高中物理第五章经典力学与物理学的革命第4节物理学—人类文明进步的阶梯教案1粤教版必修2

导学案第五章经典力学与物理学的革命（学案）[第一节]一、学习目标(1)了解经典力学的发展历程，知道在发展历程中各物理学家作出的突出贡献。

(2)了解经典力学所取得的伟大成就及其对当时自然科学、社会发展的影响。

(3)认识经典力学的局限性和适用范围。

二、课堂自学经典力学适用于运动的物体，而不适用于运动的物体；适用于观的物体，不适用于观的物体。

三、课堂训练1、高速运动的物体，其质量随速度变化的情况是（）A、速度越大，质量越大B、速度越大，质量越小C、质量与速度无关 C、条件不足，无法确定2、以下服从经典力学规律的是（）A、天体的运动B、公路上汽车的运动C、电子绕原子核的运动D、光子的运动[第二节]一、学习目标（1）了解经典时空观。

（2）了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论。

(3)知道经典时空观与相对论时空观的主要区别。

（4）初步了解微观世界中的量子化现象。

(5) 了解电效应现象，知道光具有波粒二象性。

二、课堂自学1、经典时空观的几个具体结论为：①的绝对性；②的绝对性；③的绝对性。

2、狭义相对论的两条基本假设为------①原理：在不同的惯性参考系中，一切都是相同的；②原理：不管在哪个惯性系中，测得的都是相同的。

3、狭义相对论时空观的几个推论：①的相对性；②运动的时钟；③运动的尺子；④物体质量随速度的增加而。

4、能量子假说：物质发射（或吸收）能量时，能量，而是地进行的。

每一份就是一个。

这个不可再分的最小能量单位称为“能量子”。

5、光的波粒二象性光具有波动性又具有粒子性三、课堂训练1、（09高考）物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。

下列表述正确的是（）A、牛顿发现了万有引力定律B、光电效应证实了光的波动性C、洛伦兹发现了电磁感应定律D、相对论的创立表明经典力学已不再适用2、关于经典力学和相对论的关系（）A、相对论是对经典力学的否定B、经典力学可以认为是相对论的一个特例C、经典力学是相对论在低速情况下的近似D、相对论是在经典力学基础上的推论3、最早提出量子化观点的科学家是（）A、惠更斯B、爱因斯坦C、麦克斯韦D、普朗克4、对光的波粒二象性的说法中，正确的是（）A、有的光是波，有的光是粒子B、光子和电子是同样类型的粒子C、光的波长越长，其波动性越明显D、光的频率越高，其波动性越明显。

第五章经典力学与物理学革命1．经典力学只适用于低速、宏观物体的运动，而不适用于高速、微观物体的运动。

2．经典时空观认为时间和空间与外界无关，是绝对的。

狭义相对论揭示了时间和空间的联系，表明了时空的相对性和绝对性的辩证统一。

3．德国物理学家普朗克提出了能量子假说，认为物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份地进行的。

4．爱因斯坦提出的光子说成功的解释了光电效应现象，光电效应现象表明了光的粒子性。

5．光既具有波动性又具有粒子性，也就是光具有波粒二象性，大量光子传播往往表现为波动性；微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性。

6．氢原子光谱是由一系列不连续的亮线组成的线状谱，说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中。

一、经典力学的成就与局限性1．经典力学的发展历程(1)15世纪以后，欧洲开始了文艺复兴运动，物理学进入一个迅速发展的阶段。

(2)16世纪哥白尼创立了日心说。

(3)17世纪，伽利略发现了惯性定律、落体定律和力学相对性原理，奠定了动力学的基础。

(4)17至18世纪，科学家发展了从动量、能量角度对牛顿运动定律的表述，进一步完善了经典力学体系。

(5)19世纪，经典力学由单个质点推广到多质点构成的系统。

2．经典力学的伟大成就(1)经典力学把天上物体和地上物体统一起来，从力学上证明了自然界的多样性的统一，实现了人类对自然界认识的第一次理论大综合。

(2)使人们认识到了以现象观察和实验研究为基础的自然科学理论的基本特征。

(3)建立了以实验和数学相结合的研究方法。

(4)推动了其他学科的发展，与其他学科相结合产生了一些交叉性的分支学科。

3．经典力学的局限性(1)把一切自然现象都归结为机械决定论。

(2)把时间、空间割裂开来，认为它们与物质运动无关。

4．经典力学的适用范围(1)只适用于低速运动，不适用于高速运动。

(2)只适用于宏观物体的运动，不适用于微观物体的运动。

二、经典时空观与相对论时空观1．经典时空观(1)凡是牛顿运动定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。

