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高中历史教案:第一节 近代物理学的奠基人和革命者教案

来源:未知 2013-12-09 字体大小: 分享到:

  第一节 近代物理学的奠基人和革命者教案

  知识与能力

  知道经典力学的主要内容;伽利略、牛顿对经典力学建立的主要贡献;认识经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。知道相对论、量子论的主要内容;了解爱因斯坦建立相对论和光的量子理论、普朗克提出量子假说等史实;认识相对论、量子论提出的意义。

  过程与方法

  学会运用阅读法、观察法、讨论法、推理法、概括法、实验法等来学习了解近代物理学的相关问题。

  情感、态度与价值观

  感受伽利略、爱因斯坦等科学家不迷信权威、为科学而不断探索创新的进取精神。

  教学重点:伽利略对物理学发展的重大贡献;牛顿经典力学的建立;量子论的诞生;相对论的提出。

  教学难点:如何理解物理学各阶段发展的原因?

  一、经典力学体系

  1、背景

  文艺复兴运动使科学从神学的桎梏中被解放出来,近代科学诞生。

  伽利略对亚里士多德力学观的否定

  (1)亚里士多德的学说

  亚里士多德的力学观:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就会静止。如:“推箱子”的例子

  (2)伽利略的贡献——创立了自由落体定律

  2、创立 《自然哲学的数学原理》

  基本理论:牛顿力学三定律(惯性定律、加速度的比例定律、作用力和反作用力定律)、万有引力定律

  影响意义

  理论的综合:牛顿力学体系对自然界的力学现象做出了系统、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。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。

  实践的验证:根据万有引力定律,人们准确地算出地球的平均密度和扁平率,正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律,人们还发现了海王星、冥王星。

  二、现代物理学理论的发展

  1、量子力学

  背景

  19世纪末20世纪初,电子和放射性的发现,促进人们对物质的认识深入到了原子内部。但大量的实验表明,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。这就需要人们对微观世界开展研究。

  概况

  诞生:1900年,德国物理学家普朗克提出了量子假说。这个假说宣告了量子论的诞生。

  发展:1905年,爱因斯坦提出了光具有波粒二象性的结论,1923年,法国物理学家德布罗意又提出物质波理论。


  成熟:在这个基础上,奥地利、德国的物理学家建立了量子力学。 #p#分页标题#e#

  意义

  量子理论弥补了经典物理学在微观的粒子世界方面认识的空缺,把人类对客观规律的认识从宏观世界推进到微观世界,改变了人们看世界的角度和方式;量子理论让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念,使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。

  2、相对论

  (1)狭义相对论

  创立:1905年,爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》,创立了狭义相对论。

  内容:时间和空间都与物质运动有关;时间和空间随着物质运动速度的变化而变化。

  意义:否认了牛顿力学的绝对时空观;继承和发展了牛顿力学;奠定了利用原子能的理论基础。

  爱因斯坦的狭义相对论是建立在两个基本假设基础之上的。第一个假设是相对性原理,即物体运动状态的改变与选择任何一个参照系无关;第二个假设是光速不变原理,即对任何一个参照系而言,光速都是相同的。从两个基本假设出发,爱因斯坦得出如下新的结论:运动物体在运动方向上长度缩短;运动着的时钟要变慢;任何物体的运动速度都不可能超过光速;同时性是相对的,在一个惯性系中同时发生的事情,在另一个运动着的惯性系中测量便不是同时发生的;如果物质速度比光速小得多,相对论力学就变为牛顿力学,比起牛顿力学来,相对论力学具有更普遍的意义。物体的能量等于物体的惯性质量乘以光速的平方。

  (2)广义相对论

  提出:1916年,爱因斯坦又建立了广义相对论。

  主要内容:广义相对论认为,物质存在的现实空间不是平坦的,而是弯曲的,空间的结构取决于物质的质量及其分布情况,空间弯曲的程度体现为引力场强度。

  意义:第一次阐述了四维时空和物质的分布相联系的重要思想。

  (3)相对论与牛顿力学的关系:

  相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观,但并非全盘否定牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律,而狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律,是对牛顿力学的继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例(物体低速运动状态),包括在相对论体系中。

  (4)相对论建立的意义

  爱因斯坦相对论的建立,是对近代物理学理论框架的重大突破,它不仅揭示了空间、时间的可变性,时空的变化和时空结构同物质的运动和状态密不可分。这种全新的时空观、运动观和物质观的形成,是人类思想发展史中的一次根本性变革,对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。

  量子论和相对论是现代物理学的两大支柱,量子论的形成标志着人类对于客观规律的认识,开始从宏观世界深入到微观世界。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。 #p#分页标题#e#

  ☆物理学的发展给了我们什么样的启示?

  尊重事实,不迷信权威,敢于质疑,勇于探索创新,实践出真知……

  作业:随堂练习

标签: 数学 物理 历史 物质波 (责任编辑: 101教育小编 )
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