礎(chǔ)

3、政治條件：-----資產(chǎn)階級(jí)革命勝利，資本主義制度確立，保障

4、文化條件：-----文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)、宗教改革的推動(dòng)

九、板書(shū)設(shè)計(jì)

（一）經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者──伽利略 1.對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn) 2.對(duì)天文學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)

（二）經(jīng)典力學(xué)的建立 1.經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志

2.經(jīng)典力學(xué)的顯著特征及影響

（三）從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論 1.愛(ài)因斯坦與相對(duì)論的提出 2.相對(duì)論提出的歷史意義

（四）量子論的誕生與發(fā)展 1.量子論的誕生 2.量子論的意義

十、教學(xué)反思

本課的設(shè)計(jì)采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、探究點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中易忘、易混點(diǎn)等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。

十一、學(xué)案設(shè)計(jì)(見(jiàn)下頁(yè))

第11課 物理學(xué)的重大進(jìn)展 課前預(yù)習(xí)學(xué)案

一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 預(yù)習(xí)“物理學(xué)的重大進(jìn)展”，初步了解經(jīng)典力學(xué)的三大定律、量子理論、和相對(duì)論等基礎(chǔ)知識(shí)。牛頓、普朗克、愛(ài)因斯坦等著名科學(xué)家的主要事跡。

二、預(yù)習(xí)內(nèi)容：

1、伽利略――經(jīng)典力學(xué)的奠基者（意大利人）⑴成就：a 創(chuàng)立科學(xué)研究方法：________ b 重大發(fā)現(xiàn)：________ ___________ __ ________ ________

2、經(jīng)典力學(xué)體系的形成――牛頓﹙英國(guó)人﹚（微積分＋經(jīng)典力學(xué)）a標(biāo)志：_____________ ___ a 物體運(yùn)動(dòng)的三大定律___________________ ___ b 萬(wàn)有引力定律

b特點(diǎn)：______________ ___

3、愛(ài)因斯坦的相對(duì)論： a 1905年提出 __ b 1916年完成 __

4、量子理論提出：

a 1900年 普朗克（德）提出“量子假說(shuō)”： __ __ _ ___ b 1905年愛(ài)因斯坦提出“光電效應(yīng)”運(yùn)用量子假說(shuō)解釋光的本質(zhì)

三、提出疑惑

同學(xué)們，通過(guò)你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請(qǐng)把它填在下面的表格中 疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）、知識(shí)與能力：了解經(jīng)典力學(xué)的三大定律、量子理論、和相對(duì)論等基礎(chǔ)知識(shí)。牛頓、普朗克、愛(ài)因斯坦等著名科學(xué)家的主要事跡，學(xué)會(huì)觀察，培養(yǎng)敏銳的洞察力。理解科學(xué)進(jìn)步中繼承與發(fā)展的關(guān)系。（3）、情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)學(xué)習(xí)，了解科學(xué)家為科學(xué)進(jìn)步所作出的努力。學(xué)習(xí)他們?yōu)榭茖W(xué)獻(xiàn)身的精神；形成科學(xué)的態(tài)度。知道在科學(xué)的道路上荊棘遍布，增強(qiáng)面對(duì)挫折的能力。增強(qiáng)毅力，樹(shù)立勇往直前、持之以恒的精神。

二、學(xué)習(xí)過(guò)程 【知識(shí)梳理】

一、物理學(xué)的重大進(jìn)展

（一）經(jīng)典力學(xué)的形成和發(fā)展：

1、伽利略――經(jīng)典力學(xué)的奠基者（意大利人）⑴成就：a 創(chuàng)立科學(xué)研究方法：科學(xué)實(shí)驗(yàn)＋數(shù)學(xué) b 重大發(fā)現(xiàn)： a落體定律

b 確定均速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng) ⑵意義標(biāo)志 為 奠定了基礎(chǔ)

2、經(jīng)典力學(xué)體系的形成――牛頓﹙英國(guó)人﹚（微積分＋經(jīng)典力學(xué)）a標(biāo)志：1687年《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》內(nèi)容： a 物體運(yùn)動(dòng)的三大定律___________________ ___ b 萬(wàn)有引力定律

b特點(diǎn)：注重實(shí)驗(yàn)，數(shù)學(xué)化

d意義：⑴這是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的歷史上對(duì) 概括和總結(jié)，標(biāo)志經(jīng)典力學(xué)體系建立，標(biāo)志著近代自然科學(xué)的形成 ⑵促進(jìn)了 的出現(xiàn)

e 局限：無(wú)法解決物質(zhì)熱輻射現(xiàn)象和物質(zhì)傳播媒介問(wèn)題

二、現(xiàn)代物理學(xué)的進(jìn)步

1、愛(ài)因斯坦的相對(duì)論：

a 1905年《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》提出“狹義相對(duì)論” b 1916年完成“廣義相對(duì)論”：

