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第11课物理学的重大进展教学过程【讲述内容】一、经典力学的重要奠基者──伽利略1.对物理学发展的重大贡献16世纪末17世纪初，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。
他强调追究事物之间的数学关系，将科学实验与数学相结合，进行科学研究。
提问：这是受什么思想的影响？（文艺复兴运动人思想解放的影响）提问：伽利略对物理学发展作出的重大贡献是什么？在1604年，意大利物理学家伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的落体定律。
他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。
伽利略的研究表明，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。
这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革，为经典力学的建立奠定基础。
2.对天文学发展的重大贡献他是利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。
他用自己制造的望远镜发现月球表面有高山深谷，并不是以前人们所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，他看到银河是由无数恒星组成的，还观察到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。
1632年伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。
他的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确，对哥白尼学说的传播和天文学的发展做出了重要贡献。
他的发现以及他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。
二、经典力学的建立1.经典力学建立的标志17～18世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学，又称牛顿力学。
提问：在经典力学领域中，最重要的成就是什么？物体机械运动的三大定律和万有引力定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。
物体机械运动的三大定律和万有引力定律的发现也是经典力学建立的标志。
1687年，他出版了《自然哲学的数学原理》，在该书中他首先给力学的基本要领如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义。
第四单元近代以来世界的科学发展历程单元设计文艺复兴以来，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。
在物理学、生物学、化学等众多领域，理论研究取得了很多划时代的成果。
本单元共分三课，为我们系统地介绍了近代以来自然科学在理论研究方面取得的划时代成果和人类社会的三次科技革命，及其对人类生活和社会进步的巨大作用。
第一课“物理学的重大进展”，主要内容包括伽利略在自然科学领域的重大贡献及其意义，经典力学的建立及其积极意义，相对论和量子论的主要内容。
第二课“破解生命起源之谜”，介绍生物学的进步及其影响。
第三课“从蒸汽机到互联网”，主要介绍三次科技革命的进程和对人类社会的影响。
在学习本单元过程中要突出了解这一时期科学家取得的重要成果以及对人类生活和社会进步的作用，同时也要关注这些科学巨匠勇于探索、执著追求的科学精神。
本单元的重点有：（1）了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位。
（2）简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源。
（3）以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例，说明科学技术进步对社会发展的作用。
（4）知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义。
（5）以网络技术为例，理解现代信息技术对人类社会的影响。
第11课物理学的重大进展整体设计本节概述联合国大会指出“物理学是认识自然界的基础”“物理学是当今众多技术发展的基石”“物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础”，可见物理学在认识世界、改变人类社会、提高人的科学素质等方面有着重大的作用。
近现代物理学发展史是一部一代代物理学家精心实验观察、大胆质疑、开拓创新、发现真理、坚持真理、推动人类文明前进的历史。
伽利略以其勤奋、执著和智慧开创了科学实验的道路，开启了物理学的科学研究大门；牛顿站在巨人的肩膀上，集前人之大成奠定了经典物理学的基石；20世纪以相对论和量子力学为基础的现代物理学的发展，使人类的视野既深入到微观世界，又延伸到宇宙深处。
第11课 物理学的重大进展学习本单元一要抓住近代以来科学技术的发展这一基本线索，从物理学、生物学、蒸汽机的改进和电气技术的应用、互联网的诞生四个方面掌握本单元的内容；二要结合物理学、生物学等相关学科的知识，运用科学技术是第一生产力的观点，全方位剖析科技发展给人类社会带来的巨大进步。
