1/6二影響世界發(fā)展進程的科學巨人【課標要求】了解牛頓、愛因斯坦等人的成長歷程及主要科學成就，認識他們在社會發(fā)展中的作用?！窘虒W重難點】重點：了解牛頓、愛因斯坦成長的歷程及主要科學成就，認識他們對科學及社會發(fā)展所產(chǎn)生的巨大推動作用。難點：正確理解科學技術(shù)與社會發(fā)展的辯證關(guān)系。【教學過程】一、牛頓：宇宙定律的發(fā)現(xiàn)者英國詩人波普曾經(jīng)這樣寫道：自然界和自然規(guī)律，隱藏在黑暗中，上帝說：讓牛頓出生吧！于是，一切都變得光明。有一天，牛頓在茶園里思考引力問題的時候，一個蘋果從樹上落下來。受到蘋果落地的啟發(fā)，牛頓心中豁然開朗：為什么蘋果總是垂直落向地面呢？為什么蘋果不向外側(cè)或向上運動，而總是向著地球中心運動呢？這肯定是有一個向下的力拉著它，而且這個向下的拉力必須指向地球中心，而不是指向地球的其他部分，所以蘋果總是垂直下落，或者總是朝向地球的中心。蘋果砸頭居然砸出了偉大的萬有引力定律，真是得來全不費功夫！牛頓真有這么好的天賦嗎？在靈感突發(fā)的背后又隱含著多少心血和汗水、思考與探索？（一）、牛頓成長歷程1、少年時代：出生在英格蘭的自耕農(nóng)家庭，喜歡讀書、沉思、做實驗2、大學時代：1661年，牛頓進入劍橋大學三一學院。在大學階段，得到巴羅教授的賞識和指導，被引進近代自然科學的殿堂，后為研究生。1665年，大學畢業(yè)后留在大學研究室。3、鄉(xiāng)下時光：在自然科學領(lǐng)域內(nèi)的思考，為其一生的重大科學發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。被稱為“近代科學開創(chuàng)者”的牛頓為人類社會的發(fā)展做出了巨大的貢獻。他的科學成就為現(xiàn)代科學的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。（二）、牛頓的科學成就1、物理學：創(chuàng)立經(jīng)典力學經(jīng)典力學的主要內(nèi)容：萬有引力定律和牛頓三大定律（慣性定律、加速度定律、作用與反作用力定律）意義：（1）牛頓力學體系完成了物理學發(fā)展史上第一次大綜合，其標志就是他于1687年所發(fā)表的巨著——《自然哲學的數(shù)學原理》。（2）人們把牛頓力學體系的建立當作近代科學體系形成的標志。（3）為近代天文學奠定了基礎(chǔ)，對以后的天體研究起了極大的推動作用；另外，牛頓力學理論能夠預見新的物理現(xiàn)象，并能以天文觀測或試驗論證其正確性，如：海王星的發(fā)現(xiàn)過程。2、天文學：牛頓用萬有引力定律說明，天上的星體運動和地面上的物體運動都受到力學規(guī)律的支配，并采用數(shù)學的方法，精確地計算和解決天體運動問題。3、數(shù)學：發(fā)現(xiàn)二次項定理，創(chuàng)立了微積分，開辟了數(shù)學新紀元。4、光學：牛頓發(fā)現(xiàn)白光是由各種不同顏色的光組成的。他制成第一架反射望遠鏡，提出了光的“微粒說”?！襞ｎD獲得巨大成就的原因⒈主觀條件：善于思考與觀察的學習習慣；虛心好學的學習態(tài)度；嚴肅的科學態(tài)度；科學的研究方法；勤奮的探索精神；善于吸收前人的研究成果（“如果說我看得遠，那是因為我站在巨人的肩上”例如：伽俐略、開普勒、笛卡爾）⒉客觀條件：①西歐思想解放運動提供思想基礎(chǔ)；②英國資產(chǎn)階級革命的洗禮；③前人的研究成果為牛頓提供很好的條件；④社會經(jīng)濟的發(fā)展為理論研究提供物質(zhì)基礎(chǔ)又對理論發(fā)展提出迫切要求。（結(jié)合課本155頁的學習思考：17世紀中期，歐洲歷史正處于一個巨大的轉(zhuǎn)折和變化時期。當時英國正處在資產(chǎn)階級革命的風暴中；歐洲的啟蒙運動也在發(fā)動階段。而在自然科學方面，哥白尼的“太陽中心說”，伽利略的自由落體定律和加速度概念，開普勒、布魯諾、培根等科學家的發(fā)現(xiàn)，都預示著科學界一個革命時代的來臨。）