《影響世界發(fā)展進(jìn)程的科學(xué)巨人》參考教案

1、PAGE13二影響世界發(fā)展進(jìn)程的科學(xué)巨人【課標(biāo)要求】了解牛頓、愛因斯坦等人的成長(zhǎng)歷程及主要科學(xué)成就，認(rèn)識(shí)他們?cè)谏鐣?huì)發(fā)展中的作用?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：了解牛頓、愛因斯坦成長(zhǎng)的歷程及主要科學(xué)成就，認(rèn)識(shí)他們對(duì)科學(xué)及社會(huì)發(fā)展所產(chǎn)生的巨大推動(dòng)作用。難點(diǎn)：正確理解科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展的辯證關(guān)系?！窘虒W(xué)過程】一、牛頓：宇宙定律的發(fā)現(xiàn)者英國(guó)詩人波普曾經(jīng)這樣寫道：自然界和自然規(guī)律，隱藏在黑暗中，上帝說：讓牛頓出生吧！于是，一切都變得光明。有一天，牛頓在茶園里思考引力問題的時(shí)候，一個(gè)蘋果從樹上落下來。受到蘋果落地的啟發(fā)，牛頓心中豁然開朗：為什么蘋果總是垂直落向地面呢為什么蘋果不向外側(cè)或向上運(yùn)動(dòng)，而總是向著地球中心運(yùn)

2、動(dòng)呢這肯定是有一個(gè)向下的力拉著它，而且這個(gè)向下的拉力必須指向地球中心，而不是指向地球的其他部分，所以蘋果總是垂直下落，或者總是朝向地球的中心。蘋果砸頭居然砸出了偉大的萬有引力定律，真是得來全不費(fèi)功夫！牛頓真有這么好的天賦嗎在靈感突發(fā)的背后又隱含著多少心血和汗水、思考與探索（一）、牛頓成長(zhǎng)歷程1、少年時(shí)代：出生在英格蘭的自耕農(nóng)家庭，喜歡讀書、沉思、做實(shí)驗(yàn)2、大學(xué)時(shí)代：1661年，牛頓進(jìn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院。在大學(xué)階段，得到巴羅教授的賞識(shí)和指導(dǎo)，被引進(jìn)近代自然科學(xué)的殿堂，后為研究生。1665年，大學(xué)畢業(yè)后留在大學(xué)研究室。3、鄉(xiāng)下時(shí)光：在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的思考，為其一生的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。被

3、稱為“近代科學(xué)開創(chuàng)者”的牛頓為人類社會(huì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。他的科學(xué)成就為現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。（二）、牛頓的科學(xué)成就1、物理學(xué)：創(chuàng)立經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容：萬有引力定律和牛頓三大定律（慣性定律、加速度定律、作用與反作用力定律）意義：（1）牛頓力學(xué)體系完成了物理學(xué)發(fā)展史上第一次大綜合，其標(biāo)志就是他于1687年所發(fā)表的巨著自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理。（2）人們把牛頓力學(xué)體系的建立當(dāng)作近代科學(xué)體系形成的標(biāo)志。（3）為近代天文學(xué)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)以后的天體研究起了極大的推動(dòng)作用；另外，牛頓力學(xué)理論能夠預(yù)見新的物理現(xiàn)象，并能以天文觀測(cè)或試驗(yàn)論證其正確性，如：海王星的發(fā)現(xiàn)過程。2、天文學(xué)：牛頓用萬有引力定

4、律說明，天上的星體運(yùn)動(dòng)和地面上的物體運(yùn)動(dòng)都受到力學(xué)規(guī)律的支配，并采用數(shù)學(xué)的方法，精確地計(jì)算和解決天體運(yùn)動(dòng)問題。3、數(shù)學(xué)：發(fā)現(xiàn)二次項(xiàng)定理，創(chuàng)立了微積分，開辟了數(shù)學(xué)新紀(jì)元。4、光學(xué)：牛頓發(fā)現(xiàn)白光是由各種不同顏色的光組成的。他制成第一架反射望遠(yuǎn)鏡，提出了光的“微粒說”。牛頓獲得巨大成就的原因主觀條件：善于思考與觀察的學(xué)習(xí)習(xí)慣；虛心好學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度；嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度；科學(xué)的研究方法；勤奮的探索精神；善于吸收前人的研究成果（“如果說我看得遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟稀崩纾嘿だ?、開普勒、笛卡爾）客觀條件：西歐思想解放運(yùn)動(dòng)提供思想基礎(chǔ)；英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命的洗禮；前人的研究成果為牛頓提供很好的條件；社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)