教学设计第四节物理学——人类文明进步的阶梯整体设计本节主要介绍物理学的发展和其他领域学科之间的联系和促进，展示物理学对现代技术和人类文明发展的推动作用。

本节以物理学成果展示、科学精神、信息化能力等多层面展开，同时渗透物理学肩负着“探索自然、驱动技术、拯救生命”的历史使命，今后我们应当拓宽物理教育的视野和背景，以适应学习化社会的发展。

教学重点1.物理学的进展是人类思维观念进步的阶梯。

2。

展示物理学成果和方法对其他学科的发展产生的影响，体现物理学的博大和精深。

教学难点1。

物理学的进展是人类思维观念进步的阶梯.2.展示物理学成果和方法对其他学科的发展产生的影响，体现物理学的博大和精深。

教学方法讨论式、探究式课时安排1课时三维目标知识与技能1.了解物理学与自然科学其他领域的关系,知道物理学的研究成果和研究方法对自然科学的影响和促进作用。

2。

了解物理学对现代科学技术发展的推动,体会物理学的巨大影响和作用.3.了解物理学对人类社会文明发展的推动，体验物理学对人类社会生活的影响。

过程与方法1.举例说明物理学的研究成果和方法对自然科学其他领域的影响和作用，体会物理学对自然科学发展所起的重要作用.2.列举物理学理论转化为高新技术成果的具体实例，体会物理学对科学技术的推动.3.收集科学技术推动社会发展的具体实例,关注科技发展对人类社会的影响。

4。

通过讨论与交流，使学生深刻体会科学技术应与人类和谐发展,使学生明确在探索自然界的运动规律的同时，应遵循客观规律，使科学技术与社会发展相一致。

情感态度与价值观1.通过了解人类借助自然科学认识,改造世界，创造美好生活的“事迹”,激发学生对前人的敬仰，对科学的兴趣和对理想的憧憬。

2.通过呈现物理学推动人类文明的进步，使学生更深刻感受物理学的价值,促进学生情感的迁移和人性的完善，进而无限地热爱“物理世界”.3.促进学生关注物理知识与技术的发展，使学生感受物理知识对现代生活的影响,从而引发他们的学习热情，利用所学知识和技能开创自己的未来。

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第4节物理学—人类文明进步的阶梯经典物理学发展史古希腊时代的阿基米德已经在流体静力学和固体的平衡方面取得辉煌成就，但当时将这些归入应用数学，并没有将他的成果特别是他的精确实验和严格的数学论证方法汲入物理学中。

从希腊、罗马到漫长的中世纪,自然哲学始终是亚里士多德的一统天下.到了文艺复兴时期，哥白尼、布鲁诺、开普勒和伽利略不顾宗教的迫害，向旧传统挑战，其中伽利略把物理理论和定律建立在严格的实验和科学的论证上，因此被尊称为物理学或科学之父。

伽利略的成就是多方面的，仅就力学而言，他以物体从光滑斜面下滑将在另一斜面上升到同一高度，推论出如另一斜面的倾角极小，为达到同一高度,物体将以匀速运动趋于无限远，从而得出如无外力作用,物体将运动不息的结论。

他精确地测定不同重量的物体以同一加速度沿光滑斜面下滑，并推论出物体自由下落时的加速度及其运动方程，驳倒了亚里士多德重物下落比轻物快的结论，并综合水平方向的匀速运动和垂直地面方向的匀加速运动得出抛物线轨迹和45°的最大射程角，伽利略还分析“地常动移而人不知”，提出著名的“伽利略相对性原理”（中国的成书于1800年前的《尚书考灵曜》有类似结论）.但他对力和运动变化关系的分析仍是错误的。

