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第七单元 近代以来世界的科学历程 单元引言分析 本单元教材引言主要介绍了近代以来自然科学的发展概况，包括三部分内容。 第一部分着重指出文艺复兴以来，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，在数学、生物学、物理学、化学等众多领域，理论研究取得了很多划时代的成果。指出了人类历史的三次科技革命的影响，尤其是以信息技术为代表的第三次科技革命的影响。 第二部分提出了本单元的学习要点，包括四个方面：经典力学的主要内容，进化论的主要观点，相对论和量子论的主要内容以及三次科技革命。 第三部分主要指出，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、执着追求的科学精神。 一、教学目标 经典力学的重要奠基者──伽利略 伽利略的发现以及他开始的科学研究方法，标志着物理学的真正开端 16世纪末17世纪初物理学方面取得突出成就的历史条件 思考“日心说”与“地心说”相比的进步性 科学真理需要勇于探索、执着追求的精神 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 经典力学的建立 牛顿力学体系即经典力学体系的建立;海王星、冥王星的发现;经典力学体系的建立标志着近代科学的形成 探究经典力学体系的特点、影响 问题探究 从经典力学到相对论 1905年爱因斯坦提出了狭义相对论和光速不变原理;1916年他完成了广义相对论的最终形式 相对论和量子论诞生的原因、意义 历史比较 量子论的诞生与发展 普朗克量子论的诞生;爱因斯坦推动了量子论的发展 归纳量子论的发展过程 问题探究 二、教材分析和教学建议 伽利略对物理学发展的重大贡献;经典力学的建立;相对论的提出;量子论的诞生。 难点 物理学各阶段发展的原因;对科学发展创新性的理解。 教材内容分析与建议 本课教材主要从四个方面向学生介绍物理学从16世纪末17世纪初到19世纪末20世纪初的重大成就：经典力学的重要奠基者──伽利略、经典力学的建立、从经典力学到相对论、量子论的诞生与发展。这一时期物理学方面的文字、图片、人物介绍等资料比较丰富，教师可以适当补充一些资料，提高学生学习的兴趣。 本课引言文字介绍了意大利物理学家伽利略通过实验证实匀加速运动定律。 第一目“经典力学的重要奠基者──伽利略”，教材主要介绍了16世纪末17世纪初物理学的发展情况。教材主要写了三方面内容： (1)背景 由于伽利略和文艺复兴时期近代科学的产生有着直接的联系，建议教师在本目教学时首先让学生回顾文艺复兴时期近代科学产生的背景，把本目内容放在这种背景下，有助于学生深入理解伽利略进行研究科学的手段和取得的成就。 16世纪末17世纪初，随着文艺复兴运动的扩展和人的思想的解放，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。他将科学实验与数学相结合，进行科学研究，并强调追究事物之间的数学关系。 (2)伽利略对物理学、天文学发展做出的重大贡献及意义 建议教师在教学中充分利用本课教材中的引言部分和【历史纵横】部分文字，应用比较的方法，让学生深入理解和掌握伽利略对物理学做出的贡献。 希腊学者亚里士多德认为地球上的物体运动有天然运动和受迫运动。他认为物体的受迫运动是推动者加于被推动者的，推动者一旦停止推动，运动就会立即停止。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。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。 (3)伽利略在天文学方面的贡献及影响 本目涉及到了天文学领域的知识，建议教师在教学本目时利用教材中有关哥白尼“日心说”的【学思之窗】这段文字，让学生进行阅读。 中世纪流行的天文学观点是托勒密的“地球中心说”，它认为地球是宇宙的中央，日月星辰都围绕地球运行。文艺复兴运动时期波兰科学家哥白尼提出“太阳中心说”，并写成《天体运行论》。他提出太阳是宇宙的中心，地球不过是围绕太阳运行并能自转的一颗普通行星而已。这就揭穿了所谓“上帝赋予地球特殊地位”的说法，摧毁了上帝创造世界的谬论。 意大利科学家伽利略对哥白尼学说的传播和天文学的发展做出了重要贡献。他自创了用以观察天体的第一架望远镜，从望远镜里他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。 第二目“经典力学的建立”，本目教材介绍了17～18世纪物理学的发展情况，即经典力学的建立。建议教师在教学中从四个方面把握教材。 (1)经典力学建立的背景及概况。 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。这除了由于工场手工业时期经济上的需要之外，也是因为力学研究的对象最直接，它抛开物体的物理、化学性质只把它作为一个质量的实体来看待。在经典力学领域中，最重要的成就是万有引力定律和运动三定律的发现，这些成就构成了经典力学的基本内容。在经典力学的建立中，曾有许多科学家为之付出心血，牛顿则是其中的集大成者，故经典力学又称牛顿力学。 (2)经典力学建立的标志。 经典力学建立的标志是牛顿确立的万有引力定律和运动三大定律。牛顿在数学、光学等领域均有重大贡献，最重要的是在力学方面。他在力学方面的贡献之一是确立了万有引力定律。这个定律说明，任何两个物体之间都有引力存在。这个引力与彼此吸引的物体的质量体积成正比，而与两物体间距离的平方成反比。万有引力定律总结了此前一个半世纪的科学发明并用精确的数学术语把它们连结起来了。此外，牛顿还确立了著名的运动三定律，即惯性定律、比例定律(即加速度与力成正比)、作用和反作用相等定律。运动三定律是经典物理学的基础。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，对大至宇宙天体，小至光的微粒的一切物体在真空中或在有阻力的介质中的运动，全部应用运动三定律和万有引力定律给予了说明，把自然界中的一切力学现象都囊括在他的力学体系之中。《自然哲学的数学原理》一书的出版标志着经典力学的成熟。牛顿力学在科学史上的意义表现在它把天上和地上的运动统一起来，把万有引力定律和运动三定律视为宇宙间一切力学运动有普遍规律，从力学的角度证明了自然界的统一性，实现了人类自然界认识的第一次综合。 (3)经典力学的显著特征 最显著的特征之一就是注重实验，实验可以进一步揭示客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。另一个显著特征是它的数学化，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。 (4)经典力学的影响 牛顿三大运动定律和万有引力定律建立后，光学、电磁学等与力学的进一步统一，大大推动了物理学的发展。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。 (责任编辑：admin) |