物理学与人类文明优质课教学设计

教 案

绪论

物理学与人类文明

整体设计

绪论课是高中第一堂物理课，也是一堂重要的课。对于学过初中物理又将开始学习高中物理的学生来说，对物理是一门重要的和有用的学科应该有一定的认识。他们既对高中物理的学习内容和学习方法充满好奇，又因很多学生听说过“高中物理比初中物理要难学”这种说法，对能否学好高中物理有一定的担心。绪论课的教学设计一方面考虑开阔学生视野、对高中物理有新鲜感，另一方面又考虑到学生的可接受性，同时对学生最关心的高中物理怎样学习的问题，给出一定的指导。

教学目标：

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与方法上的区别。

4．知道高中物理学习的基本要求。

教学内容：

1．什么是物理学

2．物理学与人类文明

3．物理学的未来

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教 案4．怎样学好物理学

教学重点：

1．物理学与人类文明

2．怎样学好物理学

教学难点：

物理学与人类文明

教学方法：讲授

时间安排：1课时

教学过程

导入新课：

同学们好，祝贺大家升入高中阶段的学习，我是你们的物理老师，杨军。很高兴能教你们的物理课，我愿意和大家一起努力，为实现你们的理想目标而共同奋斗。我们已经进行了两年的物理课学习，那么，究竟什么是物理学，为什么要学习物理学，怎样才能学好物理学呢？为了解决这些问题，我们今天上一节绪论课。在这节课里，我们一共讲四个问题：

一、什么是物理学

二、物理学与人类文明

三、物理学的未来

四、怎样学好物理学

推进新课：

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教 案一、什么是物理学

物理学是一门基础自然科学，它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用，最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。

分别展示与研究内容相关的代表图片：氯原子结构图（基本机构）、太阳系的模型（相互作用）、超导磁悬浮列车（运动规律）、回旋加速器（实验手段）。

现代意义上的物理学起始于伽利略与牛顿的年代。经过三个多世纪的发展，如今物理学已经成为有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础科学。

物理学的研究范围极其广泛，从空间尺度看，物理学的研究对象从1015m的基本粒子到1026~1027m的宇宙，一共跨越了41~42个数量级。从时间上看，从1025s的基本粒子的寿命，到1018s的宇宙年龄，共跨越了43~44个数量级。因此，说物理学是关于“万物之理”的学问并不为过。

对于高中阶段的学习，主要内容可以分为力、热、光、电、原子物理五个部分。

力学：主要研究力和运动的关系。重点学习牛顿运动定律和机械能。

热学：主要研究分子动理论和气体的热学性质。

光学：主要研究光的传播规律和光的本性。

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教 案电路欧姆定律和电磁感应定律。

电磁学：主要研究电场、电路、磁场和电磁感应。重点学习闭合原子物理：主要研究原子和原子核的组成与变化。

虽然从内容上看，高中和初中的学习内容差不多，但是在知识的深度和广度上增加了，各方面的要求也提高了。初中物理的学习主要针对具体的问题进行研究，高中物理的学习则强调抽象思维能力；初中物理在研究物理现象时侧重定性分析，而高中则主要侧重定量计算。

二、物理学与人类文明

（一）物理学与基础科学

物理学作为一门基础自然科学，一方面，它需要吸收其它一切有用的知识来为自己服务，另一方面，物理学的研究发展也为其它基础科学的发展带来了生机。

数学：为解决变速运动的路程以及变力做功等问题，牛顿发明了微积分发明；狄拉克率先在物理学中引进了δ函数……

化学：卢瑟福利用α粒子的散射实验给出了原子结构，对化合价以及化学键的解释也功不可没……

生物：1953年，生物学家沃生和物理学家克里克利用X射线衍射的方法在卡文迪许实验室成功地测定了DNA的双螺旋结构，揭开了生命科学的重大篇章……

天文：现代的太空望远镜等高技术手段大大开拓了天文观测的界

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限，现代的理论物理学对宇宙的演化给出了更加科学的解释……

地理：现代遥感技术在地理测绘中大显身手……

（二）物理学与高新技术

航天技术：很早的时候，我们的祖先就有了“嫦娥奔月”的美好愿望，后来在鸟儿能够自由自在飞翔的启发下，不少人开始进军太空的探索。有人为了能够上天，在椅子下面绑上火箭，最后被摔得粉身碎骨。经典力学建立以来，人们终于找到了正确的途径，先后制成了飞机，接着又实现了载人飞行。

新能源技术：现在全世界面临着严重的能源危机。为了缓解甚至克服能源危机带来的危害，我们一方面要节约能源，更重要的我们要想办法开发新能源。根据原子核物理的知识，人们先后制成了原子弹和氢弹，影响了世界军事力量的格局。现在，人们已经能广泛地和平利用核裂变的的能量，建立起了许多核电站，向世界源源不断的输送电能。和平利用聚变能量的研究也取得重大成功，我国科学家研制出了被称为“人造太阳”的托克马克装置。

