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第25课 现代科学革命【岳麓版】【教案3】


第六单元
说课的内容包括三个部分: 一、

现代世界的科技与文化

第 25 课 现代科学革命

教学准备(包括课程标准及解读、教材和学情分析、学习目标与任务、教学重点与难

点、教学方法与手段) 二、 三、 教学过程(导课、新授、知识小结、板书设计、练习、作业) 教学后记(学习评价、教学反思)

先说一下教学准备,共五个方面:包括课程标准及解读、教材和学情分析、学习目标与任务、 教学重点与难点、教学方法与手段 第一:本课课标及解读: 知道相对论、量子论的主要内容,认识其意义。知道是对基础知识的要求,认识是对能力的 要求;相对论的内容应包括广义和狭义相对论,相对论的两个基本原理;量子理论的内容包 括普朗克量子假说和爱因斯坦的光的量子理论和丹麦物理学家玻尔原子的量子理论。意义既 有单独的影响也包括共同的影响。 第二:对教材进行分析,我从本课的地位和结构两个方面分析: 本课的地位:本课为必修三第六专题第一课,主要讲了理论的突破。理论的突破带动了 以电子计算机、原子能、航天技术、生物技术为代表的第三次科技革命,所以具有启下的作 用。 本课的结构:本课主要内容分为四大部分: 第一部分教材介绍了 19 世纪末 20 世纪初经典物理学无法解释一些新的研究发现,经典 物理学受到挑战,也就是现代科学革命的背景;第二部分“爱因斯坦与相对论” ,介绍了在物 理学发展的新阶段即物理学界出现了一种崭新的革命性理论——相对论;第三部分“量子理 论中的微观世界” 介绍了 19 世纪末 20 世纪初物理学的另一个重大成就——量子论的诞生于 , 发展。第四部分,知识链接、阅读与思考、解析与探究、自我测评,可用来作为教材正文内 容的补充和强化基础知识。 第三:对学情的分析,我从学生的心理特点、知识能力现状两个方面进行分析 1.对学生心理特点分析:经过一年多的高中学习与生活,学生逐步适应了高中段学习要 求,具有一定的思辨能力和抽象概念能力,但仍需一个由感性认识逐渐上升到理性的过程。 部分学生善于追根溯源、刨根问底,为问题探究的开展提供了基础。 2.分析学生的知识能力现状:高中学生或多或少都接触过相对论的结论:时间膨胀(如:

时钟变慢) ,长度缩短。但因与学生的日常生活不一致,学生往往不能理解,进而产生畏难 心理,因此复杂的问题简洁化是必要的。高二阶段的学生虽然具有了一定自主学习能力,但 往往其学习过程中把握不了重点,思维有些散乱,所以在教学过程中应加强其学法指导,当 好引路人。 第四、本课教学目标 (包括三个部分 知识目标;能力、过程与方法;情感、态度和价值观 目标) 1、知识目标包括: 经典物理学的创立、发展、经典物理学的权威;经典物理学的危机;相对论的提出、基 本原理与重大意义;量子假说的提出、发展和意义;量子理论和相对论的共同影响 2、能力、过程与方法: (1)了解在经典物理学危机的基础上现代科学革命产生的必然性,明白现代科学的两大 支柱的基本观点。 (2)认识到爱因斯坦在相对论、普朗克在量子理论的形成和创立过程中的重大作用。 (3)结合辩证法原理,让学生领会科学发展的过程和意义,正确处理对待科学发展的态 度。 3、情感、态度和价值观目标: 通过本知识的学习,使学生认识许多科学家的生平,学习他们的辛勤忘我的工作,对科 学敢于质疑,大胆地猜想,尊重客观事实,探究科学真理的情怀,这些才是学生所要知道的、 真正需要学习的内容,他们都是我们的榜样,如果能真正地了解这些科学家的精神,对每一 个人今后的成长与发展都将是一笔巨大的财富,一股动力巨大的精神源泉。 实践是检验真理的唯一标准。爱因斯坦的相对论研究的是我们无法有亲身体会的高速运 动的世界,因此学生很难理解以致获得清楚的认识。对此我们应该采取科学的态度对待它, 而不是一味地排斥或回避。 第五、本课重难点 教学重点:相对论和量子论的主要内容及意义。 教学难点:相对论、量子理论的内容 第六、本课采用的教学手段: 1、运用多媒体辅助教学 2、运用情景导学法、讲授法、问题探究法等教学手段相结合。 3、主动学习与合作探究相结合,激发学生思考的积极性和主动性,培养学生获取、处 理历史信息的能力,拓展学生的思维。