第三节 量子化现象第四节 物理学——人类文明进步的阶梯[先填空] 1．黑体辐射与能量子假说 (1)黑体辐射及遇到的困难 ①黑体：能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射的物体． ②黑体辐射：黑体发出的电磁辐射．观念，进行黑体辐射研究，理论分析与实连续经典物理学的困难：应用经典物理学的③验结果不相符合． (2)普朗克的能量子假说地进行的．每一份一份能量时，能量不是连续的，而是)收或吸(射能量子假说：物质发①．”能量子“为一份就是一个最小的能量单位，称 ＝h ．实验测得普朗克常量为h 为辐射的频率，ν，νh ＝ε成正比，即频率能量子与6.63×10－34J·s.②能量的量子化：在微观领域中能量不连续变化，即只能取的现象．分立值③普朗克的能量子假说的理论困难，而且揭开了物理学上崭新的不仅解决了黑体辐射一页．2．对光电效应现象的解释的，它由数值分立的能量子组成，(1)爱因斯坦的光子说：光在传播过程中，也是不连续叫“，也光称为光量子νh＝.ε，光子能量”子(2)光电效应现象：当紫外线这一类波长较短的光照射金属表面时，金属便有电子逸出的现象，从金属表面逸出的电子称为光电子．光电效应的产生取决于光的频率而与光的强度无关．经典物理学的困难：经典理论中)(3“”光的波动连续认为光是一种波，它的能量是说的频率，与光的强度有关，而与光的现象．无关，无法解释光电效应(4)光子说对光电效应的解释：光子照到金属上时，能量被金属中的某电子吸收，若光子能量足够大，电子就能摆脱金属离子的束缚，成为光电子．而光子能量取决于频率而非光强，所以光电效应产生与否取决频率于光的．[再判断]1．所谓量子或量子化，本质是不连续性．(√)2．光强达到一定程度，就一定发生光电效应现象．(×)3．光子和电子是同样的粒子．(×)[后思考]平时生活中，为什么很难碰到量子化的现象？【提示】量子化在微观世界里表现明显，在宏观世界里表现不明显．[合作探讨]探讨1：十九世纪末科学家们研究黑体辐射规律时遇到了什么困难？【提示】理论分析与实验结果不相符．探讨2：什么是能量的量子化？【提示】在微观领域中能量不连续变化，即只能取分立值的现象．[核心点击] 1．量子化假设：普朗克提出物质辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍，E＝nε，n＝1,2,3…n叫作量子数．量子的能量ε＝hν.式中h为普朗克常数(h＝6.63×10－34J·s)，是微观现象量子特征的表征，ν为频率．2．量子化：量子化的“灵魂”是不连续．在宏观领域中，这种量子化(或不连续性)相对于宏观量或宏观尺度极微小，完全可以忽略不计，但在微观世界里，量子化(或不连续)是明显的，微观物质系统的存在、物体之间传递的相互作用量、物体的状态及变化等都是量子化的．3．光子说解释光电效应(1)当光子照射到金属表面上时，它的能量可以被金属中的某个电子全部吸收，电子吸收光子的能量后，动能立刻增加，不需要积累能量的过程．这就是光电效应的发生用时极短的原因．只有能量足够大，即频率ν足够大的光子照射在金属上，才能使电子获得足够大的动能，克服金属原子核对它的束缚从金属表面飞离出来成为光电子，这就说明发生光电效应是入射光的频率必须足够大，而不是光足够强．(2)电子吸收光子的能量后可能向各个方向运动，有的向金属内部运动，并不出来．向金属表面运动的电子，经过的路程不同，途中损失的能量也不同．唯独金属表面上的电子，只要克服金属原子核的引力做功，就能从金属中逸出，这个功叫逸出功，这些光电子的动能最大，叫最大初动能．金属中的每个电子对光子能量的吸收不是连续累加的，它只能吸收一个光子的能量，因此只有达到一定频率的光子照射才有光电效应产生．1．(多选)关于量子假说，下列说法正确的是( )A．为了解决黑体辐射的理论困难，爱因斯坦提出了量子假说B．量子假说第一次得出了不连续的概念C．能量的量子化就是能的不连续化D．量子假说认为电磁波在空间中的传播是不连续的【解析】普朗克提出了量子假说，它认为，电磁波发射和吸收都不是连续的，是一份一份进行的．它不但解决了黑体辐射的理论困难，而且更重要的是提出了“量子”概念，揭示了物理学的崭新的一页，选项B、C正确．【答案】BC 2．某单色光照射金属时不会产生光电效应，下列措施中可能使该金属产生光电效应的是( )B．增大光的强度A．延长光照时间D．换用频率较低的光照射C．换用波长较短的光照射【解析】要产生光电效应，入射光的频率必须大于该金属的极限频率，波长越短的光频率越高，当高于极限频率时就能产生光电效应，故C正确．【答案】C3．(多选)对光电效应的解释正确的是( ) A．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，越容易发生光电效应D．不同的金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同【解析】光电效应中电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，A错．要使电子离开金属，须使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，按照爱因斯坦的光子说，光的能量是由光的频率决定的，与光强无关．入射光的频率越大，发生光电效应就越容易，B正确．只要光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应，C错．不同的金属中的电子逸出需要的能量不同，故入射光的最低频率也不同，D正确．