5、展為理論研究提供物質(zhì)基礎(chǔ)又對(duì)理論發(fā)展提出迫切要求。（結(jié)合課本155頁的學(xué)習(xí)思考：17世紀(jì)中期，歐洲歷史正處于一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)折和變化時(shí)期。當(dāng)時(shí)英國(guó)正處在資產(chǎn)階級(jí)革命的風(fēng)暴中；歐洲的啟蒙運(yùn)動(dòng)也在發(fā)動(dòng)階段。而在自然科學(xué)方面，哥白尼的“太陽中心說”，伽利略的自由落體定律和加速度概念，開普勒、布魯諾、培根等科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，都預(yù)示著科學(xué)界一個(gè)革命時(shí)代的來臨。）（三）、晚年的牛頓1、政治地位提高：1689年，他被選為英國(guó)議會(huì)中的大學(xué)代表，后被封為貴族。2、興趣轉(zhuǎn)變：轉(zhuǎn)向政治、神學(xué)等問題40歲以后，他把興趣逐漸轉(zhuǎn)向政治、化學(xué)（賤金屬變成黃金）、神學(xué)問題，寫了近200萬言的著作，毫無價(jià)值。晚年的牛頓開始致力于對(duì)神學(xué)

6、的研究，他否定哲學(xué)的指導(dǎo)作用，虔誠(chéng)地相信上帝，埋頭于寫以神學(xué)為題材的著作。當(dāng)他遇到難以解釋的天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，竟提出了“神是第一推動(dòng)力”的謬論。他說：“上帝統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏他、崇拜他。”3、逝世：1727年在倫敦逝世，被安葬在威斯敏斯特大教堂他在辭世之前曾簡(jiǎn)短地評(píng)價(jià)過自己：“我不知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個(gè)在海邊玩耍的孩子，不時(shí)為發(fā)現(xiàn)比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現(xiàn)在我面前的浩瀚的真理海洋，卻全然沒有發(fā)現(xiàn)?！庇?guó)著名詩人在他的墓碑上鐫刻著銘言：讓人們歡呼這樣一位多么偉大的巨匠，人類榮耀曾經(jīng)因他而在世界上存在過。1942年愛因斯坦為紀(jì)念牛頓誕生300周

7、年而寫的文章，對(duì)牛頓的一生作如下的評(píng)價(jià)：“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭(zhēng)的舞臺(tái)上一幕才能理解他?！遍喿x教材，結(jié)合以上材料，就應(yīng)該怎樣評(píng)價(jià)牛頓談?wù)勀愕目捶?。（四）評(píng)價(jià)牛頓“金無足赤，人無完人”，瑕不掩瑜。牛頓終歸是偉大的牛頓，他的科學(xué)貢獻(xiàn)將永載史冊(cè)。牛頓是英國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家和自然哲學(xué)家，是經(jīng)典力學(xué)建立者，是近代科學(xué)之父；他創(chuàng)建了經(jīng)典力學(xué)的理論體系，在光學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)研究方面也做出劃時(shí)代發(fā)明和發(fā)現(xiàn)；牛頓是17世紀(jì)科學(xué)革命中所涌現(xiàn)出來最偉大的科學(xué)家，也是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。二、愛因斯坦：追尋空間和時(shí)間的本質(zhì)成長(zhǎng)經(jīng)歷1、出生：1879年出生在德國(guó)一個(gè)經(jīng)營(yíng)電器作坊的猶太人家庭