2、量子論的誕生與發(fā)展

⑴前提：電子和放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 19th末20th初,為人類(lèi)進(jìn)入微觀世界奠定基礎(chǔ)（1898年倫琴發(fā)現(xiàn)x射線(xiàn)、居里夫人）⑵、量子理論提出：

a 1900年 普朗克（德）提出“量子假說(shuō)”――物質(zhì)輻射能不是連續(xù)的，而是以能量子的整數(shù)倍跳躍式地變化。

b 1905年愛(ài)因斯坦提出“光電效應(yīng)”運(yùn)用量子假說(shuō)解釋光的本質(zhì) ⑶、影響：①是物理學(xué) ②使人們的認(rèn)識(shí)

三、歸納總結(jié)：17世紀(jì)以來(lái)的科技發(fā)展的原因條件

1、前提條件：――社會(huì)發(fā)生根本轉(zhuǎn)型

2、經(jīng)濟(jì)條件：-----資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及不斷進(jìn)步?物質(zhì)基礎(chǔ)

3、政治條件：-----資產(chǎn)階級(jí)革命勝利，資本主義制度確立，保障

4、文化條件：-----文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)、宗教改革的推動(dòng) 【學(xué)思探究】

愛(ài)因斯坦是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家。一位法國(guó)物理學(xué)家曾經(jīng)這樣評(píng)價(jià)愛(ài)因斯坦：“在我們這一時(shí)代的物理學(xué)家中，愛(ài)因斯坦將位于最前列。他現(xiàn)在是、將來(lái)也還是人類(lèi)宇宙中最有光輝的巨星之一”，2005年是愛(ài)因斯坦逝世50周年紀(jì)念?，F(xiàn)在全球都在紀(jì)念這位可能是有史以來(lái)最偉大的科學(xué)家。如果搞一個(gè)紀(jì)念活動(dòng)，讓用一句話(huà)來(lái)說(shuō)說(shuō)自己對(duì)愛(ài)因斯坦和他的理論的理解。你應(yīng)該怎么說(shuō)？看看誰(shuí)說(shuō)的最好！

思路引領(lǐng)：只有要對(duì)愛(ài)因斯坦歷史和他的理論有全面的理解才會(huì)有精辟的概括和評(píng)論。建議大家利用互聯(lián)網(wǎng)查找有關(guān)資料，然后根據(jù)自己的了解，說(shuō)出一句精辟的評(píng)述。如“他是一個(gè)用理性而不是暴力成功地改變?nèi)祟?lèi)世界觀的人?！蓖ㄟ^(guò)查找資料了解他目睹了兩次世界大戰(zhàn)中對(duì)人類(lèi)文明的摧殘，認(rèn)為和平是人類(lèi)的首要問(wèn)題。指出“他不僅是一位偉大的科學(xué)家，還是一位和平主義者?！?【課堂鞏固】

1．伽利略被認(rèn)為是真正具有近代科學(xué)精神的第一人，主要是因?yàn)樗?a.開(kāi)創(chuàng)了近代自然科學(xué)的革命 b.推翻了天主教會(huì)的舊的宇宙觀

2．19世紀(jì)以來(lái)的牛頓力學(xué)奠定了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)，20世紀(jì)初相對(duì)論的提出引發(fā)了物理學(xué)領(lǐng)域的一場(chǎng)深刻的革命；對(duì)二者的表述，不正確的是 a.牛頓開(kāi)創(chuàng)了從實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)自然的方法 b.相對(duì)論繼承并發(fā)展了牛頓力學(xué) d.相對(duì)論極大改變了人們的思維模式

3．在未來(lái)的某一時(shí)間，有一對(duì)20歲的孿生兄弟，弟弟乘宇宙飛船以29萬(wàn)千米/秒的速度飛行，哥哥留在地球上。50年以后，當(dāng)哥哥已經(jīng)變成白發(fā)蒼蒼的老人時(shí)，他去迎接回到地球的弟弟，卻發(fā)現(xiàn)弟弟還是一個(gè)30多歲的年輕人！你認(rèn)為應(yīng)該用什么理論來(lái)解釋這一現(xiàn)象 4．下列科學(xué)家與其科學(xué)成就的對(duì)應(yīng)關(guān)系中不正確的是 a．伽利略——物理學(xué)的真正開(kāi)端

b．牛頓——經(jīng)典力學(xué)體系標(biāo)志著現(xiàn)代科學(xué)的形成

d．普朗克——量子論誕生，人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，從宏觀世界深入到微觀世界 5．1999年12月，美國(guó)《時(shí)代》周刊關(guān)注一位“世紀(jì)人物”?！稌r(shí)代》周刊稱(chēng)他為“天才、政治難民、人道主義者、原子核宇宙迷的開(kāi)啟者”，“以具最大的思想和無(wú)與倫比的形象獨(dú)占鰲頭。”這個(gè)“世紀(jì)人物”是 6．牛頓曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“如果說(shuō)我看得遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟稀！庇捎?伽利略、開(kāi)普勒等前人的努力，牛頓才有可能用已經(jīng)準(zhǔn)備好了的材料建立起 一座宏偉的經(jīng)典力學(xué)大廈，這座大廈建立起來(lái)的標(biāo)起是 a．《力學(xué)中的哲學(xué)原理》的發(fā)表 b．《科學(xué)的經(jīng)典力學(xué)原理》的發(fā)表 7．“使人類(lèi)克服了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)知”指的是 a．牛頓力學(xué)體系的建立 b．進(jìn)化論的提出

