高二历史《物理学的重大进展》学案
一、经典力学
1、经典力学产生的背景:
(1)文艺复兴运动解放了人们的思想,也对科学研究产生了重要影响。
(2)资产阶级迫切需要自然科学作为其理论武器。
2、伽利略的成就:
(1)伽利略通过实验证实,外力并不是维持运动状态的原因,只是改变运动状态的原因。
(2)他发现了自由落体定律等物理学定律,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。
3、牛顿的成就:
(1)确认了物体宏观运动的规律。
(2)出版了《自然哲学的数学原理》。
(3)提出了物体运动三大定律和万有引力定律等。形成了一个以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系,即经典力学体系。
二、相对论的创立
1、相对论提出的历史背景:
20世纪,随着物理学研究的进展,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、相对论的主要内容:
(1)德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究,提出了相对论。
(2)内容:包括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大,同时空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。广义相对论认为,空间和时间的性质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:相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。它否定了经典力学的绝对时空观,深刻地揭示了时间和空间的本质属性。它也发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中,推动物理学发展到一个新的高度。
三、量子论的诞生与发展
1、1900年,为了解决热辐射理论上的疑点,德国物理学家普朗克提山了量子假说。这一假说宣告了量子论的诞生。
2、爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应应。
3、丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。20世纪30年代,量子力学建立起来。
4、意义:
(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、最有成效的科学理论之一。它与相对论一起,构成了现代物理学的基础。
(2)相对论和量子论弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。它们的提出,不仅推动了物理学自身的进步而且开阔了人们的视野,改变了人们认识世界的角度和方式。
第12课破解生命起源之谜
一、早期生物进化思想的产生
1、拉马克和早期生物进化思想产生的背景:
(1)在欧洲封建社会,基督教会是封建统治的精神支柱。
(2)基督教宣扬,世界上的一切,包括光、日月星辰、天空、陆地、动植物,都是由上帝创造的。
(3)教会还指责那些敢于挑战神学说教的思想为“异端”,致使生物学研究进展缓慢。
(4)文艺复兴、宗教改革和启蒙运动打击了宗教神学。
2、拉马克和早期生物进化思想
(1)18世纪下半期到19世纪,生物学研究陆续取得重大成果,细胞学说发展起来。细胞学说的确立,为生命科学的研究奠定了基础。
(2)19世纪初,法国生物学家拉马克通过对自然现象的观察,提出了生物从低级向高级发展进化的观点。早期的生物进化思想开始形成。
二、达尔文与进化论
1、达尔文进化论的产生——《物种起源》一书,创立了生物进化论。
(1)达尔文认为,生物既不是上帝创造的,也不是一成不变的,而是进化而来的,它们经历了由低级向高级,简单到复杂的发展过程。
(2)他提出,生物现存的物种具有共同的原始起源,不同物种的变异是“自然选择”的结果。这一原理,被后人归纳为“物竞天择,适者生存,自然选择”
2、生物进化论创立的地位和意义:
从根本上改变了当时绝大多数人的看法,有力挑战了封建神学创世说。在教会和保守势力看来,这不仅是对神和宗教的极大亵渎,更是对人类尊严的莫大伤害。支持达尔文的人称他是“生物学领域的牛顿”。
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高二历史必修三物理学的重大进展
