2.第二节 探索之路

第二节 探索之路

教学目标

1．了解古人对神奇现象的探究。

2．了解物理学发展的几个重要阶段。

3．知道自然是神奇的，人们的探索历程则是漫长、曲折并富有意义的。

4．知道科学研究方法、科学态度和科学精神，培养学生创新意识。

教学重、难点

1．重点

(1)物理学发展的几个重要阶段。

(2)科学研究方法、科学态度和科学精神，培养学生的创新意识。

2．难点

培养学生的创新意识

教具准备

课件、多媒体设备。

教学过程

一、古文明中的科学思考

师：自然界、日常生活中有许多神奇、面对神奇，人们感到迷茫、好奇、敬畏，人们渴求去探究。远古的先人们早就开始思索自然界的神奇现象，而那些能直接刺激感官(如眼睛和耳朵)的神奇现象则最能引起他们的注意。

1．象形文字。

(1)甲骨文“殸”的构成。

师：在黑板上边板书边讲解：“殸”好像是一块很大的斜面石头和一只

拿着结实木槌的手，这只手正拿着木槌欲敲打石块，古人很早就知道声音与

碰击有关。

(2)纳西族东巴象形文字“晒干”。

在黑板上边板书边讲解：纳西族象形文字“晒干”，字的上部为发出光线的太阳，字的中部为被蒸发的水气，字的下部则为大地。该字的意思为日光照射大地，使地面的水蒸发，以便达到晒干。又如日出、日落。

2．古人设想的宇宙模样。

让学生看图，并阅读有关内容。

3．世界各地的文物古迹：雕刻玉版、石头阵

先让学生看图、阅读文字，然后向学生介绍“英格兰的石头阵”。

英国西南部的“魔圈”石头阵(又称巨石阵)，被一些考古学者认为是人类现存最早的天文观察台之一。它大约建立公元前3000年到公元前2500年左右，全部工程延续千年之久。1960年，天文学家杰拉德·霍金斯借助计算机发现：在夏至这天，从英格兰石头阵圆圈中心观察时，刚刚升起的太阳必将从远离中心的一块“巨石脚跟”上射出来。而在其他重要的节令、日子，太阳、月亮升起和落下的方向也同样与另外的巨石一一对准成一条直线。它的外围坑洞可以被用来预报月食。

二、物理学的进步之阶

师：灿烂的古代文明闪烁着古人朦胧的理性之光，也为人们科学地认识世界奠定基础。在物理学发展的漫长历程中，不少前辈作出卓越贡献。

教师以讲故事的形式讲解物理学的发展史和相关的科学家的科学成就、科学探究方法、科学态度和科学精神。

1．哥白尼与伽利略。

长期以来，人们普遍接受的是托勒密的地心理论．认为地球是球形的，处于宇宙的中心，诸天体都围绕它旋转不息。与《圣经》上告诉人们的一样，成为在欧洲占统治地位的自然哲学。哥白尼是伟大的波兰天文学家和近代自然科学的先驱者。他原先是一位神父，但在长期的天文观测中，发现地球根本不是什么宇宙的中心，它只是一个围绕太阳旋转的普通行星，大阳才是宇宙的中心。为了保持天主教的绝对权威，教会对哥白尼学说及其支持者开始了严酷的压制和打击。1943年，在哥白尼去世前，他的《天体运行论》出版了。他在书中提出了日心说，从而使人类对宇宙的认识向前跨越了一大步。已经双目失明的哥白尼抚摸着刚出版的《天体运行论》说：“我终于推动了地球。”同年7月26日，哥白尼逝世。

伽利略1564年2月15日，出生在意大利西北部比萨城里的一个衰落的望族家庭。l0岁随全家迁居佛尼伦萨，在一所教会学校学习，热衷于宗教和哲学。以致曾决心献身宗教。为了恢复家业。17岁进入比萨大学学医。后来由于他在数学方面的天赋使他带着极大的兴趣学习数学，虽然由于家境原因被迫退学，但他在25岁时被聘为该校的数学教授，作为一个自然科学家，他不断地向亚里士多德的权威性提出挑战。在伽利略之前，几乎没有人通过做实验来验证某一观点或理论的正确。人们认为所有的科学问题，都被亚里士多德一劳永逸地解决了，而伽利略去注意以实验方法去追求隐藏在事物表象之后的真理。

传说伽利略和他的两个学生，带着两个不同重量的铅球(一个是另一个重量的10倍)登上了比萨斜塔的塔顶。在好奇心的驱动下，塔下站满了观看实验的人。在同一时刻，伽利略让他的两个学生从同一高度扔下轻重不同的两个球。结果，人们清楚地看到了两个球在同一瞬间砸向地面。这个简单的实验用最直接的方式向人们证实了伽利略观点的正确，并且也是亚里士多德的落体理论第一次受到的挑战。

伽利略阅读了哥白尼的《天体运行论》。该书所陈述的观点及理论给伽利略留下了很深的印象。伽利略的研究兴趣也逐渐转向了天文学，他是第一个将望远镜对准天空的人。他的观测结果进一步证实了哥白尼的观点是正确的，并写出了《关于托勒密和哥白尼两大学说的对话》一书，此书出版后引起震动。1632年，教皇下令将年已68岁的伽利略押上法庭。最后遣送回家乡阿塞特。晚年，伽利略又写了《运动的法则》。1637年伽利略失明。1642年]月8日逝世。347午后的1979年，罗马教皇正式承认对伽利略的审判是不公正的。