8．20世紀(jì)初，物理學(xué)本身發(fā)生了一場(chǎng)革命性的變化。下列選項(xiàng)中推動(dòng)這一變化的是 a.電的發(fā)明和利用 b.量子論的提出和發(fā)展 9．“牛頓的發(fā)現(xiàn)，給人類(lèi)帶來(lái)從未有過(guò)的自信。曾經(jīng)匍匐在上帝腳下的人類(lèi)，終于大膽地抬起頭來(lái)，開(kāi)始用自已理性的眼光打量世界。

第五篇：第11課 物理學(xué)的重大進(jìn)展教學(xué)案

第11課 物理學(xué)的重大進(jìn)展教學(xué)案

第11課

物理學(xué)的重大進(jìn)展教學(xué)案

一、教材分析:

本課教材主要分三個(gè)目從四個(gè)方面向?qū)W生介紹物理學(xué)從16世紀(jì)末17世紀(jì)初到19世紀(jì)末20世紀(jì)初的重大成就：經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者——伽利略、經(jīng)典力學(xué)的建立、從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論、量子論的誕生與發(fā)展。這一時(shí)期物理學(xué)方面的文字、圖片、人物介紹等資料比較豐富，教師可以適當(dāng)補(bǔ)充一些資料，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

二、教學(xué)目標(biāo)

．知識(shí)目標(biāo)：

了解經(jīng)典力學(xué)的三大定律、量子理論、和相對(duì)論等基礎(chǔ)知識(shí)。牛頓、普朗克、愛(ài)因斯坦等著名科學(xué)家的主要事跡，學(xué)會(huì)觀察，培養(yǎng)敏銳的洞察力。理解科學(xué)進(jìn)步中繼承與發(fā)展的關(guān)系。

2．能力目標(biāo)：

充分利用圖書(shū)館、博物館、互聯(lián)網(wǎng)等資源。提高收集、分析相關(guān)資料的能力。在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)合作、探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析解決問(wèn)題的能力及交流與合作的能力?？茖W(xué)的方法。全面提高科學(xué)素質(zhì)，創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。學(xué)會(huì)運(yùn)用閱讀法、觀察法、討論法、推理法、概括法、實(shí)驗(yàn)法等來(lái)學(xué)習(xí)了解近代物理學(xué)的相關(guān)問(wèn)題。

3．情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：

通過(guò)學(xué)習(xí)，了解科學(xué)家為科學(xué)進(jìn)步所作出的努力。學(xué)習(xí)他們?yōu)榭茖W(xué)獻(xiàn)身的精神；形成科學(xué)的態(tài)度。知道在科學(xué)的道路上荊棘遍布，增強(qiáng)面對(duì)挫折的能力。增強(qiáng)毅力，樹(shù)立勇往直前、持之以恒的精神。

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：伽利略對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；經(jīng)典力學(xué)的建立；相對(duì)論的提出；量子論的誕生。

難點(diǎn)：物理學(xué)各階段發(fā)展的原因；對(duì)科學(xué)發(fā)展創(chuàng)新性的理解。

四、學(xué)情分析

學(xué)生對(duì)伽利略、牛頓力學(xué)、愛(ài)因斯坦相對(duì)論等都有一定的了解，充分利用學(xué)生的已知知識(shí)既可以減輕教學(xué)任務(wù)又可以激發(fā)學(xué)生參與的積極性。而物理學(xué)各階段發(fā)展的原因使學(xué)生首次接觸也是學(xué)生難以掌握的知識(shí)點(diǎn)，教師應(yīng)該重點(diǎn)講解。

五、教學(xué)方法

比較法、問(wèn)題探究法，思考、討論，從感知?dú)v史中不斷積累歷史知識(shí)，進(jìn)而不斷加深對(duì)歷史和現(xiàn)實(shí)的理解過(guò)程；同時(shí)借助物理學(xué)方面比較豐富的課外資料、圖片、人物等資料，注重探究學(xué)習(xí)，善于從不同的角度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，積極探索解決問(wèn)題的方法。養(yǎng)成獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。培養(yǎng)思考、分析問(wèn)題的能力。

