必修3：现代科学革命 教案1

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

1．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。

2．理解并阐述“物理学革命”与“科学的革命”之间的关系。

3．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

1．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。

2．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

1．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谔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。

2．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

（二）巩固小结：19世纪末20世纪初，物理学的一系列新发现促使相对论和量子理论诞生，相对论和量子力学的确立是物理学革命的高潮，奠定了现代物理学的基础，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，从此，人类历史揭开了新的篇章。

（三）课堂练习：课后阅读与思考、解析与探究

（四）课后作业：课后自我测评

板书

第26课现代科学革命

一、经典物理学的危机

二、相对论的提出

1．相对论的提出及主要内容

2．相对论提出的历史意义

三、量子论的诞生与发展

1．量子论的诞生、发展和量子力学

2．量子论和量子力学的影响

三、拓展性练习

选择题：

（1）爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为①否定了经典力学的绝对时空观②揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性③打破了经典力学体系的局限性④使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界

A①②③B②③④C①③④D①②④

（2）现代物理学的基础是

A牛顿力学B相对论C量子假说D量子理论、相对论

（3）下列表述不正确的是

A牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础

B经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象

C相对论的提出证明经典的物理学是完全错误的

D量子理论使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步

（4）海王星的发现是根据

A哥白尼日心说的推算B牛顿理论的推测

C法拉第演说计算D爱因斯坦对时间、空间属性的揭示

材料解析题：

（5）爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。

请回答：

①“牛顿时代”在物理学上指什么时代？

②有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被摸掉。爱因斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说出你的理由。

简答题：