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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。
专题四近代以来世界的科学发展历程第11课物理学的重大进展◆学习目标1.伽利略、牛顿对经典力学建立所作的贡献；2.经典力学在近代自然科学理论发展中的历史地位。
◆学习重难点2.本课难点：物理学在近代西方产生的因素；科学研究的方法和精神。
◆学习过程活动一：自主阅读课本，构建基础知识框架一、导入英国哲学家休谟说：“我们被放在这有如戏院的世界上，每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道，我们既没有足够的智慧预见未来，也没有能力防止那些使我们不断受伤害的不幸事件发生。
我们被悬挂在永恒的疑惧之中……”。
——《大国崛起》解说词三百年前，人类的思想还充斥着迷信恐惧，……直到牛顿的出现，人类才终于结束了这种状态。
——《大国崛起》解说词设计意图：通过提供史料，让学生讨论人类为何恐惧，从而引出牛顿等科学家的贡献使人类变得自信。
二、.经典力学体系的建立1.阅读课本，构建知识设计意图：通过学生自主阅读课本，将16世纪和17世纪的科学成就列举出来，发挥学生的能动性。
2.结合史料，深入探讨（1）话题1：近代物理学的研究方法有何特点史料1：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。
……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》史料2：科学中,理论(数学论证)和实验在每一时刻都手牵手地前行着,新的思想被检验和证实,新的实验和发现得到了理论的解释——(美)斯莫林《物理学的困惑》设计意图：在教师的引导下，学生阅读史料，小组讨论，主动构建出科学家们在研究科学时的方法。
（2）话题2：为什么偏偏是西方？史料1：科学革命是西方文明的独特产物，或者换句话，只有在西方，哲学家一科学家与匠人才实现联合，互相促进，……为什么这一划时代的发展会出现在西方？一个原因在于文艺复兴时期，人文主义的学术成就……不过，若无西欧特有的社会氛围，人类学识上的这些成果独自原不可能引起科学革命……文艺复兴时期工匠地位的提高，使工匠与学者之间的联系得到加强……地理大发现和海外地区的开辟也促进了科学的发展……与之相似，商业和工业的发展导致技术上的进步，技术进步转而又促进了科学的发展。
课前三分钟一、课程导入斯蒂芬·威廉·霍金（1942.1.8-2018.3.14）英国剑桥大学著名物理学家，现代最伟大的物理学家之一、20世纪享有国际盛誉的伟人之一。
1963年，霍金21岁时患上肌肉萎缩性侧索硬化症（卢伽雷氏症）。
主要研究领域是宇宙论和黑洞，证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理，提出了黑洞蒸发理论和无边界的霍金宇宙模型，在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。
时空坐标纵向成线知识梳理一、物理学的重大进展1.经典力学：(1)背景。
①_____________不仅解放了人们的思想，也对科学研究产生了重要影响。
②伽利略开创了以_________为根据的近代科学，为经典力学的创立和发展奠定了基础。
(2)标志：1687年，牛顿出版《自然哲学的数学原理》一书。
(3)作用：对解释和预见物理现象具有决定性意义。
根据万有引力定律，人们发现了海王星。
文艺复兴运动实验事实2.相对论：(1)背景：19世纪经典物理学陷入危机，面临巨大挑战。
(2)标志：20世纪初，_________提出相对论。
(3)意义。
①否定了经典力学的___________，深刻揭示了时间和空间的本质属性。
②发展了_________，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。
爱因斯坦绝对时空观牛顿力学3.量子论：(1)背景：19世纪末20世纪初，人们对物质的认识深入到原子内部。
(2)诞生：1900年，德国物理学家普朗克提出了_________。
(3)发展：20世纪30年代，_________建立起来。
(4)意义。
①人类对_________的基本认识取得革命性的进步。
②相对论和量子论推动了物理学自身的进步，改变了人们认识世界的角度和方式。
量子假说量子力学微观世界二、生物进化论的创立1.背景：(1)文艺复兴、宗教改革和启蒙运动冲击了基督教神学。
第11课物理学的重大进展一、教学目标1、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地位；相对论和量子论诞生的原因、意义；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。
思考“日心说”与“地心说”相比的进步性，探究经典力学体系的特点、影响。
2、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。