六、課前準(zhǔn)備

找物理學(xué)方面的課外資料、圖片、人物等資料

七、課時(shí)安排：1課時(shí)

八、教學(xué)過(guò)程

【導(dǎo)入新課】

7世紀(jì)的牛頓是牛頓力學(xué)的創(chuàng)始人，隨著19世紀(jì)以牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展日趨成熟，達(dá)到了高峰。但是隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，一些新的研究發(fā)現(xiàn)對(duì)它提出了挑戰(zhàn)，導(dǎo)致了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)。相對(duì)論和量子力學(xué)的確立是物理學(xué)革命的高潮，對(duì)其他科學(xué)產(chǎn)生了歷史性影響。由此導(dǎo)入新課。

【講述內(nèi)容】

一、經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者──伽利略

.對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)

6世紀(jì)末17世紀(jì)初，意大利科學(xué)家伽利略認(rèn)為研究自然界必須進(jìn)行系統(tǒng)地觀察和實(shí)驗(yàn)。他強(qiáng)調(diào)追究事物之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行科學(xué)研究。

提問(wèn)：這是受什么思想的影響？（文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)人思想解放的影響）

提問(wèn)：伽利略對(duì)物理學(xué)發(fā)展作出的重大貢獻(xiàn)是什么？

在1604年，意大利物理學(xué)家伽利略在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：物體下落時(shí)的距離與所用時(shí)間的平方成正比，而物體下落的速度與物體的重量無(wú)關(guān)，這就是著名的落體定律。他還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了勻速運(yùn)動(dòng)定律和勻加速運(yùn)動(dòng)定律。

伽利略的研究表明，外力并不是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而只是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。這是對(duì)古希臘哲學(xué)家亞里士多德以來(lái)有關(guān)運(yùn)動(dòng)觀念的重大變革，為經(jīng)典力學(xué)的建立奠定基礎(chǔ)。

2.對(duì)天文學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)

他是利用望遠(yuǎn)鏡觀察天體并取得大量成果的第一人。他用自己制造的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)月球表面有高山深谷，并不是以前人們所說(shuō)的月球表面是光滑的；木星有四顆衛(wèi)星，很相似于行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，他看到銀河是由無(wú)數(shù)恒星組成的，還觀察到哥白尼曾推論的金星有盈虧現(xiàn)象。

632年伽利略出版了《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話(huà)》。他的這些發(fā)現(xiàn)和觀點(diǎn)，摧毀了教會(huì)的信條而證明了哥白尼學(xué)說(shuō)的正確，對(duì)哥白尼學(xué)說(shuō)的傳播和天文學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

他的發(fā)現(xiàn)以及他開(kāi)始的科學(xué)研究方法，是人類(lèi)思想史上偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。

二、經(jīng)典力學(xué)的建立

.經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志

7～18世紀(jì)，近代自然科學(xué)中突出發(fā)展起來(lái)的是經(jīng)典力學(xué)，又稱(chēng)牛頓力學(xué)。

提問(wèn)：在經(jīng)典力學(xué)領(lǐng)域中，最重要的成就是什么？

物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，這些成就構(gòu)成了經(jīng)典力學(xué)的基本內(nèi)容。物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的三大定律和萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)也是經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志。

687年，他出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，在該書(shū)中他首先給力學(xué)的基本要領(lǐng)如質(zhì)量、動(dòng)量、慣性、力及向心力下了定義。指出物體引力與彼此吸引的物體的質(zhì)量體積成正比，而與兩物體間距離的平方成反比。此外，牛頓還確立了著名的運(yùn)動(dòng)三定律，即慣性定律、比例定律（即加速度與力成正比）、作用和反作用相等定律。牛頓力學(xué)把天上和地上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，把萬(wàn)有引力定律和運(yùn)動(dòng)三定律視為宇宙間一切力學(xué)運(yùn)動(dòng)有普遍規(guī)律，從力學(xué)的角度證明了自然界的統(tǒng)一性，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)自然界認(rèn)識(shí)的第一次綜合。

2.經(jīng)典力學(xué)的顯著特征及影響

經(jīng)典力學(xué)是人類(lèi)對(duì)自然規(guī)律第一次進(jìn)行的理論性概括和總結(jié)，它形成了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系。最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化。

提問(wèn)：經(jīng)典力學(xué)主要影響有哪些？預(yù)見(jiàn)性和標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。

海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)是經(jīng)典力學(xué)預(yù)見(jiàn)性的主要體現(xiàn)。經(jīng)典力學(xué)最顯著的特征之一就是注重實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步揭示客觀現(xiàn)象和過(guò)程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的結(jié)論。另一個(gè)顯著特征是它的數(shù)學(xué)化，這種數(shù)學(xué)化的根源是自然內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系。自然的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是近代科學(xué)的先驅(qū)們深信不疑的真理。經(jīng)典力學(xué)體系的建立標(biāo)志著近代科學(xué)的形成。

牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律建立后，光學(xué)、電磁學(xué)等與力學(xué)的進(jìn)一步統(tǒng)一，大大推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展。但是牛頓力學(xué)體系本身還有不完善之處，隨著科學(xué)的發(fā)展需要新的科學(xué)來(lái)解釋。于是在19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)發(fā)展的新階段即物理學(xué)界出現(xiàn)了一種嶄新的革命性的理論──相對(duì)論。

三、從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論

.愛(ài)因斯坦與相對(duì)論的提出

X射線(xiàn)、放射性和電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末物理學(xué)界的重大事件。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(méi)有直接經(jīng)驗(yàn)的微觀現(xiàn)象，這表明人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)已經(jīng)深入了一個(gè)層次。以量子論和相對(duì)論的建立為標(biāo)志的物理學(xué)革命，為物理學(xué)開(kāi)辟了新天地。

過(guò)去的物理學(xué)認(rèn)為宇宙在任何情況下，它的速率永遠(yuǎn)都是相同的，世界上的一切運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上都以它為度量標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)物理學(xué)家愛(ài)因斯坦經(jīng)過(guò)多年的研究，打破了傳統(tǒng)的絕對(duì)時(shí)空觀，于1905年提出了狹義相對(duì)論和光速不變?cè)?。指出了時(shí)間、空間和物體的質(zhì)量不是絕對(duì)不變的，而是隨著物體的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化。狹義相對(duì)論認(rèn)為：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增加，同時(shí)，空間和時(shí)間也會(huì)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的變化而變化，即還會(huì)發(fā)生尺縮效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)。

916年，愛(ài)因斯坦完成了廣義相對(duì)論的最終形式。在廣義相對(duì)論中，引力是被考慮的主要問(wèn)題。廣義相對(duì)論指出：空間和時(shí)間不可能離開(kāi)物質(zhì)而獨(dú)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(lèi)進(jìn)一步深化了對(duì)時(shí)間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

為了使學(xué)生更好的理解相對(duì)論可以引用一個(gè)愛(ài)因斯坦解釋相對(duì)論的幽默。這個(gè)幽默是：震撼世界的相對(duì)論，是科學(xué)發(fā)展史上劃時(shí)代的里程碑。創(chuàng)立相對(duì)論的阿爾伯特?愛(ài)因斯坦晚年時(shí)一群青年學(xué)生請(qǐng)他解釋什么是相一個(gè)對(duì)論，他生動(dòng)而幽默地打了一個(gè)比方：“當(dāng)你和一個(gè)美麗的姑娘坐上兩個(gè)小時(shí)，你會(huì)感到好象坐了一分鐘；但要是在熾熱的火爐邊，哪怕只坐上一分鐘，你卻感到好象是坐了兩小時(shí)。這就是相對(duì)論?！?/p>

2.相對(duì)論提出的歷史意義

相對(duì)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(duì)時(shí)空論，從本質(zhì)上修正了由狹隘經(jīng)驗(yàn)建立起來(lái)的時(shí)空觀，深刻地揭示了時(shí)間和空間的本質(zhì)屬性，即：揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，樹(shù)立了新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。同時(shí)也發(fā)展了牛頓力學(xué)，將牛頓力學(xué)概括在相對(duì)論力學(xué)之中，推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的高度。這一理論被后人譽(yù)為20世紀(jì)人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一。

四、量子論的誕生與發(fā)展

.量子論的誕生

9世紀(jì)末20世紀(jì)初，電子和放射性的發(fā)現(xiàn)，打開(kāi)了原子的大門(mén)，使人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)深入到了原子內(nèi)部。但大量的實(shí)驗(yàn)表明，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)不能用通常的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述。

900年，德國(guó)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(shuō)。這個(gè)假說(shuō)宣告了量子論的誕生。經(jīng)過(guò)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(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。

2.量子論的意義

愛(ài)因斯坦在丹麥物理學(xué)家玻爾提出氫原子結(jié)構(gòu)的理論以后，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(jìn)一步推動(dòng)了量子論的發(fā)展。

在量子論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的量子力學(xué)，極大地促進(jìn)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(shí)，也標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從宏觀世界深入到了微觀世界。

量子力學(xué)和狹義相對(duì)論結(jié)合形成原子核物理學(xué)，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)、地學(xué)等學(xué)科的理論也都發(fā)生了革命性的突破。在此基礎(chǔ)上造出了原子彈、氫彈和建立了核電站。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)。帶動(dòng)了20世紀(jì)科技突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

【課堂小結(jié)】

7世紀(jì)以來(lái)的科技發(fā)展的原因條件

、前提條件：――社會(huì)發(fā)生根本轉(zhuǎn)型

2、經(jīng)濟(jì)條件：-----資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及不斷進(jìn)步…物質(zhì)基礎(chǔ)