一、学法指导
1.轻松记忆
(1)经典力学
内容
特征
意义
运动三大定律、万有引力定律
实验、数学化
统一(天上、地下的运动),标志(近代科学形成)
(2)相对论
内容
特征
意义
广义、狭义
打破绝对时空观
物理学的革命,对牛顿力学的既否定又发展
(3)量子论
诞生
发展
意义
量子假说
量子力学
微观世界
2.重点拓展
(1)伽利略最早倡导并以实践实验加数学的方法,他所谓的实验室理想化的实验。牛顿的方法是“归纳-演绎”法,与从前的演绎法所不同的是,牛顿认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证。在二位大师这里,实验观察和数学演绎紧密的结合在一起,成为近代科学产生和发展的重要标志。
(2)爱因斯坦的相对论,在我们平时日常生活中是很难理解的,因为我们日常所接触的都是远远小于光速的运动,根本无法察觉到爱因斯坦相对论所描述的相对论效应:长度变短、时钟变慢。但是如果接近光速的运动能变成现实的话,一个以这样速度运动的人,在另一个静止的观察者看来就可能只是一条线。
(3)牛顿力学(经典力学)的基本定律,这些定律有一个不容忽视的前提,即物体运动是在低速情况下,这些定律才适用。20世纪初,爱因斯坦提出相对论,否定了牛顿的绝对时空观。指出时间和空间随着物质的运动而变化。要注意理解相对论是对牛顿力学的既否定又发展。相对论发展概括了牛顿力学,牛顿力学仅是相对论中物体低速运动下的一个特例,对物体高速运动下的时空观,则无法解释,但是他仍然有存在的必要和价值。
二、知识结构
三、重难点分析
1.17世纪物理学取得重大成就的历史条件
(1)14-16世纪的文艺复兴,反对盲从和迷信,提倡去创造、去发现,为把自然科学从神学中解放出来创造了必要的条件;
(2)宗教改革进一步摧毁天主教会的精神独裁,对科学革命发生了巨大的影响;
(3)地理大发现又以实践证明了地缘学说,为建立新的天文学和地理学奠定了基础。
2.经典力学
(1)重要奠基者──伽利略(16世纪末17世纪初)
①贡献:发现了自由落体定律等物理学定律。
物理学:落体定律、匀速运动、匀加速运动定律。
天文学:用自己制造的望远镜证明了哥白尼的“日心说”。
②意义:开创以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,为经典力学的创立和发展奠定了基础。
(2)创立者——牛顿(17世纪)
①标志:《自然哲学的数学原理》。
②主要内容:万有引力定律和运动三定律。
③显着特征:注重实验,数学化。
④应用:海王星的发现证明了牛顿理论的预见性、科学性。
⑤适用范围:只适用于宏观物体(宏观世界)的运动;只适用于物体运动的低速状态,是绝对的时空论。
3.相对论
(1)背景:经典物理学的危机
①19世纪末三大发现:x射线、放射性和电子。
②经典力学无法解释研究中的新问题,如:黑体辐射、光电效应等等。
(2)相对论的提出及主要内容:
①1905年,爱因斯坦提出狭义相对论和光速不变原理。
②1916年,他完成了广义相对论的最终形式。
(3)与牛顿力学的关系
①相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观。
②相对论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。
③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
①相对论的提出是对近代物理学思想的一次重大革命。
②它否定经典力学的绝对时空论,深刻地揭示了空间、时间的本质属性。
③它发展了牛顿力学,推动物理学发展到一个新的高度。
4.量子论
(1)背景:
①19世纪末20世纪初,电子和放射性的发现。
②实验表明微观粒子的运动不能用宏观物体的运动规律进行描述。
(2)过程
①1900年,德国普朗克提出量子假说。
②爱因斯坦提出了光的量子理论。
③玻尔提出有关原子的量子理论。
(3)意义
①20世纪最深刻、最有成就的科学理论之一。
②标志着人类对客观规律的认识,开始从宏观世界深入到了微观世界。
③在量子论基础上发展起来的量子力学极大地促进了原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。
④对化学、生物学、医学等科学领域都产生了重大影响,带来了许多划时代的技术创新,这直接推动了社会生产力的发展,从根本上改变了人类的物质生活。
5.相对论与牛顿力学的关系