3、情感态度与价值观：1）、科学真理需要勇于探索、执着追求的精神；2）、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。
二、重点与难点1、重点：经典力学的建立；相对论的提出。
2、难点：物理学各阶段发展的原因；对科学发展创新性的理解。
【教学过程】导入新课：以“伽利略做比萨斜塔实验”导入讲述新课：一、经典力学：探究1、经典力学体系建立的历史背景是什么？1、经典力学的重要奠基者──伽利略阅读第1目内容归纳：伽利略在研究方法、物理学和天文学上分别有什么成就？有何意义？成就：①创立科学的研究方法：实验和观察。
②物理学：实验证明力与运动状态的关系，发现自由落体定律等。
③天文学：自制望远镜观察天体并取得大量成果的第一人，证明了哥白尼“日心说”的正确性。
【合作探究】1：你认为伽利略能够确定自由落体定律的关键途径是什么？你有何启示？途径：实验、计算。
启示：实践是检验真理的唯一标准。
（3）、意义：①大大改变了古希腊哲学家亚里士多德以来有关运动的观念，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。
自由落体定律的发现是伽利略把科学实验和理性思维相结合解决物理学问题的典范。
它不仅发现了物体下落运动的客观规律，而且为人类认识自然找到了一条正确的途径和方法，因此，现在人们称伽利略为物理学之父。
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【教学目标】了解伽利略、牛顿对建立经典力学所作的贡献；【教学重点】了解伽利略、牛顿对建立经典力学所作的贡献【课时安排】1课时导入：材料：文艺复兴和宗教改革把人的想象力释放了出来，扩散和深入到了对宇宙万物的探讨中去，自然哲学则天然地和科学实验结合起来。
——陈乐民、周弘《欧洲文明的进程》人类社会先后开始在18世纪后期开始进入“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”。
单元框架构建第四单元近代以来世界的科学发展历程物理学（经典力学、相对论、量子论）生物学（进化论）三次科技革命（蒸汽机、电力、计算机）具体过程：一．近代物理学：经典力学1.奠基：伽利略阅读材料结合课本，回答伽利略对建立经典力学的贡献？材料一：凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动。
若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东西。
当没什么东西推它时，它就会停止移动，是一个推着一个，不能无限制地追溯上去，“必然存在第一推动者”。
落体的速度与重量成正比。
——亚里士多德材料二：1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体落地的速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。
提问：伽利略在经典力学和天文领域的成就是建立在什么基础上？2．建立者：牛顿材料：“一门广博精深的科学已经启蒙。
我在这方面的工作只是它的开始，那些比我更敏锐的人所用的方法与手段将会探索到各个遥远的角落。
”——伽利略提问：更敏锐的人？方法与手段？各个遥远的角落？(播放视频)艾萨克･牛顿：数学表达，实验验证；1687年《自然哲学的数学原理》创立了物体运动三定律和万有引力定律；标志着经典力学理论体系的建立。
小结：牛顿的主要科学成就数学：提出二项式定理和微积分的初步算法。
物理学：1）制作折射望远镜，对太阳光进行反射实验，证明日光由七色光组成，进一步说明物体颜色的形成原理；2）提出了光的“微粒说”。
《物理学的重大进展》教学设计
第一部分：基本说明
1.教学模块：高中历史必修3
3.教材版本：人教版
4.课时安排：1课时（40分钟）
第二部分：课前分析
1.教材分析
本课是人教版高中历史必修三第四单元《近代以来世界的科学发展历程》中的第一课。
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。
现代物理学的广泛应用使人类文明进入到一个日新月异迅猛发展的时代。
可以说物理学奠定了现代人类文明发展的基础。
2.学情分析
高二学生在初高中物理课都学过这四位物理学家及其成就，对该部分内容比较熟悉；且日常生活与物理科学都密切相关；而心理学研究表明，高中学生的辩证思维、批判性思维均有所发展，能够探究有一定难度的问题，有利于引导学生从多角度、多层次理解物理学进展与社会发展之间的关系；本课内容贴近生活，但是本身的理论成就又比较深奥难懂，所以学生有兴趣未必有能力理解。
第三部分：内容设计
一、教学目标
1.通过时空定位，理清近现代物理学发展的基本脉络，知道伽利略、牛顿、爱因斯坦和普朗克等物理学家的成就。
2.运用史料分析，理解中世纪物理学发展的阻碍因素，探究经典力学体系的特点、影响以及近现代物理学取得重大进展的原因。
3.通过对近代以来物理学家精神品质的归纳，认识到科学理论是不断完善、创新的，人类对客观规律的认识是不断深入的。
二、教学重难点
1.重点：经典力学的科学意义和历史意义；近现代物理学取得成大进展的原因。