3、政治條件：-----資產(chǎn)階級(jí)革命勝利，資本主義制度確立，保障

4、文化條件：-----文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)、宗教改革的推動(dòng)

九、板書(shū)設(shè)計(jì)

（一）經(jīng)典力學(xué)的重要奠基者──伽利略

.對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)

2.對(duì)天文學(xué)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)

（二）經(jīng)典力學(xué)的建立

.經(jīng)典力學(xué)建立的標(biāo)志

2.經(jīng)典力學(xué)的顯著特征及影響

（三）從經(jīng)典力學(xué)到相對(duì)論

.愛(ài)因斯坦與相對(duì)論的提出

2.相對(duì)論提出的歷史意義

（四）量子論的誕生與發(fā)展

.量子論的誕生

2.量子論的意義

十、教學(xué)反思

本課的設(shè)計(jì)采用了課前下發(fā)預(yù)習(xí)學(xué)案，學(xué)生預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、考點(diǎn)、探究點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中易忘、易混點(diǎn)等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。

十一、學(xué)案設(shè)計(jì)

第11課

物理學(xué)的重大進(jìn)展

課前預(yù)習(xí)學(xué)案

一、預(yù)習(xí)目標(biāo)

預(yù)習(xí)“物理學(xué)的重大進(jìn)展”，初步了解經(jīng)典力學(xué)的三大定律、量子理論、和相對(duì)論等基礎(chǔ)知識(shí)。牛頓、普朗克、愛(ài)因斯坦等著名科學(xué)家的主要事跡。

二、預(yù)習(xí)內(nèi)容：、伽利略――經(jīng)典力學(xué)的奠基者（意大利人）

⑴成就：A創(chuàng)立科學(xué)研究方法：________

B重大發(fā)現(xiàn)：________

___________

__

________

________

2、經(jīng)典力學(xué)體系的形成――牛頓﹙英國(guó)人﹚（微積分＋經(jīng)典力學(xué)）

A標(biāo)志：_____________

___

a物體運(yùn)動(dòng)的三大定律___________________

___

b萬(wàn)有引力定律

B特點(diǎn)：______________

___

3、愛(ài)因斯坦的相對(duì)論：

A1905年提出

__

B1916年完成 __

c意義

__

__

_

___

__

__

__

4、量子理論提出：

A1900年普朗克（德）提出“量子假說(shuō)”：

__

__

_

___

B1905年愛(ài)因斯坦提出“光電效應(yīng)”運(yùn)用量子假說(shuō)解釋光的本質(zhì)

三、提出疑惑

同學(xué)們，通過(guò)你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請(qǐng)把它填在下面的表格中

疑惑點(diǎn)

疑惑內(nèi)容

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）、知識(shí)與能力：了解經(jīng)典力學(xué)的三大定律、量子理論、和相對(duì)論等基礎(chǔ)知識(shí)。牛頓、普朗克、愛(ài)因斯坦等著名科學(xué)家的主要事跡，學(xué)會(huì)觀察，培養(yǎng)敏銳的洞察力。理解科學(xué)進(jìn)步中繼承與發(fā)展的關(guān)系。

（2）、過(guò)程與方法：充分利用圖書(shū)館、博物館、互聯(lián)網(wǎng)等資源。提高收集、分析相關(guān)資料的能力。在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)合作、探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析解決問(wèn)題的能力及交流與合作的能力?？茖W(xué)的方法。全面提高科學(xué)素質(zhì)，創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。學(xué)會(huì)運(yùn)用閱讀法、觀察法、討論法、推理法、概括法、實(shí)驗(yàn)法等來(lái)學(xué)習(xí)了解近代物理學(xué)的相關(guān)問(wèn)題。

（3）、情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)學(xué)習(xí)，了解科學(xué)家為科學(xué)進(jìn)步所作出的努力。學(xué)習(xí)他們?yōu)榭茖W(xué)獻(xiàn)身的精神；形成科學(xué)的態(tài)度。知道在科學(xué)的道路上荊棘遍布，增強(qiáng)面對(duì)挫折的能力。增強(qiáng)毅力，樹(shù)立勇往直前、持之以恒的精神。

二、學(xué)習(xí)過(guò)程

【知識(shí)梳理】

一、物理學(xué)的重大進(jìn)展

（一）經(jīng)典力學(xué)的形成和發(fā)展：、伽利略――經(jīng)典力學(xué)的奠基者（意大利人）

⑴成就：A創(chuàng)立科學(xué)研究方法：科學(xué)實(shí)驗(yàn)＋數(shù)學(xué)

B重大發(fā)現(xiàn)：

a落體定律

b確定均速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng)

c發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡、c著作《關(guān)于兩世界體系的對(duì)話(huà)》宣傳“日心說(shuō)”

⑵意義標(biāo)志

為

奠定了基礎(chǔ)