(1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律,这些定律有一个不容忽视的前提,即物体运动是在低速情况下,这些定律才适用。
(2)20世纪初,爱因斯坦提出相对论,否定了牛顿的绝对时空观,指出了时间和空间的辩证关系,即时间和空间不是绝对不变的,而是随着物质的运动而变化,物质质量随运动速度的变化而变化,并提出质能转化原理,奠定了利用原子能的理论基础,加深了人们对物质和运动的认识,在哲学和科学上都具有重大意义。
(3)相对论发展了牛顿力学,牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。牛顿力学是整个力学的基础,牛顿所创造的概念,至今仍指导着我们的物理学思想。牛顿在科学史上做出了杰出的贡献。
四、易混易错点辨析
例一:经典力学的产生归根结蒂是()
A.生产力发展的结果B.资本主义民主政治建立的结果
C.思想解放的结果D.牛顿不懈努力的结果
答案:A。
辨析:生产力的不断进步对科学技术提出新的要求,推动着科学技术的发展。故答案为A。
例二:物理学的真正开端是()
A.牛顿创立的经典力学体系B.爱因斯坦提出相对论
C.普朗克提出量子假说D.伽利略的发现及他开始的科学研究方法
答案:D。
辨析:伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,为后来经典力学的创立和发展奠定了基础。故答案为D。
例三:“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。”这是哪个科学家提出的()
A.伽利略B.牛顿C.爱因斯坦D.普朗克
答案:C
辨析:这段论述符合爱因斯坦的广义相对论。故答案为C。
例四:下列对牛顿力学体系的认识不正确的是()
A.牛顿力学体系是爱因斯坦相对论中的一种特殊情况下的理论
B.牛顿力学体系标志着近代自然科学的形成
C.牛顿力学体系正确反映了宏观物体低速运动的客观规律
D.牛顿力学体系不能适用于整个客观世界,相对论兴起后,应该否定
答案:D
辨析:爱因斯坦只是否定了经典力学的绝对时空观,但是并没有否定牛顿力学理论,因为该理论是当运动速度远低于光速的时候适用的一种理论,因此牛顿力学体系是相对论的一种特殊情况。牛顿提出的关于物体运动三大定律,是整个力学的基础,牛顿所创造的概念仍指导着今天的物理学思想。故答案为D。
例五:相对论的提出是物理学思想的一次重大革命,突出表现在相对论()
①否定了经典力学的绝对时空观②深刻的揭示了时间和空间的本质属性③推动物理学发展到一个新高度④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界
A.①②③B.②③④C.①③④D.①②
答案:A。
辨析:④是对量子论意义的表述,不符合题意。故答案为A。
五、体验高考
例一:(2009广东历史卷,21)普朗克曾这样评论爱因斯坦的科学成就:“这个原理在物理世界观上所引起的革命,只有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。”文中的“这个原理”是
A.日心说B.相对论C.量子假说D.万有引力定律
答案:B.
辨析:本题用排除法。日心说是哥白尼提出的,量子假说是普朗克首先提出的,万有引力定律是牛顿经典力学的组成部分。爱因斯坦的主要学说是相对论,它的提出是物理学思想的一次革命,它否定了经典力学的绝对时空观,把物理学发展到一个新高度,普朗克高度评价爱因斯坦即基于此。故答案为B。
例二:(2007年高考海南卷)20世纪初,爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。它()
A.否定了经典力学体系
B.打破了绝对时空观
C.彻底解决了19世纪以来物理学面临的危机
D.标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界
答案:B。
辨析:相对论是对经典力学的发展而非否定,C项错在“彻底解决”,标志着对物质世界的认识进入微观世界的是量子理论。故答案为B。
例三:(2008年上海高考)“月亮既不会掉下来,也不会离去,那是因为它的运动正好抵消了地球的引力”。说这句话的科学家是()
A.牛顿B.波义耳C.拉瓦锡D.哥白尼
答案:A
辨析:注意题干中的“引力”,应该考查的是万有引力定律。故答案为A。
例四:(2008年江苏单科15)一位科学家的墓碑上镌刻着这样的铭文:“他以神一般的力量……第一个说明了行星的运动和图像。”这位科学家应该是()
A.伽利略B.牛顿C.爱因斯坦D.普朗克
