校本教材《课本上的物理大师》教学设计 物理 许慧_物理校本教研教材

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西安市临潼区临潼中学 校本教材教学设计

西安市临潼区临潼中学

高一物理

许慧

课本上的物理大师—爱因斯坦

教学目标

知识与技能

1.知道狭义相对论提出的标志、主要内容、两条基本原理；广义相对论的标志、两条原理及其意义；1921年爱因斯坦获得诺贝尔物理学奖的主要研究成果；光电效应研究的意义；爱因斯坦在两次世界大战中为和平进步而斗争的史实。

2.理解爱因斯坦相对论提出是物理学的一场根本性变革。

3.学会运用历史唯物主义观点认识爱因斯坦的成功的原因。结合理论联系实际的原则认识爱因斯坦的重大发明对人类历史的贡献。

过程与方法

运用探究性学习的理念，采用合作教学的手段，通过对爱因斯坦生平事情的了解，认识爱因斯坦的主要科学成就以及对社会的责任感。

情感态度与价值观

科学创新精神事人类不断进步的源泉；天才出自勤奋；科学是为人类的和平进步服务的手段。教学重点

爱因斯坦及其主要科学成就和科学精神 教学难点

人造卫星运转的环行速度和发射速度的区别。

教学过程

一、导入

爱因斯坦既是伟大的科学家、现代物理学的开创者和奠基人，更是杰出的思想家，他是天才吗？他为人类做了什么贡献？

二、新课讲解

教师用多媒体课件投影介绍爱因斯坦的生平：

阿尔伯特·爱因斯坦（1879——1955）1879年出生于德国小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。1895年到瑞士，1896年考人瑞士苏黎世联邦工业大学师范系理论物理专业学习，1900年毕业。1902——1909年在瑞士伯尔尼专利局任技术员，创立狭义相对论。加入瑞士国籍。1913年任柏林大学教授。1915年创立广义相对论。1933年10月迁居美国，1940年加入美国国籍，1955年逝世于美国普林斯顿。

学生讨论并补充：

他喜欢阅读课外书籍，其中包括物理、化学、几何、数学，以致哲学。在十二三岁的时候，已经开始钻研大量要读的书籍。他经常和叔叔研究有关数学的理论。在当时，他的家人对爱因斯坦的智慧和消化力，感到吃惊。1896年，爱因斯坦正式成为一个无国籍的人，并考进了联邦工业大学。大学期间，爱因斯坦迷上了物理学，一方面，他阅读了德国著名物理学家基尔霍夫、赫兹等人的著作，钻研了麦克斯韦的电磁理论和马赫的力学，并经常去理论物理学教授的家中请教。另一方面，他的大部分时间是去物理实验室去做实验，迷恋于直接观察和测量。在四年大学生活中，他仍然不是“好学生”：曾被数学教授称为“懒狗”，曾因做实验出事故受到处分，还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行。大学毕业时几位同窗好友都留校当了助教，他却因得不到教授们的赏识而遭到了“毕业即失业”的命运。这种种亲身经历，使爱因斯坦对教育的总体印象一直不佳。正因为如此，成名后的爱因斯坦通过自身的体验和长期的观察，形成了一种与众不同的教育观点。“知识是死的，而学校却要为活人服务。”这是爱因斯坦对于学校教育的基本看法。他反对把学校仅仅看做是传授知识的工具，更反对把学生“当作死的工具来对待”。他认为：“学校的目的始终应当是：青年人在离开学校时，是作为一个和谐的人，而不是作为一个专家。”。爱因斯坦所以能够在科学上做出划时代的贡献，是与他先进的科学思想和科学方法是分不开的。爱因斯坦的科学成就与他的哲学思想密切相关，他坚持了一个自然科学家必然具有的自然科学唯物论的传统，吸收了斯宾诺莎等的唯理论思想以及休漠和马赫的经验论的批判精神，经过毕生对真理的追求和科学实践，形成了自己独特的科学思想和科学研究方法。坚信自然界的统一性和合理性，相信人的理性思维能力，求得对自然界的统一性和规像姓的理解，是他生活的最高目标。统一性思想、简单性思想、相对性思想、对称性思想作为科学活动的指导思想始终贯穿和广泛应用于他的科学探索之中。他也是一位纯熟地运用思实证、想象与逻辑、直觉与数学等科学方法的大师。他一生都非常关注对科学发现中的认识论和方法论的讨论，他晚年在“自述”中写道：“像我这种类型的人，一生中主要的东西，正是在于他想的是什么和他怎样想的，而不在于他所做的或者所经受的是什么。”这说明科学思想和科学方法对于他取得的科学成就的巨大作用。

教师用多媒体投影介绍爱因斯坦的科学理论和思想：

爱因斯坦的科学思想体现了物质世界统一性的思想。狭义相对论的第一篇论文“论动体的电动力学”开头的第一句就是：“大家知道，麦克斯韦方程应用到运动的物体上时，就要引起一些不对称，而这些不对称似乎不是现象所固有的。”这里说的“不对称”，是指牛顿力学中普遍成立的伽利略变换在电动力学中不成立。他认为这种不对称并不是自然界所固有的，问题出在这一变换所赖以建立的基础——牛顿的绝对时间、绝对空间的概念。经过时空观念上的初步变革，确立了时间和空间的内在联系，建立了洛伦兹变换，这种不对称就消失了。狭义相对论的建立进一步暴露了惯性系和非惯性系在物理理论中的不对称地位，经过时空观念上的彻底变革，确立了时空与运动着的物质之间的不可分割的联系，即建立了广义相对论后，这种不对称又消失了。爱因斯坦修正了他的经典的实在论的真理符合论，而导向一种比较精致、比较现代的真理观。这种新的真理观体现了内在论和整体论的精神。

教师讲解相对论的提出及主要内容

过去的物理学都以牛顿的理论为基础，认为时间和空间是绝对的，两者是没有任何直接联系的。似乎宇宙间存在着一个永远走动着的大钟，在任何情况下，它的速率永远都是相同的，世界上的一切运动在时间上都以它为度量标准。德国物理学家爱因斯坦经过多年的研究，打破了传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论和光速不变原理。指出了时间、空间和物体的质量不是绝对不变的，而是随着物体的运动而发生变化。狭义相对论认为：物体运动时，质量会随着物体运动速度的增大而增加，同时，空间和时间也会随着物体运动速度的变化而变化，即还会发生尺缩效应和钟慢效应。

1916年，爱因斯坦完成了广义相对论的最终形式。在广义相对论中，引力是被考虑的主要问题。广义相对论指出：空间和时间不可能离开物质而独立存在，空间结构和性质取决于物质的分布，使人类进一步深化了对时间、空间和引力现象的认识。广义相对论又被认为是一种引力理论。

师生共同讨论爱因斯坦的贡献：

综观爱因斯坦的一生，可以说他不仅是一个伟大的科学家，又是一个富有哲学探索精神的杰出的思想家，同时也是一个有强烈正义感和社会责任感的世界公民。他的一生崇尚理性。相信人类进步一努为使科学造福于人类，把真、善、美融为一体。他认为“人只有献身于社会，才能找出那实标上是短暂而有风险的生命的意义。一个人的真正价值首先取决于他在什么程度上和在什么意义上自我解放出来。辽这正是爱因斯坦一生的真实写照和完美体现。课后作业

在网上查阅广义相对论和狭义相对论的具体内容。