以上是本课的第一大部分,教学准备。 第二大部分是教学过程: 首先是导课:导课运用情境导入,让学生观看视频剪辑——CCTV10 人物栏目“大师”专题 片《现代物理之父——爱因斯坦》 设计意图:通过学生观看视频,调动学生的学习主动性,激发学生的学习兴趣。以此来导 入新课。 本课的教学内容设计为四个部分

设计的第一部分为:走近伟人
做法:设置情景,让学生走近伟人 :展示伟人图片《牛顿》《爱因斯坦》《普朗克》 、 、 同时提出要求:让三个学习小组各派一名代表发言,介绍自己所了解的伟人。并请其他同学 根据小组代表的介绍,归纳三位科学家的主要贡献。 设计意图是:调动学生的学习积极性,检查预习情况,同时培养学生阅读能力、概况组 织能力,并且通过强调注意事项,来进行学法指导,对于学生的回答给予鼓励性评价。 第二步, 运用问题探究法:展示普朗克年轻时向他的老师求教的材料,来反映当时经典物理 学在人们心目中的地位。 提出问题:事物发展的规律和过程,会有终极的理论和真理吗?到了 19 世纪末期,经 典物理学的发展又出现了什么问题?让学生带着问题看课本,然后作答。 设计意图:引出爱因斯坦的相对论,

并且有助于落实本课重点-----爱因斯坦的相对论。

第七、分为导课、新授、知识小结、板书、知识导练、课后作业六部分组成。

二、探索科学的奥秘
1、晴空上漂浮着两朵乌云 问题导学:有人说,19 世纪,经典物理学的权威与危机并存,你知道表现在哪些方面吗? 分解问题一:展示材料,并思考这段材料说明了什么? 材料:当德国著名的物理学家普朗克年轻时向他的老师求教,是选择音乐还是物理学作

为自己终身的职业时,得到的答复是: “物理学基本是一门已经完成了的科学,因此,对于物 理学的研究实际上是不会有多大成果的。 ” 参考:当时许多物理学家认为:物理学的大厦已经落成,人类对自然界的认识已经到了 尽头。可见,人们对于牛顿力学的权威是多么的崇拜。 分解问题二:根据事物发展的规律和过程,会有终极的的理论和真理吗?到了 19 世纪末 期,经典物理学的发展又出现了什么问题?请同学们结合课本内容思考作答。 参考答案:显然不会。到 19 世纪末,经典物理学对宏观和微观两个方面出现的一系列新 问题已无法作出解释,经典物理学出现了危机,科学家们把经典物理学的危机形象的比喻为 “晴空上漂浮着两朵乌云” ,一朵乌云与光的速度有关,一朵与黑体辐射有关。驱散两朵乌云 需要两股力量,是哪两股呢? 设计意图:认识科学革命到来的背景,并让学生明白危机中孕育革命,明白科学无边界、 无止境。 2、乌云散去——探索科学的奥秘 问题探究一:爱因斯坦的相对论 教师:你知道爱因斯坦的相对论包括哪些内容吗? 提示:狭义相对论和广义相对论。相对论的两个基本原理:相对性原理和光速不变原理。 教师:你能否用简练的语言或大家熟悉的例子谈一下你的理解呢? 提示:运动的物质,时间、空间也会变化。时间、空间、运动、质量是相对的,可以相 互转化。较典型的现象是运动的物体长度变短(尺缩效应) 、运动的钟比静止的钟走得慢(钟 慢效应) 、运动的物体重量变大。光速不变原理则认为光的传播速度在任何条件下都是不变 的。 教师:爱因斯坦的理论确实很深奥。爱因斯坦又是怎样做通俗说明的呢? 展示材料: 为了理解这一深奥的理论,爱因斯坦曾经风趣地对一名男青年说: “我打个比方,比如你 屁股坐在火炉上烤和坐在公园柳荫下与女士谈情说爱,那么,同样的时间你觉得哪一个更 长?”男青年说: “当然坐在火炉上烤的时间觉得长久。 ” 提示:这故事形象说明了时间和空间相对性。 设计意图:复杂的道理简单化。用风趣的故事代替大道理,通俗易懂。 教师:爱因斯坦的相对论能否为当时的科学家接受?这说明了什么?可以给我们什么启 发?