【答案】BD[先填空]1．光的本性)(1光既具有波动性又具有粒子性，也就是光具有波粒二象性．)(2个别光子在与其他物质产在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；在微观上，生作用时往往表现为粒子性．2．原子光谱分析(1)氢原子光谱特点：由一系列的亮线组成的线状谱．不连续(2)原子能量特点：原子只能处于一系列的能量状态中，当原子从一种能量状态不连续或吸)收(变化到另一种能量状态时，辐射一定频率的光子，辐收射不)的光子的能量是或吸(连续的．3．量子论建立的意义(1)量子论的发展带来了20世纪科学技术的繁荣，开辟了众多的高新技术领域，成为当今高科技的理论基础．(2)量子论的发展改变了人们的思维方式，将对21世纪的科学进步产生深远的影响．4．物理学与人类的文明进步)物理学与化学从来都是并肩前进的，应用物理学的(1和原理方法研究有关化学现象和科这一边缘学过程建立了.2物理化学应运而生．量子化学世纪随着量子力学的建立，)(2物理学的研究成果和研究方法向生物学渗透的结果，形成了生物物理分子生物学．、物理学的)(3光度测量温度分和应用于天文学，使天文学家能够考察天体的光谱分析、化学构成布，由此产生了标志天文学新的发展水平的天体物理学，、物理结构和演化过程认识宇宙使人类进入了的新阶段．(4)物理学的发展推动了科学技术的高速发展，几乎所有重大的新技术领域都是在物理理论上学中经过了长期的酝酿，在和技术成果实验上的．取得突破，继而转化为[再判断]1．光的波动性是大量光子的集体表现．(√) 2．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著．(√)3．氢原子光谱说明光子的能量是不连续的．(√)[后思考]当我们走到有自动门的处所时，光电池电子眼探测到我们到来，门(玻璃移门或旋转门)就自动打开了．这种传感器可以对光作出响应．试讨论其中的物理原理是什么？【提示】这种传感器代表了光电效应的一种应用．当光强变化时，传感器产生的电流大小将发生改变，与相应的电路耦合，就可以触发，将门打开．[合作探讨]探讨1：光既具有粒子性，又具有波动性，光的粒子性及波动性表现在哪些方面？【提示】光的粒子性表现为光的反射、光的折射等，光的波动性表现为光的干涉、衍射等．探讨2：氢原子光谱是分立的线状谱，说明了什么？【提示】原子只能处于一系列不连续的能量状态中．[核心点击] 1．光电效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射等实验事实，显示光具有波动性，大量实验事实表明，光既具有波动性又具有粒子性．2．光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同．在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性．3．光的粒子性不同于宏观观念中的粒子，粒子性的含义是“不连续”的、“一份一份”的．光的波动性也不同于宏观观念中的波，波动规律决定光子在某点出现的概率，是一种概率波．4．氢原子光谱为线状谱，这说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中．微观物质系统的存在是量子化的，物质之间传递的相互作用量是量子化的，物体的状态及其变化也是量子化的．4．关于光的本性，下列说法中不正确的是( )A．光是一种电磁波B．光具有波粒二象性C．大量光子显示出光的波动性D．大量光子显示出光的粒子性【解析】光的电磁说已表明光是一种电磁波，光具有波粒二象性，大量的光子表现出波动性，单个光子的运动才表现出粒子性，应选D.【答案】D5．关于波粒二象性，下列说法正确的是( )A．光像原子一样是一种微粒，光又像机械波一样是一种波B．波粒二象性是牛顿的微粒说与惠更斯的波动说结合起来的学说C．光是一种波，同时也是一种粒子，大量光子表现的物理规律是波动性，单个光子的表现有偶然性，是粒子性的反映D．光具有波粒二象性，实物粒子不具有波粒二象性【解析】光具有波粒二象性是说光在一定条件下，突出地表现为粒子性，在另一条件下，又会表现为波动性，这种粒子性与波动性不同于宏观物质的机械波，也不能把光子简单看作宏观概念中的粒子，故选项A、B均错；光子是一种波，同时也是一种粒子，大量光子表现的是波动性的反映，单个光子易表现出粒子性，故选项C正确；光与任何静止质量不为零的物质粒子都具有波粒二象性，因此选项D错误．【答案】C6．下列对光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波是同样一种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子．光子说并未否定电磁说，在光子能量E＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性．当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性．粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．【答案】D在宏观现象中，波与粒子是对立的概念，而在微观世界中，波与粒子可以统一.光既不是宏观观念的波，也不是微观观念的粒子，光具有波粒二象性是指光在传播过程中，同物质作用时表现出波和粒子的特性.把光理解为宏观世界的波和粒子是主要错误，受宏观概念中波与粒子对立地的思维定势影响是错误的根源.。