新材料技术：量子力学的创立，使人们对物质的研究进入微观领域。20世纪90年代发展起来的纳米科技，使人们可以按照自己的需要去设计并重新排列原子或原子团，使其具有人们希望的特性。这使人类在材料科学的研究中迈出了及其重要的一步。利用纳米科技所制造的炭纳米管，其重量是钢的六分之一，强度却是钢的10~100倍。

激光技术：在爱因斯坦受激辐射理论的指导下，物理学家梅曼在

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1960年制造出世界上第一台激光器。激光物理的进展使激光在先进制造业、医疗技术和国防工业中的应用大显神通。

超导技术：当温度低于超导转变点时，超导体具有完全抗磁性，下方的超导体如同一块和上方的永磁体同极相对的磁铁一样，使永磁体片漂浮起来。20世纪80年代，高温超导的研究取得重大突破，为超导的实际应用开辟了道路。目前，超导磁悬浮列车已进入人们的生活。

（三）物理学与社会进步

由于物理学的发展孕育了技术的进步，极大的提高了生产力，促进了物质生产的繁荣，改变了人们的生产和生活方式，从而从根本上推动了社会的进步。

18世纪中叶，由于牛顿力学的建立以及热学理论的进步，蒸汽机得到改进和广泛应用，促进了手工生产向机械化大生产的转变，并使陆上和海上大规模的长途运输成为可能，从而开创了工业革命的辉煌篇章，深刻影响了世界的格局。

到了19世纪后半叶，在电磁学研究的基础上，电力工业逐渐发展起来，发电机、电动机、电灯、电话、电报、电影等等相继出现，这一切使得电力成为一种新的能源，并成为工业发展的主要动力。电气工业迅速发展，使人类的生活更加丰富多彩。

第二次世界大战结束以后，在量子力学理论的指导下，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，触发了第三次产业革命，计

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算机的应用和互联网的建立以及光纤通信使世界开始进入信息时代，大大缩短了空间的距离，使得世界被称为“地球村”。

（四）物理学与思维观念

物理学的进步不仅极大地丰富了人类对物质世界的认识，也深刻改变和扩展着人类的思维方式。

我国古代就有“天圆地方”的说法，认为地球是宇宙的中心，古希腊的托勒密就是地心说的典型代表。到了16世纪，哥白尼提出了“日心说”，

改变了那个时代人类对宇宙的认识。现代天文观测发现，太阳也不是宇宙的中心，整个太阳系也在围绕银河系的中心在旋转着，人们认识到整个宇宙可能是没有边界的，所以可能也就不存在一个真正的中心。

牛顿力学建立以后，人们不仅在理论上成功地预测了海王星和冥王星的存在，还能精确地预言哈雷彗星每76年回归地球一次。这些巨大的成功表明，在知道物体的受力情况和初始条件的的情况下，就可以求出物体在任何时刻的位置和速度。由此，人们形成了“机械决定论”的思维方式。很自然地，人们梦想对天气也能做同样的预报。20世纪60年代，美国气象学家洛仑兹的研究揭示了复杂系统的行为对微小初值差异的敏感依赖性，从而断言长期天气预报不可能实现。他有一句名言说：“一直蝴蝶在巴西扇动翅膀，有可能在美国德克萨斯引起一场龙卷风”，被形象地称为蝴蝶效应。这就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。现代量子力学理

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教 案三、物理学的未来

论表明，微观粒子的行为本质上就是概率性的。

物理学还有没有发现的真理吗？物理学目前的研究重点是什么？

19世纪下半叶，以经典力学、热力学、统计物理学和经典电动力学为主要内容的物理学，几乎能解释当时已知的所有物理现象。因此，当20世纪第一个春天来临之际，久负盛名的物理学家，被英王授予“开尔文勋爵”的威廉·汤姆孙在《新春献词》中踌躇满志地宣告：“科学大厦已经基本建成……后辈物理学家只需做一些零碎的修补工作就行了。”其实，这种认为物理学真理已经全部被发现了，物理学的研究没有前途的思想在当时的物理学界已经十分流行。然而，在20世纪，物理学捷报频传，大放异彩，重大发现此起彼伏，从未停止。（见教材第6页的表0-1）。

那么是不是20世纪的这些重大发现已经掘完了物理学的最后一桶金呢？诺贝尔奖获得者，法国著名物理学家在《物理学的未来》一文中说：

我们的知识越是发展，自然就越是以其多种表现证明它拥有无尽的财富；甚至在很先进的科学领域，如物理学，我们也没有理由认为我们已经“耗尽”了自然财富，或者认为我们已经接近完整地掌握了自然界的全部财富。 事实正是这样，如果把我们所知道的知识比作一个圆，圆的外面