[学习目标]一、经典力学 1．背景(1)文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。
(2)16世纪末17世纪初，伽利略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。
2．建立(1)标志：1687年，牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书。
(2)内容：物体运动三大定律和万有引力定律等。
(3)特征：①以实验为基础。
②以数学为表达形式。
3．意义经典力学体系对解释和预见物理现象具有决定性意义。
后来，根据万有引力定律，人们发现了海王星等。
[思维点拨]经典力学体现了近代科学的显著特征：一是注重实验；二是数学化。
这种数学化的根源是自然内在的数学关系。
自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
1．伽利略在天文学领域取得了什么主要成就？为什么人们赞誉伽利略为“近代科学之父”？提示①成就：伽利略观察星体，证明了哥白尼“日心说”的正确性。
②原因：伽利略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。
二、相对论的创立1．背景19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．创立：20世纪初的德国物理学家爱因斯坦提出了相对论。
3．内容(1)狭义相对论：物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即会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。
第四单元近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展【问题思考】1．牛顿力学产生的原因是什么？2．相对论与牛顿力学的关系如何？3．量子论的主要内容是什么？其创立有什么意义？探究一经典力学1．材料伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。
这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论，不是常常可靠的，因为它们有时会引到错误的线索上去。
……伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。
这就是伽利略的发现的重大意义。
——爱因斯坦《物理学的进化》问题据材料结合所学知识指出爱因斯坦所说的伽利略的发现是什么？有何意义？2．材料牛顿头像问题牛顿作为经典力学的创始人，他的经典力学有哪些特征？有何局限性？探究二相对论1．材料 1905年，爱因斯坦先后发表了三篇具有划时代意义的论文，为相对论、量子理论和布朗运动理论的建立奠定了基础，对现代物理学的发展产生了巨大的影响。
100年后，为了纪念这一历史性的年份，全球物理学界一致呼吁将2005年定为“世界物理年”，以纪念这位伟大的物理学家——爱因斯坦，并唤起公众对物理学的关注。
问题爱因斯坦相对论的主要贡献有哪些？2．问题有人认为爱因斯坦相对论否定了牛顿经典力学；也有人认为相对论是对牛顿经典力学的发展，你同意哪一种观点，并说明理由。
探究三量子论材料 20世纪初，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。
问题结合所学知识指出相对论和量子理论出现的历史背景。
为什么说这两大支柱的形成使人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度？【史料文本】伽利略的望远镜和他观察到的月亮历史纵横伽利略是利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。
他用自己制造的望远镜发现了许多用肉眼看不见的星体，证明了哥白尼提出的“日心说”的正确性。
第11课物理学的重大进展教学过程【讲述内容】一、经典力学的重要奠基者──伽利略1.对物理学发展的重大贡献16世纪末17世纪初，意大利科学家伽利略认为研究自然界必须进行系统地观察和实验。
他强调追究事物之间的数学关系，将科学实验与数学相结合，进行科学研究。
提问：这是受什么思想的影响？（文艺复兴运动人思想解放的影响）提问：伽利略对物理学发展作出的重大贡献是什么？在1604年，意大利物理学家伽利略在实验中发现：物体下落时的距离与所用时间的平方成正比，而物体下落的速度与物体的重量无关，这就是著名的落体定律。
他还通过实验证实了匀速运动定律和匀加速运动定律。
伽利略的研究表明，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。
这是对古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动观念的重大变革，为经典力学的建立奠定基础。
2.对天文学发展的重大贡献他是利用望远镜观察天体并取得大量成果的第一人。
他用自己制造的望远镜发现月球表面有高山深谷，并不是以前人们所说的月球表面是光滑的；木星有四颗卫星，很相似于行星绕着太阳转，他看到银河是由无数恒星组成的，还观察到哥白尼曾推论的金星有盈亏现象。
1632年伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。
他的这些发现和观点，摧毁了教会的信条而证明了哥白尼学说的正确，对哥白尼学说的传播和天文学的发展做出了重要贡献。
他的发现以及他开始的科学研究方法，是人类思想史上伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。