答案:B。
辨析:伽利略自制望远镜,观测到一些肉眼看不见的行星,证明了“日心说”的正确性,但是并没有说明行星的运动和图像;爱因斯坦主要贡献是相对论,打破了牛顿的经典力学体系;普朗克主要是提出了“量子假说”。牛顿提出了物理学三大定律和万有引力定律,用科学说明了行星的运动和图像,打破了基督教之前所宣扬的“神的力量”。故答案为B。
例五:(2008年广东单科21)19世纪,西方宗教信仰的虔诚度降低。与这一趋势形成无关的科学家是()
A.牛顿B.达尔文C.爱因斯坦D.伽利略
答案:C。
辨析:爱因斯坦提出相对论是在20世纪初,与19世纪西方宗教信仰的虔诚度降低无关。故答案为C。
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教学目标
一、知识与能力
1、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。
2、理解经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。
3、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。
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、情感态度价值观
科学真理需要勇于探索、执着追求的精神,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。
重点难点:
1、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。
2、不同阶段物理学之间的关系,对科学发展创新性的理解。
教学方法:学生自制课件展示,教师点拨。
教学手段:多媒体课件
教材过程设计:
导课:教师展示四位物理学家的有关图片。
新课学习:
一、学生逐一介绍。
围绕以下几点:
1、生平2、物理成果3、成果影响4、追求科学、坚持真理的精神。
二、教师适当的补充和小结。
围绕以下几个方面:
1、把握本课中从学历史角度对物理学的理解
1、四位物理学家之间的关系
2、强调物理学家的追求科学、坚持真理的精神。
三、综合
物理学家
主要贡献
地位和意义
当堂巩固:
19世纪末,物理学的研究一方面深入到物质内部的微观世界,放射线和原子被发现,另一方面扩展到整个宇宙.随着光学等学科的深入发展,人们对在光速或接近光速运动状态下的物质的研究,也超出了经典物理学的范围.物理学被称之为“晴空上漂浮着两朵乌云”的两个无法解释的难题,,使得经典物理学赖以建立的绝对时空观受到了严峻的挑战。请完成:
1、经典物理学的基础是什么?这一基础是建立在什么理论上的?它所适用的范围主要是什么?
2、19世纪末,物理学的发展对经典物理学提出了怎样的挑战?
3、20世纪物理学的发展取得的两项最重大成就是什么?他们与经典物理学的关系是什么?
教后感:
【分析与思考】
本单元主要讲述了近代以来世界自然科学的发展概况:⑴文艺复兴以来,由于人的思想从宗教束缚中解放出来,重视实践和理论的结合,促进了科学技术的迅速发展,尤其是欧洲的自然科学取得了巨大成就,在数学、生物学、物理学、化学等众多领域,理论研究取得了很多划时代的成果。⑵科学技术发展对近代历史发展巨大的推动作用及其发展的三个主阶段及其特征。
1、原因:文艺复兴后,促进近代科技迅速发展的风气是面向现实世界、重视实践。
2、表现:人类社会先后开始在18世纪中期进入蒸汽时代(★19世纪三四十年代,人类进入蒸汽时代),19世纪晚期步入电气时代,20世纪末跨入信息时代(★其标志是互联网的出现)。
第11课 物理学的重大进展
【课前导学】
一、“经典力学”把握两点
1、伽利略经典力学奠基:①背景:文艺复兴运动的扩展和人的思想解放。②贡献:认为外力并不是维持运动状态的原因,而只是改变运动状态的原因;对哥白尼学说的传播和天文学的发展作出了重要贡献。
2、牛顿创立经典力学:①特征:注重实验;数学化。②经典力学成熟:《自然哲学的数学原理》出版。③意义:光学、电磁学等与力学进一步统一,大大推动了物理学的发展;经典力学体系建立标志近代科学的形成。
二、“相对论的创立”把握三点
1、背景:“物理学危机”即X射线、放射性和电子的三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。