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就是我们还没有发现的真理。当我们知道的真理越多，圆就越大，我们就会发现我们所不知道的东西就越多。因此，真理的追求是永无止境的。

四、如何学好物理学

1、树立信心、培养兴趣

很多同学可能都觉得物理学难学，从而对物理学产生了畏惧心里。其实，物理学研究的是事物的规律，因此，它是最有条理的，只要我们找到了这个规律，我们就可以战胜物理学。

兴趣是最好的老师。有了兴趣，才愿意学习，愿意学习，才能找到学习的乐趣，有了乐趣，长期坚持，就产生了较稳定的学习兴趣。把学习变成一种自觉的行为，是成长生涯中必不可缺少的一件事。经日积月累，终会有所成效。

2、认真阅读，学会自学

学好物理，要认真阅读物理课本。物理知识全在课本中。重要的概念和规律都用黑体字标出，其中每个词语都经过科学家的反复推敲，必须逐字逐句加以理解。阅读课本时，要抓住关键词语，弄清语句间的逻辑顺序和因果关系，领会文章段落所表达的物理内容，掌握课本叙述物理问题的表达方法。学习物理不能满足于阅读课本，还要自学大量的课外读物与科普期刊。

俗话说“师傅领进门，修行靠个人”，自学能力是人的素质的重要组成部分。很多科学家都是自学成才的典范，他们大部分知识都是

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经过自学获得的。在倡导“活到老，学到老”的终身学习理念的今天，自学能力尤其重要。自学能力表现在自己会认真阅读、会独立思考、会查找资料，自己能解决一些疑难问题。自学能力是一个人能获得知识、能理解与运用知识的基本保证。

3、认真听讲、做好笔记

学好物理，上课要认真听讲，注意学习老师提出问题的思路和解决问题的方法，这是多快好省掌握知识的捷径。要在老师的引导下，积极思考问题，主动参与教学过程。俗话说“好记性不如烂笔头”，老师在讲课时会有许多对课本的补充知识，谁也无法把老师3年所补充的内容全部记住。因此，看一遍不如读一遍，读三遍不如写一遍，我们在认真听讲的同时还要做好笔记。

做课堂笔记要注意的问题：

①

条理化，要预留充足空白；

②

不要放过课本之外的精华，特别是自己的思维火花；

③

处理好听、思、记三者的关系，记为辅；

④

要整理笔记，更正、补充、省略、条理化。

4、做好实验、做好练习

物理学是一门以实验为基础的科学，要学好物理，就一定要做好实验，同时，我们也要做好练习，以便达到对知识的巩固。实验（演示实验和学生实验）是学习物理的出发点；练习（测验和作业）是学习物理的落脚点。两者是认识过程的两个阶段。前者是从生动直观到

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抽象思维的第一个飞跃；后者是从抽象思维到实践的第二个飞跃。学好物理，两个飞跃缺一不可。通过实验课，获得感性认识，提高实验技能；通过习题课，提高解题能力，掌握思维方法。这对学好物理有重要意义。这两方面需要注意的问题，在今后的实验课与习题课上还要专门分别详细地讲。

5、独立思考，联系实际

物理学的学习离不开独立思考，在学习的过程中如果少了独立思考，那不但思维能力不能得到有效提高，所学知识不可能在脑海里留下深刻的印象，最终存储在大脑里的只是一些粗线条的知识框架，这种粗线条的知识框架在面临问题解决时就会“功能缺损”。物理学是一门与实际联系非常紧密的课程，生活中的很多现象都可以用物理知识解释，把所学知识与实际生活联系起来可以激发学习兴趣，加深对知识的理解。利用物理知识完成一些小制作、小发明等也是加深对物理知识理解的很好的方法。

6、反思错题，做好总结

准备一个厚本子收集做错的题目，以及自己不清楚的概念、规律和好的解题方法以及解题心得体会。每当做错题目的时候应该认真反思，不要在同一个地方摔倒两次。不光错题要经常总结，对所学知识也要按时总结，梳理出条理来。

课堂小结：

今天的绪论课，谈了四个问题。第一，介绍高中物理的主要内容；

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第二，物理学与人类文明的方方面面，这是我们为什么要学习物理学的原因；第三，物理学的未来，大家要对未来的物理学充满信心；第四，怎样才能学好高中物理。没有什么方法是万能的，大家在今后的学习中也要善于总结适合自己的学习方法，也要跟同学多交流。

布置作业：

阅读教材第1页《走进物理课堂之前》一文，体会高中物理研究和解决问题的方法。

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