物理学与人类文明公开课参赛课教案

物理学与人类文明

一、教学三维目标

1、

知识与技能

（1）了解物理学对人类文明、社会进步的影响。

（2）认识物理学在科学中的基础地位。

（3）知道高中物理与初中物理在内容、方法上的主要区别和联系。

（4）知道高中物理学习的基本要求。

2、

过程与方法

（1）通过物理实验，联系社会、生活实例，让学生体会物理对人类文明、社会进步的影响及物理

学的基础地位。 （2）通过实例分析，使学生认识高中物理与初中物理在内容、方法上的区别和联系。

3、情感态度与价值观

（1）全景式地了解物理学与人类文明的方方面面。

（2）物理学与人类文明对社会发展、观念转变的作用和影响，提高科

学素养。

二、教学重难点

1、教学重点

（1）开阔学生视野，引起对高中物理的新鲜感。

（2）介绍高、初中物理的区别，知道怎样学习高中物理。 2、教学难点

（1）

内容多，素材丰富，怎样精选素材引起学生对高中物理的兴趣；

（2）怎样引导学生思考问题，知道如何学习物理知识的方法。

三、教学过程

（一）新课导入

庄子----战国时期接触的思想家。对中国古代哲学的发展具有重要影响。他说过：“判天地之美，析万物之理。”这句话就是我们物理学科的浓缩。物理学是

一门自然学科，它起始于伽利略和牛顿时代。进过三个多世纪的发展，它已经成为一门有众多分支、令人尊敬和热爱的基础学科。它是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。

下面，我们通过实例来深入了解一下物理学的基础地位和对社会进步，人类文明的推动作用。

（二）教学内容

一、思考：物理学研究什么？

物理学是研究物质结构和运动基本规律的学科。物理学有许多分支，如力学、热学、电磁学、光学、统计物理学、量子力学、原子与原子核物理学、固体物理、粒子物理、凝聚态物理、陶瓷物理等等。物理学的研究范围是非常广阔的。

1、从时间尺度来看

现代标准宇宙模型告诉我们，宇宙是在100亿年前的一次大爆炸中形成的。以秒为单位，宇宙的年龄约为1018S的数量级。

研究质子、中子、电子、光子等微观粒子运动规律的物理学是粒子物理。在常见的粒子中，质子、光子、电子是稳定的，其余的都不稳定，即粒子经过一定时间就衰变为其它粒子了。粒子从产生到衰变间存在的平均时间，叫粒子的寿命。有一种粒子的寿命为10-25S。

注意：时间尺度：10-25S-1018S 2、从空间尺度来看

物理学的最小研究对象是数量级约为10-15m的微观粒子，最大的研究对象是数量级约为（1026-1027）m的宇宙。图-3为物质世界的空间尺度，共跨越了42-43个数量级。物

二、理学与其它科学技术

图-3：物质世界的空间尺度

1、物理学与日常生活：电视机显像管等；

2、物理学与医学：CT、放射治疗等；

3、电子与计算机技术：主机、半导体芯

片等；

4、激光技术：光彩夺目的舞台激光束、

激光遥控等；

5、物理学与交通：磁悬浮列车等；

6、物理学与纳米技术：使人类在材料科 学的研究中迈出了极其重要的一步。

扫描隧道显微镜显示原子尺度的图样将48个Fe原子在Cu的表面排列成直径为14.3nm的圆圈构成一个“量子围栏”