2、内容:①狭义相对论:物体运动时,质量会随着物体运动速度的增大而增加,同时,空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化,即还会发生尺缩效应和钟慢效应。②广义相对论:空间和时间不可能离开物质而独立存在,空间结构和性质取决于物质的分布。
3、意义:它否定了经典力学的绝对时空论,深刻地揭示了时间和空间的本质属性;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。
三、“量子论的诞生与发展”把握三点
1、背景:①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。
2、诞生、发展和量子力学:①诞生:普朗克提出物质的辐射能不是连续的,而是以最小的、不可再分的能量单位即能量量子的整数倍跳跃式地变化。②发展:玻尔创立了原子结构理论;爱因斯坦利用它成功地解释光电效应出现的现象及光的本质;海森伯、薛定谔等创立物理波理论。③量子力学:研究微观世界粒子运动规律。
3、影响:①在量子论基础上发展起来的量子力学,极大地促进原子物理、固体物理和原子核物理等科学的发展。②标志着人类对客观规律的认识,开始从宏观世界深入到了微观世界。
【整合拓展】
一、经典力学
1、伽俐略:⑴地位:被誉为近代科学之父、经典力学奠基者;⑵贡献:①外力不是维持运动状态的原因,只是改变运动状态的原因;②证明物体下落速度与物体的质量无关,推翻了亚里士多德提出的“物体下落速度与质量成正比”的学说;③利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。
★伽俐略被称为“天上哥伦布”,即发现新宇宙。(★哥伦布发现新大陆)
★哥白尼:①地位:近代天文学奠基人。他建立新宇宙体系——日心体系,即太阳居于宇宙中心静止不动,而包括地球在内的各行星都绕太阳转动。②代表作:《天体运行论》;③马丁·路德把它叫做“想要把天文学这门学科弄颠倒的蠢人”。
2、牛顿:⑴1687年在《自然哲学的数学原理》一书中提出物体运动的三大定律和万有引力定律等。海王星的发现就是最成功范例的证明。物体运动三大定律指惯性定律、比例定律、作用力与反作用力定律。⑵经典力学:①两大特征:注重实验、数学化;②意义:标志经典力学形成,即近代科学的形成。⑶其他成就:①数学:发明了微积分(★德国有莱布尼茨);②天文:发现太阳光的光谱,发明反射式望远镜。
★1689年:①英国颁布《权利法案》;②中俄签订《尼布楚条约》。
★牛顿的力学和热学引发了以英国工业革命为起点的第一次工业革命,使人类社会进入蒸汽时代。
二、相对论的创立
1、内容:①“狭义相对论”:物体运动时,质量会随着物体运动速度的增大而增加;同时,时间和空间则会随着物体运动速度的变化而变化,即发生“尺缩效应”和“钟慢效应”。②“广义相对论”: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。即时空会发生“空间折叠”。 ③两个基本原理:相对性原理和光速不变原理。
2、意义:①否定了经典力学的绝对时空观,揭示了时空的本质属性,为人们提供了辩证地看待世界的途径。②将牛顿力学概括在相对论力学之中。
★双生子佯谬:一对双生子A和B,A在地球上,B乘火箭去做星际旅行,经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言,二人经历的时间不同,重逢时B将比A年轻。“双胞胎以不同速度衰老,平行线可以交叉”。
★哥白尼、牛顿、爱因斯坦理论的共同之处是改变了人类对自然界的认识。
三、量子论的诞生与发展
1、普朗克量子假说:①目的:为解决热辐射理论上的疑点。②内容:物体在发射辐射与吸收辐射时能量的交换或变化,是以不连续的方式进行的,是以一定数量的整数倍跳跃式变化的。
2、支持:①爱因斯坦利用它成功解释了光电效应;②丹麦波尔提出了有关原子的量子理论。③量子力学建立时间:20C30年代。
3、影响:相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化,共同奠定了近代物理学的基础。
★近代科学兴起与发展的原因:①物质基础:新兴资本主义生产发展;②思想基础:文艺复兴、启蒙运动等思想解放与进步;③政治保障、政策:资产阶级革命巩固和发展了资本主义生产方式,确立了资产阶级文化。一些国家实行保护和鼓励科学发展的政策;④个人因素:科技工作者追求真理、捍卫科学的勇气,潜心研究、求真创新的科研态度。
文章来源:http://m.jab88.com/j/43925.html
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