2．牛顿。

牛顿是17世纪人类最伟大的科学家，他是人类历史上屈指可数的几个科学巨匠之一，他在物理学、数学、天文学方面的贡献都是划时代的。

1642年12月25日，牛顿出生在英国一个叫乌尔斯索普的小村庄。3个月时，父亲因肺炎而去世，3岁时母亲改嫁，牛顿便与年迈的祖母相依为命。所幸的是乌尔斯普的大自然给了牛顿童年的乐趣和创造的灵性。在上剑桥之前，牛顿像一只乌尔斯索普起飞的风筝，他飞

得再远，飞得再久，也总离不开乌尔斯索普的牵系。16岁时，他又回到那里，帮助家里务农。这一年，英伦三岛遭受了猛烈的暴风雨，牛顿做出了令人吃惊的举动，他没有按照吩咐去照料农舍，而是趁着狂风测风速。在庄严的毕业典礼上，使托盘中学的校长夸赞牛顿是学校最优秀的学生。

牛顿将自己的一生的成就写进了《自然哲学的数学原理》一书中。他发现了物体运动的三大定律，创立了微积分等。他后来在谈到自己的成就时说：“如果我比其他人看得远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。”1727年3月20日，牛顿去世。英国诗人波普在他的碑铭写到：“自然和自然的规律，都藏在黑暗的夜空；上帝说‘让牛顿降生’，使一切变得灿烂光明。”

3．爱因斯坦与玻尔。

1879年3月14日，爱囚斯坦降生在乌儿姆城一个普通的犹大人家庭。爱因斯坦的父亲有极高数学天赋和很深的文学造诣。大约在5岁时，父亲给爱因斯坦一枚指南针．爱因斯坦对此产生了极大的兴趣，即使到了晚年，爱囚斯坦还对童年时的指南针记忆犹新，说：“指南针对我的一生的发展有着重大的影响。”爱因斯坦的母亲受过良好的教育，她将音乐带进了家庭。爱因斯坦6岁开始学习小提琴。随后又学习钢琴。在他成为著名的科学家的时候，已经有了较高的艺术造诣。伟大的音乐也塑造了爱因斯坦伟大的品格，他不仅创立了深奥的理论，而且他的人格魅力也同样震撼着人们。

从1926年开始，爱因斯坦与玻尔的哥本哈根派进行了长达20余年的学术之争。这个学派研究新的理论——量子力学。量子力学理论涉及一些新的见解。如海森堡测不准原因，认为运动中粒子的位置和速度不能同时确定，时间与能量也不能同时确定。爱因斯坦不完全接受哥本哈根学派的量子理论。他总是试图单一些反例以证明玻尔等人理论的缺陷和错误，但都被玻尔一一化解。爱因斯坦和玻尔的争论是纯粹的学术争论。这场争论澄清了许多概念问题，使量子力学更加完美。他们的学术之争并未影响爱因斯坦和玻尔的友谊。他们同为物理学的泰斗，互相尊重，互相促进。

师：你认为物理学的发展可以划分为几个阶段?

生：四人一组分组讨论、交流。

汇总各小组的讨论结果，最后得出物理学的发展可分为三个阶段：第一阶段，自然科学先驱哥白尼冲击了托勒密体系，经典力学和实验物理学先驱伽利略用望远镜观察天空，其观察所得数据进一步支持了哥白尼的理论。第二阶段，牛顿在前人的基础上构建了经典力学体系。第三阶段是现代物理学的产生和发展，在该阶段的主要突破则是爱因斯坦的相对论和玻尔等人的量子力学。

师：物理学便是在哥白尼、伽利略、牛顿、爱因斯坦、玻尔等科学巨匠经过漫长、不断的艰辛努力，才有了今天的辉煌，希望大家努力学习、经过你们年轻一代的艰辛、努力、物理学将会有更加辉煌的未来。

课堂归纳小结

师：本节课我们学到了什么?

生：讨沦、归纳得出通过本节课的学习，我们了解到古文明中的科学思考，物理学的发展的三个阶段，还知道了科学探究的方法，科学态度和科学精神。

师：你归纳得很简明扼要，全班同学掌声鼓励，每付同学都对自己在本节课的学习活动情况进行评估。

板书设计

第二节探索之路

(—)古文明中的科学思考：象形文字、石头阵等

(二)物理学的发展之阶

1．哥白尼的“日心说”。

2．牛顿的经典力学。

3．爱因斯坦的相对论和玻尔等人的量子力学。

教学反思

在黑板讲解象形文字的构成，物理学发展历程等；可用讲故事的方式讲解物理学发展历程。在物理学发展历程时为学生勾画出物理学发展的几个大的阶段，并强调这几个阶段对物理学发展的重要作用。可让每一位同学在课前以各种不同的信息渠道,收集中外科学家艰苦探索的事例。事例也不一定是物理方面,可以是生物学、医学、化学等等,体现学科间的交流。