2019-2020年高中物理 5.4物理學—人類文明進步的階梯教案 粵教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 5.4物理學—人類文明進步的階梯教案 粵教版必修2 （一）教學目標 1.知識與技能 （1）了解物理學與自然科學其他領域的關系，知道物理學的研究成果和研究方法對自然科學的影響和促進作用。 （2）了解物理學對現代科學技術發(fā)展的推動，體會物理學的巨大影響和作用。 (3)了解物理學對人類社會文明發(fā)展的推動，體驗物理學對人類社會生活的影響． 2．過程與方法 。 (1)舉例說明物理學的研究成果和方法對自然科學其他領域的影響和作用，體會物理學對自然科學發(fā)展所起的重要作用． (2)列舉物理學理論轉化為高新技術成果的具體實例，體會物理學對科學技術的推動． (3)收集科學技術推動人類社會發(fā)展的具體實例，關注科技發(fā)展對冬類生活的影響． (4)通過討論與交流，使學生深刻體會科學技術應與人類和諧發(fā)展，‘使學生明確在探索自然界的運動變化規(guī)律的同時，應遵循客觀規(guī)律，使科學技術與社會發(fā)展相一致． 3．情感、態(tài)度與價值觀 (1)通過了解人類借助自然科學認識世界，改造世界，創(chuàng)造美好生活的“事跡” ，激發(fā)學生對前人的敬仰，對科學的興趣和對理想的憧憬． (2)通過呈現物理學對推動人類社會文明的進步，使學生更深刻感犟物理學的價值．促進學生情感的遷移和人性的完善，進而無限地熱愛“物理世界”． (3)促進學生關注物理知識與技術的發(fā)展，使學生感受物理知識對現代生活的影響，從而引發(fā)他們的學習熱情，利用所學知識和技能開創(chuàng)自己的未來． (4)通過指導學生收集相關信息、例證，培養(yǎng)學生獲取和評價信息的能力、組織信息的能力、交流和表述信息的能力、使用計算機處理信息的能力． (二)本節(jié)概述 1．本節(jié)特點 (1)重視展示物理學成果和方法對其他學科的發(fā)展產生的影響，體現物理學的博大和精深． (2)重視物理學對現代技術的推動作用以及對人類生活的影響． (3)展示物理學對人類社會文明進步的推動作用． 2．教法與學法 本節(jié)內容涉及的知識面較廣，許多內容在高中階段都不可能涉及．在此只能作一般性介紹，并不要求學生對諸多具體問題深入理解和掌握．因此本節(jié)教學適宜采用師生互動型的講座、演講、討論交流等靈活多樣的形式開展，除共同學習、體會教材所提供的實例外，應指導和鼓勵學生從多種渠道收集物理學對自然科學、現代科技社會進步起推動作用的例證，學生對自己收集的信息體會更加深刻．同時，信息社會化和社會信息化是當今重要的時代特征，人們在從事科學研究活動的過程中，要處理大量的信息，并需要與其他人進行有效的信息交流．應該說，信息能力既是學生科學素養(yǎng)水平的體現，也是學生今后在現代社會生存和發(fā)展所必須的一項基本能力．本節(jié)教學十分適于鍛煉和培養(yǎng)學生的信息能力．教師可以向學生推薦一些信息來源，如科普網站(．cctv．cn／science／、．kepu．gov．cn、．bikepu．gov．cn)、科普讀物(《科技輔導員》、《中學科技》、《科學世界》)電視節(jié)目(《走進科學》、《人與自然》、discovery)等． 本節(jié)內容有兩個主題，安排了“討論與交流”、“實踐與拓展”各兩項．在進行活動時需要學生了解大量相關拓展性知識，拓展性知識是基礎性知識的拓展，與現實生活密切相關，可以為學生提供廣闊的背景(如知識背景、生活背景、文化背景、政治背景)．實際上，隨著物理和物理教育理論的發(fā)展，物理教育不應當僅局限于知識的傳授，而應當拓寬物理教育的視野和背景，以適應學習化社會的發(fā)展． (三)教材說明與教學建議 教材開篇即指出：物理學肩負著“探索自然、驅動技術、拯救生命”的歷史使命，這也是通過本章教學應能使學生產生對物理學如此的認識，深刻體會到物理學的意義和作用． 1．物理學與自然科學一人類文明進步的基石 在物理學的基礎性研究過程中，形成和發(fā)展出來的基本概念、基本理論、基本實驗手段和精密的測試方法，已成為其他許多學科的重要組成部分，并產生了良好的效果．