展示资料:1921 年爱因斯坦获得了诺贝尔奖,当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说, 如果给相对论授奖,他们就要退回已获得的奖章,结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电 效应理论的建立者得奖,相对论始终没有获得诺贝尔奖。 参考答案:由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致,甚至有着尖锐的冲突,相对 论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对,但相对论在物理学上是非常合理且 为实验所证实。这就告诉我们常识尽管在我们的生活中起着重要的作用,但不一定是正确的, 即使生活中习以为常、看起来无懈可击的规律都有可能是不科学的,而这种对常识的根深蒂 固的认识往往成为我们寻找真理和本质的障碍。对此我们要辩证地、一分为二地看待问题, 这也让我们更加体会到科学探索道路上的种种艰辛,它也提醒人们甚至要敢于怀疑常识,勇 于创新。 设计意图:让学生明白常识对人们认识真理具有迷惑性,真理的发现过程是曲折的。 教师:一朵乌云驱散了,另一朵乌云也将远去。 问题探究二:量子理论 教师:相对论基本是爱因斯坦凭一人之力创立的,而量子理论的发展则凝聚了很多科学 家的聪明才智。请列举为量子理论的提出和发展做出过贡献的科学家和成就。 参考:普朗克—量子假说 爱因斯坦—光的量子理论 玻尔—原子的量子理论 教师:1900 年,为了解决热辐射理论上的疑点,普朗克首先提出了量子假说,认为辐射 象物质一样,是由(具有能量的基本单位量子)来实现的。这个假说宣告了量子理论的诞生。 继普朗克的量子假说之后,量子理论又得到了发展,爱因斯坦提出了光的量子理论,丹麦物 理学家玻尔提出了原子的量子理论。量子理论的诞生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。而在量子理论发展的基础上,一门新的物理学分支——量子力学 也建立起来了。 教师:同学们知道什么叫量子力学吗? 生: (略) 教师:量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。它对多个科学领域 都产生了重大影响。 乌云散去,让我们来感受蓝天白云的美好吧。

三、天地无限宽

问题导学:伟大理论的诞生必定会产生不可估量的影响,你知道科学将会怎样改变世界 吗? 请同学们结合材料和课本的相关内容完成下列表格。 材料 1 20 世纪爱因斯坦的相对论解释了时间和空间与物质分布、 运动之间的辩证关系,

提出了新的宇宙观,同时使得现代物理学和天文学如此结合而产生了天体物理学,为人类研 究和探索宇宙提供了新的更广泛的途径。 材料 2 今天,我们的现代文明,从电脑,电视,手机到核能,航天,生物技术,几乎

没有哪个领域不依赖于量子论。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。 提示:注意分析问题的角度。建议从物理学等领域和对人的认识角度分析。 影 响 相 对 论 量 子 理 论 相对论与量子理论的 共同影响 对物理等学科领 域的影响 对人的认识和思 维方式的影响 设计意图:培养学生从材料中获取信息的能力和归纳能力。

四、超越梦想
情景设计:播放《魔幻手机》有关穿越时光隧道的视频。 教师:大型电视连续剧《魔幻手机》想必大家都不陌生,里面有着大量的穿越时光隧道 的画面,而这种穿越时光隧道的梦想近年来已经越来越多地出现在电视与电影里。你知道吗, 这种穿越时空的梦想早在 20 世纪初期爱因斯坦就已经提出来了,这是科学家的梦想。那么生 活在科技如此发达的今天的我们又有着怎样的梦想呢?要想实现自己的梦想,需要具备哪些 优秀的品质? 展示材料: 苹果为什么垂直落地?为什么不向旁边,不向上而总是向着地面落下呢?我想这 一定是地球吸引它的缘故。苹果、月亮不都是一样吗?月球围绕地球转,无疑是地球吸引力 像一条看不见的绳索,在拉着月球。如果真是如此,地球以及其他一切行星也肯定都被吸引 着。那么,能否认为这种吸引力是作用于任何两个物体的物质的普遍性呢? ——牛顿的主治医生斯库力的日记

有一次,一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘决。他回答: “早在 1901 年,我还是 十二岁的青年时, 我已经发现了成功的公式。 我可以把这公式的秘密告诉你, 那就是 A=X+Y+Z! A 就是成功,X 就是努力工作,Y 是懂得休息,Z 是少说废话!这公式对我有用,我想对许多 人也是一样有用。 ”一个人对社会的价值首先取决于他的感情、思想和行动对增进人类利益有 多大作用。 ——爱因斯坦 广岛、长崎投下原子弹,杀伤许多平民时他感到非常痛心。他后来写了一封告美国公民 书,说: “我们将此种巨大力量解放的科学家们,对于一切事物都要优先负起责任,必须限制 原子能绝对不能使用来杀害全人类,而是用来增进人类的幸福方面。 ”1955 年,爱因斯坦与 罗素联名发表了反对核战争和呼吁世界和平的《罗素—爱因斯坦宣言》 。 小组讨论,学生代表发言。 (略) 教师总结:勤奋、谦虚、好学、善于思考、乐于求证、专注、关心人类、有社会责任感 【小 结】引导学生小结本课内容,构建知识体系