8、中。2、中學(xué)：因厭惡德國(guó)學(xué)校的軍國(guó)主義教育，自動(dòng)放棄學(xué)籍和德國(guó)國(guó)籍，只身去了意大利米蘭。3、大學(xué)：1896年，進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)物理學(xué)，畢業(yè)后利用業(yè)余時(shí)間開展科學(xué)研究4、工作：擔(dān)任瑞士伯爾尼專利局技術(shù)員。5、逝世：1955年，病逝。（二）科學(xué)成就1、創(chuàng)立狹義相對(duì)論（1905年提出）狹義相對(duì)論認(rèn)為時(shí)間不是絕對(duì)的（即固定不變的）。愛因斯坦指出，隨著物體（觀察者所見到的）線性運(yùn)動(dòng)速度的加快，時(shí)間會(huì)變慢。使用同步原子鐘已證實(shí)了這個(gè)結(jié)論的正確性，將一個(gè)鐘表留在地面上，而攜帶另一個(gè)以很快速度移動(dòng)（如在噴氣式飛機(jī)上），隨后進(jìn)行比較，靜止的鐘表總比另一個(gè)稍微快一點(diǎn)。什么是狹義相對(duì)論相對(duì)論的例子：一卷錄音帶，如果在地

9、面上播放需要一個(gè)小時(shí)；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測(cè)定也是一個(gè)小時(shí)。但是由地面上的人員，來測(cè)定在宇宙飛船中播放的時(shí)間呢根據(jù)牛頓的理論，因?yàn)闀r(shí)間是絕對(duì)的，所以也是一小時(shí)；但是愛因斯坦的理論則認(rèn)為應(yīng)該是一個(gè)多小時(shí)，因?yàn)闀r(shí)間是相對(duì)的，在不同速度下測(cè)量時(shí)間，長(zhǎng)度是不一樣的。愛因斯坦1905年提出的相對(duì)論，后來稱作狹義相對(duì)論，以光速永不改變、相對(duì)性原則來推論，得到“時(shí)間”會(huì)因速度快慢而改變的結(jié)論。2、廣義相對(duì)論（1916年提出）1915年，愛因斯坦發(fā)表了他的廣義相對(duì)論。他解釋了引力作用和加速度作用沒有差別的原因。他還解釋了引力是如何和時(shí)空彎曲聯(lián)系起來的，利用數(shù)學(xué)，愛因斯坦指出物體使周圍空間

10、、時(shí)間彎曲，在物體具有很大的相對(duì)質(zhì)量（例如一顆恒星）時(shí)，這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過的任何其它事物，即使是光線，改變路徑。意義：相對(duì)論的創(chuàng)立為人們認(rèn)識(shí)宏觀宇宙打開了一扇新的窗口，它與量子理論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱，奠定了現(xiàn)代物理學(xué)的基礎(chǔ)，為物理學(xué)的發(fā)展帶來革命性的變化?！跋鄬?duì)論”妙解：有一次，群眾包圍了從德國(guó)移居美國(guó)的科學(xué)家愛因斯坦的住宅，要他用“最簡(jiǎn)單的話”解釋清楚他的“相對(duì)論”。當(dāng)時(shí)，據(jù)說全世界只有幾個(gè)高明的科學(xué)家看得懂他關(guān)于“相對(duì)論”的著作。愛因斯坦走出住宅，對(duì)大家說：“比方這么說你同你最親的人坐在火爐邊，一個(gè)鐘頭過去了，你覺得好像只過了5分鐘！反過來，你一個(gè)人孤孤單單地坐在熱氣逼人

11、的火爐邊，只過了5分鐘，但你卻像坐了一個(gè)小時(shí)。唔，這就是相對(duì)論！”時(shí)間與永恒：由于相對(duì)論的觀點(diǎn)與人們的日常經(jīng)驗(yàn)不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對(duì)論從一開始就受到包括一些科學(xué)家在內(nèi)的很多人的反對(duì)。1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，當(dāng)時(shí)不少德國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者威脅說，如果給相對(duì)論授獎(jiǎng)，他們就要退回已獲得的獎(jiǎng)?wù)拢Y(jié)果評(píng)選委員會(huì)只好讓愛因斯坦作為光電效應(yīng)理論的建立者得獎(jiǎng)，相對(duì)論始終沒有獲得諾貝爾獎(jiǎng)。但相對(duì)論在物理學(xué)上卻非常合理且為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。上述現(xiàn)象說明了什么問題給我們什么啟發(fā)說明：像許多事物一樣，科學(xué)的發(fā)展道路也并非一帆風(fēng)順，往往會(huì)遇到很多阻力。啟示：要敢于懷疑常識(shí)，勇于創(chuàng)新，因?yàn)榧词股钪辛?xí)以為常