超导磁悬

7、物理学与生命技术：DNA双螺旋结构的测定等；

8、航天与空间技术：卫星的发射，探测等；

9、物理学与军事：核能、原子弹等的利用；

三、物理学与社会进步：三次工业革命

第一次工业革命（18世纪60年代）：蒸汽时代

1、发展特征:①大机器生产取代手工生产

②从棉纺织业部门开始

③从发明和使用机器开始，发明者多为熟练的工人、技师等

④以英国为中心向其他国家扩展

⑤人类进入蒸汽时代

⑥以技术为主，科学与技术还没有紧密结合。

2、重要影响:①经济上：极大提高了生产力，巩固了资本主义各国的统治基础，加快了城市化进程，资本主义世界市场形成

②政治上：社会结构发生重大变革，形成工业资产阶级和无产阶级的对立，工人运动逐渐兴起

③国际关系上：密切了世界各地之间的联系，确立了资本主义对世界的统治，列强加紧扩张，使东方从属于西方

④思想文化上：自由主义、民族主义、社会主义思潮兴起；出现批判现实主义文学和艺术等形式。

第二次工业革命（19世纪70年代）：电气时代

1、发展特征:①自然科学开始同技术生产紧密结合起来，在推动生产力发展方面发挥更为重要的作用②几乎同时发生在几个先进的资本主义国家，超出一国的范围③有些资本主义国家两次工业革命是交叉进行的。

2、重要影响: ①垄断组织产生，主要资本主义国家进入帝国主义阶段

②生产力提高，资本主义经济发展速度加快，人类进入电气时代

③政治、经济发展不平衡，争夺激烈，导致一战爆发

④工人运动发展和马克思主义发展，产生列宁主义

⑤资本主义国家加紧对外扩张和瓜分世界，亚非拉民族解放运动出现新高潮

⑥资本主义世界体系形成，科学化管理兴起。

第三次工业革命（20世纪四五十年代）:信息时代

1、发展特征:①科学技术在推动生产力的发展方面起着越来越重要的作用②科学和技术密切结合，相互促进③科学技术各个领域之间相互渗透。

2、重要影响:①推动了社会生产力的发展

②促进了社会经济结构和社会生活结构的变化

③推动了国际经济格局的调整

④加速了社会生活的现代化和全球化趋势

⑤促进了武器的急剧变革和军事战略的调整

⑥对社会文化生活和思想理论产生了影响。

四、物理学与思维观念

物理学极大地丰富了人类对物质世界的认识，也改变和扩展着人类的思维方式。物理学的每一个重大进展，都是人类思维观念进步的伟大阶梯。

物理学与思维观念一：地心说----日心说

盖天说 地心说 日心说 辽翰的宇宙

物理学与思维观念二：蝴蝶效应

1750年哈雷预言了它的回归时间为76年1750年哈雷预言了它的回归时间为76年，形成了“机械决定论”的思维方式。

洛仑兹提出“蝴蝶效应”：一只蝴蝶在巴西扇动翅膀，有可能在美国得克萨斯引起一场龙卷风。

洛伦兹的理论动摇了长期在人们头脑中占主导地位的“机械决定论”的思维方式。

物理学与思维观念三：科学也是一把双刃剑

原子核物理学的进展，使人类直接利用射线与核能成为现实。原子能的开发

利用，推动了社会发展，但使人类面临着核战争、核污染的威胁。

五、物理学的未来：物理前沿

1、宇宙与物质结构，生命起源

2、中微子振荡及中微子其他特性研究

3、宇宙背景辐射研究

4、激光点阵导致量子相变

5、光子晶体自组装：探求光学线路代替电子线路

6、量子信息处理

7、夸克粒子

六、初高中物理的差异

1.初高中物理知识联系不大，从零开始。

初中物理知识的简单性，决定了学生在学习中较多运用记忆方法掌握知识，对理解、分析方法使用的程度要求不高；高中物理知识的复杂性，决定了学生在学习中需要以理解、分析、归纳为主的方法来进行学习。同时，还需“形成物理学思想”，寻找物理课学习的门路。

2.注意学习方法的转变

（1）初中物理的学习，学生习惯于教师的(知识)传授。在学习中，学生对知识点的理解停留在“简单问题”的“简单理解”上；高中物理的学习则要求学生独立地在老师的指导下获取知识。要求学生要能(把课本作为工具)形成“自主学习”习惯，更要求学生在学习中学会多层次、多角度的逻辑分析，学会寻找知识点的“连续性”关系。 （2）高中物理习题的求解，要求学生在数学工具使用上学会用数学语言表示物理问题，学会数学工具的灵活运用，实现大量定量分析的自如化。

七、严谨

实验：精确、定量

理论：正确、计算精确、推理逻辑

语言：精确、简洁、条理清晰