背景:经典物理学的危机 内容:狭义相对论与广义相对论;相对性原理与光速不变原理 现 代 科 学 革 命 量子论 内容 历程:普朗克的量子假说,爱因斯坦的光的量子理论;玻尔的原子 的量子理论 意义:对众多学科产生影响,推动生产力的发展,从根本上改变了 人类的物质生活 影响:构成了现代物理学的基础,改变了人们看世界的角度和方式,对人类的思维 产生了影响 相对论 意义:扩展了物理学应用的领域,开阔了人们的思维

【板书设计】

一 、走近伟人





微积分与经典物理学(著名的力学三定律和万有引力定律) ,经典物理学 是其最辉煌的成就。

爱因斯坦 普 朗 克

相对论与光的量子理论,相对论是其最突出的成就。 量子理论。

二、探索科学的奥秘
1、晴空上漂浮着两朵乌云” 相对论 2、乌云散去——探索科学的奥秘 量子理论

三、天地无限宽
影响 相对论 量子理论 相 对论 与量 子 理 论的共同影响 对物理等学科领域 的影响 对人的认识和思维 方式的影响

四、超越梦想
【学以致用】 1、在 20 世纪最后一期的《时代》周刊中,评选出了一位“世纪人物”《时代》周刊称他为 。 “天才、政治难民、人道主义者、原子和宇宙迷的开启者” “以最伟大的思想和无与伦比的形 象独占鳌头” 。这个“世纪人物”应该是 A、牛顿 B、达尔文 C、爱迪生 D、爱因斯坦

2、1945 年美国向日本的广岛和长崎投下原子弹,平民伤亡惨重。爱因斯坦认为“人类打开 了这个潘多拉魔匣”打开这个“潘多拉魔匣”的钥匙是: A、牛顿经典力学 B、相对论 C、进化论 D、网络信息技术

3、有一次,爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会,他们都受到了热烈的欢迎,卓别林对爱因 斯坦开玩笑说: “大家欢迎我是因为他们都能理解我,大家欢迎你是因为他们都不理解你。 ”

这句话是指: A、绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦 C、人们更崇拜卓别林 4、从经典力学到相对论的发展,说明: ①许多科学成就都是“站在巨人肩膀上”的发现 ②人类对自然界的认识是随着时代的前进而不断发展的 ③人类开始从宏观世界深入微观世界认识客观规律 ④科学的发展是无止境的 A、①②③④ B、①②④ C、①②③ D、②③④ B、相对论有悖与人们的日常生活经验 D、伟大的科学家不如知名艺术家

5、相对论和量子理论的不同在于: A、是现代物理学的基础 B、经历了一个产生、发展和完善的过程 C、包括了相对性原理和光速不变原理的基本原理 D、正确反映了宏观的宇宙世界或微观的粒子世界的规律 6、思维拓展:依据所学知识并结合图片,自主命题并提供参考答案。

红色——代表过去 蓝色——代表未来 黄绿——代表连结过去和未来
对物理学家而言,这个标识象征的是光锥;对一般大众而言常被 看成是沙漏,象征着时间是相对性的

2005 世界物理年

古希腊的亚里士多德认为地球是个正球体,两千年来人们对此 深信不疑。牛顿却根据他的力学,说地球是个扁球体,像只大 桔子

【作业设计】 假如牛顿穿越时空来到 20 世纪初与爱因斯坦、 普朗克相遇, 三人展开学术辩论, 你预测一下他们会怎样辩论?三个小组分别选出代表,各代表一方,展开学术辩论。 【教学反思】 1、恰当而新颖的情景设置能充分调动学生的积极性,开阔学生的思维。 2、发挥学生的主体地位,使之自主探究与合作学习的经验和能力不断提高。 3、采用学生自主、合作、探究这种开放的学习方式,对教师的知识水平、组织才能、调控机 智等多方面提出了更高的要求。作为一名高中教师,需要不断地学习、思考、实践,从而提 高自身的教学综合素质。


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