2、經(jīng)典力學(xué)體系的形成――牛頓﹙英國(guó)人﹚（微積分＋經(jīng)典力學(xué)）

A標(biāo)志：1687年《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》內(nèi)容：

a物體運(yùn)動(dòng)的三大定律___________________

___

b萬(wàn)有引力定律

B特點(diǎn)：注重實(shí)驗(yàn)，數(shù)學(xué)化

c影響：科學(xué)預(yù)見(jiàn)性的威力——（海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)）

D意義：⑴這是人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的歷史上對(duì)

概括和總結(jié)，標(biāo)志經(jīng)典力學(xué)體系建立，標(biāo)志著近代自然科學(xué)的形成 ⑵促進(jìn)了

的出現(xiàn)

E局限：無(wú)法解決物質(zhì)熱輻射現(xiàn)象和物質(zhì)傳播媒介問(wèn)題

二、現(xiàn)代物理學(xué)的進(jìn)步

、愛(ài)因斯坦的相對(duì)論：

A1905年《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》提出“狹義相對(duì)論”

B1916年完成“廣義相對(duì)論”：

c意義：是物理學(xué)思想的一次重大革命，相對(duì)論否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀，揭示了時(shí)空的可變性、時(shí)空變化的聯(lián)系性，建立新的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀。推動(dòng)物理學(xué)思想的革命。

2、量子論的誕生與發(fā)展

⑴前提：電子和放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)19th末20th初,為人類(lèi)進(jìn)入微觀世界奠定基礎(chǔ)（1898年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)、居里夫人）

⑵、量子理論提出：

A1900年普朗克（德）提出“量子假說(shuō)”――物質(zhì)輻射能不是連續(xù)的，而是以能量子的整數(shù)倍跳躍式地變化。

B1905年愛(ài)因斯坦提出“光電效應(yīng)”運(yùn)用量子假說(shuō)解釋光的本質(zhì)

⑶、影響：①是物理學(xué)

②使人們的認(rèn)識(shí)

三、歸納總結(jié)：17世紀(jì)以來(lái)的科技發(fā)展的原因條件

、前提條件：――社會(huì)發(fā)生根本轉(zhuǎn)型

2、經(jīng)濟(jì)條件：-----資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及不斷進(jìn)步…物質(zhì)基礎(chǔ)

3、政治條件：-----資產(chǎn)階級(jí)革命勝利，資本主義制度確立，保障

4、文化條件：-----文藝復(fù)興、地理大發(fā)現(xiàn)、宗教改革的推動(dòng)

【學(xué)思探究】

愛(ài)因斯坦是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家。一位法國(guó)物理學(xué)家曾經(jīng)這樣評(píng)價(jià)愛(ài)因斯坦：“在我們這一時(shí)代的物理學(xué)家中，愛(ài)因斯坦將位于最前列。他現(xiàn)在是、將來(lái)也還是人類(lèi)宇宙中最有光輝的巨星之一”，XX年是愛(ài)因斯坦逝世50周年紀(jì)念。現(xiàn)在全球都在紀(jì)念這位可能是有史以來(lái)最偉大的科學(xué)家。如果搞一個(gè)紀(jì)念活動(dòng)，讓用一句話(huà)來(lái)說(shuō)說(shuō)自己對(duì)愛(ài)因斯坦和他的理論的理解。你應(yīng)該怎么說(shuō)？看看誰(shuí)說(shuō)的最好！

思路引領(lǐng)：只有要對(duì)愛(ài)因斯坦歷史和他的理論有全面的理解才會(huì)有精辟的概括和評(píng)論。建議大家利用互聯(lián)網(wǎng)查找有關(guān)資料，然后根據(jù)自己的了解，說(shuō)出一句精辟的評(píng)述。如“他是一個(gè)用理性而不是暴力成功地改變?nèi)祟?lèi)世界觀的人?！蓖ㄟ^(guò)查找資料了解他目睹了兩次世界大戰(zhàn)中對(duì)人類(lèi)文明的摧殘，認(rèn)為和平是人類(lèi)的首要問(wèn)題。指出“他不僅是一位偉大的科學(xué)家，還是一位和平主義者。”

【課堂鞏固】

．伽利略被認(rèn)為是真正具有近代科學(xué)精神的第一人，主要是因?yàn)樗?/p>

A.開(kāi)創(chuàng)了近代自然科學(xué)的革命

B.推翻了天主教會(huì)的舊的宇宙觀

c.繼承和發(fā)展了哥白尼的思想

D.開(kāi)創(chuàng)了從實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)自然的方法

2．19世紀(jì)以來(lái)的牛頓力學(xué)奠定了經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)，20世紀(jì)初相對(duì)論的提出引發(fā)了物理學(xué)領(lǐng)域的一場(chǎng)深刻的革命；對(duì)二者的表述，不正確的是

A.牛頓開(kāi)創(chuàng)了從實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識(shí)自然的方法