二、经典力学的建立1.经典力学建立的标志17～18世纪，近代自然科学中突出发展起来的是经典力学，又称牛顿力学。
提问：在经典力学领域中，最重要的成就是什么？物体机械运动的三大定律和万有引力定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。
物体机械运动的三大定律和万有引力定律的发现也是经典力学建立的标志。
1687年，他出版了《自然哲学的数学原理》，在该书中他首先给力学的基本要领如质量、动量、惯性、力及向心力下了定义。
第11课物理学的重大进展学习目标：1.概述伽利略、牛顿对经典力学作出的贡献，理解近代科学的特点。
(重点) 2．简述相对论和量子论的内容，认识其意义。
(重点)3．比较经典力学与相对论，认识其区别与联系。
(难点)[自主预习·探新知]一、经典力学1．背景：文艺复兴运动不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。
2．历程3．意义(1)这一体系对解释和预见物理现象，具有决定性意义。
(2)根据万有引力定律，人们发现了海王星等。
1．背景：19世纪，随着物理学研究的进展，经典力学面临挑战。
2．创立：20世纪初，德国物理学家爱因斯坦提出了相对论。
3．内容(1)狭义相对论：物体运动时，质量会随着物体运动速度增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化。
(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。
4．意义(1)相对论的提出是物理学领域的一次重大革命。
(2)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。
(3)它发展了牛顿力学，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。
1．背景(1)19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到了原子内部。
(2)微观的粒子运动不能用经典力学的理论来说明。
2．诞生：1900年，德国物理学家普朗克提出了量子假说，宣告了量子论的诞生。
3．发展(1)爱因斯坦利用量子理论成功地解释了光电效应。
(2)丹麦物理学家玻尔提出了有关原子的量子理论。
(3)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、最有成就的科学理论之一。
(2)它与相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典力学在认识宏观世界和微观世界方面的不足。
(3)它与相对论的提出，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。
知识网络知识精要1.牛顿创建了万有引力定律和力学三定律，建立了经典力学，史料牛顿的物理学分析方法现今开始不仅被应用于物质世界，而且被应用于思想知识的整个领域及人类社会。
正如伏尔泰(法国著名的启蒙思想家)所说的：“整个自然界、所有行星竟会服从永恒的法则……这是非常奇异的。
”寻找决定人类事物的这些永恒法则，是法国革命之前的所谓的启蒙运动的实质。
——[美]斯塔夫里阿诺斯《全球通史》[教你读史]史料关键句是第一句，说明了牛顿物理学分析方法对物质世界和人类社会两个层面的影响。
[史料应用]伏尔泰所说的“永恒的法则”指的是什么？根据史料并结合所学知识，分析牛顿经典力学对启蒙运动产生的影响。
【提示】“永恒的法则”：牛顿的万有引力定律。
影响：受自然界存在着“规律和法则”的启发，启蒙思想家开始了对人类社会发展规律的探究；牛顿经典力学为启蒙思想家探求人类社会的法则提供了科学理论依据。
经典力学的特征和意义(1)特征①注重实验。
实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑关系，并由此得出重要的结论。
②数学化。
这种数学化的根源是自然内在的数学关系。
自然的数学结构是近代科学的先驱们深信不疑的真理。
③研究人们日常生活中易于理解的宏观世界。
后来科学发现所揭示的是人们没有直接经验的微观现象，表明人们对物质世界的认识在不断深入。
(2)意义①把自然界中一切力学现象囊括在力学体系中，成为人类认识自然的历史上对自然规律的第一次总结与概括。
②形成以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系，标志着近代科学的形成和人类科学时代的开始。
③牛顿力学和热学引发了第一次技术革命，使人类社会进入蒸汽时代。
④牛顿用数学方法精确描述宇宙运行的自然法则，为法国启蒙思想和唯物主义哲学奠定了科学基础；打击了神学，促进了人类思想的解放。
史料一牛顿先生，很抱歉推翻了您的理论，不过您的成就是您那个时代一个人的智力和创造力所能达到的巅峰。
但是，当我们对宇宙万物有了更深入的了解以后，这些观念将会被一些更抽象的新观念所取代。
——爱因斯坦史料二20世纪初，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。
——《世界文化简史》[教你读史](1)抓住史料一中心句“对宇宙万物有了更深入的了解以后”来分析爱因斯坦的理论及其与牛顿力学的关系。
(2)史料二以句号为界，从两个层面分析了相对论和量子论出现的影响。
[史料应用](1)史料一中爱因斯坦以什么理论“推翻”了牛顿的理论？它是对牛顿力学的完全否定吗？(2)史料二为什么说这两大支柱的形成使“人类对自然世界的科学探索又跃上了一个新的高度”？【提示】(1)相对论。