這對于天文學、化學、生物學、地學、醫(yī)學、農業(yè)科學甚至經濟學都是如此，1997年諾貝爾經濟學獎授予的項目，是一個對全球金融產生巨大影響的期權定價模型——Black一Ccholes公式．該公式的主要創(chuàng)建人F．S．Black的學歷背景如下：1959年畢業(yè)于哈佛大學物理系，1964一年獲該校數學應用系博士，1971年任芝加哥大學經濟系教授．當前出身理科的人躋身經濟學界的大有人在． 19世紀末、20世紀初，相對論和量子論的確立是物理學革命的高潮，以物理學革命為先導，帶動了化學、生物學、天文學、地質學等學科的理論也都發(fā)生了革命性的突破，并形成了一些交叉學科，如物理化學、生物物理、地球物理等等．當前科學中最活躍、最引人注目的課題，如生命科學、宇宙起源、材料科學等等，都與物理學的研究成果和研究方法密切相關．現代物理知識對其他學科的滲透比上個世紀要廣泛得多，教師在教學過程中必須拓寬視野，重視物理學與人文科學和其他技術科學知識的交叉與拓寬． 物理學對自然科學各個領域都有相當重要的影響和作用，限于篇幅，教材不能過多地介紹，只是列舉了物理學的研究方法和成果對化學、生物學、天文學的影響，教學中應鼓勵學生結合本節(jié)“實踐與拓展”第1題了解更多物理學與其他自然科學的關系． [實踐與拓展] 1．數學對物理學的發(fā)展起了重要的作用，反過來物理學也促進數學的發(fā)展．例如力學與數學在發(fā)展中始終相互推動，相互促進．一種力學理論往往和相應的一個數學分支相伴產生，如運動基本定律和微積分，運動方程的求解和常微分方程，彈性力學及流體力學和數學分析理論，天體力學中運動穩(wěn)定性和微分方程定性理論等，因此有人甚至認為力學應該也是一門應用數學．但是力學和其他物理學分支一樣，還有需要實驗基礎的一面，而數學尋求的是比力學更帶普遍性的數學關系，兩者有各自不同的研究對象． 地質學與物理學密切相關．地球物理學的研究對象是地球整體及其各組成部分的物理學性質和物理過程，如地球重力加速度的測定、地磁的測定、地震的研究等等．地質學的分支礦物學和巖石學，是在19世紀應用物理學和化學等學科的理論和方法的基礎上形成和發(fā)展起來的． 物理學與氣象學用物理學的相關規(guī)律去研究大氣的性質和運動，使人們得以進行天氣預報． 2．物理學與現代技術——人類文明進步的推動力 為說明物理學的發(fā)展與科學技術發(fā)展的密切關系，教材列舉了電子信息技術、核能發(fā)電、激光技術的發(fā)展應用以及相關的物理理論和實驗基礎(詳細背景知識可參閱課程資源)，目的在于使學生切實體會物理學的發(fā)展對科技發(fā)展的推動作用和對人類社會生活的巨大影響，教學中要提示學生特別注意每一項科學技術誕生的物理學發(fā)展背景． 本節(jié)最后一段總結了科學技術發(fā)展推動人類社會不斷進步，概括了人類社會隨科技發(fā)展而進入的四個時代，目的是使學生更深地體會科學技術是認識自然和改造自然的強大武器，在歷史上始終是一種起推動作用的進步的革命力量．20世紀以來，科學、技術、經濟、社會的關系日益密切，并且相互制約、相互影響．科學技術的迅猛發(fā)展已使社會生活的各個方面發(fā)生了深刻的變化． 教師最好能結合本章第二、第三節(jié)內容補充介紹物理學的革命是如何引起科學技術發(fā)生了一系列廣泛而深刻的革命性變化．在科學技術發(fā)展史上，20世紀前半期占有重要的地位．這一時期，19世紀末、20世紀初開始的物理學革命，帶動了化學、天文學、生物學、地質學等學科的發(fā)展，從而形成了以相對論和量子力學為代表的現代的科學革命．科學理論上的重大突破又帶來一系列技術進步．以電力的發(fā)明和利用為標志的第二次技術革命不斷深化，電力、汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，在第二次世界大戰(zhàn)的刺激下，原子能技術、計算機技術和航天技術發(fā)展迅速，并成為第三次技術革命興起的標志．20世紀前半期科學技術的重大突破又引起社會經濟、產業(yè)結構、生活方式等方面的重大變化，并為戰(zhàn)后第三次技術革命的深入發(fā)展奠定了基礎。 