B.相對(duì)論繼承并發(fā)展了牛頓力學(xué)

c.牛頓力學(xué)與人們的日常經(jīng)驗(yàn)基本一致

D.相對(duì)論極大改變了人們的思維模式

3．在未來(lái)的某一時(shí)間，有一對(duì)20歲的孿生兄弟，弟弟乘宇宙飛船以29萬(wàn)千米/秒的速度飛行，哥哥留在地球上。50年以后，當(dāng)哥哥已經(jīng)變成白發(fā)蒼蒼的老人時(shí)，他去迎接回到地球的弟弟，卻發(fā)現(xiàn)弟弟還是一個(gè)30多歲的年輕人！你認(rèn)為應(yīng)該用什么理論來(lái)解釋這一現(xiàn)象

A．相對(duì)論B．量子理論

c．萬(wàn)有引力定律

D．質(zhì)量不變定律

4．下列科學(xué)家與其科學(xué)成就的對(duì)應(yīng)關(guān)系中不正確的是

A．伽利略——物理學(xué)的真正開(kāi)端

B．牛頓——經(jīng)典力學(xué)體系標(biāo)志著現(xiàn)代科學(xué)的形成 c．愛(ài)因斯坦——物理學(xué)思想的一次重大革命

D．普朗克——量子論誕生，人類(lèi)對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，從宏觀世界深入到微觀世界

5．1999年12月，美國(guó)《時(shí)代》周刊關(guān)注一位“世紀(jì)人物”?！稌r(shí)代》周刊稱(chēng)他為“天才、政治難民、人道主義者、原子核宇宙迷的開(kāi)啟者”，“以具最大的思想和無(wú)與倫比的形象獨(dú)占鰲頭?！边@個(gè)“世紀(jì)人物”是

A.瓦特

B.愛(ài)迪生

c.居里夫人

D.愛(ài)因斯坦

6．牛頓曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“如果說(shuō)我看得遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟??！庇捎?/p>

伽利略、開(kāi)普勒等前人的努力，牛頓才有可能用已經(jīng)準(zhǔn)備好了的材料建立起

一座宏偉的經(jīng)典力學(xué)大廈，這座大廈建立起來(lái)的標(biāo)起是

A．《力學(xué)中的哲學(xué)原理》的發(fā)表

B．《科學(xué)的經(jīng)典力學(xué)原理》的發(fā)表

c．《力學(xué)和數(shù)學(xué)的原理》的發(fā)表

D．《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的發(fā)表

7．“使人類(lèi)克服了經(jīng)典物理學(xué)的危機(jī)，對(duì)微觀世界的基本認(rèn)識(shí)有了革命性的進(jìn)知”指的是

A．牛頓力學(xué)體系的建立

B．進(jìn)化論的提出

c．自由落體定律的提出

D．量子論的提出

8．20世紀(jì)初，物理學(xué)本身發(fā)生了一場(chǎng)革命性的變化。下列選項(xiàng)中推動(dòng)這一變化的是

A.電的發(fā)明和利用

B.量子論的提出和發(fā)展

c.經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展

D.原子能在軍事上的應(yīng)用

9．“牛頓的發(fā)現(xiàn)，給人類(lèi)帶來(lái)從未有過(guò)的自信。曾經(jīng)匍匐在上帝腳下的人類(lèi)，終于大膽地抬起頭來(lái)，開(kāi)始用自已理性的眼光打量世界?！边@主要說(shuō)明牛頓的發(fā)現(xiàn)

A．推動(dòng)了天文學(xué)的發(fā)展

B．促進(jìn)了人類(lèi)的思想解放

c．使人類(lèi)徹底擺脫了神學(xué)的影響

D．使人類(lèi)開(kāi)始關(guān)注現(xiàn)實(shí)世界

0.下面表格是對(duì)美國(guó)一些大科學(xué)家所作調(diào)查的結(jié)果，對(duì)此認(rèn)識(shí)恰當(dāng)?shù)氖?/p>

對(duì)神的信仰（年份）

914

933

998

個(gè)人相信（%）

27.7

7.0

個(gè)人不相信（%）

52.7

72.2

懷疑或不可知（%）

20.9

20.8

A.越來(lái)越多的科學(xué)家相信神的存在 B.科學(xué)對(duì)許多現(xiàn)象依然無(wú)法解釋

c.科學(xué)與宗教的斗爭(zhēng)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程

D.科學(xué)最終將消滅宗教神學(xué)

1．下列有關(guān)牛頓的敘述，不正確的是

A．牛頓力學(xué)開(kāi)啟了工業(yè)革命的大門(mén)

B．牛頓科學(xué)成就對(duì)啟蒙思想家有啟發(fā)作用

c．牛頓力學(xué)標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端

D．牛頓力學(xué)標(biāo)志著近代科學(xué)的形成