相对论只是否定了经典力学的绝对时空观，它发展了牛顿力学，牛顿力学是相对论力学在低速状态下的一个特例。
(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，开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度和方式。
量子论和相对论的地位及影响1．地位量子论和相对论一起构成了现代物理学的基础。
2．影响(1)量子论是研究微观世界粒子运动规律的科学。
量子论对化学、生物学、医学、考古学、古生物学和地质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，使人类对微观世界的认识有了革命性的进步。
(2)相对论指出了时间、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，打破了传统的绝对时空观；相对论发展了牛顿力学，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；相对论打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。
(3)量子论和相对论弥补了经典物理学的缺陷，掀起了物理学的革命，对物理学本身，对自然科学，对整个人类生活与思维都产生了不可磨灭的影响。
量子理论和相对论的异同1．不同点：相对论描绘的是一个崭新的宏观宇宙世界，量子理论描绘的是微观粒子世界。
2．相同点(1)从背景上看：19世纪末，物理学得到了发展，一系列新发现无法用经典物理学解释，经典物理学陷入了危机。
(2)从产生的过程看：都是敢于挑战权威，追求真理的结果，都经历了一个产生、发展和完善的过程。
(3)从产生的主观因素看：都和爱因斯坦有关，爱因斯坦把普朗克的量子理论推广到光学中，成功解释了光电效应；狭义相对论和广义相对论都是爱因斯坦提出的。
(4)从影响来看①量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础，弥补了经典物理学的不足。
②都大大开阔了人们的视野，改变了人们看世界的角度和方式。
③它们不仅对物理学本身，对自然科学，而且对整个人类的思维都产生了不可磨灭的影响。
[当堂达标·固双基]1．17世纪，人们通过物理实验证明“物体越重，下落越快”的古典物理学定律是错误的。
对此做出最大贡献的是( )【导学号：12322117】A．亚里士多德B．牛顿C．苏格拉底D．伽利略D[伽利略在力学领域进行过著名的比萨斜塔重物自由下落实验，推翻了亚里士多德关于“物体落下的速度与重量成正比例”的学说(两个铁球同时落地)，建立了自由落体定律，故选D项。
]2．文艺复兴后，近代自然科学迅速发展，产生了一批卓著的科学成果。
下列成就属于牛顿的是( )【导学号：12322118】A．自由落体定律B．万有引力定律C．电磁感应现象D．能量守恒定律B[牛顿的成就是创立经典力学，经典力学包含牛顿三定律和万有引力定律，故选B 项。
]3．有一位科学家，他不仅弥补了牛顿经典力学的不足，还把物体运动规律引入微观世界，并为现代原子能科学奠定了基础，他的最突出的贡献是( )A．进化论B．相对论C．电磁感应D．自由落体定律B[从题干材料“弥补了牛顿经典力学的不足”“把物体运动规律引入微观世界”“为现代原子能科学奠定了基础”可知，这位科学家是爱因斯坦，爱因斯坦的成就是创立了相对论，故选B项。
]4．爱因斯坦说自己是站在牛顿的肩上取得了科学成就。
下列关于牛顿经典力学与爱因斯坦相对论关系的说法不正确的是( )【导学号：12322119】A．牛顿力学是相对论在低速状态下的一个特例B．相对论出现后，牛顿力学体系失去了其存在的价值C．相对论否定了牛顿力学体系的绝对时空观D．相对论继承和发展了牛顿力学体系B[爱因斯坦继承和发展了牛顿的力学原理，进一步揭示了时间和空间的本质属性。
相对论否定的是牛顿力学体系的绝对时空观，但没有完全否定牛顿力学体系，B项错误，符合题意。
]5．量子论使人类对微观世界的基本认识取得革命性进步，成为20世纪重要科学理论，提出量子论假说的是( )A．牛顿B．普朗克C．爱因斯坦D．玻尔B[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出了量子假说。
量子论的诞生弥补了经典力学在微观世界方面的不足。
]6．下列科学家与其科学成就的对应关系中，不正确的是( )【导学号：12322120】A．伽利略——物理学的真正开端B．牛顿——其经典力学标志着现代科学的形成C．爱因斯坦——物理学思想的一次重大革命D．普朗克——量子论诞生，人类对客观规律的认识，从宏观世界深入微观世界B[牛顿的经典力学标志着近代科学的形成，故选B项。
A、C、D三项对应关系都正确。
] 7．阅读下列材料，回答问题。
材料一牛顿(1642～1727年)，毕业于剑桥大学，后任该校教授，英国皇家学会会员、会长。
牛顿除了在力学方面的贡献外，还是微积分的发明人之一；同时他发现了太阳光的光谱，发明了反射式望远镜等。
材料二爱因斯坦(1879～1955年)，德国物理学家。
1905年获哲学博士学位。
曾在多所大学任教授，并当选为普鲁士科学院院士。
1921年，他因在光电效应上的贡献获得诺贝尔物理学奖。
1933年，因受纳粹政权迫害，迁居美国。
1940年入美国籍。
(1)材料一中牛顿在物理学方面的突出贡献是什么？这一成就有什么特点？(2)材料二中爱因斯坦在物理学方面的突出贡献是什么？有什么意义？[答案](1)贡献：创建经典力学体系，标志近代科学的形成。
特点：一是注重实验，二是数学化。
(2)贡献：提出相对论、光量子论。
意义：揭示时空的本质属性，是物理学领域的一次重大革命；利用量子理论成功解释光电效应出现的现象及光的本质，推动量子论的发展。