12、、看起來無懈可擊的規(guī)律也可能是不科學(xué)的。接下來我們通過幾個(gè)例子讓同學(xué)們了解愛因斯坦的科學(xué)理論在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。電腦顯示器：在短促的瞬間，電子顯像在顯示屏上這正好符合愛因斯坦的狹義相對(duì)論。精準(zhǔn)的激光：當(dāng)你到超市購(gòu)物，你手里的每一件商品條形碼也得益于愛因斯坦的激光理論，只有激光才能準(zhǔn)確讀出條形碼中的編碼。數(shù)碼相機(jī)：假期你和家人輕松郊游。當(dāng)你打開數(shù)碼相機(jī)，準(zhǔn)備攝下家人溫馨的笑容時(shí)，要先感謝愛因斯坦。從鏡頭飛進(jìn)來的光子會(huì)把半導(dǎo)體里的電子擠走，這同樣利用了光電效應(yīng)?？刂芚射線的能量：你長(zhǎng)了一個(gè)腫瘤，幸虧是良性的，但因長(zhǎng)在胸腺上，手術(shù)后需要放射治療。醫(yī)生在為你實(shí)施放射治療前，需要估計(jì)X射線可能對(duì)你細(xì)胞造

13、成的傷害，根據(jù)就是愛因斯坦的E=mc2（即能量=質(zhì)量乘光速平方）。據(jù)此理論人們?cè)斐鲈訌?、氫彈的同時(shí)，也治好你的胸腺瘤。3、在物理學(xué)其他領(lǐng)域也有很大貢獻(xiàn)：質(zhì)能關(guān)系、量子統(tǒng)計(jì)、光子理論（三）、捍衛(wèi)和平愛因斯坦一心希望科學(xué)造福于人類，但他卻目睹了科學(xué)技術(shù)在兩次世界大戰(zhàn)中所造成的巨大破壞。因此，他認(rèn)為戰(zhàn)爭(zhēng)與和平的問題是當(dāng)代的首要問題，除科研成果之外，他一生中發(fā)表得最多的也是這方面的言論。1939年8月2日，愛因斯坦出于對(duì)人類命運(yùn)的極大關(guān)注，寫信給羅斯?？偨y(tǒng)，建議美國(guó)務(wù)必?fù)屧诜ㄎ魉沟聡?guó)之前制造出原子彈。1945年8月，美國(guó)先后在日本的廣島、長(zhǎng)崎投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對(duì)無辜平民的傷害

14、也同樣令全世界震驚。愛因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認(rèn)一生最大錯(cuò)誤就是建議研制原子彈。愛因斯坦想依靠原子彈戰(zhàn)勝法西斯國(guó)家，結(jié)束戰(zhàn)爭(zhēng)，但原子彈完成它的使命后，他本身又成為嚴(yán)重威脅人類安全的因素。他痛心地說：“早知如此，我寧可當(dāng)個(gè)修表匠！”。戰(zhàn)后，愛因斯坦為開展反對(duì)核戰(zhàn)爭(zhēng)的和平運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了不懈斗爭(zhēng)。他說過一句很有名的話：我不知道第三次世界大戰(zhàn)用什么武器，但是第四次世界大戰(zhàn)人們將只會(huì)用木棒和石頭打仗了。愛因斯坦從這件事中，我們能得到什么啟發(fā)我們應(yīng)如何對(duì)待科學(xué)的發(fā)展科學(xué)的雙重性科學(xué)技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟?，推動(dòng)生產(chǎn)力水平的提高，但如果運(yùn)用不當(dāng)，也能危害人類，成為毀滅人類的力量。今天科學(xué)技術(shù)的威力不得不讓我們關(guān)注科技利用