第4节物理学—人类文明进步的阶梯本节教材分析三维目标1.知识与技能（1）了解物理学与自然科学其他领域的关系，知道物理学的研究成果和研究方法对自然科学的影响和促进作用。

（2）了解物理学对现代科学技术发展的推动，体会物理学的巨大影响和作用。

(3)了解物理学对人类社会文明发展的推动，体验物理学对人类社会生活的影响．2．过程与方法。

(1)举例说明物理学的研究成果和方法对自然科学其他领域的影响和作用，体会物理学对自然科学发展所起的重要作用．(2)列举物理学理论转化为高新技术成果的具体实例，体会物理学对科学技术的推动．(3)收集科学技术推动人类社会发展的具体实例，关注科技发展对人类生活的影响．(4)通过讨论与交流，使学生深刻体会科学技术应与人类和谐发展，使学生明确在探索自然界的运动变化规律的同时，应遵循客观规律，使科学技术与社会发展相一致．3．情感、态度与价值观(1)通过了解人类借助自然科学认识世界，改造世界，创造美好生活的“事迹” ，激发学生对前人的敬仰，对科学的兴趣和对理想的憧憬．(2)通过呈现物理学对推动人类社会文明的进步，使学生更深刻感犟物理学的价值．促进学生情感的迁移和人性的完善，进而无限地热爱“物理世界”．教学重点物理学的进展是人类思维进步的阶梯。

教学难点展示物理学成果和方法对其它学科的影响，体现物理学的博大精深。

教学建议19世纪末、20世纪初，相对论和量子论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、地质学等学科的理论也都发生了革命性的突破，并形成了一些交叉学科，如物理化学、生物物理、地球物理等等．当前科学中最活跃、最引人注目的课题，如生命科学、宇宙起源、材料科学等等，都与物理学的研究成果和研究方法密切相关．现代物理知识对其他学科的渗透比上个世纪要广泛得多，教师在教学过程中必须拓宽视野，重视物理学与人文科学和其他技术科学知识的交叉与拓宽．物理学对自然科学各个领域都有相当重要的影响和作用，限于篇幅，教材不能过多地介绍，只是列举了物理学的研究方法和成果对化学、生物学、天文学的影响，教学中应鼓励学生结合本节“实践与拓展”第1题了解更多物理学与其他自然科学的关系．新课导入设计导入一18世纪中叶，在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。