2.难点：理解近现代物理学的成果及意义。
三、教学过程
新课导入：同学们，被誉为“现代最伟大的物理学家之一”的霍金于2018年3月14日去世，一度引发了人们对物理学的致敬。
今天我们要学习的内容就是近现代物理学的发展。
这四位科学家大家知道是谁吗？（伽利略、牛顿、爱因斯坦、普朗克）让我们一起走进历史知识殿堂，感受物理学的魅力！
新课讲授
（一）“重大进展”前的举步维艰
第五届索尔维会议发轫于爱因斯坦和波尔关于量子力学的大辩论。
时值1927年，恰逢牛顿逝世200周年,牛顿的理论此时遭到了物理学界强烈的质疑。
而在黑暗的中世纪，每一场辩论都可能以生命为代价，每一次对权威的质疑都需要坚定信念、鼓足勇气……
介绍两位科学家的悲惨命运：
1.海佩蒂亚，亚历山卓希腊时期女数学家、物理学家，发明了天体观测仪及比重仪。
因其是异教徒，公元415年被狂热基督教徒用贝壳挖肉杀死。
2.阿斯科里，意大利科学家，因其认为大地是球形，并提出了“地球”的概念，1327年被宗教裁判所处以火刑。
出示材料：
骑士阶级以及与它相勾结的天主教，基于十分庸俗而凶恶的专制主义和神秘主义，阻挠着对自然事实做执着的考察与探讨。
——[日]汤浅光朝:《解说科学文化史年表》
引发思考：阻碍中世纪欧洲科学发展的因素有哪些？
预设答案：教会淫威、神学思想、专制主义。
（二）“重大进展”时的勇攀高峰
1.经典力学的奠基者——伽利略
出示材料：
凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动。
若你看到一个东西在移动，你就会寻找
一个推动它的东西。
当没什么东西推它时，它就会停止移动，是一个推着一个，不能无限制地追溯上去，“必然存在第一推动者”。
落体的速度与重量成正比。
——亚里士多德
引发思考：亚里士多德关于运动的观点建立在什么基础上？
预设答案：直觉、观察、思辨、演绎。
介绍“比萨斜塔”实验的故事：据说，1590年伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体落地的速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。
引发思考：伽利略关于运动的观点是建立在什么基础上？
出示图片：伽利略的折射式望远镜、伽利略观察到的月亮。
预设答案：观察、实验、逻辑。
介绍伽利略的命运：1633年以“反对教皇、宣扬邪学”被罗马宗教裁判所判处终生监禁。
1638年以后，双目逐渐失明。
1642年1月8日逝世。
归纳伽利略的成就：①“发现”：发现了自由落体等物理学定律，改变了传统的运动观念；②“开创”：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；③“奠基”：为经典力学的创立和发展奠定了基础。
2.经典力学的创立者——牛顿
出示牛顿的图片及名言：如果说我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。
（让学生回顾物理课中的牛顿力学三大定律）
归纳牛顿力学体系的突出特征：以实验为基础，以数学为表达。
牛顿力学的应用：①证实地球是个扁球体；②哈雷预测彗星回归周期；③发现海王星。
出示材料：
材料1：牛顿为工业革命创造了一把科学的钥匙，瓦特拿着这把钥匙开启了工业革命的大门。
——电视纪录片《大国崛起》解说词
材料2：这些开国元勋们在阐述美国的政治机构设计时，坚持依照平顺运行、自我调节
的宇宙模型。
在这群打下美国江山的人的眼中，确保政治稳定的平衡状态可直接模拟太阳系平衡的自然引力。
伍德罗·威尔逊稍后会写道：“美国宪法臣服于牛顿的理论。
”
——[美]爱德华·多尼克《机械宇宙—艾萨克·牛顿、皇家学会与现代世界的诞生》材料3：牛顿的成就证明，通过观察、实验和理论综合可以推翻一些宗教观念……法国启蒙思想家把牛顿学说中的部分思想上升到意识形态的高度，作为批判当时法国社会唯一有效的罗马教的权威，政治上的专制主义。
——郑晓松《牛顿力学革命之于法国启蒙运动
引发思考：牛顿的学说有何历史意义？
预设答案：①经济：为工业革命提供科学理论基础；②政治：为美国政治机构设计提供参考；③思想：为启蒙运动理性认识提供方法。
3.经典力学的发展者——爱因斯坦、普朗克
引发思考：科学家们有哪些共同的精神品质？
预设答案：敢于质疑批判继承独立思考重视实践淡泊名利勤奋探索
引发思考：除了科学家积极探索，近现代物理学取得重大进展的原因还有哪些？
预设答案：①经济的发展：三次科技革命等；②政治的进步：民主制度的建立等；③政策的完善：重视、奖励、保护等；④思想的解放：三次思想解放运动等（文艺复兴、宗教改革、启蒙运动）……
（三）“重大进展”后的现实反思
观看《刷爆朋友圈的食品谣言》视频，出示高考准考证“丢失”谣言的微信截图。
出示材料：
谁企图在真理和认识的领域内要人们认为他是不可动摇的权威，那他就要在上帝的哈哈大笑中垮台。
——爱因斯坦
物理学的重大进展正是在不断挑战、动摇权威！——你们的历史老师
提出共勉：阅读、思考、实践、求真、求善、求美。
四、板书设计
第11课物理学的重大进展
一、“重大进展”前的举步维艰
二、“重大进展”时的勇攀高峰
三、“重大进展”后的现实反思
五、作业布置（略）
六、教学反思（略）。
