岳麓必修3第26课现代科学革命教案1.docxVIP

第六单元现代世界的科技与文化 第26课现代科学革命教案 一、教学目标 .熟悉经典物理学向现代物理学发展的简要历程，了解相对论、量子理论的主要内容, 理解现代物理学对人类文明和社会进步的巨大贡献和深远影响。 .理解并阐述“物理学革命”与“科学的革命”之间的关系。 .通过对本课的学习，树立既尊重权威又不迷信权威的科学态度，培养质疑求真、勇 于创新的精神。 二、教学重点：相对论和量子论的主要内容及意义。 三、教学难点：相对论、量子理论的内容 四、教学方法：教师讲析为主，师生讨论为辅 五、教学过程 （一）导入新课：19世纪，以牛顿力学为代表的经典物理学已经日趋完善，达到了 高峰。但是一些新的研究发现对它提出了挑战，导致了经典物理学的危机。正是在这种 情况下，相对论和量子理论出现，它们掀起了物理学革命，构成了现代物理学的两大支 柱，并对其他学科产生了历史性的影响。人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的 高度。 （二）讲授新课 一、经典物理学的危机 19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的 发现。这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。物理学 家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是 所谓的“物理学危机”。经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界， 三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象，这表明人们对物质世界的认识已 经深入了一个层次。物理学家继续向前探索，于是产生了以量子论和相对论的建立为标 志的物理学革命，物理学从此开辟了新的天地。 二、相对论的提出 .相对论的提出及主要内容 过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何 直接联系的。德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究，打破了传统的绝对时空观，于1905 年提出了狭义相对论和光速不变原理。指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的, 而是随着物体的运动而发生变化。狭义相对论认为：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。 1916年，爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。在广义相对论中，引力是被考 虑的主要问题。广义相对论指出：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，使人类进一步深化了对时间、空间和引力现象的认识。广义相 对论又被认为是一种引力理论。 .相对论提出的历史意义 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即：揭示了时空的可变性、时空变化的联系性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一 理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。 三、量子论的诞生与发展 .量子论的诞生、发展和量子力学 1900年，德国物理学家普朗克提出了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位跳跃式地变化的量子假说。这个假说宣告了量 子论的诞生。 在普朗克之后，英国的物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构 的研究，证实原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成。电子在不同轨道上围绕着 原子核运动，当电子从外层轨道跳到内层轨道时就放出相应波长的电磁波。玻尔在此基 础上创立了原子结构的理论。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。德国物理学家海森伯和奥地利物理学家薛定谓 等创立了物理波理论，指出电子和一切物质粒子都像光一样，既具有连续的波动性质， 又具有不连续的粒子性质。经过这些科学家的共同努力，到1925年左右量子力学最终 建立。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。 .量子论和量子力学的影响 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。同时，也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。 相对论和量子力学的确立是物理学革命的高潮，以物理学革命为先导，带动了化学、 生物学、天文学、地学等学科的理论也都发生了革命性的突破。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。 （一）知识结构 背景：经典物理学的危机。以牛顿力学为代表的经典物理学无法解释19世 纪末以来的物理学新发现 科学的革命现代物理学的两大支柱相对论内容：相对性原理与和光速不变原理。时间、空间、运 动、质量是相对的。意义：扩展了物理学的研究空间和应用领域（从日常范 围到宏观宇宙空间）；开阔了人们的思维过程：普朗克的量子假说；玻尔