（三）、晚年的牛頓1、政治地位提高：1689年，他被選為英國議會中的大學代表，后被封為貴族。2、興趣轉(zhuǎn)變：轉(zhuǎn)向政治、神學等問題40歲以后，他把興趣逐漸轉(zhuǎn)向政治、化學（賤金屬變成黃金）、神學問題，寫了近200萬言的著作，毫無價值。晚年的牛頓開始致力于對神學的研究，他否定哲學的指導作用，虔誠地相信上帝，埋頭于寫以神學為題材的著作。當他遇到難以解釋的天體運動時，竟提出了“神是第一推動力”的謬論。他說：“上帝統(tǒng)治萬物，我們是他的仆人而敬畏他、崇拜他。”3、逝世：1727年在倫敦逝世，被安葬在威斯敏斯特大教堂他在辭世之前曾簡短地評價過自己：“我不知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個在海邊玩耍的孩子，不時為發(fā)現(xiàn)比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現(xiàn)在我面前的浩瀚的真理海洋，卻全然沒有發(fā)現(xiàn)?！庇娙嗽谒哪贡乡澘讨懷裕鹤屓藗儦g呼這樣一位多么偉大的巨匠，人類榮耀曾經(jīng)因他而在世界上存在過。1942年愛因斯坦為紀念牛頓誕生300周年而寫的文章，對牛頓的一生作如下的評價：“只有把他的一生看作為永恒真理而斗爭的舞臺上一幕才能理解他?！遍喿x教材，結(jié)合以上材料，就應該怎樣評價牛頓談?wù)勀愕目捶?。（四）評價牛頓“金無足赤，人無完人”，瑕不掩瑜。牛頓終歸是偉大的牛頓，他的科學貢獻將永載史冊。牛頓是英國物理學家、天文學家、數(shù)學家和自然哲學家，是經(jīng)典力學建立者，是近代科學之父；他創(chuàng)建了經(jīng)典力學的理論體系，在光學、數(shù)學、天文學研究方面也做出劃時代發(fā)明和發(fā)現(xiàn)；牛頓是17世紀科學革命中所涌現(xiàn)出來最偉大的科學家，也是人類歷史上最偉大的科學家之一。二、愛因斯坦：追尋空間和時間的本質(zhì)成長經(jīng)歷1、出生：1879年出生在德國一個經(jīng)營電器作坊的猶太人家庭中。2、中學：因厭惡德國學校的軍國主義教育，自動放棄學籍和德國國籍，只身去了意大利米蘭。3、大學：1896年，進入大學學習物理學，畢業(yè)后利用業(yè)余時間開展科學研究4、工作：擔任瑞士伯爾尼專利局技術(shù)員。5、逝世：1955年，病逝。（二）科學成就1、創(chuàng)立狹義相對論（1905年提出）狹義相對論認為時間不是絕對的（即固定不變的）。愛因斯坦指出，隨著物體（觀察者所見到的）線性運動速度的加快，時間會變慢。使用同步原子鐘已證實了這個結(jié)論的正確性，將一個鐘表留在地面上，而攜帶另一個以很快速度移動（如在噴氣式飛機上），隨后進行比較，靜止的鐘表總比另一個稍微快一點。什么是狹義相對論？相對論的例子：一卷錄音帶，如果在地面上播放需要一個小時；在快速飛行的宇宙飛船里播放，宇宙飛船里的人測定也是一個小時。但是由地面上的人員，來測定在宇宙飛船中播放的時間呢？根據(jù)牛頓的理論，因為時間是絕對的，所以也是一小時；但是愛因斯坦的理論則認為應該是一個多小時，因為時間是相對的，在不同速度下測量時間，長度是不一樣的。愛因斯坦1905年提出的相對論，后來稱作狹義相對論，以光速永不改變、相對性原則來推論，得到“時間”會因速度快慢而改變的結(jié)論。2、廣義相對論（1916年提出）1915年，愛因斯坦發(fā)表了他的廣義相對論。他解釋了引力作用和加速度作用沒有差別的原因。他還解釋了引力是如何和時空彎曲聯(lián)系起來的，利用數(shù)學，愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間彎曲，在物體具有很大的相對質(zhì)量（例如一顆恒星）時，這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過的任何其它事物，即使是光線，改變路徑。