另外，還應向學生說明物理學研究的重大突破導致生產技術的飛躍已經是歷史事實．反過來，發(fā)展技術和生產力的要求，也有力地推動物理學研究的發(fā)展，固體物理、原子核物理、等離子體物理、激光研究、現代宇宙學等之所以迅速發(fā)展，是和技術及生產力發(fā)展的要求分不開的．目前在物理學前沿進行研究工作，必須使用尖端技術，否則就無法使實驗研究工作達到一定的深度，也很難開辟新的研究領域．因此理論和實踐，基礎理論和尖端技術的關系將日益密切、互相促進，并一日千里地向前推進． 在組織學生進行“實踐與拓展”第2題時，鼓勵學生去查找更多的物理與科技相結合的實例，例如航天技術、生物工程、無線電技術、核磁共振技術、納米技術等，使學生認識物理學對人類社會生產生活方式的影響、對生產力的促進；激發(fā)學生對物理學更濃厚的興趣和熱愛．同時培養(yǎng)學生收集、整理信息的能力．教師可以組織相應的教學活動，如科技論文寫作、科技競賽、科技板報評比等，還可以組織學生收集各種與物理有關的科技新聞，舉辦“科技新聞發(fā)布會”，并將每個學生收集的信息集中記錄，要求學生注明科技新聞的來源及自己對它的簡短評價，配合此項活動半科技板報或手抄報．也可以結合多媒體現代化教學手段，增大介紹應用知識的信息量，通過多種教學手段顯示物理知識在技術應用中的巨大魅力，同時促進學生學習能力的全面發(fā)展． 這一主題下的兩項討論與交流活動旨在結合物理學發(fā)展的成就及前沿問題滲透STS思想教育，使學生認識到科學技術一方面推動了人類社會文明的發(fā)展，另一方面科學技術如不能正確應用，對人類的發(fā)展同時也具有負面效應． [討論與交流] (1)科學技術的發(fā)展對我們的生活水平、生活方式、文化教育等方面的影響是極為深刻的．從日常的衣食住行中，處處可以感受到科學技術給我們生活帶來的變化．各種合成纖維大大豐富了人們的衣著面料；農業(yè)的增產提供了豐富的食品，改善了人民的食品結構；至于汽車、飛機的發(fā)明和普及帶給人們交通的方便、快捷；醫(yī)學的進步提高了人民的健康水平，延長了平均壽命；教育的普及提高了人民的文化水平；電燈、電話、家用電器的普及大大方便了我們的生活……這樣的例子不勝枚舉． (2)當前我們面臨的許多問題，如溫室效應、物種的滅絕、臭氧層的破壞、核戰(zhàn)爭、大氣污染、能源危機等．這些問題都是與科技相互關聯的，需要我們給予足夠的重視． 例如，20世紀20年代以來，隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是石油、天然氣、化學工業(yè)的增長，汽車的普及，造成了前所未有的環(huán)境污染問題．20世紀60年代以前著名的“八大公害”中；至少一半發(fā)生在1950年前．它們是：(1)“馬斯河谷事件”．1930年12月，比利時馬斯河谷工業(yè)區(qū)由于空氣中二氧化硫濃度過高，致使六十多人死亡；(2)“多諾拉煙霧事件”．1948年發(fā)生于美國賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn)．因二氧化硫及其氧化作用與大氣中的塵粒結合，形成致害毒素，致使5500人染病，17人死亡．(3)“洛杉磯光化學煙霧事件”．40年代初發(fā)生于美國洛杉磯市．由于汽車排放的廢氣在日光作用下形成毒霧，刺激人的感官而造成危害．(4)“水俁病事件”．1935一1956年發(fā)生于日本熊本縣水俁市．由于含甲基汞廢水污染水體，使魚類中毒，人食了毒魚引起中樞神經疾患而致殘、致死．造成上述環(huán)境問題并非是科學技術本身的罪過．這是資產階級為追求利潤而不惜犧牲環(huán)境，或是政府對環(huán)境污染缺乏立法和疏于管理所致．環(huán)境的惡化喚醒了人們的環(huán)境意識，引起了公眾的憤怒和抗議，從而成為戰(zhàn)后發(fā)達國家環(huán)境運動興起的直接原因． 總之，科學技術的飛速發(fā)展一方面為創(chuàng)造人類的幸福提供了空前未有的能力，另一方面也使人類掌握了可以毀滅地球上一切生命的能力．如果人類能把科學技術進步的成果全部應用于和平與發(fā)展的事業(yè)，那么，未來世界的前景將是十分美好的． （四）小結 （五）作業(yè)