意義：相對論的創(chuàng)立為人們認識宏觀宇宙打開了一扇新的窗口，它與量子理論一起構(gòu)成了現(xiàn)代物理學的兩大支柱，奠定了現(xiàn)代物理學的基礎(chǔ)，為物理學的發(fā)展帶來革命性的變化?！跋鄬φ摗泵罱猓河幸淮?，群眾包圍了從德國移居美國的科學家愛因斯坦的住宅，要他用“最簡單的話”解釋清楚他的“相對論”。當時，據(jù)說全世界只有幾個高明的科學家看得懂他關(guān)于“相對論”的著作。愛因斯坦走出住宅，對大家說：“比方這么說——你同你最親的人坐在火爐邊，一個鐘頭過去了，你覺得好像只過了5分鐘！反過來，你一個人孤孤單單地坐在熱氣逼人的火爐邊，只過了5分鐘，但你卻像坐了一個小時。——唔，這就是相對論！”時間與永恒：由于相對論的觀點與人們的日常經(jīng)驗不太一致，甚至有著尖銳的沖突，相對論從一開始就受到包括一些科學家在內(nèi)的很多人的反對。1921年愛因斯坦獲得了諾貝爾獎，當時不少德國的諾貝爾獎獲得者威脅說，如果給相對論授獎，他們就要退回已獲得的獎?wù)?，結(jié)果評選委員會只好讓愛因斯坦作為光電效應理論的建立者得獎，相對論始終沒有獲得諾貝爾獎。但相對論在物理學上卻非常合理且為實驗所證實。上述現(xiàn)象說明了什么問題？給我們什么啟發(fā)？說明：像許多事物一樣，科學的發(fā)展道路也并非一帆風順，往往會遇到很多阻力。啟示：要敢于懷疑常識，勇于創(chuàng)新，因為即使生活中習以為常、看起來無懈可擊的規(guī)律也可能是不科學的。接下來我們通過幾個例子讓同學們了解愛因斯坦的科學理論在現(xiàn)實生活中的應用。電腦顯示器：在短促的瞬間，電子顯像在顯示屏上——這正好符合愛因斯坦的狹義相對論。精準的激光：當你到超市購物，你手里的每一件商品條形碼也得益于愛因斯坦的激光理論，只有激光才能準確讀出條形碼中的編碼。數(shù)碼相機：假期你和家人輕松郊游。當你打開數(shù)碼相機，準備攝下家人溫馨的笑容時，要先感謝愛因斯坦。從鏡頭飛進來的光子會把半導體里的電子擠走，這同樣利用了光電效應。控制X射線的能量：你長了一個腫瘤，幸虧是良性的，但因長在胸腺上，手術(shù)后需要放射治療。醫(yī)生在為你實施放射治療前，需要估計X射線可能對你細胞造成的傷害，根據(jù)就是愛因斯坦的E=mc2（即能量=質(zhì)量乘光速平方）。據(jù)此理論人們造出原子彈、氫彈的同時，也治好你的胸腺瘤。3、在物理學其他領(lǐng)域也有很大貢獻：質(zhì)能關(guān)系、量子統(tǒng)計、光子理論（三）、捍衛(wèi)和平愛因斯坦一心希望科學造福于人類，但他卻目睹了科學技術(shù)在兩次世界大戰(zhàn)中所造成的巨大破壞。因此，他認為戰(zhàn)爭與和平的問題是當代的首要問題，除科研成果之外，他一生中發(fā)表得最多的也是這方面的言論。1939年8月2日，愛因斯坦出于對人類命運的極大關(guān)注，寫信給羅斯?？偨y(tǒng)，建議美國務(wù)必搶在法西斯德國之前制造出原子彈。1945年8月，美國先后在日本的廣島、長崎投下兩顆原子彈，加速了日本法西斯的投降，但對無辜平民的傷害也同樣令全世界震驚。愛因斯坦陷入了巨大的后悔與痛苦之中，自認一生最大錯誤就是建議研制原子彈。愛因斯坦想依靠原子彈戰(zhàn)勝法西斯國家，結(jié)束戰(zhàn)爭，但原子彈完成它的使命后，他本身又成為嚴重威脅人類安全的因素。他痛心地說：“早知如此，我寧可當個修表匠！”。戰(zhàn)后，愛因斯坦為開展反對核戰(zhàn)爭的和平運動進行了不懈斗爭。他說過一句很有名的話：我不知道第三次世界大戰(zhàn)用什么武器，但是第四次世界大戰(zhàn)人們將只會用木棒和石頭打仗了?！獝垡蛩固箯倪@件事中，我們能得到什么啟發(fā)？我們應如何對待科學的發(fā)展？科學的雙重性——科學技術(shù)本身是一把雙刃劍?？萍寄茉旄Ｈ祟悾苿由a(chǎn)力水平的提高，但如果運用不當，也能危害人類，成為毀滅人類的力量。今天科學技術(shù)的威力不得不讓我們關(guān)注科技利用問題